范文一:胶体与表面化学
第一章 凝胶思考题
1. 什么是凝胶?有何特征(两个不同)?
外界条件(如温度、外力、电解质或化学反应) 的变化使体系由溶液或溶胶转变为一种特殊的半固体状态,即凝胶。(又称冻胶)其一,凝胶与溶胶(或溶液) 有很大的不同。溶胶或溶液中的胶体质点或大分子是独立的运动单位,可以自由行动,因而溶胶具有良好的流动性。凝胶则不然,分散相质点互相连接,在整个体系内形成结构,液体包在其中,随着凝胶的形成,体系不仅失去流动性,而且显示出固体的力学性质, 如具有一定的弹性、 强度、 屈服值等。
其二,凝胶和真正的固体又不完全一样,它由固液两相组成,属于胶体分散体系,共结构强度往往有限, 易于遭受变化。改变条件,如改变温度、介质成分或外加作用力等,往往能使结构破坏,发生不可逆变形,结果产生流动。由此可见,凝胶是分散体系的一种特殊形式,共性质介于固体和液体之间。
2. 举例说明什么是弹性和非弹性凝胶?
由柔性的线性大分子物质,如洋菜吸附水蒸气先为单分子层吸附,然后转变为多分子层吸附,硫化橡胶在苯蒸气中的吸附则是从一开始即为多分子层吸附。这类凝胶的干胶在水中加热溶解后,在冷却过程中便胶凝成凝胶。如明胶、纤维素等,在水或水蒸气中都发生吸附。不同的吸附体系,其吸附等温线的形状不同,弹性凝胶的吸附与解析通常会形成较窄的滞后圈。
由刚性质点(如SiO2、TiO2,V2O5、Fe2O3等)溶胶所形成的凝胶属于非弹性凝胶,亦称刚性凝胶。大多数的无机凝胶, 因质点本身和骨架具有刚性,活动性很小,故凝胶吸收或释出液体时自身体积变化很小,属于非膨胀型。通常此类凝胶具有多孔性结构,液体只要能润湿,均能被其吸收,即吸收作用无选择。这类凝胶脱水干燥后再置水中加热一般不形成原来的凝胶,更不能形成产生此凝胶的溶胶,因此这类凝胶也称为不可逆凝胶。
3. 试述凝胶形成的基本推荐?
① 降低溶解度,使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出。②析出的质点即不沉降,也不能自由行动,
而是构成骨架,在整个溶液中形成连续的网状结构。
4. 凝胶形成的方法有哪几种?
改变温度 转换溶剂 加电解质 进行化学反应
5. 凝胶的结构分为哪4种类型?
A 球形质点相互联结,由质点联成的链排成三维的网架Ti02、Si02等凝胶。
B 棒状或片状质点搭成网架,如V205凝胶、白土凝胶等。
C 线型大分子构成的凝胶,在骨架中一部分分子链有序排列,构成微晶区,如明胶凝胶、棉花纤维等。
D 线型大分子因化学交联而形成凝胶,如硫化橡胶以及含有微量:二乙烯苯的聚苯乙烯都属于此种情形。
6. 溶胶≒凝胶转变时有哪些现象?
转变温度(大分子溶液转变为凝胶时,无严格恒定的转变温度,它往往与冷却快慢有关,并且凝点(胶凝温度) 常比熔点(液化温度) 低.两者相差可达(10-20)度或更大些。)
热效应( 大分子溶液形成凝胶时常常放热,这可视为结晶作用的潜热)
光学效应(溶胶转变为凝胶时,Tyndall 效应(光散射) 增强,这是由于质点增大、水化程度减弱的缘故)
流动性质(溶胶转变为凝胶后流动性质变化很大,溶胶失去流动性.凝胶获得了弹性、屈服值等)
电导(溶胶胶凝后,体系的电导无明显变化)
凝胶表面的亲水性(溶胶中的质点表面若具有亲水性基团,则胶凝后其表面仍具有亲水性)
7. 要制备很浓的明胶溶液而又不使胶凝,应加入什么物质比较好?为什么?(P147)
导电和扩散等,还可以是凝胶中的物质和外加溶液间的化学反应,也可以是两种溶液在凝胶中进行化学反应。
8. 什么是凝胶的触变作用?简单叙述其机理?
由于在外力作用下体系的粘度减小,流动性变大.因此这个现象习惯上也称为切稀。
机理:颗粒之间搭成架子,流动时架子被拆散。之所以存在触变性是因为被拆散的颗粒再搭成架子时需要时间
9. 什么是负触变作用?绝大部分为什么体系?
与触变作用相反的现象是负触变作用。此体系的基本持点是在外力(切力或切速) 作用下体系的粘度升高,但静置一段时间后粘度又恢复原状,出现顺时针方向的滞后团。显然,负触变现象正好与触变性相反.是一种具有时间因素的切稠现象。
具有负触变性的体系绝大部分为高分子溶液,例如SiO2、钠蒙脱土等悬浮液中加入高分子溶液(如聚丙烯酰胺水解溶
液),在一定的条件下出现负触变作用。
10. 什么是离浆作用?为什么?
离浆就是水凝胶在基本上不改变外形的情况下,分离出其中所包含的一部分液体.此液体是大分子稀溶液或稀的溶胶。又称“脱水收缩” “出汗”。
作用的原因:是由于溶胶在形成具有网状结构的凝胶后,粒子之间的距离还不是最小的,粒子之间仍继续互相作用, 使粒子进步靠近和更完全地定向,从而使凝胶的骨架收缩.于是一部分液体被从粒子间挤压出来,产生“出汗”离浆现象。
11. 什么是凝胶的有限膨胀和无限膨胀?其膨胀速度符合什么动力学特征?
凝胶的膨胀(溶胀) 作用,是指凝胶在液体或蒸气中吸收这些液体或蒸气时.使自身质量、体积增加的作用。膨胀作用是弹性凝胶所特有的性质。
无限膨胀,即开始时凝胶吸收液体而体积增大,但最终完全溶解成溶液,又名溶胀作用。
有限膨胀,凝胶吸收—定量的液体后并不转变成溶胶,如明胶在冷水中、硫化橡胶在苯中。
凝胶的膨胀速度符合一级反应的动力学方程式
式中,S 为膨胀度,即凝胶在膨胀时间为t 时吸收的液体量;Smax 为吸收液体的最大量(平衡态下) ;K 为膨胀速度常数。
12. 试述凝胶膨胀的两个阶段。
第一阶段——形成溶剂化层。即溶剂分子很快地钻入凝胶中,与凝胶大分子相互作用形成溶剂化层。这个阶段时间很短,速度快,表现出的特征有:1) 液体的蒸气压很低 (2)体积收缩 凝胶膨胀时,凝胶的体积增大,但就整个体系说,其增量比吸收的液体体积为小。 (3)伴有放热效应 凝胶膨胀时放出的热叫膨胀热 (4)溶剂熵值降低 由于溶剂化层中液体分子排列有序,故体系的熵值降低。
第二阶段——液体的渗透和吸收。在这个阶段中.液体的吸收量是干胶质量的几倍、几十倍,同时也没有明显的热效应和体积收缩现象。凝胶的体积也大大增加,凝胶干燥时,这部分的液体也容易释出
13. 物质在凝胶中扩散速率减慢的原因是什么?
扩散物质的分子越大,在凝胶中的扩散速率越慢
14. 试述凝胶色谱(GPC )技术的基本原理?
分子大小不同的混合物溶液通过用凝胶颗粒填充的色谱柱时,尺寸越小的分子进入网络的机会越多,在其间停留的时间也越长。反之,尺寸较大的分子进入网络的机会较小,甚至不能进入网络之中,只能停留在凝胶颗粒之间的缝隙中。 当以溶剂淋洗色谱柱时,被吸附在色谱柱上的物质将按分子的尺寸,从大到小的顺序依次被淋洗下来,从而达到分离的目的。这正是凝胶色谱(GPC)技术的基本原理。
15. 试用Ostwald 的过程和理论解释Liesegang 环现象。
当高浓度的AgN03溶液由中心向四周扩散时,遇到K2Cr207发生化学反应并生成橙红色的Ag2Cr207沉淀环。 第一环沉淀形成后,环外地带的K2Cr2O7浓度变得很低,成为空白区。在此区域内难以满足形成Ag2Cr207沉淀的过饱和条件,所以无沉淀生成。AgN03溶液越过空白区后,重又与K2Cr2O7反应并形成第二个沉淀环,依此类推,但各环的间距逐渐变大,沉淀环也逐渐变宽和变得模糊。
16. 形成Liesegang 环的必要条件是什么?
物质在扩散过程中无对流和扰动是形成Liesegang 环的必要条件
17. 高吸水性材料
高吸水性材料不仅应含有相当多的亲水基因,而且本身还要不溶于水
18. 试述高吸水性凝胶的结构、组成和吸水性能的关系。
高吸水性材料不仅应含有相当多的亲水基因,而且本身还要不溶于水。超强吸水剂为弹性凝胶,吸水后形成水凝胶:凝胶的种类不同,结构不同,其吸水能也大有不同离子性聚合物的亲水性比非离子性聚合物强。吸水能力强,在离子性聚合物中,离子化程度越高,吸水能力越强。超强吸水剂有很强的吸水能力,但从使用角度考虑,它应不溶解于水。聚丙烯酸类吸水剂有很强的吸水能力,但易水溶,为解决此问题,合成时应加入适量交联剂甲醛(或环氧氯丙烷等) 。在制备超强吸水剂时,同种类型凝胶的一般规律是:交联度增加,吸水能力降低;但交联度太低,又可使凝胶吸水时成为无限膨胀。
19. 什么是高吸油性树脂?其吸油能力主要起源于什么作用力?
吸油材料是一种用于处理废油的功能性材料。它主要用于原油泄漏、工厂机器渗漏油和食品废油的处理等。
20. 高吸油树脂的吸油机理是什么?
机理 吸油树脂通常都是由亲油单体构成的,具有适当交联度的三维网状结构的聚合物,因而树脂内部均有一定的微孔。当树脂与油品接触时,开始油分子向微孔中扩散,当进入一定量的油分子后,高分子链段发生溶剂化(van der Waals 力) ,当油分子进入足够多时,则高分子链段伸展并发生溶胀。
溶胀过程中交联点之间分子链的伸展又会降低其构象熵值,ΔG=ΔH-T ΔS, ΔG 增加,这必然引起分子网的弹性收缩力,力图使分子网收缩,最后这两种相反的倾向达到平衡,并表现出一定的吸油率。
21. 水凝胶中的水、按作用力的强弱可分为哪4种状态?
①靠氢键与吸水剂相互作用的水②亲水基团周围的极化水层③网络微孔中的水④颗粒间隙和大孔中的水
第二章 表面活性剂性质与应用
1.表面活性剂的化学结构及特点是什么?(P21)
表面活性剂的化学结构:由性质不同的两部分组成,一部分是疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团,另一部分为亲水疏油的极性基,这两部分分别处于表面活性剂的两端,为不对称的分子结构。
特点:是一种既亲油又亲水的两亲分子,不仅能防止油水相排斥,而且具有把两相结合起来的功能。
2.表面活性剂有哪些类型举例说明。
按溶解性分类 :有水溶性和油溶性两大类; 按照其是否离解分类:离子型和非离子型两大类; 根据其活性部分的离子类型又分为:阴离子、阳离子和两性离子三大类。
3.表面活性剂的水溶液的特点是什么?
(1)浓度↑, 表面张力↑。如:NaCl,Na 2SO 4,KOH,NaOH,KNO 3等无机酸、碱、盐溶液。
(2)浓度↑, 表面张力↓。如:有机酸、醇、醛、酮、醚、酯等极性物质溶液。
(3)随浓度增大,开始表面张力急剧下降,但到一定程度便不再下降。如:肥皂、长链烷基苯磺酸钠等溶液。这些物质称为表面活性剂。
4.何谓表面活性?
表面活性剂是这样一种物质,它活跃于表面和界面上,具有极高的降低表、界面张力的能力和效率;在一定浓度以上的溶液中能形成分子有序组合体,从而具有一系列应用功能(表面活性是一种动力学现象,表面或界面的最终状态表示了两种趋势之间的动态平衡,即朝向表面吸附的趋势和由于分子热运动而朝向完全混合的趋势之间的平衡)
5.简述Traube 规则的内容。
特劳贝规则:即每增加一个-CH2-基团时,其π/C 约为原来的三倍。
6.试述阳离子SAA 的主要用途。
广泛应用于非纺织物的防水剂、优柔剂、抗静电剂、染料的固色剂、医用消毒剂、金属防腐剂,矿石浮选剂、头发调理剂、沥青乳化剂等。
7.两性离子SAA 有什么特点。
最大特征在于它既能给出质子又能接受质子。 (1)对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性。 (2)有一定的杀菌性和抑霉性。(3)有良好的乳化性和分散性。(4)与其他类型表面活性剂有良好的配伍性。会产生协同增效效应 (5)可以吸附在带负电荷或正电荷的物质表面上,有一定的润湿性和发泡性。6) 低毒性和对皮肤、眼睛的低刺激性。(7)极好的耐硬水性,甚至在海水中也可以有效地使用。(8)良好的生物降解性。
8.非离子SAA 的亲水基由什么构成,EO 数是什么含义?
非离子型活性剂在水溶液中不电离,其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团(一 般为醚基和羟基) 构成。 环氧乙烷加成数(EO数) EO加成数约在10~12mol的范围内润湿力最高 憎水链碳原子数N 和环氧乙烷加成数n 间的关系,最小溶解性:n = N/3;中等溶解性:n = N/2优良溶解性:n = 1~1.5N
9.写出APG 的结构式,并说明其特性以及在洗涤剂中的作用。
APG 的结构式:
特性:APG 不存在浊点,在酸碱溶液中均呈现良好的相容性和稳定性;不仅表面活性高,泡沫丰富而稳定,去污力强而且无毒,无刺激性、生物降解彻底。
应用:浴用及发用洗涤剂;餐用洗涤剂;洗衣粉;硬表面清洗
10.请解释含氟SAA “三高二憎”的特点。
三高:高表面活性、高耐热稳定性、高化学惰性;二憎:憎水性和憎油性,
11.AOS 、LAS 、Span 、Tween 、AES (解释代号)
α- 烯烃磺酸盐(AOS );烷基苯磺酸钠(LAS );山梨糖醇酐脂肪酸酯 (司盘 Span.);聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯(吐温 Tween);烷基醇聚氧乙烯硫酸钠(AES)、
12.解释“Kraff ”点和“浊点”的含义和规律。
使表面活性剂的溶解度突然增大的温度点,我们称为临界溶解温度。也称为克拉夫点。
规律:低温时溶解度小, 如果加热水溶液,达到某一温度时,其溶解度会突然增大。
在低温下可与水混合,温度升高至一定值时,则会出现析出、分层,这一析出、分层并发生混浊的温度称为表面活性剂的浊点 规律:高温溶解度低,低温溶解度高。
13.什么是SAA 的HLB 值,有什么作用?
亲水亲油平衡值(hydrophile lipophile balance,HLB) 是表示表面活性剂的亲水性、亲油性好坏的指标. HLB值越大,该表面活性剂的亲水性越强;HLB 值越小,该表面活性剂的亲油性越强
第五章 表面活性剂的润湿功能
1.请画出润湿剂的分子结构示意图,并解释这种结构有何特点?
分子结构特点:良好的润湿剂其疏水链应具有侧链的分子结构,且亲水基应位于中部 ,或者是碳氢链为较短的直链,亲水基位于末端。
2.用防水剂处理过的纤维为什么能防水?
织物防水原理:将纤维织物用防水剂进行处理,可使处理后的纤维不表面变为疏水性,防水织物由于表面的疏水性使织物与水之间的接触角θ>90°,在纤维与纤维间形成的“毛细管”中的液面成凸液面,凸液面的表面张力的合力产生的附加压力△P 的方向指向液体内部因此有阻止水通过毛细管渗透下来的作用。
3.简述矿物泡沫浮选的原理。
矿物浮选是借气泡浮力来浮游矿石实现矿石和脉石的分离方法。捕集剂以亲水基吸附于矿粉晶体表面晶格缺陷处或带有相反电荷处作定向排列,疏水基进入水相。接触角会变大,矿粉有力图从水中逃逸出去的趋势。一方面当水中加入发泡剂,在通空气时,就会产生气泡。发泡剂的两亲分子就会在气—液界面作定向排列,将疏水基伸向气泡内而亲水的极性头留在水中。单分子膜使气泡稳定。吸附了捕集剂的矿粉由于表面的疏水性,于是就会向气,液界面迁移,与气泡发生“锁合”效应, 由起泡剂吸附在气—液界面上形成的单分子膜和捕集剂吸附在固—液界面上的单分子膜可以互相穿透形成的固—液—气三相的稳定接触并将矿粉粘附在气泡上。这样在浮选过程中气泡就可以依靠浮力把矿粉带到水面上,达到选矿的目的。
4.简述有机缓蚀剂的缓蚀作用。
有机缓蚀剂通常是由电负性较大的O 、N 、S和P 等原子为中心的极性基和C 原于组成的非极性基(如烷基) 所构成。一般,极性基团吸附于金属表面,改变了双电层的结构,提高金属离子化过程的活化能;而非极性基团远离金属表面作定向排布,形成一层疏水的薄膜,成为腐蚀反应有关物质扩散的屏障,这样就使腐蚀反应受到抑制,特别是在腐蚀性强的酸性介质中的缓蚀作用。
5.阳离子表面活性剂水溶液为什么能作选择性堵水剂?
在岩石孔隙壁与水接触时往往由于吸附水中的负离子或因自身的解离而使其岩石孔隙壁带负电荷,因此带正电荷的阳离子表面活性剂就很容易以带正电荷的离子头通过静电引力吸附于岩石孔隙壁带负电荷的部位。
6.请举出几个润湿剂的应用实例。
矿物的泡沫浮选;织物的防水与防油;金属的防锈与缓蚀;在农药的应用;在原油开采中的应用
7.举例说明纤维的永久性防水处理。
1). 防水剂Zelan 是在水溶液中应用的,织物加热至120~150℃,再经漂洗和干燥可推测,这一处理会使季铵盐分解为酰胺,它能在纤维上形成一种醚键粘附于纤维表面上,具有不透水而能透气的特性。
2). 有机硅聚合物具有硅氧链且有烷基侧链,能提供一种硅氧化合物型表面;能为织物牢牢地束缚住,它能在纤维的缝隙发生交联反应,形成网状结构的表面层,使纤维表面变成疏水性,且保持一定的透气性。
8.说明有机缓蚀剂在金属表面的吸附状态和非极性剂的屏蔽效应。
(1)缓蚀剂在金属表面上的吸附:缓蚀剂在金属表面上的吸附是物理吸附或化学吸附。
(2)有机缓蚀剂非极性基的作用:缓蚀剂的非极性基团形成的疏水层,整个金属表面就形成一层疏水性的保护膜。这层膜对金属离子向外扩散和腐蚀介质或水向金属表面的渗透都成为障碍。这种由缓蚀剂的非极性基团形成的疏水层起防止腐蚀介质侵入的作用,称为非极性基的屏蔽效应。
9.十八胺既防水又防油的道理。
由于十八胺的单分子膜其临界表面张力γc 很低,使得水和油不能在其单分子膜上铺展
10.苯并三氮唑是什么缓蚀剂,为什么?
苯并三氮唑及其衍生物 苯并三氮唑是铜、银合金的有效缓蚀剂。苯并三氮唑可添加在水溶液中可防止铜变色腐蚀。苯并三氮唑可以与铜形成一种链状的半永久性聚合络合物膜,具有较好的附着性。
11.说明润湿剂在原油输送中的润湿降阻作用。
加入含有润湿剂的水溶液,即能在油管、抽油杆和输油管道的内表面形成—层亲水表面,从而使器壁对稠油的流动阻力降低,以利于稠油的开采和辅送。
12.说明阳离子SAA 作为原油堵水剂的机理。
采收原油,遇到油水同层时,应使用选择性封堵剂堵水;阳离子表面活性剂吸附在被水冲刷出来的砂岩表面,使出水层位由亲水转变为亲油,增加了水的流动阻力,起到堵水作用。
13.说明油溶型缓蚀剂的缓蚀机理。
1). 缓蚀剂的两亲分子在金属油界面上以极性基吸附于金属表面而非极性的亲油基伸向油中,形成定向吸附的单分子膜,替代了原来的金属高能表面。
2). 缓蚀剂的浓度超过临界胶团浓度后,缓蚀剂还会自动聚集生成反胶团,能将油中的腐蚀介质水加溶在胶团中,从而显著地降低了油膜的透水率。
14.说明活性水驱油的机理。
当岩石孔壁上吸附了原油中活性物后,由于活性物以极性头吸附在岩石孔壁的高能表面上,因此孔壁被亲油的非极性链形成的膜所覆盖,因此与原油的相容性好,于是残油在其上形成了接触角θ<900的油滴,而粘附在岩石孔壁上。当注入活性水后润湿剂可吸附于油水界面使γ降低,同时也通过疏水链吸附于水与原油中活性物形成的膜间的界面上,亲水基伸进水相,油滴就“卷缩”成接触角θ>900的油滴,容易被水流带走,提高了水驱油的效率。
第七章 表面活性剂的起泡与消泡
1.简述泡沫破坏的机制。
泡沫是气体分散在液体中的粗分散体系,体系存在着巨大的气—液界面,是热力学上的不稳定体系。
泡沫破坏的主要原因是(1)液膜的排液减薄;(2)泡内气体的扩散。
泡沫液膜的排液减薄(1). 重力排液气泡间的液膜,由于液相密度远大于气相的密度,因此在地心引力作用下就会产生向下的排液现象,使液膜减薄。(2). 表面张力排液 由于泡沫是由多面体气泡的堆积而成.在泡沫中气泡交界处就形成了如图7—3中的形状称之为Plateau 边界(也称为Gibbs 三角) 。B 处为两气泡的交界处形成的气—液界面相对比较平坦可近似看成平液面而A 处为三气泡交界处,液面为凹液面,
从弯曲液面的附加压力来考虑,所以B 处液体的压力应大于A 处液体内部的压力,因此液体从压力大的B 处向压力小的A 处排液,使B 处的液膜排液减薄。
气泡内气体的扩散,小气泡内的压力大于大气泡内的压力,因此(1)小泡会通过液膜向大泡里排气,使小气泡变小以
至于消失,大泡变大且会使液膜更加变薄,最后破裂。(2)液面上的气泡也会因泡内压力比大气压大而通过液膜直接向大气排气,最后气泡破灭。
2.影响界面膜与泡沫的稳定性的因素有哪些?为什么?
界面张力,低表(界)面张力有利于泡沫的形成,同时也有利于泡沫的稳定,但是,表面张力的大小并非决定因素 界面膜的性质,界面液膜能否保持恒定要得到稳定的关键,影响界面膜性质的关键因素是液膜的表面粘度与弹性
(1)表面粘度凡是体系的表面粘度比较高的体系,所形成的泡沫寿命也较长。
(2)界面膜的弹性(非强度)表面粘度比较高而且弹性好才有高的稳泡性能,理想的液膜应该是高粘度高弹性的凝聚膜。
表面活性剂的自修复作用,。表面活性剂的自修复作用大,泡沫就稳定
表面电荷 :若泡沫液膜的表面上带有同种电荷,使泡沫稳定。
泡内气体的扩散 : 泡沫的排气性与液膜的粘度有关,液膜的表面粘度高,气体的相对透过率就低,气泡的排气速度慢,泡沫就稳定。
表面活性剂的分子结构 :(1)表面活性基的疏水链 SAA的疏水碳氢链应该是直链且较长的碳链,但碳链太长也会影响起泡剂的溶解度且刚性太强,所以一般起泡剂的碳原子数以C12~C14较好。(2)表面活性剂的亲水基 SAA亲水基的水化能力强,增加了泡膜的稳定性。稳泡剂分子结构中往往含有各类酰氨基、羟基、羧基等具有生成氢键条件的基团。
3.纯水为什么不能形成稳定的泡沫?
因为纯水产生的泡沫寿命大约0.5秒之内,瞬间存在,即消泡速度高于起泡速度,所以纯水中的只能出现单泡,因此不可能得到稳定的泡沫。
4.起泡剂与稳泡剂有什么不同?起泡与稳泡在概念上有何不同?
起泡性能好的物质称为起泡剂。具有低表面张力的阴离子表面活性剂一般都具有良好的起泡性,但生成的泡沫不一定有持久性。稳泡剂:它们能在泡沫的液膜表面形成高粘度高弹性的表面膜,因此有很好的稳泡作用,
5.请简述罗斯假说。
在溶液中,液体若呈溶解状态的是溶质,是稳泡剂;不溶解状态的溶质,当浸入系数与扩展系数均大于零时,才是消泡剂。当消泡剂的分子团即微滴与泡沫液膜接触时.首先应该是浸入,浸入之后在泡沫液膜上扩展,使液膜局部变薄最终断裂,导致气泡合并或破灭。只有浸入系数E>0且扩展系数S>o时,微滴既能浸入也能在泡沫液膜扩展,使液膜局部变薄而断裂。
6.简述消泡剂的消泡机理。
消泡剂使泡沫液膜局部表面张力降低而消泡, 消泡剂微滴的表面张力要比泡沫液膜的表面张力低。当消泡剂加入到泡沫体系中后,消泡剂微滴与泡沫液膜接触,可使此处泡沫液膜的表面张力减低,而此处周围液膜的表面张力未变化。表面张力降低的部分,被强烈地向四周牵引、延展,最后破裂使泡沫破灭。
消泡剂破坏膜弹性使液膜失去自修作用而消泡. 在泡沫体系中加入表面张力极低的消泡剂, 此消泡剂进入泡沫液膜后,会使此处液膜的表面张力降至极低。当此处的液膜受到外界的扰动或冲击拉长,由于消泡剂本身的表面张力太低,使膜失去弹性,失去自修复作用而破坏
消泡剂降低液膜粘度使泡沫寿命缩短而消泡。若用不能产生氢键的消泡剂将能产生氢键的稳泡剂从液膜表面取代下来,就会降低液膜的表面粘度,使泡沫液膜的排液速度和气体扩散速度加快减少泡沫的寿命而消泡。
7.请举例说明泡沫有何用处和害处。
8.SAA 的结构对泡沫稳定性有什么影响?
表面活性剂的分子结构 :(1)表面活性基的疏水链 SAA的疏水碳氢链应该是直链且较长的碳链,但碳链太长也会影响起泡剂的溶解度且刚性太强,所以一般起泡剂的碳原子数以C12~C14较好。(2)表面活性剂的亲水基 SAA亲水基的水化能力强,增加了泡膜的稳定性。稳泡剂分子结构中往往含有各类酰氨基、羟基、羧基等具有生成氢键条件的基团。
9.简述固体颗粒消泡机理。说明应用的场合和常用的物质。
固体颗粒作为消泡剂首要条件是固体颗粒必须是疏水性的。当疏水二氧化硅颗粒加入泡沫体系后,其表面与起泡剂和稳泡剂疏水链吸附,而亲水基伸入液膜的,这样二氧化硅的表面由原来的疏水表面变为了亲水表面,于是亲水的二氧化硅颗粒带着这些表面活性剂一起从液膜的表面进入了液膜的水相中。使液膜表面的表面活性剂浓度减低,从而全面的增加了泡沫的不稳定性因素,大幅地缩短了泡沫的“寿命”而导致泡沫的破坏。
10.GP 和GPE 消泡剂结构上有什么不同,各作为什么消泡剂?
聚氧丙烯甘油醚(GP型) 本品为无色或淡黄色粘稠液体,难溶于水,可用作酵母、味精、链霉素、造纸、生物农药等生
产中作消泡剂 聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚(GPE型) 本品一级品为无色透明液体,浊点为17~21℃,有很强的消泡功能,常用于制药工业作抗菌素发酵过程的消泡剂。
11.有机硅消泡剂有何特性?
1. 表面张力低 2.溶解度低且活性高 3.挥发性低并具化学惰性 4.无生理毒性
12.新型聚醚聚硅氧烷型活性剂有什么特性?
1. 消泡效力强 2.逆溶解性 3.自乳性 4.稳定性 5.生理无毒性
13.简述影响消泡剂效率的因素。
1,消泡剂的溶解度 只有当表面活性剂处于过饱和、不溶解状态,以微粒形式聚集在泡膜上,才起消泡作用。 2,加溶 越容易加溶,消泡效果越差
3,表面电荷 消泡剂与气泡带有同种电荷而降低了消泡剂的消泡效率。
4,起泡液的性质 消泡剂在不同的起泡液中其扩展系数和消泡效力均有较大差异
5,消泡剂本身的性质 1.反复使用的性能;2. 防止并聚减少分散度的能力。
14.简述泡沫灭火剂的灭火机理。 泡沫灭火剂的主要作用是起泡和灭火。由于泡沫中含有一定量的水分可起冷却作用且在燃料的表面上覆盖一层泡沫层而使可燃气体与氧隔绝而起到灭火的目的。
15.简述金银粒子浮选法分离的基本原理。
它是利用泡沫来分离溶液中电解质离子的一种方法。以离子型表面活性剂作为起泡剂,它会以疏水的碳氢链伸入气泡的气体中而以其离子头伸入水相的吸附状态吸附于气—液界面上,使气泡的表面带有电荷,它与溶液中的反离子间存在静电引力,而且对不同的反离子静电引力也有差异。所以可以把溶液中的某些反离子吸附于泡沫上,然后随气泡升至液面成为泡沫而分离开。因为阳离子表面活性剂对[AuCl4]—阴离子的吸引力很强,因此利用这个方法可以使金和银两种贵金属得到很好的分离。
16.简述泡沫驱油的机理过程。
泡沫能驱油的原因在于泡沫在多孔介质内的渗流特性。泡沫首先进入流动阻力较小的高渗透大孔道,流动阻力随泡沫注入量的增加而增大,当增大到超过小孔道中的流动阻力后,泡沫便越来越多地流入低渗透小孔道,泡沫在小孔道中流动时视粘度低,小孔道中含油饱和度高,泡沫稳定性差。最终导致泡沫在高、低渗透率油层内均匀推进,波及效率扩大,泡沫还具有一定洗油能力。因而泡沫驱油能大幅度提高采收率。
17.什么是SAA 液膜Gibbs 弹性。
当吸附了表面活性剂的泡沫受到震动、尘埃碰撞、气流冲击及液膜受重力作用排液时,都会引起液膜局部变薄,使液膜面积增大引起此处表面活性剂的浓度降低表面张力上升,形成局部的表面张力梯度,因此液膜会产生收缩趋势,如液膜具有了弹性。通过收缩使该处表面活性剂浓度恢复并且能阻碍液膜的排液流失。把液膜这种可以收缩的性质称为Gibbs 弹性。
18.简述罗氏泡沫仪测定泡沫性能的过程。
在生产及实验室中,比较方便而且准确地测量泡沫性能的 “倾注法”,也属于搅动法之类。仪器为“罗氏泡沫仪”。在粗管中装入一定量的试液(50毫升) ,泡沫移液管中也装入200毫升试液。外套管中通入恒温水,使试验在规定温度条件下进行。试验时,使200毫升试液自粗管上部自由流下,冲击底部试液后生成泡沫。一般以试液流下五分钟后的泡沫高度(毫米) 作为起泡能力的量度;但也常以起始泡沫高度及泡沫破坏一半(即泡沫高度为起始高度的一半) 所需的时间表示起泡性及泡沫稳定性。
第八章 表面活性剂的洗涤作用
1.如何评价洗涤剂性能的优劣?
衣料洗涤剂去污力测定标准(GB/T 13174—91) ,餐具洗涤剂国家标淮(GB 9985—88) ?通用水基清洗剂国家专业标准(ZB 43002—86) ?金属材料用水基洗涤剂 (HB 5226—82,航天部标准)
2.简述液体污垢去除的过程。
液体油污的去除是通过油污的卷缩机理而实现的。在洗涤之前油污一般以铺展状态存在于物品表面。此时,在固(S)、液(L)、气(G)三相界面上油污的接触角近于00。将物品置于洗涤液后,油污由处于固、油、气三相界面上变为处于固、油、水三相的界面上,其界面张力由原来的γSG 、 γOG和γ SO,变为γ SW/(固—水) γ SO(固—油)
和γ OW (油—水) 于是在洗涤剂的作用下,三个张力发生变化,开始对铺展的油污进行“卷缩”。卷缩同时发生在固、油、水三相界面上,粘附有油污的固体浸入水中时,固、油、水三相平衡时的状态,当加入水溶性洗涤剂后, 由于洗涤剂在固—水界面以疏水基吸附于固体表面,亲水基伸入水中的吸附状态在固—水界面作定向排列使γ SW下降,在油—水界面上以疏水基伸进油相,亲水基伸入水相的吸附状态在油—水界面作定向排列降低了γ OW, 在固—油界面上由于水溶性洗涤剂不溶于油而不能吸附于固—油界面,因此γ SO不会发生改变. 由于三相界面上的张力发生变化,为了使杨氏方程达成新的平衡, γ OWcos θ必须增大,因此θ w必须减少,油污就会逐渐地被卷缩
3.油污完全去除的条件是什么?
当洗涤液在固体表面的接触角θ w =0 O 即油在固体表面的接触角θo =180 O时,油污可以自发地脱离固体表面,若 90< θ="" o=""><180时,油污不能自发地脱离表面,但可在流动的水中因水的冲刷力而使其变形伸长,再加之油水00密度差而产生的浮力,使油污完全去除。洗涤物品亲油性较强当θo =0~90="">180时,油污不能自发地脱离表面,但可在流动的水中因水的冲刷力而使其变形伸长,再加之油水00密度差而产生的浮力,使油污完全去除。洗涤物品亲油性较强当θo>
4.简述固体污垢去除机理。
固体污垢主要是通过分子间的范德华力和静电力粘附于固体表面。一般说来,粘附的主要原因是范德华引力,其他力(如静电引力) 则弱得多。兰格(Lange)的分段去污过程:1。洗涤液在固体表面和污垢表面吸附、渗透和润湿的过程 2。洗涤液在固体表面与固体污垢的固—固界面上的铺展 3。使固体污垢悬浮于洗涤液中。
5.影响洗涤作用的因素有哪些?哪些是主要因素?哪些是次要因素?为什么?
一、表(界) 面张力 表面活性剂均具有明显降低水体系表(界) 面张力的能力,有利于洗涤液产生润湿作用,有利于液体油污的乳化悬浮,防止油污的再沉积。二、表面活性剂在界面上的吸附状态 表面活性剂在界面上的吸附是洗涤的最基本原因,没有吸附存在就不会降低表面张力,就不会有表面活性剂的洗涤功能。三、表面活性剂疏水链长度 在同系物中,在能保证添加的浓度与真实浓度一致的条件下,洗涤效果随洗涤剂疏水链长度增长而增加。四、乳化与起泡 将油污乳化,阻止液体油污这种再沉积过程,让其能稳定的分散悬浮于洗涤液中。五、加溶作用 当使用临界胶团浓度较小的非离子表面活性剂作为洗涤剂时,加溶作用可能是影响液体油污去除的重要因素。
6.助洗剂有哪些主要类型?在洗涤过程中起何作用?
助洗剂。一、螯合剂 控制水硬度,又有协助活性成分的去污作用 二、抗再沉积剂 提高污垢在洗涤液中的分散性和悬浮稳定性。 三、pH 调节剂 使水软化,使污垢和纤维的PH 值增加 四、漂白剂 降解发色系统或者对助色基团 五、荧光增白剂 使可见光强度增强使物体增白 六、酶 将这些污垢分解成甘油和脂肪酸的作用。七、填充剂或辅助剂 1.填充剂 降低SAA 的CMC 值 2.促溶剂 3.抗结块剂 八. 抗静电剂 使被洗物消除静电 九、柔和剂与柔软剂 改善洗涤剂对皮肤的刺激,使之温和的助剂。柔软剂是改善被洗涤织物的手感,使之柔软,手感舒适的助剂 十、钙皂分散剂 防止皂与硬水作用生成沉淀
功能:与高价阳离子能起螯合作用,软化洗涤硬水;对固体污垢有抗絮凝作用或分散作用;起碱性缓冲作用;防止污垢再沉积。此外还有增稠、抑菌、漂白、增白等作用。
7.解释肥皂等洗涤剂在使用中出现皂垢和浴缸圈的原理。如何改善?
8.简述洗涤过程。
固体表面·污垢+洗涤剂+介质=固体表面·洗涤剂·介质+污垢?洗涤剂·介质
9.污垢分为哪几类?
1.油性污垢(油污) 2.固体污垢 3. 特殊污垢
10.试分析污垢的粘附力。
1. 机械粘附:机械粘附主要指的是固体尘土粘附的现象。2.分子间力粘附:被洗涤物品和污垢以分子间范德华力(包括氢键) 结合3.静电力粘附:在水介质中,静电引力一般要弱得多。但在有些特殊条件下污垢也可通过静电引力而粘附。4.化学结合力:污垢通过化学吸附产生的化学结合力与固体表面的粘附
11.分析阳离子SAA 不作为洗涤剂的原因。
因为固体在水中容易吸附负离子, 一般表面是带负电荷的。阳离子表面活性剂的第二层吸附是通过范德华相吸力而吸附的物理吸附。若溶液中阳离子表面活性剂浓度降低,很容易脱附,质点表面重又变成疏水的和不带电的,容易发生再度沉积,降低了洗涤效果。所以阳离子表面活性剂不易作洗涤剂。
12.简述主要主洗剂的类型。
一、阴离子型表面活性剂:脂肪酸盐(肥皂) 、烷基苯磺酸盐(ABS)、脂肪醇硫酸盐(AS)、脂肪醇聚氧乙烯硫酸盐(AES)、
范文二:胶体与表面化学复习
题型分布:选择题(10*2)填空题(25*1)判断题(8*1)计算题(3题19分)简答题(32)
第2章
1,溶胶的运动:①布朗运动;②溶胶的扩散;③沉降平衡。
,2,溶胶的光学性质:丁达尔效应—光的散射现象;(溶胶是多相不均匀体系,在胶粒和介质分子上产生的散射光不能完全抵消,因而能观察到散射现象)
3,Rayleight 公式:
波长越长,散射光强度越弱(红-紫,波长越来越小)
4,超显微镜分辨率高,可以研究半径为5~150 nm的粒子。 超显微镜观察的不是胶粒本身,而是观察胶粒发出的散射光。是目前研究憎液溶胶非常有用的手段之一。
(1) (2) (3) (4)
可以测定球状胶粒的平均半径。 间接推测胶粒的形状和不对称性。 判断粒子分散均匀的程度。
观察胶粒的布朗运动 、电泳、沉降和凝聚等现象。
5,溶胶的电动现象:①电泳;②电渗;③流动电势;④沉降电势。 (填空题)
6,电泳:在外电场作用下胶体粒子定向运动的现象称为电泳。
特征:分散相移动,分散介质不移动
应用:①纸上电泳(分离氨基酸,医学检验);②陶瓷工业中粘土与杂质分离;③电泳涂装;④静电除尘。
电渗:在外电场的作用下,带电的介质通过多孔膜或者半径为1~10nm的毛细管做定向运动称为电渗。
特征:分散介质移动,分散相不动。
应用:①电沉积法涂漆操作中使漆膜内的水分排到膜外以形成致密的漆膜。②工业及工
程中泥土或泥浆脱水,水的净化等;(电泳电渗的应用填空题,判断题)
7,胶体的吸附规律:Fajans Rule:具有与胶粒化学组成相同的离子被优先吸附。
8,胶团结构的书写:注意胶核,胶粒,胶团。考点AgI AgCl
9,电动电势:带电的固体或胶粒在移动时,移动的切动面与液体本体之间的电位差称为
电动电势。
与热力学电势的区别:
10,溶胶的稳定性:①热力学稳定性;②动力学稳定性;③聚集稳定性。(填空)
11,溶胶稳定存在的原因:
①胶粒带电--排斥作用增加。
②溶剂化作用--在溶剂表面形成强性水化外壳,增加溶胶聚合的阻力。 ③Brown 运动--使胶粒克服重力的影响。
12,溶胶质点间的作用力:
①范德华吸引力;
②双电层重叠排斥力(扩散层的重叠排斥
(胶体的稳定性取决于“吸引力”与“排斥力”的总效果)
13,聚沉值:聚沉值 使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的最小浓度。对同一溶胶,外加电解质的离子价数越低,其聚沉值越大。
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;反之,聚沉值越小的电解质,其聚沉能力越强。
14,舒尔茨 - 哈代( Schulze-Hardy ,S-H )规则:聚沉能力主要决定于胶粒带相反电荷的离子的价数。聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比,这就是Schulze-Hardy 规则(价数规则)。
起聚沉作用的主要是反离子,反离子的价数越高,聚沉效率越高,聚沉值就越小。
同价反离子聚沉能力:正离子:体积越小,聚沉能力越小。半径越小,水化能力越强,水化层越厚,运动不方便,进入紧密层能力小,聚沉能力小。
负离子:体积越小,聚沉能力越大。水化能力弱,半径越小,水化能力越弱,运动容易,容易进入紧密层,聚沉能力大。
15,电解质使胶体发生聚沉的应用实例: ①豆腐中加入卤水制豆腐;
②江海接界处小岛和沙洲的形成; ③不同型号的墨水互混; ④判断血型
16,胶体体系的相互作用:电性相反的溶胶互相混合,发生聚沉 — 互沉现象。
应用:明矾净水(水中悬浮物带负电,明矾水解产生Al(OH)3溶胶带正电。) 例题
17,几种基本流型(填空题)
牛顿体:黏度不随切变速度变化而变化;
假塑体:表观黏度随着切变速度的增大而减小; 胀流体:表观黏度随着切变速度的增大而增大。
第3章
1,概念:在一定条件下,高分子溶质或胶体粒子相互连接,形成空间网状结构,而溶剂小
分子充满在网架的空隙中,成为失去流动性的半固体体系,称为凝胶(gel).
一定浓度的溶胶或高分子化合物的真溶液在放置的过程中自动形成凝胶的过程称为胶凝(gelatination). 特点:在新形成的水凝胶中,不仅分散相(搭成网结) 是连续相,分散介质(水) 也是连续相。
2,凝胶形成的基本条件:
①降低溶解度,使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出 。
②析出的质点既不沉降,也不能自由行动,而是构成骨架,通过整个溶液形成连续的网状结构。
3,凝胶形成的方法:(填空题) ①改变温度; ②加入非溶剂; ③加入盐类; ④化学反应。
4,凝胶的三维网状结构:(简答题)
5,凝胶的性质: ①触变作用; ②离浆作用; ③膨胀作用; ④吸附。
第4章
1,概念:一种液体以极小的液滴形式分散在另一种与其不相混溶的液体中所形成分散体系。
性质:①多相分散体系
②乳状液中分散相粒子直径:10μm ≥d ≥100nm ③乳状液属于粗分散体系(Coarse system)
④热力学上不稳定的分散体系
2,乳状液类型:(注意书写)
水包油乳状液:O/W 牛奶,豆浆等 油包水乳状液:W/O 冰激凌,面霜
3,乳状液类型的鉴别: ①染料法; ②稀释法; ③电导法。
4,HLB 值:亲水亲油平衡值:HLB 值越大,亲水性越强 HLB 2~6: 形成W/O型乳状液; HLB 12~18:形成O/W型乳状液。
用亲水性较强乳化剂可制得O/W型乳状液; 用亲油性较强的乳化剂可制得W/O乳状液。
5,固体粉末稳定作用:(三种情况)
第5章
1,各种物质对表面张力的影响:
2,表面活性剂:表面活性剂是一种能大大降低溶液(一般为水) 表面张力(或液—液界面张力) 、改变体系的表面状态从而产生润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、起泡和消泡以及增溶等一系列作用的化学药品。
3,表面活性物质、表面活性剂区别:(判断题) 表面活性物质只能降低溶液的表面张力,
表面活性剂除此之外还有增溶乳化,
分散,起泡等作用。
4,表面活性物质的分子在溶液本体及表面层中的分布:(简答题)
5,临界胶束浓度:表面活性剂分子开始形成缔合胶体的最低浓度称作临界胶束浓度(CMC)
6,吸附公式:(注意计算时的单位换算)
例题
7,HLB 值的计算:质量百分比相加法 两种或两种以上SAA 混合使用时,只要知道了每种活性剂单独存在时的HLB 值,则混合SAA 的HLB 值为
HlB 值=∑HLB i X i
式中,HLBi 和Xi 分别为第i 种活性剂的HLB 值和质量百分数。 例题:
8,表面活性剂的作用及其应用:
①增溶;
②润湿和渗透作用;
③乳化作用;
④发泡和消泡;
⑤去污作用(洗涤作用);
⑥分散和絮凝;
⑦在微粉制备及复杂形态无机材料合成中的应用;
⑧胶束催化和吸附胶束催化。
特别的:增溶不是真正的溶解,溶液的依数性不变化!!!(判断题) 增溶的应用:①乳液聚合
②胶束驱油
③胶束催化
④对生理现象的解释:小肠对脂肪的吸收
润湿的应用:
①农药
②采油
③制造防水材料
④油漆中颜料的分散稳定性
⑤浮游选矿
乳化作用的应用:
加入表面活性剂使形成较稳定的乳化液。
发泡和消泡的应用:
制糖和制中药过程中消除泡沫。
(考试类型:根据具体应用指出应用了表面活性剂的哪种作用,选择或者填空)
第6章
比表面积的计算
S=VmNAS0?102022400单位 m2/mol
平均半径:
圆柱形 r=S
圆锥形r=S
3V2V
范文三:胶体与表面化学试卷
胶体与表面化学
考试题型
一,选择题(15Χ2‘,共30分)
二,判断题(15Χ1‘, 共15分)
三, 简答题(共6道题目,共30分)
四, 计算题(共5道题目,共25分)
例题------选择题
1. 雾属于分散体系,其分散介质是
A 固体 B 气体 C 液体 D 气体或固体
2. 区别溶胶与真溶液和悬浮液最简单灵敏的方法是:
A 乳光计测定粒子浓度 C 超显微镜测定粒子大小
B 观察丁铎尔效应 D 观察ζ电位
3. 固体物质与极性介质(如水溶液)接触后,在相之间出现双电层,所产生的电势是指
A 滑动液与本体液之间的电势差 C 紧密层与扩散层之间的电势差
B 固体表面与本体溶液间的电势差 D 小于热力学电位φ
4. 下列性质中既不属于溶胶动力学性质又不属于电动性质的是:
A 沉降平衡 B 布朗运动 C 沉降电势 D 电导
5. 当溶胶中加入大分子化合物时:
A 一定使溶胶更稳定 C 对溶胶稳定性影响视加入量而定
B 一定使溶胶更容易为电解质所聚沉 D 对溶胶稳定性没有影响
6. 同一体系,比表面自由能和表面张力都用σ表示,它们
A 物理意义相同,数值相同 C 物理意义相同,单位不同
B 量纲和单位完全相同 D 前者是标量,后者是矢量
7. 对处于平衡状态的液体,下列叙述不正确的是
A 凸液面内部分子所受压力大于外部压力
B 凹液面内部分子所受压力小于外部压力
C 水平液面内部分子所受压力大于外部压力
D 水平液面内部分子所受压力等于外部压力
8. 胶束的出现标志着表面活性剂的:
A 降低表面张力的作用下降 C分子远未排满溶液表面
B 溶解已达到饱和 D分子间作用超过它与溶剂的作用
9. 有机液体与水形成W/O型还是O/W型乳状液与乳化剂的HLB 值有关,一般是:
A HLB值大,易形成W/O型 C HLB值大,易形成O/W型
B HLB值小,易形成O/W型 D HLB值小,不易形成W/O型
10. 将分散系统按离子大小分类时,胶体离子的大小范围是:
A 直径大于10-9m ; B 直径介于10-7~10-5m;
C 直径介于10-9~10-7m; D 直径小于10-5m 。
11. 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)能显著增大腋体的表面张力; (D)能显著降低液体的表面张力。
12. 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。
13. 插在液体中的玻璃毛细管里面液面上升或下降决定于该液体的: ( )
(A)粘度; (B)蒸气压; (C)密度; (D)润湿性。
14.对于粗分散系统,下列说法中不正确的是: ( )
(A)粗分散系统为多相;
(B)粗分散系统为热力学不稳定系统;
(C)能透过滤纸,不能透过半透膜;
(D)一般显微镜下可以分辨出是相体系。
15. 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。
例题------判断题
1. 临界胶束浓度CMC 是表面活性剂分子沉淀的浓度。
2. 温度升高时,多数液体的表面张力减小。
3. 新形成的水凝胶中,分散相和分散介质都是连续相。
4. 泡沫体系是一种气溶胶。
5. 乳状液属于热力学稳定体系。
6. 物理吸附都是不可逆的吸附过程。
7. Na+,K+的皂是O/W型的乳化剂,Ba2+,Mg2+的皂是W/O型的乳化剂。
8. 凝胶经无限溶胀后,成为溶胶。
9. 表面张力的产生是由于液体或固体中存在杂质。
10. 只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象,所以系统表面增大是表面张力产生的原
因。
11. HLB 值是亲水亲油平衡值,其数值低,表示分子的亲水性强。
12. 单分子层吸附只能是化学吸附,多分子层吸附只能是物理吸附。
13. 表面活性物质是指那些加人到溶液中,可以降低溶液表面张力的物质。
14. 蛋白质类高聚物形成的凝胶表面具有高度憎水性。
15. 南京的“雨花石”实际上是一种Liesegang 环 。
例题------简答题
1. 胶体系统是热力学不稳定的,但又可以较长时间的存在,为什么?
2. 大分子摩尔质量的表示方法有哪些
3. 写出使溶胶聚沉的方法。
4. 详述乳状液的鉴别方法
5. 判断:硅胶在两种溶剂中对同浓度的苯甲酸(约0.1mol/L)吸附时, 在那一种情况下吸
附量更大? 并给出理由
6. 详述乳状液的应用
7. 高分子溶液与溶胶性质的异同?
8. 详述物理吸附和化学吸附的区别
9. 胶凝作用时的现象
例题------计算题
1. 293.15K 时,石蜡的表面张力是22.34mN /m ,水的表面张力是72.80mN /m ,水和石
蜡的界面张力是40.18mN /m ,试求水在石蜡上的接触角。
2. 293.15K 时,水的表面张力为72.80mN /m ,密度为1.00kg /dm3,试求半径为2x10-9m
的水滴的蒸气压与平面的水的蒸气压之比
3. 473.15K 时,测定氧气在某催化剂表面的吸附,当平衡压力分别为101.325kPa 和
1013.25kPa 时,每千克催化剂吸附氧气的体积各为2.5x10-3m 和4.2x10-3m (已换算成标准状况下的体积),假设该吸附服从Langmuir 公式,计算当氧的吸附量为饱和吸附量的一半时,氧的平衡压力为若干?
4. 有一毛细管,其半径为0.60 mm,当它垂直插入水中,水面上升2.19 cm,设该毛细管
的接触角为30°,水的密度是0.98 g·cm-3,求该温度下水的表面张力。
范文四:胶体与表面化学 复习
胶
体
与
表
面
化
学
第一章 绪论
胶体与表面化学:研究胶体分散系统、一般粗分散系统及表面现象的化学分支。 胶体化学:研究胶体体系的科学,是物理化学的分支。
表面化学:研究发生在表面或界面上的物理、化学现象的一门学科,是胶体化学的分支。 分散系统:一种物质以细分散状态分散在另一种物质中构成的系统。被分散的不连续相为分散相,连续相为分散介质。可分为:粗分散系统、胶体分散系统、分子分散系统。 习惯上,按分散介质的类型把胶体系统分为气、液、固溶胶。 溶胶:以液体为分散介质时,分散相为固体小粒子的胶体分散系统。 凝胶:以固体为分散介质时,分散相为液体的胶体分散系统。(第九章) 胶体分散系统:分散相粒子至少在一个尺度上的大小处于1~100nm范围内的分散系统。 胶体是物质存在的一种状态而非特殊的物质,不是物质的本性;胶体是两相或多相不均匀分散系统。
界面:不相混溶的两相间的边界区域。凝聚相与气相的边界区域称为表面。 比表面:单位质量或体积的分散相物质所具有的总表面积。
第二章 胶体与纳米粒子
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 2. 必须有稳定剂存在 胶体制备方法:一、分散法:1. 机械分散(助磨剂、分级设备) 2. 电分散(金属水溶胶) 3超声波分散(乳状液) 4. 胶溶(在某些新生成的松散聚集沉淀物中,加入适量的电解质或置于某一温度下,使沉淀重新分散成溶胶。例如正电荷溶胶MMH 或MMLHC )
二、凝聚法:用物理或化学方法使分子或离子聚集成胶体粒子的方法。 物理凝聚:将蒸气或溶解状态的物质凝聚成胶体状态。(蒸汽骤冷、更换溶剂) 化学凝聚:通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态,初生成的难溶物微粒结合成胶粒,在少量稳定剂存在时形成溶胶。(还原、氧化、水解、复分解法) 溶胶净化:(粗粒子--过滤、沉降、离心;)
胶体中过多的电解质--渗析:用半透膜将溶胶和纯分散介质隔开,仅能让小分子和离子通过而胶粒不能通过;由于浓度差,多余电解质向外渗透,更换溶剂便可净化溶胶。 单分散溶胶:在特定条件下制取的胶粒尺寸、形状和组成皆相同的溶胶。 成核扩散控制模型:控制溶质的过饱和程度使之略高于成核浓度,于是在很短时间内形成全
部晶核--爆发式成核。晶核形成之后,溶液浓度低于成核浓度但仍略高于饱和浓度,于是不在生成新的晶核,已有晶核因扩散而以相同速度长大,形成单分散溶胶。
纳米粒子:三维尺度均在纳米尺度范围内的粒子。至少有一维大小在纳米尺度范围内的固体材料称为纳米材料。(表面原子配位不足、高的表面能)
第三章 胶体系统的基本性质
扩散:由于分子热运动和布朗运动,在有浓度梯度存在时,物质(胶粒)从高浓度区向低浓度区迁移的现象。
布朗运动:悬浮在水中的花粉粒子处在不停的无规则的运动之中,其他微粒(如炭末、矿石粉末)也有这种现象,将此现象称之为布朗运动。
扩散是布朗运动的宏观表现,布朗运动是扩散的微观基础。
沉降:由于分散相和分散介质密度的不同,分散相粒子在力场(重力场或离心力场)作用下发生的定向运动。大气压公式--胶体在重力场中的沉降
丁达尔效应:以一束强烈的光线射入溶胶后,在入射光的垂直方向可看到一条明亮光带的现象。散射:在光的前进方向之外也能观察到光的现象。
散射机理:当光波作用到介质中小于光波长的粒子上时,粒子中的电子被迫振动,成为二次波源而向各个方向发射电磁波--散射光波。
Rayleigh 散射定律:散射光强度与入射光波长的4次方(反比)、单位体积中质点数(正比)、粒子体积的平方(正比)和粒子与周围介质折射率之差(正相关)有关。
Beer 定律(纯溶液和真溶液)及修正(溶胶)
电泳:带点胶粒在电场作用下向着与其电性相反的电极移动的现象。
电渗析:在外电场作用下,异电离子及其溶剂化层向某电极移动而使该极区水面上升的现象。 沉降电势:在无外加电场作用下,分散相粒子在分散介质中迅速沉降时在沉降管两端产生的电势差。
流动电势:用压力将液体挤过毛细管网或多孔塞时在毛细管网或多孔塞两端产生的电势差。 电泳仪:确定胶粒带电符号、研究电泳的仪器。 胶体带电性质往往与溶胶的制备条件和介质的pH 有关。(等电点:大于-负电,小于-正电) 质点表面电荷的来源:1. 电离 2. 离子吸附(凡经化学反应用凝聚法制得的溶胶,其电荷来源于离子的选择吸附) 3. 晶格取代(粘土晶格中硅氧四面体的硅离子被铝离子、三价铁离子 取代、铝氧八面体的铝离子被镁离子、钙离子取代,从而使粘土晶格带负电的现象。) Fajans 规则:能和组成质点的离子形成不溶物的离子最易被质点表面吸附。
胶核:组成胶粒核心的固态微粒。 胶粒:胶核与吸附层。 胶团:胶粒扩散层所有反离子。 由电泳速度计算电动电势:公式(球形、棒状)
粘度:(牛顿内摩擦定律) 切应力比切速即为黏度。
层流(流速在管中心处最大,近壁处最小)、塞流(流速在与管道轴线垂直的任何截面上被假定为一常数)、紊流(湍流)
牛顿体、塑性体、假塑体、胀流体、触变流体的流变性质(物质在外力作用下变形和流动的性质): 切速-切应力曲线:胀-牛-假-塑(从左到右)
胶体溶液的稳定性:是指其某种性质(如分散相浓度、颗粒大小、系统粘度和密度等)有一定程度的不变性。1. 热力学~;大的界面能,不稳定 2. 动力学~:是指胶粒从分散介质中析离的程度;有强烈的布朗运动,相对稳定 3. 聚集~:是指系统的分散度是否随时间变化。
DLVO 理论:溶胶在一定条件下是稳定存在还是聚沉,取决于粒子间的相互吸引力和静电斥力;斥力大引力则溶胶稳定,反之则不稳定。
胶粒总势能随距离的变化曲线及其解释:P77
聚沉值:能引起某一溶胶发生明显聚沉所需外加电解质的最小浓度。即临界聚沉浓度。 聚沉能力:聚沉值的倒数。
敏化作用:当向胶体中加入低于能使其稳定所需数量的聚合物时,聚合物使体系临界聚沉浓度降低的现象。
保护作用:向胶体中加入较多数量的聚合物,使体系更加稳定的现象。
金值:大分子保护金溶胶能力的量度。
显微镜:普通、超、电子显微镜
胶粒的平均直径:1. 数均直径 2. 面均直径 3. 体均直径 对于单分散系统,三者相等; 多分散系统则是d 数<>
第四章 表面张力、毛细作用与润湿作用
表面张力:(比表面自由能)增加单位面积所消耗的功。也是单位长度上的力。
表面能:外界所消耗的功储存于表面,成为表面分子所具有的一种额外的势能。
分子力可以引起净吸力,净吸力引起表面张力,表面张力和液面相切、和净吸力相互垂直。 液体表面张力的测定:1. 毛细上升法 2. 环法 3. 气泡最大压力法
拉普拉斯公式和开尔文公式的推导
润湿:一种流体取代固体表面存在的另一种流体的过程。
黏附:气液界面与气固界面转变为液固界面的过程。黏附功Wa=
润湿角(接触角):让液体在固体表面形成液滴,达到平衡时,过气液固三相交界点作气液界面的切线,与固液界面的夹角。
杨方程:
铺展:液固界面取代气固界面的同时,气液界面也扩大了同样的面积。铺展系数S= 浸润:气固界面转变为液固界面的过程,而液体表面没有变化。浸润功Wi=
第五章 表面活性剂
表面活性剂:在很低浓度就能大大降低溶剂表面张力、改变体系的表面状态从而产生润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、起泡和消泡以及增溶等一系列作用的化学物质。
表活剂分类:1. 按离子类型:离子型--阴离子型、阳离子型、两性,非离子型--聚氧乙烯型、多元醇型; 2. 按溶解性:水溶性,油溶性; 3. 按分子量:低分子,中分子,高分子;
4. 按用途:渗透剂,润湿剂,乳化剂,破乳剂,起泡剂,消泡剂,增溶剂,絮凝剂等。 Krafft 点:离子型表面活性剂在低温时溶解度较低,随温度升高其溶解度缓慢增加,达到某一温度时其溶解度迅速增加,此温度为Krafft 点。 反映亲油性。(正相关)
浊点:缓慢加热非离子型表面活性剂的透明水溶液,到某一温度后溶液发生混浊,表面活性剂开始析出。溶液呈现浑浊的最低温度为浊点。 反映亲水性。(正相关)
HLB 值:亲水亲油平衡值。(石蜡=0,聚乙二醇=20;油酸=1,十二烷基硫酸钠=40) HLB 值具有加和性;非离子型:0~20 ; 离子型:1~40
1. 聚氧乙烯型非离子表面活性剂的HLB=亲水基质量/(亲油基质量+亲水基质量)*20
2. 多元醇脂肪酸酯非离子型表面活性剂HLB=20*(1-S/A)
S-酯的皂化值 A-原料脂肪酸的酸值
胶束:表面活性剂分子溶解在水中达到一定浓度时,其非极性部分自动结合,形成使憎水基 向里、亲水基向外的多分子聚集体。
临界胶束浓度:表面活性剂溶液性质发生突变时的浓度,即胶束开始明显形成时的浓度。 CMC 测定方法:1. 表面张力法 2. 电导法 3. 折光指数法 4. 染料增溶变色法
CMC 的影响因素:1. 同系物中,若亲水基相同,亲油基中的碳氢链越长CMC 越小;
2. 亲油基中的烷烃基相同时,非离子型表面活性剂的CMC 比离子型小得多;
3. 亲油基中的烷烃基相同时,亲水基对CMC 影响较小,亲水基的亲水性强其CMC 较大;
4. 分子中原子种类和个数都相同的表面活性剂,亲水基支化程度高者CMC 大;
5. 含氟型表面活性剂比同类型、同碳原子数的碳氢表面活性剂的CMC 小得多;
6. 无机盐对表面活性剂的CMC 影响显著。(降低)
7. 长链极性有机物对表面活性剂的CMC 影响显著。
8. 两个链长不同的表面活性剂的同系混合物,链长者降低CMC 的能力强。
Gibbs 吸附公式:(单位)
增溶作用:难溶性和不溶性有机物在表面活性剂胶束水溶液中溶解度增大的现象。 影响增溶作用的因素:1. 表面活性剂的结构 2. 被增溶物的结构 3. 电解质 4. 温度
第六章 乳状液
乳状液:是一种液体以极小液滴的形式分散在另一种与其不相混溶的液体中所构成的多相分 散体系。分散相叫内相,分散介质为外相。
乳化:由水和油(广义)混合生成乳状液的过程。破乳:将乳状液破坏,使油和水分离。 乳化剂:能使两种不相混溶的液体形成稳定乳状液的物质。(降低分散体系自由界面能,不让液滴互碰后聚结)
乳状液分类:1. 油包水型 2. 水包油型 3. 多重乳状液(油包水包油、水包油包水) 乳状液制备 混合方式:1. 机械搅拌 2. 胶体磨 3. 超声波乳化器 4. 均化器
乳化剂加入方式:1. 转相乳化法 2. 瞬间成皂法 3. 自然乳化法 4. 界面复合物生成法
5. 轮流加液法
乳状液类型鉴别:1. 稀释法 2. 染色法 3. 导电法
4. 观测法:O/W乳白色,W/O油脂状 5. 滤纸润湿法
变型(反相):油包水型乳状液变成水包油型乳状液的现象(或与之相反的转变过程)。 破乳方法:1. 化学法(反型乳化剂-破乳剂) 2. 顶替法 3. 电破乳法 4. 加热法 5机械法
微乳液:由水、油、表面活性剂和助表面活性剂等四个组分以适当的比例自发形成的透明或半透明的稳定体系。有W/O、O/W、双连续结构三种类型。
第七章 吸附作用与吸附剂
吸附:当不相混溶的两相接触时,两体相中的某种或几种组分的浓度与它们在界面相中浓度 不同的现象(或在界面相浓集、富集、聚集的现象)。
发生吸附作用时被吸附的物质为吸附质,能在其表面发生吸附作用的固体物质为吸附剂。 物理吸附和化学吸附的区别
是物理吸附还是化学吸附,吸附量均随温度的升高而降低;3. 同一吸附系统,在低温下是物理吸附,高温下为化学吸附。
吸附曲线:吸附等温线--在一定温度下,平衡吸附量随气体压力变化的曲线。
吸附等压线--在一定气体压力下,平衡吸附量随温度变化的曲线。吸附等量线 第一类吸附等温线(单分子吸附类型)
1.Freundlich 吸附等温式:V =Kp 1/n 或lg V =lg K +1lg p n
V 为吸附体积;K 为常数,与温度、吸附剂种类、采用的单位有关;n 为常数。
Langmuir 吸附等温式—单层分子吸附理论 三个假设:①气体分子碰在已被固体表面吸 附的气体分子上是弹性碰撞,只有碰到空白的固体表面时才被吸附,即吸附是单分子层的; ②被吸附的气体分子从固体表面跃回气相的或然率不受周围气体分子的影响,即不考虑气体分子间的相互作用力;③固体吸附剂表面是均匀的,即表面各吸附位置的能量相同。 覆盖度θ=bP VmbP 1111+ 或 V = 或 = b--吸附系数 1+bP 1+bP V Vm Vmb P
解释吸附等温线:1. 压力足够低时bp<1,则v 约="Vmbp,V与p">1,则v>
2. 压力足够大时,bp>>1,则V 约=Vm,V 与p 无关,吸附已达到单分子层;
3. 压力适中时,V 与p 是曲线关系,即图中弯曲部分。
吸附剂比表面积S 比=Vm/22400*NA *a0 a 0--吸附质分子截面积
第九章 凝胶
凝胶:溶胶或溶液中的高分子在一定条件下互相连接,形成空间网状结构,结构空隙中充满了作为分散介质的液体(在干凝胶中也可以是气体,干凝胶也成为气凝胶),这样一种特殊的分散体系称作凝胶。
凝胶的分类:弹性凝胶:由柔性的线性大分子物质形成的凝胶。(可逆凝胶)
非弹性凝胶:由刚性质点溶胶所形成的凝胶。(不可逆凝胶)
胶凝:由一定浓度的高分子溶液或溶胶在放置过程中形成凝胶的过程。
溶液或溶胶形成凝胶的基本条件:1. 降低溶解度,使被分散相的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出;2. 析出的质点既不沉降也不能自由行动,而是构成骨架,在整个溶液中形成连续的网状结构。
制备方法:1. 改变温度:降低温度,质点因碰撞相互连结而形成凝胶。
2. 加入非溶剂:在Ca(Ac)2的饱和水溶液中加入酒精中,制成凝胶。
3. 加入盐类:在亲水性较大和粒子形状不对称的溶胶中,加入适量的电解质可形成凝胶。
4. 化学反应:利用化学反应生成不溶物时,如果条件合适也可以形成凝胶。不溶物形成
凝胶的条件是:(1)在产生不溶物的同时生成大量的小晶体;(2)晶粒的形状以不对称 的为好,这样有利于形成骨架。
凝胶的性质:
1. 触变作用逆地转变为溶胶;静置后线状粒子又重新交联形成网状结构而形成凝胶;溶胶和凝胶的性质均没有明显变化。这种现象称为触变作用。--切稀
2. 离浆作用:溶胶胶凝后,在放置过程中,凝胶的性质还在不断的变化,这种现象称为老化。离浆现象是水凝胶在基本上不改变原来形状的情况下,分离出所包含的一部分液体,使构成凝胶网络的颗粒相互收缩靠近、排列得更加有序的现象。
3. 膨胀(溶胀)作用:凝胶在液体或蒸气中吸收这些液体和蒸气时,使自身质量、体积增加的作用。是弹性凝胶的特性。
范文五:胶体与表面化学 试题
一、是非题
1. 表面超量的英文具体描述:
The surface excess of solute is that the number of moles of solute in the sample from the surface minus the number of moles of solute in the sample from the bulk under a condition of the same quantity of solvent or the surface excess of solvent has been chosen to be zero. 2. 囊泡的形成途径:
The final surfactant structures we consider as models for biological membranes are vesicles. These are spherical or ellipsoidal particles formed by enclosing a volume of aqueous solution in a surfactant bilayer. Vesicles may be formed from synthetic surfactants as well. 3. 絮凝与聚焦之间的区别: Coalescence :the process that many small particles take together to form a new big particle,total surface area of the dispersion system decreases.
Aggregation:the process by which small particles clump together like a bunch of grapes (an aggregate), but do not fuse into a new particle,total surface area of the dispersion system do not decrease as well.
4. 胶束micelle :A monophasic, fluid, transparent, isotropic and thermodynamically stable system composed by surfactant and water, the particle has some linear dimension between 10-9-10-6m. 5. 乳液emulsion :A multiphasic, no-transparent and thermodynamically unstable system composed by surfactant, cosurfactant, oil and water.
6. 微乳液microemulsion :A monophasic, fluid, transparent, isotropic and thermodynamically stable system composed by surfactant, cosurfactant, oil and water. 7. 囊泡vesicle :能不能直接从双联续制备转换过来?(√)
8. 憎水溶胶 亲水溶胶 连续相与分散相有没有明显界限?(没有) 9. 胶束体系的稳定性与哪些因素有关?与哪些因素无关? 10. 瑞利散射:条件 粒子大小
11. 表面吸附超量γ:物理意义 溶剂的量是不是都为零?(×)
12.TEM 、SEM 都需要把样品放入真空中,最后结果都可以表明原来分散度。(×) 13. 在Langmuir 膜、LB 膜 单层 理想气体方程式 能否用理想气体关系式描述?(能) 二、多项选择题
1. 表面吉布斯自由能:
The Gibbs equation:multicomponent systems G =V dp -SdT +
∑μdn
i
i
+Ad γ
From Gibbs-Duhen equation:∑μi dn i =0 注:G =G +G +G ;
α
β
S
G =E +pV -TS +∑μi n i ;
i
G s =E s +γA -TS s +∑μi n i ;
i
dG = dG = dG =
(dE +pdV +Vdp -TdS -SdT +∑μdn +∑n d μ) +Ad γ+γdA ; ∑αβ
i
i
i
i
, , s
i
i
(Vdp -SdT +∑μdn +∑n d μ∑αβ
i
i
i
, , s
i
i
i
i
i
, , s
i
i
i
-δw nom -pV ) +Ad γ+γdA ;
(Vdp -SdT +∑μdn +∑n d μ) +Ad γ; ∑αβ
i
dG =Vdp -SdT +∑μi dn i
i
2. 几个半径之间的相互关系:
Martin Diameter≤Graticule Diameter,
Number Average Diameter(dn)
7. 电镜的数值孔径: d =n sin θ
=λ
NA
NA =n s i n θ(NA is called the numerical aperture of the lens.)
NA :临界参数,同一仪器该值为定值;θ:目镜与棱镜一级散射时的夹角 8. 各种半径的相对大小:dn < ds="">< dv="" 9.afm="">
10. 稳态条件下扩散系数D 与阻力因子f 之间的关系: D =
k B T
f
(1)f 与粒子大小、形状、介质因素有关
(2)粒子为球形,f =6πηr 浓度梯度越大,质点扩散越快; 就质点而言,半径越小,扩散能力越强。
?9ην?
(3)椭球:f =6πη??
2(ρ-ρ) 21??
11. 第二维利系数:(分子量参数) Second vivid:B =
1/2
1N A u
(mol m3 kg-2)其实质是代表介质中分子间作用力大小。(solute 2
2M
and solvent intercation )其反映一对分子间的相互作用造成的气体性质与理想气体的偏差。是联系气体的宏观热力学性质与微观分子力学参量的一条有效途径。它不仅在实用上可表示真实气体的状态,而且在理论上还可验证和发展分子作用势模型,确定分子力学参量,从而预测物质的其它宏观性质。
12. 毛细管产生末端效应的原因:
A. 压力差≠0 B. 流速≠整个流体的均匀体积速度(√) C. 通过每个界面的速度不等 D. ……不是一个常数
用毛细管粘度计测量粘度,要求流体通过上下刻度时,流速要一致。为保持流速一致,毛细管粘度计有两个相对较大的球,上面的一个球也要注入液体来消除上末端效应,保证流体
流经上刻度时,速度保持均匀;为消除下末端效应,要保证液体中无气泡,下刻度不能太靠下,应靠近下一个小球。
13. 光散射过程中,光散射强度与什么因素有关:
i s 2π2M =24(n -1) 2(1+c o 2s φx )
I 0r λ0N A ρ
(1)与入射光波长的四次方成反比;(2)与粒子体积的二次方成正比(只适用于粒子直径在5~100nm);(3)与体系的折射率(refractive index)有关;(4)与单位体积内的粒子数目成正比。
Depend: ①wavelength of the incident light ②the size and shape of the scattering particles ③the optical properties of the scatters ④the angle of observation 14. 动力学方程的最简方程(无重力): Navier-Stockes 方程:ρ(ν??ν)+ρ
?ν
=ρg -?ρ+η?2ν ?t
左一:低流速下忽略 左二:任意位置时,速度对时间的变量(加速度),稳态时忽略 右一:重力 右二:压力 右三:粘滞力 15. 德拜散射方程:
?16π2R 2?K c ?1??g 2?θ? = +2Bc ?1+s i n ?? 2
R θ?M 3λ???2??
??
(1)in the limit of θ=0, there is no interference effect in the scattering light.
(2)in the limit of c→0, Kc /Rθ is proportional to sin2(θ/2). (3)in both θ and c→0, Kc /Rθ equals to 1/M. The Debye scattering model:
A: Allowing the particles approximate the wavelength of incident light.
B: The interference between the waves of light scattered from different parts of the same particle.
C: A large particle does not consist of merely two scattering centers, but may be subdivided into several centers, the number of which increases with the size of the particle.
注:德拜散射方程理论应对哪个结论关系?Rayleigh model assumptions(瑞利假设) 16. 动态光散射产生条件:
DLS 产生波动性的主要原因:random motion 17.LB 膜产生的原因(哪些分子可以产生LB 膜): 基本要求:分子具有两亲性
(1)分子应具有与水有一定亲和力的亲水端
(2)分子应同时具有足够长的疏水脂肪链,使分子能在水面上铺展而不溶解 注:有一个物质形成的单层,不用于下面什么单层?(LB 膜)
LB 膜的关键:A. 灵敏度 C.moving race 18. 堆积参数在1/2~1/3之间形成什么样胶束? A. 球形 B. 层状 D. 弹性双层 注:见问答题第2题表。 19. 三种作用力产生的原因:
Debye equation: permanent dipole / induced dipole interaction Keeson equation: permanent dipole / permanent dipole interaction London equation: induced dipole / induced dipole interaction 20. 双电层的电性与哪些因素有关: pH 、T 、……、all above
三、问答题
1.LB 膜与表面压的定义,描述实验中如何制备LB 膜,测量LB 膜的关键因素,解释典型的LB 膜曲线。
(1)LB layers:Monolayers formed by a substance that is insoluble in the liquid subphase are labeled Langmuir layers. Langmuir layers transferred to solid substrates are known as Langmuir-Blodgett (LB) layers.
Surface pressure:2D pressure produced by insoluble molecules doing free movement on the surface of water and colliding with the floating sheet are known as surface pressure. It means the force exerted on the unit length which is represented by π.
(2)Assembly process of LB films:When insoluble substances spread on the surface and form a monomolecular layer, insert a plate into the liquid level. It will form a monolayer of LB films at both sides of the plate when pulling out the plate. After drying, insert the plate into the liquid level again and it will form a bilayer membrane. And so on, it may form multilayer film, following the principle of "hydrophilic to hydrophilic, hydrophobic to hydrophobic". (3)Measurement keys:
①The system must be leakproof. The float and flexible barriers must always be hydrophobic. ②The tray and barriers must be carefully machined to assure good contact. ③The water level be controlled quite accurately.
④The torque must be measured with sufficient sensitivity to yield meaningful results. ⑤Temperature is important in any equation of state. The experiment should be isothermal. ⑥Contaminants or impurities must be very littlest.
⑦The pH and ionic strength and other properties of the solution should be constant. (4)
2. 堆积参数与胶体结构之间的关系。
3. 胶体体系结构之间的转化。
4. 胶化是否有用?举例说明(2~3个)。
Colloid is widespread in nature especially in biosphere. It keeps close touch with human life and environment. The application of colloid is very broad. Many important materials and phenomena in industrial production and daily life are related with colloid at some extent.
①Daily life: tofu (colloidal coagulation), beer, waterproof cosmetics, capsules prepared.
②Biochemistry and Molecular Biology: electro-osmosis, penetration ,film balance and other film phenomenon.
(1) Antifogging glasses: It increases the spreading coefficient and makes liquid expand automatically on solid surface to form a thin film.
(2) Waterproof raincoat: It increases the contact angle θ of solid-liquid interface and makes the droplet spherical non-wetting solid
(3) Paper electrophoresis: Under the action of electric field, different colloidal particles in the dispersion medium do directional movement in different electrophoretic velocity.
900的油滴,而粘附在岩石孔壁上。当注入活性水后润湿剂可吸附于油水界面使γ降低,同时也通过疏水链吸附于水与原油中活性物形成的膜间的界面上,亲水基伸进水相,油滴就“卷缩”成接触角θ>