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绪论一、概述胶体化学是胶体与界面化学的简称，是物理化学的一个分支科学，或者说是一个专业方向。
既涉及物理，又覆盖着化学，因此其应用非常广泛。
注：物理化学的五个专业方向—热力学、动力学、电化学、量子化学、胶体与界面化学，前四者理论性很强，后者则理论与应用并重。
胶体化学：它强调理论，但并不排斥应用，应用与理论的紧密结合、浑然一体是这门课最鲜明的特点。
应用领域：生物、纳米材料、石油开发、陶瓷、造纸、涂料、催化、医药、食品、海洋产业、粘合剂等。
但是，许多人在碰到胶体与界面化学问题时，由于缺乏这门课程的基本知识而变得束手无策，从而限制了发展。
胶体化学涉及的理论面：1、运动理论2、光学理论3、电学理论4、稳定理论5、流变理论6、界面理论二、胶体概念1、分散体系自然界没有绝对纯的物质，所谓纯都是相对的。
从广义上讲，整个地球都是由各种分散体系构成的。
分散体系：所谓分散体系，是指一种或几种物质以一定的分散度分散在另一种物质中形成的体系。
分散相：以分散状态存在的不连续相称为分散相。
分散介质：连续相则称为分散介质。
2、胶体按分散相粒径大小：粗分散体系：颗粒某一线度>1000nm(10-6m,)胶体：颗粒某一线度1~1000nm(10~10m)真溶液：分散相称分子状态，粒径一般<1nm(国际纯粹和应用化学联合会IUPAC分类法)三、胶体化学的研究对象研究胶体分散体系和粗分散体系性质的一门科学。
1、分子胶体一般指高分子聚合物（高聚物）的溶液，也叫亲液胶体。
如：PAM、高分子在溶液中以无规线团状态存在，线团尺寸再胶体尺度范围内。
分散相与分散介质之间没有清晰的界面（均相）高聚物分散相在分散介质中溶解分散，熵增大，自由焓减小。
（热力学稳定）2、缔合胶体当表面活性剂的浓度高于临界胶束浓度（CMC）时，许多个表面活性剂分子会在溶液中聚集成一定形状的胶束（按照一定的排列组合方式）。
如果在这些胶束中溶进一些特定性质的物质，则形成所谓的微乳液或液晶。
表面及胶体化学1《表面及胶体化学》教学大纲课程名称：中文名称：表面及胶体化学；英文名称：Surface and colloid chemistry课程编码：111012学分：2总学时：32，理论学时：32适用专业：石油工程专业先修课程：无机及分析化学、物理化学、有机化学执笔人：陈明贵一、课程的性质、目的与任务表面与胶体化学课程是石油工程专业的一门选修课。
通过本门课程的学习，使学生对本大纲范围内的表面与胶体化学内容有较系统的了解；培养学生具有初步的分析问题和解决问题的能力；为后续相关课程和专业课程（油田化学原理）的学习打下良好的基础。
二、教学基本要求通过该课程的学习，学生应该基于界面与分子间力认识界面现象及产生的原因，并对油田开发中与胶体化学有关的问题进行分析，并提出解决问题的方法。
对油田常用表面活性剂的性质与用途应熟练掌握，并能利用胶体和表面化学基本原理做油田化学配方，从而为钻井液与完井液化学和油田化学课程的学习打下坚实的基础。
三、课程内容与学时分配绪论石油工业中的表面与胶体化学1学时水基成膜钻井液清洁压裂液地下交联酸泡沫排水采气微乳液驱油油田采出液破乳第一章液体表面 3学时第一节表面能及表面张力第二节弯曲液面下的附加压力第三节弯曲液面下的相平衡第四节液体表界面张力测定第二章表面活性剂 4学时第一节表面活性剂结构与类型第二节亲水亲油平衡值HLB第三节表面活性剂结构对HLB值的影响第四节胶束形成及影响因素第五节胶束聚集数及影响因素第三章 Gibbs吸附方程 2学时第一节表面过剩第二节 Gibbs吸附方程第三节表面活性剂在界面上的分子排列横截面积第四章胶束过程动力学 2学时第一节胶束动力学和弛豫时间第二节测量胶束动力学的方法第三节表面活性剂浓度对胶团寿命的影响第四节胶束动力学在乳化润湿起泡中的重要性第五节胶束稳定性对动态表面张力的影响第六节慢弛豫时间与界面现象第七章扩散双电层和Zeta电位 2学时第一节表面电荷的产生第二节扩散双电层的几个模型第三节 Zeta电位及影响因素第四节吸附特异性第五节 Zeta电位测定方法第八章界面与分子间力-范德华力4学时第一节分子间力的类型-引力与斥力第二节分子间力的表达式第三节范德华力的三个表达式第四节表面与颗粒之间的作用力第五节哈默克常数的影响因素第六节界面张力的范德华引力处理第七节界面分子间力的力曲线测量-壁虎墙壁爬行的解释第九章静电力与DLVO理论4学时第一节双电层表面电势与作用距离的关系第二节双电层电动力的计算-边界条件与解析表达式第三节双电层电动斥力的影响因素第四节基于范德华力与电动力的DLVO理论第五节胶体的絮凝与聚结过程的DLVO理论解释第六节聚沉值第七节疏水相互作用分子间力解释第八节化学驱产出液污水处理第十章乳状液 4学时第一节乳状液定义与分类第二节乳化剂类型第三节决定乳状液类型的Bancraft规则第四节表面活性剂HLB和CPP对乳状液类型的影响第五节乳状液类型的鉴别第六节乳状液稳定性影响因素第七节乳化用表面活性剂的选择第八节 Pickering乳液型油基压裂液第十一章泡沫 4学时第一节泡沫结构类型与起泡能力测试第二节界面弹性对泡沫稳定性的影响第三节泡沫排液过程对泡沫稳定性的影响第四节气体通过液膜边界层的扩散对泡沫稳定性的影响第五节扩散双电层的厚度对泡沫稳定性的影响第六节表面粘度对泡沫稳定性的影响第七节表面活性剂结构与泡沫稳定性的关系第八节泡沫稳定剂与消泡剂第九节泡沫排水采气第十二章微乳液2学时第一节微乳液的定义-宏观乳液与微乳液的区别第二节微乳液的形成与稳定性构成第三节微乳液的形成与Bancraft规则第四节影响中相微乳液形成的因素第五节微乳液在三次采油中的应用第六节微乳酸四、大纲说明本科程是在物理化学学习的基础上开设的，有关化学位等基础知识可不讲。
胶体: 指具有高度分散的分散体系（亦是研究对象），分散相可以是一相和多相，粒子大小通常为10－7～10－9m之间.胶体的研究内容：表面现象、分散体系、高分子溶液。
表面能δ：恒温恒压下，可逆地增加单位表面积，环境对体系所做的功，单位J·m-2。
表面张力δ：单位长度液体表面的收缩力，单位N·m-1（或mN·m-1）l aplace方程：球面，则R1=R2=R，ΔP=2σR 柱面，则R1=R，R2=∞，ΔP=σ/R 球形气泡，且R1=R2=RΔP=4σ/R表面过剩：界面相与体相的浓度差。
接触角：固液气三相交点处作气液界面的切线，此切线与固液交界线之间的夹角θ。
Gibbs吸附公式：（双组分体系）固体表面张力：新产生的两个固体表面的表面应力之和的一半。
固体表面能：指产生一平方厘米新表面所消耗的等温可逆功。
Laugmuir理论：假设被吸附分子间无作用力，因而分子脱附不受周围分子的影响。
只有碰撞在空间表面的分子才有可能被吸附（单分子层吸附）。
固体表面是均匀的，各处吸附能相同。
BET理论的基本假设：①固体表面是均匀的，同层分子（横向）间没有相互作用，分子在吸附和脱附时不受周围同层分子的影响。
②物理吸附中，固体表面与吸附质之间有范德华力，被吸附分子间也有范德华力，即吸附是多分子层的。
影响溶液中吸附的因素：吸附剂：溶质、溶剂三者极性的影响；温度：溶液吸附也是放热过程，一般T上升，吸附下降；溶解度：吸附与溶解相反，溶解度越小，越易被吸附；同系物的吸附规律一般随C-H链的增长吸附有规律的增加和减少。
Trube规则；吸附剂的孔隙大小；吸附剂的表面化学性质，同一类吸附剂由于制备条件不同，表面活性相差很大，吸附性能也会有很大差异；混合溶剂的影响，色谱法中使用混合溶剂，洗提效果比单纯溶剂好，若自极性相同的混合溶剂中吸附第三组份，等温线界于两单等温线之间；若自极性不相同的混合溶剂中吸附第三组份，吸附量比任何单一溶剂中少，混合溶剂极性一致或不一致情况不同；多种溶质的混合溶液；9、盐的影响，盐的存在通过影响溶质的活度系数、溶解度、溶质的电离平衡而影响吸附。
物理化学表面与胶体在我们的日常生活和科学研究中，物理化学的表面与胶体现象无处不在。
从清晨树叶上的露珠，到我们使用的化妆品、药物制剂，再到工业生产中的许多流程，都离不开对物理化学表面与胶体性质的理解和应用。
让我们先来聊聊表面现象。
想象一下，把一滴水放在光滑的平面上，它会形成一个近乎球形的液滴。
这是为什么呢？这就涉及到表面张力的概念。
表面张力使得液体表面尽可能地缩小，从而形成表面积最小的形状，对于液体来说，就是球形。
表面张力的大小与液体的性质有关。
比如，水的表面张力比油要大。
这也是为什么油在水面上会铺展开来，而不是形成小油滴。
在工业生产中，表面张力的知识非常有用。
例如，在金属的清洗和电镀过程中，需要控制表面张力来确保清洗液或电镀液能够均匀地覆盖在金属表面。
再来说说表面吸附。
当气体或溶质分子在固体或液体表面聚集时，就发生了吸附现象。
这在很多方面都有重要应用。
比如，防毒面具中的活性炭能够吸附有毒气体，就是利用了其强大的吸附能力。
在表面化学中，还有一个重要的概念——接触角。
当一滴液体滴在固体表面上时，液滴与固体表面形成的夹角就是接触角。
接触角的大小反映了液体对固体表面的润湿程度。
如果接触角很小，说明液体能够很好地润湿固体表面；反之，如果接触角很大，则说明液体不能很好地润湿固体表面。
了解接触角对于许多领域都至关重要。
比如在印刷行业，如果油墨不能很好地润湿纸张表面，就会导致印刷质量不佳。
在农业中，农药的喷洒效果也与药液在植物叶片表面的接触角有关。
接下来，我们谈谈胶体。
胶体是一种分散体系，其中分散相粒子的大小在 1 纳米到 100 纳米之间。
常见的胶体有牛奶、豆浆、雾等。
胶体具有一些独特的性质。
比如丁达尔效应，当一束光线通过胶体时，从侧面可以看到一条光亮的“通路”，这就是丁达尔效应。
我们可以利用丁达尔效应来区分胶体和溶液。
胶体的稳定性也是一个重要的方面。
胶体粒子通常带有电荷，同种电荷之间的相互排斥使得胶体粒子不容易聚集沉淀。
胶体与表面化学 第一章 绪论化学：无机化学、有机化学、物理化学、分析化学 无机化学：（元素化学，研究无机物的制备、合成与性能）如：H 2O有机化学：（生命化学，研究C 、O 、P 、S 等少量元素形成的种类极多的化合物 ，就简单元素的复杂化学。
）小分子：甲烷如：大分子：淀粉 杀虫剂：医药：液晶：物理化学：（用物理模型、数学概念化的手段研究化学）物理：量子间的相互作用 化学：是量子间结合与排列。
热力学：状态——状态：能量转化的过程， 几千种状态方程。
动力学：物质间反应速度的问题（有时热力学分支极多： 能进行但动力学不能进行）电化学：电池：Fe+HCl ——FeCl 2+H 2电子转移 形成电池（Li +） 高能电池 Fe 2+，Fe 3+（提纯难99.99%~99.9999%）胶体与表面化学：气液固按不同形式混合， 泥土在水中分层，纳米材料，牙膏，原油，化妆品。
理论化学：（非实验的推算来解释或预测化合物的各种现象。
）如：用计算机模拟模型推算是否可以达到预期目的，在校正 合成。
分析化学：（研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法一门科学）如：三聚氰胺事件分析手段差蛋白质含量（N）一、基本概念❖相：体系中物理化学性质完全相同的均匀部分❖界面：相与相的交接面❖表面：一相为气相的界面❖比表面：单位体积或重量物体的表面积。
S0=S/V对于立方体：S0=6L2/L3=6/L对于球体：S0=3/R❖胶体化学：是研究胶体体系的科学。
它是物理化学的一个重要分支。
随着胶体化学的发展，它已经成为一门独立的学科。
❖表面化学：研究发生在表面或界面上的物理和化学现象的一门科学。
是胶体化学的分支。
（原油催化裂化）二、胶体体系小实验：泥土置于水中沉降。
1、分类及定义：分散相粒子半径在1 ~100 nm 的分散体系。
2、特点（1）特有的分散程度——多相项多分散体粒子的大小在10-9~10-7m之间，扩散较慢，不能透过半透膜。
胶体、油脂和表面活性剂1一、胶体的定义与分类1、胶体的定义胶体（Colloid）又称胶状分散体（colloidal dispersion）是一种较均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散相，另一种连续相。
分散质的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1~100nm之间的分散系是胶体；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。
胶体不一定都是胶状物，也不一定是液体。
如：氢氧化铁胶体、云、雾等。
一、胶体的定义与分类2、胶体的分类按照分散剂状态不同，胶体分为：气溶胶：以气体作为分散剂的分散体系。
其分散质可以是液态或固态。
（如烟、雾等）液溶胶：以液体作为分散剂的分散体系。
其分散质可以是气态、液态或固态（如Fe(OH)胶体）。
3固溶胶：以固体作为分散剂的分散体系。
其分散质可以是气态、液态或固态（如有色玻璃、烟水晶）。
一、胶体的定义与分类2、胶体的分类按分散质的不同可分为：粒子胶体和分子胶体。
如：烟，云，雾是气溶胶，烟水晶，有色玻璃、水晶是固溶胶，蛋白溶液，淀粉溶液是液溶胶；淀粉胶体，蛋白质胶体是分子胶体，土壤是粒子胶体。
二、常见的胶体Fe(OH)3胶体、Al(OH)3胶体、硅酸胶体、淀粉胶体、蛋白质胶体、豆浆、涂料、雾、墨水、AgI胶体、Ag2S胶体、As2S3胶体、有色玻璃、果冻、鸡蛋清、血液等，比如面条就是一种常见的淀粉胶体，因为溶解度吸水膨胀。
三、胶体的应用1、农业生产：土壤的保肥作用.土壤里许多物质如粘土腐殖质等常以胶体形式存在。
2、医疗卫生：血液透析，血清纸上电泳利用电泳分离各种氨基酸和蛋白质。
医学上越来越多地利用高度分散的胶体来检验或治疗疾病，如胶态磁流体治癌术是将磁性物质制成胶体粒子，作为药物的载体，在磁场作用下将药物送到病灶，从而提高疗效。
3、日常生活：制豆腐、豆浆、牛奶和粥的原理（胶体的聚沉），明矾净水。
4、自然地理：江河入海口处形成三角洲，其形成原理是海水中的电解质使江河泥沙形成胶体发生聚沉。
