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尚辅网 尚辅网 * * 尚辅网 第十二章　界面现象和胶体分散系统 本章要求 1. 掌握表面张力及比表面吉布斯函数的概念。 2. 理解杨氏方程、拉普拉斯方程和开尔文方程及其应用。 3. 掌握固体表面吸附的类型；理解掌握兰格谬尔吸附等温式的推导及应用。 4. 掌握溶液表面的吸附现象和吉布斯吸附公式；了解表面活性剂的概念及其简单应用。 5. 了解分散系统的分类及制备方法、胶体化学的研究对象及其特点。 6. 了解胶体的光学、动力及电性质；理解溶胶的扩散双电层理论。 7. 了解憎液胶团的结构和DLVO理论。 8. 了解乳状液的类型、稳定性及简单应用。 尚辅网 第一节　前　言 一、界面现象和胶体分散系统的研究对象 ●界面化学(interface chemistry) 或表面化学(surface chemistry)　研究任意两相界面上发生的物理化学过程的科学 ——界面　包括液-气、固-气、液-液、固-液以及固-固等多种界面。由于历史的习惯，常将各种不同的界面统称为表面 ——表面　指物体与真空或自身饱和蒸气或含饱和蒸气的空气之间的界面 ●胶体化学(colloid chemistry)　胶体化学是一门研究胶体分散系统和粗分散系统的科学 尚辅网 ●界面化学与胶体化学的应用 1．油、煤田开发　钻井液，微乳液与三次采油原油脱水与破乳 2．农业　土壤离子交换、农药的乳化与分散 3．生物学与医学　生物流变学、血液学、电泳、各种凝胶 4．日用品的生产与使用　洗涤剂、化妆品、乳制品、食品 5．轻工业　造纸、纺织、印染、油漆、涂料、颜料、粘合剂 6．环境科学　气溶胶、烟雾、人工降雨、污水处理 7．分析化学　离子交换、胶束增溶、浊度 8．材料　超细粉材料——纳米材料、合金、液晶 9．海洋科学　元素吸附提取、污染油膜的处理、海水淡化膜 10. 地质选矿　浮选，矿石富集 11. 其他　吸附剂制备、测试和使用；催化；含能材料：乳化炸药 尚辅网 二、比表面(specific surface) ●定义　单位体积(质量)的物质具有的表面积。是度量分散程度（即分散度）大小的物理量 As=A/V　或　Aw=A/W ●说明　 ??式中，A代表体积为V、或质量为W的物质具有的表面积 ??As的单位为m-1；Aw的单位为m2?kg-1 ??表12.1示例的意义　分散度愈大，总的表面积就愈大。高度分散的系统，往往产生明显的表面效应 尚辅网 6?102 6?103 6?104 6?105 6?106 6?107 6?108 6?109 6?10-4 6?10-3 6?10-2 6?10-1 6?100 6?101 6?102 6?103 1 103 106 109 1012 1015 1018 1021 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 比表面As/m-1 总表面积A/m2 粒子数 立方体边长L/m 尚辅网 三、分散系统及其分类 ●定义　一种或几种物质以一定程度分散在另一种物质中形成的系统称分散系统(dispersion system)。以粒状分散的不连续相称分散相（dispersion phase），连续相称分散介质（dispersion medium） ●分类 ??按分散相粒子在某一最大线度方向的大小　分为三类 　　?分子分散系统　包括高分子溶液，是热力学稳定的均相系统 　　?胶体分散系统及粗分散系统。特点：多相、高度分散、热力学不稳定系统 ??按分散相和分散介质的聚集状态分类　分为八类 尚辅网 乙醇的水溶液，空气 AgI或Al(OH)3水溶胶 泥浆，牛奶 ?10-9 10-9?10-7 ?10-7 分子分散 胶体分散 粗 分 散 实 例 粒子的线度/m 分散系统 气溶胶，如雾 气溶胶，如烟、尘 泡沫，如灭火泡沫 乳状液、微乳液，如原油、牛奶 溶胶、悬浮液，如金溶胶、油漆、泥浆 固溶胶，如泡沫塑料 固溶胶，如珍珠 固溶胶，如合金、有色玻璃 液体 固体 气体 液体 固体 气体 液体 固体 气体 气体 液体 液体 液体 固体 固体 固体 系统名称或实例 分散相 分散介质 尚辅网 ?第二节　表面张力 一、表面张力?表面功W’及表面吉布斯函数Gs ●?产生的原因　界面层分子受到指向体相内部不对称的合力作用，是产生表面张力的根本原因。?是产生一切表面现象的根本原因 ●?的定义　沿着液体表面垂直作用于单位长度线段上的紧缩力称为表面张力(surface tension)(亦称界面张力)，用?表示 ●?的方向 ??平液面　沿着液面与液面平行 ??弯曲液面　在力的着用点与液面相切 尚辅网 ●?的物理意义 ——?是表面张力　是垂直作用于液体表面单位长度上的紧缩力 ? ?W=F?dx =??2L?dx =?dA或　　 　　 L