表面现象和分散系统讲解
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第四章胶体溶液学习要点分散系、分散相、分散介质、表面现象、表面能、表面活性物质、吸附、孚L 化剂、乳化作用、溶胶、胶团结构、Tyndall现象、Brown运动、电泳、电渗。
聚沉值、大分子溶液、胶凝、盐析学习指南(一)分散系统分散系统,简称分散系,是由一种或几种物质以较小的颗粒分散于另一种物质中所形成的系统。
分散系中被分散的物质称为分散相,容纳分散相的物质称为分散介质。
根据物态,分散系有固态、液态与气态之分。
液体分散系按其分散相直径的大小不同可分为真溶液、胶体分散系和粗分散系三类。
分散系又可分为均相分散系和非均相分散系两大类。
均相分散系只有一个相(体系内部物理性质和化学性质均一的部分形成一相”,包括真溶液、大分子溶液。
非均相分散系的分散相和分散介质为不同的相,包括溶胶和粗分散系。
(二)表面现象我们把在任何两相界面上产生的物理化学现象总称为表面现象。
胶体的许多性质,如电学性质、稳定性、保护作用等都与表面现象有关。
如果把液体内部分子移到表面层就要克服向内的合力而做功。
这种功称为表面功,它以势能形式储存于表面分子。
单位表面上的表面自由能即增加单位表面所消耗的功,称为比表面能,比表面能在数值上等于表面张力。
根据热力学原理,表面能有自发降低的趋势。
要降低表面能,可通过两种途径:一是缩小物体的表面积;二是降低表面张力或是两者都减小。
表面活性物质分子的一端具有疏水性,另一端具有亲脂性。
如果向水中加入表面活性物质,则表面活性物质会部分地代替水分子聚集在溶液表面上,以降低表面张力,导致表面活性物质在表面层的浓度大于在溶液内部的浓度,产生正吸附。
相反,如果向水中加入某些无机盐类(如NaCl等)、糖类(单糖、双糖)以及溶于水的金属氢氧化物、淀粉等表面张力比水大的表面非活性物质,则这类物质在溶液表面层的浓度将会小于它们在溶液内部的浓度,产生负吸附。
(三)孚L状液水与油这两种液体不相溶,若使其中的一种液体的一种以细小的液滴分散于另一种不相溶的液体中,必须在振荡的同时加入一种能降低比界面能的表面活性物质,这种表面活性物质的分子在油与水两相界面上定向地排列,形成一层保护分散相液滴的薄膜,防止了液滴合并变大而分层,使体系得到一定程度的稳定性. 这种能使乳浊液稳定的的表面活性物质称为乳化剂,乳化剂所起的作用称为乳化作用。
第八章 表面现象与分散体系一、填空题 1、r p /4θ=∆ 2、大;越小 3、大于4、凹平凸〉〉p p p5、降低;大于6、反比;正比7、减小8、红;10-9-10-7;正;负极9、散射作用;4;反10、+-+-⋅-⋅⋅xK K x n nI AgI x m ])()[(1 33])()[(-+-+⋅-⋅⋅xNO NO x n nAg AgI x m 11、单分子 12、亲水;亲油13、负(阴)极;K3Fe(CN)6二、单选题三、多选题四、简答题1、油与水是互不相溶的,当两者互相剧烈振荡时,可以相互分散成小液滴,这样一来,表面能增大,这时又没有能降低表面能的第三种物质存在,因此这时为不稳定体系,便自动分层。
2、若无碎磁片或沸石,则液体内部不易形成新相(气相)。
因在形成新相的刹那间,该新气泡相的凹形表面的曲率很大,根据开尔文公式,P r>>P*,这样该微小的气泡便自发消失,因此体系便不能在正常情况沸腾,升高温度成为局部过热的介稳状态,而导致暴沸。
如果在液体内加上沸石,则在沸石表面的尖端有较大的凸端,此处P r>>P*,因此便容易沸腾,又因在沸石内部吸附的空气,也因受热而脱附,成为形成气泡的气核,又因沸石与瓶底紧密相接,而成为局部过热处,两者相接处的液膜在瞬间成为过热,P r>>P*;便成为微泡使沸石跳动,结果便成为一新气泡上升。
3、任何物质的饱和溶液,当其中存在着不同大小以及甚微小的被溶解物质的平衡晶态物质,实际上这些不同大小的同种晶态物质的溶解度是不同的,其溶解度C r大于大块晶体的溶解度C*,因此,将这饱和溶液长期放置后,微晶、小晶便逐渐消失,而大块晶体却逐渐增大。
4、因水与玻璃的接触角小于90°,又水的表面为负的附加压力,这样就使水在玻璃管中成为凹面,而水银与玻璃的接触角为大于90°,再加上水银表面的附加压力为正值,因而水银在玻璃管内呈凸形液面。
第九章 化学动力学基本原理质量作用定律r = k[A]a [B]b ;质量作用定律只适用于基元反应。
(简单反应和复合反应中的各基元反应)简单反应都是简单级数反应,但是简单级数反应不一定是简单反应一级反应:xx a a c c t k -=-==11lnln ln01;c c k t 01ln 1= 1)k1单位:s-12)半衰期t1/2:当c=1/2c0时所需时间110012/16932.02ln 2/ln 1k k c c k t ===;t ½ 与起始浓度c0无关。
阿累尼乌斯公式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1212211211)()(ln T T T T R E T T R E T k T k a a ; 26.20/106.12ln ln 3+⨯-=+-=KT A RT E k aEa =12.6 ×10^3×R=104.8kJ · mol-1 lnA=20.26A = e^20.26 = 6.29 ×10^8 mol-1·dm3·s-1第八章 表面现象与分散系统 表面张力σ 单位:N/m物理意义:表面紧缩力定义:在相表面的切面上,垂直作用于表面任意单位长度上的紧缩力。
影响表面张力的因素:1. 物质的种类及共存相的种类(性质);2. 温度影响:前者<0,即温度升高,表面张力变小拉普拉斯公式:rp σ2=∆ r :曲率半径。
r 越大,Δp 越小;平面时r 趋近于无穷大,Δp=01.不管是凸液面,还是凹液面,附加压力的方向总是指向球心,即球内的压力一定大于球外的压力;2. 液膜(肥皂泡)Δp=4σ/rKelvin 公式:(液相) P'=P+2σ/r ;(气相) pr 凹(液中气泡):r 取负值,pr < p ;凸(小液滴):r 取正值,pr > p人工降雨(过饱和蒸气)高空中没有灰尘,水蒸汽可达到相当高的过饱和程度而不致凝结成水。
第八章表面现象和分散系统一、填空题1、半径为r的球形肥皂泡内的附加压力是。
2、液滴的半径越小,饱和蒸气压越,液体中的气泡半径越小,气泡内液体的饱和蒸压越。
3、憎液固体,其表面不能被液体所润湿,其相应的接触角θ 90°。
4、相同温度下,同一液体,随表面曲率半径不同具有不同的饱和蒸气压,若以P平、P凹、P凸分别表示平面、曲面、凸面液体上的饱和蒸气压,则三者的关系是。
5、加入表面活性剂,使液体的表面张力,表面活性剂在溶液表面的浓度一定它在体相的浓度。
6、润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成关系,与液体的表面张力成关系。
7、温度升高时,纯液体的表面张力。
8、氢氧化铁溶胶显色,胶粒直径的大小在 m之间。
由于氢氧化铁溶胶胶粒带电荷,所以通过直流电时,在附近颜色逐渐变深。
9、丁达尔效应是光所引起的,其强度与入射光波长的次方成比例。
10、乳状液的类型可以分为和两类,亲水性固体粉末和憎水性固体粉末可以分别作为型和型乳状液的乳化剂。
11、在讨论固体对气体等温吸附的兰格谬尔理论中,最重要的基本假设为:吸附是层的。
12、表面活性物质在结构上的特点是同时具有基和基。
13、KI与过量的AgNO3形成溶胶,该溶胶电泳时胶粒向移动;在KCl、K2C2O4、K 3Fe(CN)6三种电解质中,对该溶胶聚沉能力最大的是。
二、单选题1、氧气在某固体表面的吸附,温度在400K时进行的速度较慢,在305K时更慢,该吸附过程主要是()A.物理吸附B.化学吸附C.不能确定D.物理吸附与化学吸附同时发生2、在三通活塞两端涂上肥皂液,关闭右端,在左端吹一大泡,关闭左端,在右端吹一小泡,然后打开活塞使左右端相通,将会出现什么现象。
()A.大泡变小,小泡变大B.小泡变小,大泡变大C.两泡大小保持不变D.不能确定3、晶体物质的溶解度和熔点与其颗粒半径的关系是()A.半径越小,溶解度越小,熔点越低B.半径越小,溶解度越大,熔点越低C.半径越小,溶解度越大,熔点越高D.半径越小,溶解度越小,熔点越高4、在一密闭容器内,放有大小不等的圆球形小水滴,经放置一段时间后,会出现的现象是()A.小水滴变大,大水滴变小,直至大小水滴半径相等B.小水滴变小,直至消失,大水滴变的更大C.大小水滴保持原来的半径不变D.水滴大小变化无规律5、关于表面张力和表面自由能,下列说法正确的是( )A.物理意义相同,量纲和单位不同B.物理意义不同,量纲和单位相同C.物理意义和量纲相同,单位不同D.物理意义和单位不同,量纲相同6、通常称为表面活性剂的物质是指将其加入液体中后( )A.能降低液体的表面张力B.能增大液体的表面张力C.能显著增大液体的表面张力D.能显著降低液体的表面张力7、下述现象中与表面活性物质无关的是( )A.乳化B.润湿C.起泡D.溶解8、毛笔蘸上水,笔毛就会粘在一起,这是因为 ( )A.笔毛上的水在空气中有自动收缩减小表面的趋势B.笔毛被润湿C.水是表面活性物质D.水具有粘度9、对于水平液面,其值为零的物理量是( )A.表面自由能B.表面张力C.附加压力D.比表面能10、对于化学吸附,下面说法中不正确的是( )A.吸附是单分子层B.吸附力来源于化学键力C.吸附热接近反应热D.吸附速度较快,升高温度则降低反应速度11、下列各性质中不属于溶胶动力学性质的是( )A.布郎运动B.扩散C.电泳D.沉降平衡12、在外加电场作用下,胶体粒子在分散介质中移动的现象称为( )A.电渗B.电泳C.沉降D.扩散13、Langmuir气固吸附理论中,下列叙述中错误的是( )A.吸附是单分子层吸附B.吸附热是常数C.在一定条件下,吸、脱附之间可以达到平衡D.吸、脱附速率都与气体的压力成正比14、对于指定的液体,恒温条件下,有( )A.液滴的半径越小,它的蒸气压越大B.液滴的半径越小,它的蒸气压越小C.液滴的半径与蒸气压无关D.蒸气压与液滴的半径成正比15、凡溶胶达到等电状态,说明胶粒 ( )A.带电,易聚沉B.带电,不易聚沉C.不带电,很易聚沉D.不带电,不易聚沉16、过量的KI与AgNO3混合制溶胶,其结构为[(AgI)m·n I-·(n-x)K+]x-·x K+,则胶粒是指 ( )A.(AgI)mB.(AgI)m·nI-C.[(AgI)m·nI-·(n-x)K+] x-D.[(AgI)m·nI-·(n-x)K+]x-·xK+17、不一定。
温度升高时,多数液体的表面张力( )A.增大B.减小C.不变D.不一定18、在新生的Fe(OH)3沉淀中加入少量稀FeCl3溶液,则沉淀( )A.溶解B.沉淀增加C.无现象D.先溶解后又沉淀19、哪种体系能产生明显的丁达尔现象( )A.As2S3溶胶B.聚苯乙烯的甲苯溶液C.牛奶D.NaCl的水溶液20、在装有部分液体的毛细管中,如图,当在右端加热时,液体移动的方向是( )A.左移B.右移C.不动;D.不一定21、对于有过量KI存在的AgI溶胶,哪一种电解质的聚沉能力最强()A.K3[Fe(CN)4] B.M g S O4C.F e C l3D.M g C l222、下列对电动电势ξ不正确的描述是()A.ξ电势表示胶粒溶剂化层界面到均匀液相内的电势B.少量外加电解质易引起ξ电势值的变化C.ξ电势的绝对值总是大于热力学电势D.ξ电势的绝对值越大,溶胶越稳定23、在等电点,两性电解质或溶胶在电场中()A.不移动B.向正极移动C.向负极移动D.不能确定24、溶液表面层对溶质B发生吸附,若CB (表面浓度)< CB0,(本体浓度),则()A. 称为负吸附,溶液表面张力σ增加B.称为正吸附,溶液表面张力σ增加C.称为负吸附,溶液表面张力σ下降D.称为正吸附,溶液表面张力σ下降三、多选题1、下列现象属物理吸附的是 ( )A.只有单分子层吸附B.既有单分子层吸附又有多分子层吸附C.吸附时放热较多D.定位吸附E.非定位吸附2、化学吸附的特征是 ( )A.吸附力为化学键力B.吸附层为单分子层或多分子层C.通常可逆D.吸、脱附速度快E.具有选择性3、表面活性物质的下列性质表述不正确的是( )A.表面活性物质溶入后,使液体的表面张力显著降低B.表面活性物质溶入后,使液体产生正吸附C.表面活性物质溶入后,使液体产生负吸附D.表面活性物质溶入后,使液体表面张力增加E.表面活性物质可引起去污、加溶作用4、对憎液溶胶而言,下列说法中不正确的是( )A.胶粒大小在10-9 ~10-7mB.能透过半透膜C.丁达尔现象较强D.多相系统E.加入微量电解质后不产生聚沉现象5、表面活性剂的分子结构是( )A.非极性的B.对称极性的C.有极性又有非极性基团D.不对称双结构的E.有活性官能团6、分散相和分散介质都是液体的是( )A.牛奶B.原油C.油漆D.烟E.雾7、能产生明显的光散射现象的体系是 ( )A.明胶B.牛奶C.NaOH溶液D.SiO2溶胶E.烟尘8、对于电渗和电泳,下列说法正确的是( )A.电渗时,双电层的溶剂化层运动,扩散层中离子不动B.电渗时,扩散层中的溶剂化反离子运动,溶剂化层不动C.电泳时,胶粒不动,扩散层中的反离子运动D.电泳时,扩散层中反离子不动E.电泳和电渗都是外电场引起的运动9、丁达尔现象是光射到粒子上产生了( )A.折射光B.反射光C.散射光D.乳光E.透射光10、Langmuir气固吸附理论中,下列叙述中正确的是( )A.吸附是单分子层或多分子层B.吸附热是常数C.被吸附的分子之间有均匀的作用力D.在一定条件下吸、脱附之间可以达到平衡E.吸、脱附速率都与气体的压力成正比11、弯曲液面所产生的附加压力( )A.可正、可负、不等于零B.一定等于零C.一定大于零D.一定小于零E.一定不等于零12、根据吉布斯吸附等温式,在一定温度下,表面溶质的过剩吸附量Г决定于( )A.表面张力随浓度自然对数的变化率B.表面张力随浓度变化率(dσ/dc)C.溶液的表面张力σD.溶液的浓度cE.浓度及表面张力随农度的变化率13、当一束可见光照射溶胶发生散射时,则( )A.散射光是淡兰色B.散射光是淡红色C.透射光是淡红色D.透射光是淡兰色E.无法判断14、当水在一定温度下,由微小液滴聚集成大液滴时,则该体系( )A.表面自由能降低B.表面张力升高C.表面积增大D.体积增大E.蒸气压降低15、在完全能被液体润湿的毛细管中,液体上升的高度( )A.反比于毛细管半径B.反比于液体粘度C.反比于接触角D.正比于空气压力E.正比于液体表面张力四、简答题1、在护工生产中,固体原料的焙烧,目前很多采用沸腾焙烧,依表面现象分析有哪些优点?2、在进行蒸馏实验时要在蒸馏瓶中加些碎磁片或沸石以防止暴沸,其道理何在?3、如果在一杯含有极微小蔗糖晶粒的蔗糖饱和溶液中,投入一块较大的蔗糖晶体,在恒温密闭的条件下,放置一段时间,这杯溶液有什么变化?4、水在玻璃管中呈凹形液面,但水银则呈凸形液面,为什么?5、亲水性固体表面,经过表面活性剂(如防水剂)处理后,为什么可以改变其表面性质,使其具有憎水性?6、显微镜为何要用强的光源?7、如何理解溶胶是动力学上稳定而热力学上不稳定的系统,且有聚沉不稳定的特性?8、在三个烧杯中各装有20cm3的同种溶胶,加入电解质使其开始显著聚沉时,在第一个烧杯需加1mol·dm-3KCl溶液2.1 cm3,第二个烧杯需加12.5cm3的0.005mol·dm-3Na2SO4溶液,第三个烧杯需加7.5cm3的3.3×10-4mol·dm-3Na3PO4溶液。
试确定其聚沉值及该溶胶电荷符号。
9、何为过饱和蒸气,何为过热液体?解释它们存在的原因。
10、为什么在室温室压下,固体表面吸附过程是自发过程?11、为什么晴天的天空呈蓝色,晚霞呈红色?12、憎液溶胶是热力学上的不稳定系统,为什么它能在相当长的时间内存在?13、写出由FeCl3水解得到Fe(OH)3胶团的结构。
物质量浓度相同的NaCl、MgCl2、MgSO4、Na2SO4各溶液对Fe(OH)3溶胶聚沉能力强弱的次序如何?14、为什么在新生成的Fe(OH)3沉淀中加入少量的稀FeCl3溶液,沉淀会溶解?如再加入一定量的硫酸盐溶液,又会析出沉淀?15、两个充满了电解质溶液的容器,中间用一个由AgCl制成的多孔塞将两容器连通,在靠近多孔塞的两侧放入两只平行板电极并通直流电,问:(1)溶液为0.020mol·dm-3的NaCl稀溶液流向何方?17题图18题图19题图20题图五、判断题1、对同一液体,弯曲液面上的饱和蒸气压恒大于该液体的饱和蒸气压。