胶体与表面化学期末复习资料(老马押题小组出品)

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第一章 绪论

1.相:体系中物理化学性质完全相同的均匀部分; 2.界面:相与相之间的交界面; 3.表面:一相为气相的界面;

4.比表面:单位体积或重量的物质所具有的总表面积; 5.胶体化学:研究胶体体系的科学;

6.表面化学:研究发生在物质表面或界面上的物理化学现象的一门学科;

7.胶体:粒子大小1~100nm,热力学不稳定,动力学稳定,扩散速度慢,不发生渗析,能通

过滤纸,在超显微镜下可见;

8.胶体分类:按分散介质可分为“气、液、固溶胶”。

第二章 胶体的制备

1.胶体制备的一般条件:①分散相在介质中的溶解度必须极小,反应物浓度很稀,生成难溶

物晶体颗粒很小,不具备长大条件; ②必须有稳定剂存在;

2.胶体制备方法: (一)分散法

①机械分散法:适用于脆而易碎的物质,对于柔韧性物质必须先硬化再粉碎。

②电分散法 :将金属做成两个电极,浸在水中,盛水的盘子放在冷浴中。在水中加入少

量氢氧化钠做稳定剂。制备时在两电极上施加100V左右的直流电,调节电极间距离,使之发出电火花,这时表面金属蒸发,是分散过程,接着金属蒸汽立即被水冷却而凝聚成凝胶。

③超声波分散法:将分散相和分散介质两种不混溶的液体放在样品管中,样品管固定在变

压器油浴中。在两电极上通入高频电流,使电极中间的石英片发生机械震荡,使样品管中的两个液相均匀地混合成乳状液。

④溶胶分散法:新生成的沉淀中加入电解质或改变体系温度而形成溶胶体系。 (二)凝聚法:用物理方法或化学反应使分子、离子狙击成胶体粒子的方法。 (1)物理凝聚:将蒸汽状态或溶解状态的物质凝聚成胶体状态的方法。 ①蒸汽骤冷法;②更换溶剂法;

(2)化学凝聚:通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态。使初生成的难溶物微粒结合

成胶粒,在少量稳定剂存在的条件下形成溶胶。

3.溶胶的净化方法

(一)粗粒子:过滤、沉降、离心;

(二)电解质:渗析、电渗析、超过滤、渗透与反渗透

4.单分散溶胶定义:溶胶粒子的尺寸、形状、结构都相同的溶胶体系; 5.单分散溶胶制备理论(LaMer)

控制溶质的过饱和浓度,使之略高于成核浓度,爆发式成核。晶核形成后,使溶液浓度迅速降低,低于最低成核浓度但略高于饱和浓度,使已形成晶核以相同的速度长大,形成单分散溶胶。

第三章 溶胶的运动性质

1.Brown运动:1827年,植物学家Brown在显微镜下观察到悬浮在液面的花粉粒子不断地

做着无规则运动。

2.扩散定义: 由于分子热运动和Brown运动,在有浓度梯度存在时,可以观察到胶体粒

子从高浓度区向低浓度区定向迁移的现象。

3.Brown运动和扩散关系:Brown运动是扩散的微观基础,扩散是Brown运动的宏观表现。 4.丁达尔效应

①定义:若令一束会聚光通过溶胶,从侧面可看见一明亮光带。 ②本质:光是一种电磁波,照射到溶胶时,分子表面电子分布发生位移从而产生受迫振动,

这种偶极子像小天线一样向四周发射和入射光频率相同的光,这就是散射光,

5.散射光光强影响因素:

①与入射光波长的四次方成反比; ②与单位体积粒子数成正比; ③与每个粒子体积平方成正比;

④和分散相的折射率与分散介质的折射率的差值成正比。 6.电学性质:主要指胶体体系的电动现象;

7.电泳:在外加电场作用下,胶体粒子做定向迁移的现象。

8.电渗析:在外加电场作用下,带电的介质流经多孔膜或毛细管作定向移动。

9.流动电势:含有离子的液体在外力的作用下,流经多空塞或毛细管时会产生电势差,这种

因带电介质流动产生的电势称为流动电势。

10.沉降电势:在重力场或离心力场作用下,带电的分散相粒子在分散介质中迅速沉降,使

底层和顶层粒子浓度悬殊,从而产生电势差,即为沉降电势。

11.质点表面电荷来源: ①电离 ②吸附

③晶格取代:粘土矿物中的硅氧四面体中的硅离子被铝离子取代,铝氧八面体中的铝离子

被镁离子、钙离子、亚铁离子取代从而使粘土颗粒带负电。

④非水物质带电:由于质点和介质争夺电子能力不同,而使介质带负电。 12.胶团结构

①校核:组成胶粒核心的固态颗粒; ②胶粒:校核和一部分反粒子形成胶粒;

③胶团:胶粒与扩散层中所有的反粒子形成胶团; ④溶胶:胶团分散于介质中形成溶胶。

13.法杨司法则:能与晶体组成粒子形成不容物的离子优先被吸附,但优先吸附相同成分的

离子。

14.胶体流型:

①塞流:流动慢,速度大约一致; ②层流:分层流动,每层都不同; ③紊流:不规则,乱流;

15.牛顿流体:剪切应力和剪切速率成正比关系。

16.塑性流体:

①不过原点,在t轴上有截距t0 ;

②在低剪切速度为曲线(网格破坏小于网格形成速度); ③中高剪切速率范围为直线段; 17.假塑性流体:

①曲线过原点,一触即动(无网格结构或有脆弱且不连续的网状结构);

②没有直线段(剪切速率增大,体系中不规则状态的粒子沿流动方向转向或形变,流动阻

力减小。

18.胶体的稳定性:指胶体的某种性质(分散相浓度、颗粒大小、体系粘度、密度)有一定

稳定性。

19.热力学稳定性:胶体为多分散体系,有巨大的界面能,热力学不稳定; 20.动力学稳定性:指在重力场和离心力场中,胶粒从分散介质中离析的程度; 21.聚集稳定性:指体系的分散度是否随时间变化;

22.DLVO理论:溶胶在一定条件下是稳定还是聚沉,取决于粒子间的相互吸引力和静电斥

力,若斥力大于吸引力,则溶胶稳定,反之不稳定。 23.DLVO理论基本观点:

胶粒带电,使粒子间产生静电斥力。同时,胶粒表面水化,具有弹性水膜,也起到斥力的作

用,从而阻止胶粒的聚集。 24.胶体势能:

胶团之间存在着斥力势能和引力势能,系统的总势能是斥力势能和引力势能的和。 ① 胶团距离较远时,离子场未重叠,吸引力起主导作用,总势能为负值; ② 距离缩短,离子场重叠,斥力起主导作用,总势能由负变正,达到一定距离时,总位能

达到最大值,即能峰,越过能峰,总势能急剧下降; ③ 距离很近,吸引力占优,总势能为负值 ④ 再靠近,斥力势能又激增,意味两粒子不可无限重合。

25.聚沉值:使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需的电解质最小浓度,离子价数越低,其聚沉值越大。

26.聚沉能力:是聚沉值的倒数,聚沉值越大的电解质,聚沉能力越小。

27.敏化作用:当加入大分子物质的量少时,憎液溶胶胶粒粘附于大分子上,大分子起一定的桥梁作用,把胶粒联系在一起,使之更容易聚沉。

28.金值:当憎液溶胶中加入足量大分子溶液后,大分子吸附在胶粒周围,起保护溶胶作用,用金值作为大分子保护溶胶能力的量度,金值小,保护能力强。

第四章 界面现象与吸附

1. 净吸力:相界面上的分子收到一个垂直于液体表面,指向液体内部的“合吸力”,常称

为净吸力;

2. 表面张力:增加单位面积所消耗的功;

3. 表面自由能:相界面上的分子受力不平衡,合力指向液体内部,使相界面上的分子有向

溶液内部运移的趋势和能量,这个趋势和能量就是表面自由能。

4. 分子间引力引起净吸力,净吸力引起表面张力;表面张力与液面相切或平行,而和净吸

力相互垂直;

5. 测定液面表面张力的方法:

① 毛细管上升法; ② 环膜法; ③ 气泡最大压力法; ④ 旋滴法;

6. 饱和蒸汽压:一定温度下与液体处于相平衡的蒸汽所具有的压力;

7. 润湿现象:表面上的一种流体被另一种流体所取代的过程,即固体表面上的气体被液体

取代的现象;

8. 粘附功:在沾湿过程中,等温等压条件下,单位面积液面与固体表面粘附时对外所做的

最大功;

9. 润湿角:液体滴在固体表面上,在平衡液滴的气、液、固三相交界点处做气-液界面的切

线,此切线与固-液交界线之间的夹角。

10. 铺展系数:恒温恒压下,铺展单位面积时,体系表面自由能的降低或对外做的功; 11. 浸润热:恒温恒压下,浸润单位面积固体体系表面自由焓的变化;

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