表面化学和胶体化学

《表面化学和胶体化学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章表面化学和胶体化学第一节表面化学1.1界面和表面密切接触的两相之间的过渡区称为界面，如果其中一相为气体，这种界面常称为表面。S（总表面积）S。=———————V（总体积）分散度：即物质的分散程度，分散质粒子越小，分散程度越大。比表面：单位体积物质的表面积，用符号S。表示。1.2分散度与比表面表面现象水滴为什么是圆形而不是方形Question：小液珠为什么总是球状的？？表面现象它们为什么可以漂在水面上水ps水在毛细管中为什么会上升相界面与相内的分子受力情况1.3表面能和表面张力表面能液体或固体表面粒子比内部粒子能量高，多出的

2、这部分能量称为体系的表面能。一克水分散成半径1×10-9m的小水滴，需要做功220J，增加的能量可将这一克水的温度升高50℃。同一体系，其分散度越大，其表面能越大。表面能表面张力σ:恒温恒压下增加单位表面积所引起的系统能量增量σ:与表面相切，垂直作用于单位长度边界线上的力。润湿和润湿角●润湿与粘附润湿是固液界面的重要行为。机械润滑、注水采油、油漆涂布、金属焊接、搪瓷坯釉、陶瓷/金属的封接等工艺和理论都与润湿过程有关。润湿的热力学定义：固体与液体接触后能使体系的吉布斯自由能降低，称为润湿。润湿形式：润湿角P(l/g)

3、(s/l)(s/g)ONMO习惯上<90—润湿；>90—不润湿；=0—完全润湿；=180—完全不润湿；1.4润湿液体粘附在固体表面的过程称为润湿。润湿过程固-液界面和气-液界面取代固-气界面的过程。当σs-l≤σs-g时，发生浸没润湿；σs-l+σl-g≤σs-g时，液体可以在固体表面完全铺展；σs-l≤σs-g+σl-g时，液体可以在固体表面发生粘附润湿。附加压力的气泡模型1.5弯曲液面下的附加压力hrR——液体表面张力；B——液体体积质量；g——重力加速度。毛细管现象l-s2固体表面的吸附作用吸

4、附和解吸的关系：动态平衡A分子吸附：B离子吸附：①离子选择性吸附②离子交换吸附：As2S3选择吸附HS-而带负电荷。2H3AsO3+3H2S=As2S3+6H2OH2S发生电离：制备As2S3溶胶如：去离子水的制备（阴、阳离子交换树脂）2H++2OH-＝H2OAl3+>Ca2+>Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+I->Br->Cl-离子交换能力：第二节胶体化学1分散系统把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散系统。被分散的物质称为分散相，另一种物质称为分散质。A特有的分散程度粒子的大小在10-9~10-7m之间，因而扩散较

5、慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性和乳光现象。胶体的特性B多相不均匀性C热力学不稳定性胶体是一种高度分散的多相体系，具有很大的比表面，因此表面能很大。能量越高，体系越不稳定，因此，表现出一系列特殊的表面现象：如水滴会自动呈球形；放置较长时间，溶液中的晶粒会慢慢长大；液体对固体的润湿及固体表面的吸附。均使界面能量降低。2溶胶的性质（1）光学性质（丁铎尔效应）光学原理：强光照到分散质粒子上，若粒子直径大于入射光波长，则发生反射或折射。若粒子直径略小于入射光波长时，则发生散射。散射光称为乳光。Fe(OH)3胶体丁达尔效应

6、示意图光源凸透镜光锥（2）动力学性质（布朗运动）在超显微镜下观察胶体溶液，可以看到胶体粒子的发光点在介质中间不停地作不规则的运动，称布朗运动。溶胶中分散质粒子直径：1～100nm可见光波长：400～700nm在真溶液中，溶质颗粒太小（<10-9m）,光的散射极弱，看不到丁达尔效应。阳光从狭缝射进室内形成光柱也是丁达尔效应。布朗运动产生的原因：分散质粒子本身处于不断的热运动中。分散剂分子对分散质粒子的不断撞击。液体分子对溶胶粒子的撞击粗分散系胶体粒子的布朗运动必然导致溶胶具有扩散作用，一定程度上可以抵消胶粒受重力作用而引起的沉降，

7、使溶胶具有一定的稳定性，称为溶胶的动力学稳定性。（3）溶胶的电学性质Ⅰ电动现象：在外电场的作用下，分散相和分散介质发生相对位移的现象称为胶体的电动现象。电动现象分为电泳和电渗。电泳管中:Fe(OH)3溶胶向负极移动，说明Fe(OH)3溶胶带正电荷。As2S3向正极移动，说明As2S3溶胶带负电荷。电泳管示意图直流电A电泳：在电场中，分散质粒子作定向移动。胶体微粒的移动，说明胶粒是带电的，且有正负之分。由于胶体溶液是电中性的，所以，胶粒带正电荷（或负电荷），则分散介质必带负电荷（或正电荷）。电泳是介质不动，胶粒运动。▲根据不同蛋白

8、质分子、核酸分子电泳速度的不同对它们进行分离，已成为生物化学中的一项重要实验技术。▲利用电泳的方法使橡胶的乳状液凝结而浓缩。生产和科研中的某些应用B电渗：胶粒设法固定不动，分散介质在电场中作定向移动的现象称为电渗。正极+负极—多孔性固体电渗管示意图工程上利用电渗