胶体与界面化学-2010.ppt

第一章 绪论 实验：将一把泥土放入水中 胶体的定义 液溶胶： 分散介质为液体 灭火泡沫（G→L）； 墨水（S→L） 固溶胶：分散介质为固体 泡沫塑料（G→S）；珍珠（L→S）；有色玻璃（S→S） 气溶胶：分散介质为气体 雾（L→G） ； 烟尘（S→G） 胶体化学研究的三个领域 大分子溶液（亲液溶胶） 缔合胶体（表面活性剂胶束溶液） 溶胶（憎液溶胶） 胶体化学的发展简史 祖先制造陶器、汉朝利用纤维造纸、后汉发明墨水、豆腐制作等等 古埃及利用木材浸水膨胀来破裂山岩 1777年瑞典化学家做木炭吸附气体的实验 1809年俄国化学家发现土粒的电泳现象 1829年英国植物学家BROWN观察花粉的布朗运动 胶体化学的发展简史 胶体化学的研究对象和意义 分析化学中的吸附指示剂、色谱等 物理化学中的成核作用、过饱和、液晶等 生物化学和分子生物学中的电泳、膜现象 化学制造中的催化剂、洗涤剂、润滑剂、粘合剂、农药 环境科学中的气溶胶、泡沫、污水处理、 材料科学中陶瓷制品、水泥、涂料等 日用品中的牛奶、豆浆等 石油工业中的油品回收、乳化 现代胶体科学的研究内容 1.利用近代物理或化学理论解决胶体与表面化学中的基本理论等问题;量子化学研究吸附与催化;分形理论研究胶粒形貌等 2.现代精密仪器和方法的应用:力学显微镜研究胶粒间的力及表面上分子原子的形态;能谱仪研究分子间的相互作用. 3.胶体与界面化学的方法用于医学、生理、环境、土壤、大气、海洋湖泊等学科 （1）新产品开发：组装分子器件、超细材料 （2）老产品的升级换代：洗涤剂、化妆品、颜料、 复印碳粉等 （3）旧工艺更新：单分散固态胶粒的制造与收集、 采油工艺等 中国胶体与界面化学的发展 1954年 傅鹰院士（北京大学） 中国胶体化学的奠基人之一 1955年 戴安邦院士（南京大学） 中国有了第一批胶体化学毕业生 20世纪90年代以前，只有北京大学、南京大学、山东大学、华东师范大学有胶体一界面化学的研究机构 1983年在北京大学召开全国第一届胶体与界面化学会议，2002年在山东大学召开第九届全国会议。 第二章 胶体的制备和性质 凝聚法原理 溶胶的净化 单分散溶胶（monodispersed sol） 单分散溶胶的形成机理 单分散溶胶的制备方法 超细颗粒（ultrafine particle） 超细颗粒的应用 超细颗粒的制备 纳米材料 溶胶的运动性质 布朗运动 沉降（sedimentation） 重力作用下的沉降 沉降分析——称重法 离心场中的沉降 溶胶的光学性质 溶胶的颜色 溶胶的颜色 超显微镜及其对粒子大小和形状的测定 超显微镜（ultramicroscope） 溶胶的电学性质 电动现象 胶粒荷电的原因 胶团结构 双电层结构模型 Gouy－Chapman 扩散双电层模型 Stern扩散双电层模型 ζ电位的计算 在Sb2O3溶胶（设为棒形粒子）的电泳试验中，两电极间的距离为0.385m，电压为182V，通电40min后溶胶界面向正极移动0.032m。已知该溶胶的黏度为1.03×10-3Pa · s ，介质的介电常数D为9.03×10-9F·m-1(1F=1C · V-1),试计算ζ电位。 胶体的稳定性 溶胶的聚沉（coagulation） 溶胶的相互聚沉 高聚物稳定胶体体系理论 空间稳定理论 空位稳定理论 第二章 界面现象 另一个模型是吉布斯（Gibbs）的相界面模型。该模型认为界面是几何面而非物理面，它没有厚度，不占有体积，该模型可使界面热力学的处理简单化。 表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface) 1.2比表面（specific surface area） 分散度与比表面 表面张力与表面自由能 表面张力（surface tension） 表面张力与表面自由能 表面张力 表面功及表面自由能（surface work） 表面自由能(surface free energy) 表面自由能(surface free energy) 例1： 20℃，p?下，将1kg水分散成10-9m半径的小水滴需做功多少？已知? =0.0728 N?m-1, ? =1000 kg?m-3 解： – Wr’ = ??A = ?(A2 – A1) ? ?A2 = ? ? n ? 4? r 2 而 1kg = n × ( 4/3?r3 ? ?) n = 2.4 ? 1023个 – Wr’ =