液-固及液-气(空气)界面现象
7.4 液-固及液-气（空气）界面现象
7.4.1润湿现象
7.4.1.1 接触角
液体对固体表面的润湿作用是界面现象的一个重要方面，它主要研究液体对固体表
面的亲合状况。例如水能润湿玻璃，但不能润石蜡。荷叶上的水珠可以自由滚动，说明水不能润湿荷叶。一般来说，若液体能润湿固体，则液体呈凸透镜状；若不能润湿，则呈椭球状，如图。液体对固体的润湿的程度可用接触角来衡量。所谓接触角就是固-液界面经液相到气-液界面所转过的角度。接触角越小，润湿越好。一般以θ=90°为分界线。θ＜90°，为能润湿；θ=0°为完全润湿。θ＞90°，为不润湿；θ=180°，为完全不润湿。
现在我们导出接触角与界面张力之间的关系。点O 的液体受到三个表面张力的作用：s g -σ力图将点O 的液体拉向左方，以覆盖气-固界面，使气-固界面缩小；s l -σ力
图将点O 的液体向右拉，以缩小液-固界面；
l g -σ力图将点O 的液体沿切线方向向上拉，以缩小液-气界面。在固体为光滑平面的情况下，润湿平衡时，有
s g -σ=s l -σ+l g -σθcos
或
（1）
式（1）就是表示界面张力和接触角关系的杨氏（Yong ）方程。因θcos ≤1，所以
l
g s
l s g ----σσσ≤1 或
s l s g ---σσ ≤l g -σ
或
（2）
所以由下面的公式和图形可得上图。
l
g s
l s g ----=
σσσθcos
所以完全润湿的条件为
s l s g ---σσ＞l g -σ
即
（3）
完全不润湿的条件为
s l s g ---σσ＜-l g -σ
即
（4）
7.4.1.2 粘附功、内聚功、浸湿功和铺展系数
恒温恒压可逆条件下，将气-液和气-固界面转变为液-固界面，如果各界面都是单位面积时，该过程吉布斯自由能的变化是
G ?=l g s g s l -----σσσ= W a （5）
W a 叫粘附功（work of adhesion ）。W a 越负，液体越易润湿固体。式（5）中的s l -σ和s
g -σ较难测定，但可由式（1）l
g s
l s g ----=σσσθcos 将其消去：
W a ＝－l g -σθcos －l g -σ＝－l g -σ（1+θcos ）
（6）
由式（6）可测量W a 。如果ΔG ＞0，即
s l -σ＞l g s g --+σσ
（7）
则液体不能润湿固体。式（7）就是式（4）。如果把上面的固体改成液体，则
s l s g --l g - l g -润湿
不润湿
完全不润湿 完全润湿 0
2π π
θ→
cos θ
G ?=l g --σ2=W c
（8）
W c 叫内聚功（work of cohesion ），它是液体本身结合牢固程度的一种量度。
如果将单位表面积的固体浸入液体中，气-固界面转变为液-固界面（设液体的界面变化可忽略），则
G ? =i s g s l W =---σσ
（9）
i W 称浸湿功（work of immersion ）,它是液体在固体表面上取代气体能力的一种量度。
用式（1）将式（9）可写为
i W ＝－l g -σθcos
（10）
由式（10）知，i W 也可由实验测定。
如果当液-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，这样的过程称为铺展（spreading ）（完全润湿）。铺展一单位面积时，
G ? =S s g l g s l -=-+---σσσ
（11）
S 叫铺展系数。因此铺展的条件为
s g -σ＞l g s l --+σσ
（12）
这就是式（3）。用式（1）可将式（11）写为
)1(cos cos -=-=--=------θσσθσσσσl g l g l g l g s l s g S
（13）
因此，S 也可由实验测定。
润湿作用在实际中有广泛的应用，如棉布易被水润湿，但经表面处理后s l -σ增大，可制成雨具；杀虫剂中加入一些表面活性物质后，喷洒到植物叶片上就不会滚落下来。
7.4.2 溶液的表面吸附现象
前面讨论了固-气和固-液界面吸附，现在讨论气-液界面吸附，更准确地说是溶液-空气界面吸附。溶液-
空气界面对溶液中的溶质也有吸附作用，这种吸附作用导致溶液的表
气
＋
固
面张力发生变化。以水溶液为例，在一定的温度下，在纯水中分别加入不同种类的溶质，溶液的浓度对表面张力的影响可分为三种类型，如图。第Ⅰ种类型的曲线表明， 在水中逐渐加入溶质时，溶液的表面张力随溶液的浓度的增加稍有升高。就水溶液而言，属于此类型溶质有无机盐类（如NaCl ）、不挥发性酸（如H 2SO 4）、碱（如KOH ）以及含有多个OH 基的有机化合物（蔗糖）等物质。第Ⅱ种类型的曲线表明，在水中逐渐加入溶质时，溶液的表面张力随溶液的浓度的增加而降低。大部分低脂肪酸、醇、醛等有机化合物的水溶液
有此性质。第Ⅲ种类型的曲线表明，在水中加入少量溶质可使溶液的表面张力急剧下降，至某一浓度后，溶液的表面张力几乎不再随溶液的浓度的增加而变化。属于此类型溶质有长碳链的脂肪酸盐（如肥皂-硬脂酸钠）、烷基苯磺酸盐（如洗衣粉-12烷基苯磺酸钠）、烷基硫酸脂盐（ROSO 3Na ）等。
凡是使溶液表面张力升高的物质，皆称为表面惰性物质；凡是使溶液表面张力降低
的物质，从广义上讲，皆可称为表面活性物质；但习惯上，只把那些溶入少量就能显著降低溶液表面张力的物质，称为表面活性物质，或表面活性剂。
溶液表面张力与浓度的关系目前尚无较好的理论公式，通常使用希思柯夫斯基的经
验公式：
()bc a +'=-1ln 00σσ
σ a '和b 为经验常数。或
()()bc a bc a +=+'=-1ln 1ln 00σσσ
（1）
当c 很小时，
()bc a +=-1ln 0σσ≈abc
（2）
即σ随c 线性下降。当c 很大时，
()bc a +=-1ln 0σσ≈c a b a bc a ln ln )ln(+=
（3）
即σ随c 成对数下降。
9.5.2
吉布斯吸附等温式
根据热力学原理，可推得恒温恒压下溶液表面吸附的吉布斯吸附等温式为
dc
d RT c σ
Γ-
=
（4）
σ
c
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Γ是溶液的表面吸附量。
溶液的表面吸附量Γ定义为: 在单位面积的表面层所含溶质的物质的量与具有相同数量溶剂的本体溶液中所含溶质的物质的量之差值，称为表面超量 (表面过剩或表面吸附量)
对于第Ⅰ种类型的溶液表面吸附，
dc
d σ
＞0，由吉布斯吸附等温式知，Γ＜0，为负吸附；对于第Ⅱ和Ⅲ种类型的溶液表面吸附，
dc
d σ
＜0，Γ＞0，为正吸附。 用吉布斯吸附等温式计算吸附量的方法是，由实验测量σ和c 的关系，作σ-c 曲线，作曲线的切线，得
dc
d σ
，代入式（4）即可求得Γ，进而可作吸附等温线Γ-c 。如果σ-c 曲线可用式（6）
()bc a +=-1ln 0σσ
描述，则
dc
d σ
bc ab +-
=1 （5）
将式（5）代入式（9），得
bc
bc a （11）
7.4.3 表面活性剂
7.4.3.1表面活性剂的分类
表面活性剂通常采用按化学结构来分类，分为离子型和非离子型两大类，离子型中又可分为阳离子型、阴离子型和两性型表面活性剂。显然阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用，否则可能会发生沉淀而失去活性作用。
按分子结构中亲水基团的带电性分为阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂四大类
阴离子表面活性剂
非离子表面活性剂
阳离子表面活性剂
两性表面活性剂
RCOONa羧酸盐
R-OSO3Na硫酸酯盐
阴离子表面活性剂
R-SO3Na 磺酸盐
R-OPO3Na2磷酸酯盐
阴离子型表面活性既是具有阴离子亲水性基团的表面活性剂。它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重，据统计，世界表面活性剂总产量的40%属于这一类。
R-NH2·HCl伯胺盐
CH3
|
R-N-HCl仲胺盐
阳离子表面活性剂CH3
|
R-N-HCl叔胺盐
CH3
|
R-N+-CH3Cl-季胺盐
阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。其亲水基一端是阳离子，故常称之为“逆性肥皂”或“阳性皂”。阳离子表面活性剂水溶液，大多呈酸性。而阴离子表面活性剂水溶液，一般为中性或碱性，与前者正好相反。
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸
两性表面活性剂
CH3
|
R-N+-CH2COO-甜菜碱型
甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多去污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。
甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。即使在等电点也无沉淀，且在任何pH值时均可
使用。
R-O-(CH2CH2O)n H脂肪醇聚氧乙烯醚
R-(C6H4)-O(C2H4O)n H烷基酚聚氧乙烯醚
非离子表面活性剂R2N-(C2H4O)n H 聚氧乙烯烷基胺
R-CONH(C2H4O)n H 聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H 多元醇型
非离子型表面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。正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。
7.4.3.2界面定向排列
表面活性剂分子在其水溶液中很容易被吸附于气-水(或油-水)界面上形成独特的定向排列的单分子膜。
表面活性剂在溶液中超过某一特定浓度时（界面吸附达饱和）可通过碳氢键的疏水作用（Hydrophobic Interaction）或“疏水效应”缔合成胶团。
临界胶束浓度CMC(critical micelle concentration)
表面活性剂开始形成胶束的浓度为临界胶束浓度，简称cmc。当溶液浓度低于cmc时，由于表面活性剂分子的界面吸附和在界面上定向排列，溶液的表面张力随浓度的增高而迅速降低，其使用性能亦相应地提高。直至达到cmc时，表面活性剂已在溶液的界面上排列成单分子膜，此时表面张力降至最低点。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。即此后活性物浓度的增高对于表面张力和使用性能的影响不大。因此cmc是反映表面活性剂的一个重要指标。
9.3. 4、亲水亲油平衡(hydrophile-lipophile balance) HLB
表面活性剂都是两亲分子，由于亲水和亲油基团的不同，很难用相同的单位来衡量，所以Griffin 提出了用一个相对的值即HLB 值来表示表面活性物质的亲水性。 HLB 值从0 至 40。对非离子型的表面活性剂，HLB 的计算公式为：
例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。其余非离子型表面活性剂的HLB 值介于0～20之间。
表面活性剂的应用性能取决于分子中亲水和亲油两部分的组成和结构，这两部分的亲水和亲油能力的不同，就使它的应用范围和应用性能有差别。
根据需要，可根据HLB 值选择合适的表面活性剂。例如：HLB 值在2～6之间，可作油包水型的乳化剂；8～10之间作润湿剂；12～18之间作为水包油型乳化剂。
HLB 值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |———| |——| |——| |——| | 石蜡 W/O 乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | |————| 聚乙二醇 O/W 乳化剂 9.3.5 表面活性剂的应用
表面活性剂的用途极广，主要有五个方面： （1）.润湿作用 （2）.起泡作用 （3）.增溶作用
HLB 值=
亲水基质量
亲水基质量+憎水基质量
×100/5
浙教2011版科学八年级下册《第2章 粒子的模型与符号 第2节 物质的微观粒子模型》_5
第2节物质的微观粒子模型 要点详解 知识点1 构成物质的粒子模型 1．分子的构成 （1）水的电解模型如图所示。 水电解的实质是水分子分解成原子和原子，氢原子和氧原子重新组合成氢气分子和氧气分子。 （2）分子的定义：分子是由原子构成的，分子可以直接构成物质。在由分子构成的物质中，分子是保持物质的最小粒子。 （3）原子的定义：原子是中的最小粒子（在化学变化中原子不能再分）。原子也可以直接构成物质。 （4）分子与原子的区别与联系： 2. 不同的分子 （1）不同种类、不同数目的原子能构成不同的分子。构成分子的原子可以是同种原子，也可以是不同种原子。如1个氧分子由2个氧原子构成，1个臭氧分子由3个氧原子构成，1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。 （2）不同的分子能构成不同的物质。如水由水分子构成，二氧化碳由构成，氢气由氢分子构成。 （3）同种原子在直接构成物质时，如果原子的不同，所形成的物质结构就不同。如金刚石和石墨都是由碳原子直接构成的，但碳原子的排列方式不同，所以金刚石和石墨的结构也就不同。 例1 （上海市闵行区模拟）对于如图，理解错误的是（） A．原子可结合成分子 B．氢分子的形成过程可表示为： C．物质都是由分子构成
D．化学变化的实质是分子的分解和原子的重新组合 知识点2 粒子的大小与质量 1．分子和原子的大小 （1）原子的半径：一般在m数量级。 （2）直观感受分子、原子的大小： ①1mL水约有20滴水，一滴水约含有1021个水分子。 ②如果把水分子放大到乒乓球那么大，乒乓球就要放大到地球那么大。 ③铅笔留下的黑色笔迹是碳原子的堆积，一个句号竟有1018个碳原子。 结论：原子很小，分子也很小。单个的分子和原子无法用肉眼看到，也无法用放大镜和光学显微镜看到，只有用现代最先进的扫描隧道显微镜才能看到一些较大的分子。 2．分子和原子的质量 （1）1个氢原子的质量：1.674×10－27kg；1个氧原子的质量：2.657×10－26kg；1个碳原子的质量：1.993×10－26kg。 （2）1个氢分子的质量：3.348×10－27kg；1个二氧化碳分子的质量：7.307×10－26kg。结论：分子和原子的质量都很小。 说明不同种类的分子和原子质量不同，体积也不同。分子与构成该分子的原子相比，分子的质量（体积）比原子大。但不是所有分子的质量（体积）都比原子大。 例2 （丹东中考）下列关于分子和原子的说法正确的是（） A．分子可分，原子不可分 B．分子间有间隔，原子间没有间隔 C．分子的质量一定比原子的质量大 D．分子、原子都可以直接构成物质 易错点拨 易错点利用分子与原子的性质分析和解决问题 例3 （毕节中考）物质是由分子、原子等微粒构成的。用分子的相关知识解释下列现象，正确的是（） A．缉毒犬能根据气味发现毒品，是由于分子在不断运动 B．变瘪的乒乓球放入热水中能鼓起来，是由于分子受热变大 C．水降温会结冰，是因为结冰时水分子静止不动 D．将石块研磨成粉状，说明分子变小了 综合应用 例4 下图是电解水（水→氢气＋氧气）模型图，据图填空。 （1）在这个过程中，水分子最终变成了和，这说明发生了（填“物理”或“化学”）变化。 （2）在这一过程中，分子的种类发生了变化，水分子已经变成了其他分子，水分子已经不能再保持水的（填“物理”或“化学”）性质。 （3）在这个模型图中，可以看到一种比分子更小的微粒，这种微粒在这一变化中保持不变，
镁铝双金属连接及界面微观结构
镁铝双金属连接及界面微观结构 面对日益严峻的环境污染以及能源危机,汽车的轻量化越来越重要,而轻质的镁、铝合金成为实现汽车轻量化,达到节能环保目标的首选材料。固-液复合铸造的方式是制造形状复杂的汽车气缸体的一种非常简单有效的手段。 本课题是以镁合金AZ91D和铝合金ZL105为基本材料,实验前在铝合金基体上采用基本预处理、化学浸锌、电镀锌以及热浸锡等四种处理方法,并设计浇注温度、保温温度、保温时间等铸造参数,通过固-液复合铸造的方法使镁、铝合金连接起来。铸造实验完毕后通过金相观察、扫描能谱分析、显微硬度分析以及 XRD物相分析,详细地了解连接界面的组织构成及分布,通过数据分析探究界面 行为和镁铝双金属连接的机理。 结果表明:在一定的温度和时间下保温,镁铝双金属可以通过在铝基体上进 行基本预处理、化学浸锌、电镀锌以及热浸锡等方法以固-液复合铸造的方式连接起来。镁铝合金之间主要是通过扩散、反应相变两种机制互相结合而连接起来的。 扫描、能谱以及XRD物相数据分析表明:对于保温30min的试样,保温30min 基本预处理试样从AZ91D镁合金至ZL105铝合金之间的界面组织过渡区可分为3个小的扩散过渡区,其主要组织为:δ-Mg固溶体+Mg17Al12相→Mg17Al12相 +Mg2Al3相+Mg2Si相→Mg2Al3相+Mg2Si相+α-Al固溶体;而保温30min化学浸锌与电镀锌试样的过渡区组织却有着很大的差别,其含有保温30min基本预处理试样中不具有的β-Zn固溶体,而保温30min基本预处理试样却含有保温30min 化学浸锌和电镀锌试样中不具有的Mg2Al3相及Mg2Si相,这表明化学浸镀或者电镀的Zn层限制了 Al元素及Si元素的扩散。此外,在扩散层厚度方面:基本预处
专题讲解-界面现象-胶体化学
表面吉布斯自由能和表面张力 1、界面： 密切接触的两相之间的过渡区（约几个分子的厚度）称为界面（interface），通常有液－气、液－固、液－液、固－气、固－液等界面，如果其中一相为气体，这种界面称为表面（surface）。 2、界面现 象： 由于界面两侧的环境不同，因此表面层的分子与液体内的分子受力不同： 1.液体内部分子的吸引力是对称的，各个方向的引力彼此抵销，总的受力效果是合力为零； 2.处在表面层的分子受周围分子的引力是不均匀的，不对称的。 由于气相分子对表面层分子的引力小于液体内部分子对表面层分子的引力，所以液体表面层分子受到一个指向液体内部的拉力，力图把表面层分子拉入内部，因此液体表面有自动收缩的趋势；同时，由于界面上有不对称力场的存在，使表面层分子有自发与外来分子发生化学或物理结合的趋势，借以补偿力场的不对称性。由于有上述两种趋势的存在，在表面会发生许多现象，如毛细现象、润湿作用、液体过热、蒸气过饱和、吸附作用等，统界面现象。 3、比表面（Ao） 表示多相分散体系的分散程度，定义为：单位体积（也有用单位质量的）的物质所具有的表面积。用数学表达式，即为： =A/V A 高分散体系具有巨大的表面积。下表是把一立方厘米的立方体逐渐分割成小立方体时，比表面的增长情况。高度分散体系具有巨大表面积的物质系统，往往产生明显的界面效应，因此必须充分考虑界面效应对系统性质的影响。
4、表面功 在温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dA所需要对体系做的功，称为表面功（ω’）。 -δω’=γdA (γ:表面吉布斯自由能，单位：J.m-2) 5、表面张力 观察界面现象，特别是气-液界面的一些现象，可以觉察到界面上处处存在着一种张力，称为界面张力（interface tension）或表面张力（surface tension）。它作用在表面的边界面上，垂直于边界面向着表面的中心并与表面相切，或者是作用在液体表面上任一条线两侧，垂直于该线沿着液面拉向两侧。如下面的例子所示： 计算公式： -δω'= γdA (1) 式中γ是比例常数，在数值上等于当T、p及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系作的非膨胀功。 我们从另一个角度来理解公式(1)。先请看下面的例子。 从上面的动画可知：肥皂膜将金属丝向上拉的力就等于向下的重力（W 1+W 2 ），即 为
八年级物理全册：7.5物质结构的微观模型知识归纳练习题
八年级物理全册：7.5物质结构的微观模型知识归纳练习题 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 1 . 自来水笔吸墨水时，只要按几下弹簧片，墨水就进入橡皮管里了，这是由于（）A．弹簧片作用使墨水进入橡皮管B．手的压力使墨水进入橡皮管 C．橡皮管的吸力使墨水进入橡皮管D．大气压作用使墨水进入橡皮管 2 . 下列说法正确的是（） A．物体温度降低，一定要放出热量B．燃料燃烧越充分，热值一定越大C．两物体温度相同时不会发生热传递D．热水的内能一定比冷水内能大 3 . 下面对宇宙和微观世界的描述中，错误的是（） A．宇宙是一个有层次的天体结构系统B．分子是构成物质的最小微粒 C．物质是由大量分子组成的D．分子处于不停的运动中 4 . 下面哪种现象或实验说明了原子是由更小的粒子组成，且这些粒子有的是带电的（）A．固体有一定的体积B．摩擦起电现象 C．卢瑟福散射实验D．美味佳肴香味扑鼻 5 . 下列有关热的说法正确的是 A．晶体在熔化过程中温度不变，内能也不变 B．内燃机的压缩冲程，主要是用热传递的方法增加了气缸内的物质的内能 C．用高压锅煮饭是为了降低气压，提高水的沸点 D．长时间压在一起的铅板和金板互相渗入，这种现象是扩散现象 6 . 在物体没有发生物态变化的前提下，下列各种说法正确的是（） A．温度较高的物体，所含的热量较多 B．质量相同的物体，温度较高的，所含的热量较多 C．同一物体温度较高时，所含的热量较多
D ．同一物体温度升高较大时，所吸收的热量较多 7 . 今年的“5.18”海交会两岸交流更加广泛，来自台湾阿里山的桧木聚宝盆散发出的芬芳奇香，吸引人们在十几米外就能闻香而去，这主要是因为桧木芳香的分子 A ．相互之间存在引力 B ．相互之间存在斥力 C ．相互之间存在间隙 D ．在不停地做无规则运动 8 . 关于分子热运动，下列说法正确的是（ ） A ．扩散现象只能发生在气体之间、液体之间 B ．可以近似地认为，气体的分子之间除了相互碰撞之外，没有相互作用 C ．物体的运动速度越大，其分子做无规则运动的速度也一定大 D ．分子间引力和斥力并不是同时存在的 9 . 临沂兰陵牛蒡茶一面打扫毒素，一面以营养成分进行滋养和调节身体，风行国际茶叶市场。泡茶、喝茶中包含很多物理知识, 下列说法中错误的是（ ） A ．打开茶叶盒, 茶香飘满屋———茶叶的升华现象 B ．泡茶时, 部分茶叶上浮———茶叶受到的浮力大于自身的重力 C ．茶水太烫, 吹一吹凉得快———吹气加快了茶水的蒸发 D ．透过玻璃茶杯看到手指变粗———装水的茶杯相当于一个放大镜 10 . 关于分子，下列认识中正确的是 A ．红墨水在水中散开说明分子间有斥力 B ．吸盘能牢牢吸在玻璃上，说明分子间存在引力 C ．尘土飞扬，说明分子在不停地运动 D ．封闭在容器内的液体很难被压缩，说明分子间有斥力 11 . 如图所示的四种物理现象属于汽化的是 A ．春天冰雪融化 B ．水烧开时冒出“白气”
11.固液界面的微观结构
一，固液界面的微观结构 固液界面微观结构分类： 根据用显微镜观察生长着的晶体的界面状况，可以将其微观结构分为两类，即光滑界面和粗糙界面 ()一光滑界面： 1.从显微尺度来看，光滑界面呈参差不齐的锯齿状，界面两侧的固液两相是截 然分开的，在界面的上部，所有的原子都处于液体状态，在界面的下部，所有的原子都处于固体状态，即所有的原子都位于结晶相晶体结构所规定的位置上。 2.这种界面通常为固相的密排晶面。由于这种界面呈曲折的锯齿状，所以又称 为小平面界面。 3.当从原子尺度观察时，这种界面是光滑平整的。 ()一光滑界面图2.19： 1.原子尺度看： a)界面光滑平整， b)固液两相截然分开， c)界面上固相原子位于固相晶体结构所规定的位置上， d)形成平整的原子平面 2.在光学显微镜下，光滑界面由曲折的若干小平面组成，所以又称为 ()二粗糙界面： 1.从原子尺度观察时，这种界面高低不平，并存在几个原子间距厚度的过渡层。 在过渡层中，液相和固相的原子犬牙交错的分布着
2. 由于过渡层很薄，在光学显微镜下，这类界面是平直的，又称为非小平面界 面 除了少数透明的有机物之外，大多数材料包括金属材料是不透明的，因此不能依赖直接观察的方法确定界面的性质 那么如何判断材料界面的微观结构类型呢，杰克逊对此进行了深入的研究 当晶体与液体处于平衡状态时的固液界面： 当晶体与液体处于平衡状态时，从宏观上看，其界面是静止的。但是从原子尺度看，晶体与液体的界面不是静止的，每一时刻都有大量的固相原子离开界面进入液相，同时又有大量液相原子进入固相晶格上的原子位置，与固相链接起来，只不过两者的速率相等。 光滑界面和粗糙界面的定义： 1. 设界面上可能具有的原子位置数为N ，其中A N 个位置为固相原子所占据，那么界面上被固相原子占据位置的比例为N N x A = ，被液相原子占据的位置比例则为x -1。 2. 如果界面上有近50%的位置为固相原子所占据，即%50≈x ，这样的界面即 为粗糙界面。 3. 如果界面上有近0%或100%的位置为晶体原子所占据，则这样的界面称为光 滑界面 界面的平衡结构应当是界面能最低的结构 当在光滑界面上任意添加原子时其界面自由能的变化s G ?可以用下式表示： ()()()x x x x x x NkT G m s --++-=?1ln 1ln 1α式中，k 为波尔茨曼常数，m T 是熔点，α是杰克逊因子
胶体化学论文
胶体化学与表面化学 14无机非 杜君 学号：1403031008 胶体化学是胶体体系的科学，随着胶体化学的迅速发展，它已成为一门独 立的学科。这是因为有一方面由于胶体现象很复杂，有它自己独特的规律性； 它在科学研究方面发挥着巨大的作用；不仅如此，它与无机化学、材料化学等 相关学科也有着密切关系，如利用微乳技术制取纳米颗粒、利用溶胶—凝胶法 制压电陶瓷等。 胶体体系的重要特点之一，是具有很大的表面积。任何表面，在通常情况 下实际上都是界面，如水面即液体与气体的界面、桌面即固体与气体的界面等，在任何两相界面上都可以发生复杂的物理或化学现象，总称为表面现象，也就 是界面现象。胶体化学中所说的界面现象，不仅包括物体表面上发生的物理化 学现象以及物体表面分子（或原子）和内部的有什么不同，而且还包括一定量 的物体经高度分散后（这时表面积将强烈增大）给体系的性质带来怎样的影响，例如粉尘为什么会爆炸、小液珠为什么能成球、汞的小液滴在洁净玻璃上成球 而水的小液滴铺展、活性炭为什么能脱色等等，这些问题都与界面现象有关。 界面现象涉及的范围很广，研究界面现象具有十分重要的意义。 表面化学就是研究表面现象的一门学科，从历史角度看，表面化学是胶体 化学的一个重要分支，也是其中最重要的一个部门，二者密切相关。胶体化学 与表面化学内容包括胶体的制备和性质、凝胶、界面现象和吸附、乳状液的基 本知识及其应用，如丁达尔现象、电泳及电渗、双电层结构和相应电位分布、 双电层理论、DLVO理论、表面张力产生原因及肥皂去污等原理。 胶体的制备与性质和表面现象是胶体化学最核心的内容。胶体的制备与 性质包括胶体的运动性质、光学性质、电学性质、流变性质、制备及净化方法 及胶团的结构和与其相关的双电层理论及模型等相关内容：由于胶粒对光的散 射作用产生了丁达尔现象；由于不同溶胶中胶粒的大小不同，使之对透过其中 的光的散射、反射作用不同，故使溶胶产生各种颜色；由于胶粒带电的性质使 之产生了电泳及电渗现象；由于它带电的性质又产生了双电层理论；又由于它 带电的性质引出了DLVO理论及对其聚沉性的研究。
固液界面的吸附
实验四 固液界面上的吸附 一．实验目的 1. 了解固体吸附剂在溶液中的吸附特点。 2. 做出在水溶液中用活性炭吸附醋酸的吸附等温线，求出Freundlich 等温式中的经验常数。 3. 通过测定活性炭在醋酸溶液中的吸附，验证弗伦特立希（Freundlich ）吸附等温式对此体系的适用性。 二、实验原理 (一)计算依据： 当一溶液与不溶性固体接触时，固体表面上溶液的成分常与体相溶液内部的不同，即在固-液界面发生了吸附作用。由于溶液中各组分被固体吸附的程度不同，吸附前后溶液各组分的浓度将发生变化，根据这种变化可计算出吸附量。 Γ=V （C 0-C ）/m (1) 式中：m ——吸附剂的质量（g ） C ——吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度（1 -?L mol ） C 0——被吸附物质的初始浓度（1 -?L mol ） V ——所用溶液的总体积（L ） 在 V 、C 0 、m 已知的情况下，Γ和C 的关系如何呢？ 活性炭是一种高分散的多孔性吸附剂，在一定温度下，它在中等浓度溶液中的吸附量与 溶质平衡浓度的关系，可用Freundlich 吸附等温式表示：Γ=n kC m x 1 = (2) 式中：m ——吸附剂的质量（g ） x ——吸附平衡时吸附质被吸附的量（mol ） m x ——平衡吸附量（1 -?g mol ） C ——吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度（1 -?L mol ）
k 、n ——经验常数（与吸附剂、吸附质的性质和温度有关）。将式（2）取对数，得 k C n m x lg lg 1 lg += (3) 以m x lg 对c lg 作图，可得一条直线，直线的斜率等于n 1，截距等于k lg ，由此可求得n 和 k 。 （二）本实验操作原理： 本次实验是在活性炭—醋酸体系中，验证Freundlich 吸附等温式的适用性，并求出经验常数n 和k ： NaOH+HAc==NaAc+H 2O 根据这个中和反应，计量滴定所用的NaOH 的量，可知HAc 的浓度c ，再根据 (1)式计算Γ值，即可作图。 三、仪器试剂 仪器：150ml 磨口具塞锥型瓶6个，150ml 锥型瓶6个，长颈漏斗6个，称量瓶1个，50ml 酸式、碱式滴定管各1支，5ml 移液管1支，10ml 移液管2支，25ml 移液管3支，电子天平1台，恒温振荡器1套，定性滤纸若干。 试剂：活性炭（20～40目，比表面300～400m 2/g ），0.41 -?L mol HAc 溶液，0.10001 -?L mol NaOH 标准溶液，酚酞指示剂。 四、实验步骤 1. 打开恒温振荡器的开关，预热10分钟，调节温度为25℃。 2. 将6个干净的磨口具塞锥型瓶编号，并各称入1.0克活性炭。 3. 用移液管按下表分别加入0.41 -?L mol HAc 和蒸馏水，并立即盖上塞子，置于25℃恒温振荡器中，调节好速度，摇荡一小时。 4. 从各号瓶中按下表所规定的平衡取样量V 取样，放入1~6标号的小锥形瓶中，各加入5滴酚酞指示剂，用NaOH 标准溶液各滴定两次（滴至粉红色刚好不褪去），碱量取平均值记入下表。 5. 用过的活性炭回收于托盘中，清洗仪器，关闭电源，整理实验台。 五、数据记录及处理 1. 将实验数据记入表,计算吸附前各瓶中醋酸的初浓度C 0和吸附平衡时的浓度C ，并按（1）式计算吸附量一同填入表.
气固吸附等温线的分类
气固吸附等温线的分类 陈思 化学与化工学院 14级化学基地班 201417110005 摘要：论述了从早期的BDDT 的5种类型吸附等温线，到 IUPAC 的6种类型吸附等温线，再到基于 Ono-kondo 晶格模型的 Gibbs 吸附分类的5种类型吸附等温线，并讨论了与各种类型吸附等温线类型相对应的吸附过程和机理。 关键词：气固吸附；等温线；分类；机理 1.引言 温度一定时，反映吸附质平衡分压p与吸附量a之间关系的曲线称为吸附等温线【1】。吸附等温线是有关吸附剂孔结构、吸附热以及其它物理化学特征的信息源。在恒定的温度和宽范围的相对压力条件下可得到被吸附物的吸附等温线。正确判断吸附等温线类型，对于吸附剂孔结构等参数的计算是非常重要的。 IUPAC（International Union of Pure and Applied Chemistry，国际纯理论与应用化学协会）手册上就有说明：对于吸附过程的研究，第一步就是“确定吸附等温线的类型，然后再确定吸附过程的本质”【2】。 吸附等温线是吸附相平衡的具体描述，是吸附分离装置设计所必需的参数。对于气固吸附相平衡的研究，人们通常都是从对所研究的吸附等温线的归类开始入手的。通过对一系列吸附等温线的分类，人们可以更好地理解各种吸附机理并建立相应的理论模型。 目前，相关文献报导的众多吸附等温线包括了种类繁多的吸附剂和吸附质，然而这些吸附等温线还是呈现出一定的规律性，根据吸附线形状或吸附发生的压力及温度不同有以下几种分类方法。 2.BDDT 的 5 种类型吸附等温线 1940 年，在前人大量的研究和报道以及从实验测得的很多吸附体系的吸附等温线基础上，Brunauer S.，Deming L. S.，Deming W. E.和Teller E.等人对各种吸附等温线进行分类，将吸附等温线分为5类（如图 1 所示），称为 BDDT 分类【3】，也常被简称为 Brunauer 吸附等温线分类。 图1 BDDT 吸附等温线的5种类型【4】 类型Ⅰ是Langmuir 型曲线，表示吸附剂毛细孔的孔径比吸附质分子尺寸略大时的单层分子吸附或在微孔吸附剂中的多层吸附或毛细凝聚。该类吸附等温线，在吸附质平衡分压较小时，吸附量随气体分压的增大而增大，近乎成直线关系；在气体平衡分压很大时，吸附量
物理化学十一、十二章问答题(界面现象和胶体)
第十一章界面现象 ．表面能、表面自由能、比表面自由能、表面张力是否是一个概念？相同否？ 答：总地说来四者都是描述表面地过剩能量，但概念上有区别，表面能为物质表面较其 内部多余地能量；若在，恒定时，这部分能量称为表面自由能（表面吉布斯自由能）；若在，恒定时，单位表面地自由能，便称为比表面自由能，其单位为·－，因＝·，故·－也可化为·－，这样表面自由能又转变为另一概念，成为垂直作用于单位长度相表面上沿着相表面地切面方向地力，称为表面张力.虽然比表面自由能和表面张力地数值相同，也可混用，但概念有差别，前者是标量，后者是矢量. ．若在容器内只是油与水在一起，虽然用力振荡，但静止后仍自动分层，这是为什么？ 答：油与水是互不相溶地，当二者剧烈振荡时，可以相互分散成小液滴，这样一来，表面能增大，这时又没有能降低表面能地第三种物质存在，因此这时为不稳定体系，体系有自动降低能量地倾向，分层后，体系能量降低，因此会自动分层. ．铅酸蓄电池地两个电极，一个是活性铅电极，另一个是活性氧化铅电极，你是怎样理 解这理解这“活性”两字？ 答：这里活性是指铅或氧化铅处于多孔性，即具有大地比表面积，具有较高比表面自由能，处于化学活性状态.这是在制备电极时经过特殊活化工序而形成地高分散状态，根据热力学理论及表面性质，若铅蓄电池长期使用或者长期放置而未能及时充电，电极地高分散状态会逐渐减低，这种活性也就消失. .在化工生产中，固体原料地焙烧，目前很多采用沸腾焙烧，依表面现象来分析有哪些优点？ 答：沸腾焙烧是将固体原料碎成小颗粒，通入预热地空气或其它气体，使炉内固体颗粒在 气体中悬浮，状如沸腾，这样就增大了固气间地接触界面，增强了传质与传热，使体系处于较高地化学活性状态. . 在滴管内地液体为什么必须给橡胶乳头加压时液体才能滴出，并呈球形？ 答：因在滴管下端地液面呈凹形，即液面地附加力是向上地，液体不易从滴管滴出，因此 若要使液滴从管端滴下，必须在橡胶乳头加以压力，使这压力大于附加压力，此压力通过液柱而传至管下端液面而超过凹形表面地附加压力，使凹形表面变成凸形表面，最终使液滴滴下，刚滴下地一瞬间，液滴不成球形，上端呈尖形，这时液面各部位地曲率半径都不一样，不同部位地曲面上所产生附加压力也不同，这种不平衡地压力便迫使液滴自动调整成球形，降低能量使液滴具有最小地表面积.
晶体生长第六章 界面的微观结构
第六章 界面的微观结构 §1. 晶体的平衡形状 1． 界面能极图与晶体的平衡形状 γ(n)—界面能 γ(n)dA=最小 液体 γ(n)= γ=常数——球形 晶体 ——界面能最低的晶面所包围（低指数面） §2. 邻位面与台阶的平衡结构 1． 奇异面（低指数面、原子密排面、界面能最低的面） 邻位面 非奇异面 界 面 能 极 图
2． 邻位面台阶化 邻位面→台阶（总界面能最低） §2. 台阶热力学性质 1． 台阶——奇异面的一条连续曲线，线之间则有一个原子的高 度差。 台阶是起止于晶体边缘或形成闭合曲线，不会终止在晶面内。 hk y Z tg -=??=θ
2． 台阶棱边能：单位长度台阶具有的自由能（产生单位长度台 阶所作之功）台阶有线张力（棱边能大小），使台阶缩短。 3． 台阶棱边能的各项异性——台阶扭折化 h tg k /θ= 4． 台阶的平衡结构 台阶上的扭折取决于台阶取向，当θ=0（台阶和密排方向一致），k →0,这只在0k 时成立。热涨落可在台阶上产生扭折。 扭折有正负号。 扭折产生与台阶吸附空位或原子有关。 α+=α- α++α-+α0=1 α+：产生正扭折机率 台 阶 的 扭 折 化
α- ：产生负扭折机率 α0：不产生扭折的机率 细微平衡原理（The principle of detailed balancing ）求扭折形成能 a: 2Φ1 2扭折 b: 4Φ1 4扭折 一个扭折形成能为Φ1 c: 0 0 )/exp(//10 0kT Φ-==∴-+αααα 台阶任意位置产生扭折的总机率（正和负）为： )/exp(210kT Φ-=+=-+αααα 台阶有n 原子，a 为原子间距，台阶长na,台阶上的扭折数为： n （α++α- ） 扭折平均距离： +-+-+=+=+=α αααα2)(0a a n na X 由于α++α-+α0=α0+2α+=1 即： )(1 αααα+=++ }2){exp(210+Φ=∴kT a X X 0>>a , )exp(210kT a X Φ≈∴ T →0k 时，X 0→∞ 扭折密度为零
固气界面吸附
固气界面吸附 吸附是指流体（气体或液体）与固体多孔物质接触时，流体中的一种或多种组分传递到多孔物质外表面和微孔内表面并附着在这些表面上形成单分子层或多分子层的过程。 固体表面的特点 和液体一样，固体表面上的原子或分子的力场也是不均匀的，所以固体表面也有表面张力和表面能。但由于固体分子或原子不能自由移动，因此它表现出以下的特点： 1固体表面分子（原子）移动困难固体表面不像液体那样易于收缩和变形，因此固体表面张力的直接测定比较困难。任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于固体表面维于收缩，所以只能靠降低表面张力的方法来降低表面能，这也是固体表面能产生吸附作用的根本原因。 2固体的表面是不均匀的从原子水平上看，固体的表面是不规整的，存在多种位置，有附加原子，台阶附加原子，平台，平台空位，扭结原子等等。这些表面原子的差异，主要表现在它们的配位数的不同。这些不同类型的原子，它们的化学行为也不相同，吸附热和催化活性差异很大。另外，表面态能级分布是不均匀的，不同于均匀的体内电子态。 3固体表面层的组成不同于体相内部固体表面除在原子排队布及电子能级上与体相有明显不同外，其表面化学组成也往往与体相存在很大的差异。由多种元素组成的固体，由于具有趋势向于最小表面自由能及吸附质的作用，使某一元素的原子从体相向表层迁移，从而使它在表层中含量高于在体相的含量，这种现象称为表面偏析。它不仅与固体的种类及所暴露出的晶面有关，还受环境气氛的影响。 总之，固体表面结构和组成的变化，将直接影响到它的使用性能，吸附行为和催化作用等。 吸附等温线 当气体在固体的表面发生吸附时，固体叫做吸附剂，气体叫做吸附质。在发生气固吸附时，在一定的条件下（T，p），单位质量的固体在达到吸附平衡时，吸附气体的体积V（换算成标准状态下（STP）或物质的量称为吸附量q。 如q=V/m 实验表明，对于给定的系统（即一定的吸附剂与一定的吸附质），达到吸附平衡时的吸附量与温度和压力有关，即q=f(T,P) 在固定一个变量时，可以有三种吸附曲线，这三种吸附曲线是相互联系的，从一种吸附曲线可以得到另一种吸附曲线。三种吸附曲线各有用处，其中以吸附等温线被人们研究得最多。通过对吸附情况的实验测定，人们可以了解固体的许多性质，如表面积，孔径分布等。
胶体与界面化学(总结)
本章基本内容与要求 1、理解与掌握界面热力学基本原理与公式。 （1）理解界面张力（自由能）与过剩量的意义，理解界面系统热力学基本原理与平衡条件。 （2）掌握拉普拉斯方程、开尔文方程及吉布斯等温方程的推导、含义与应用（计算与解释界面现象）。 （3）了解润温程度的判剧。 2、了解界面平衡特性。 （1）理解化学吸附与物理吸附概念。 （2）掌握兰缪尔吸附模型的意义与应用。 （3）了解BET多层吸附模型的意义与应用。 3、了解界面反应动力学及多相催化。 4、了解胶体系统的各种分类以及物质的尺度在分类中的意义。 5、掌握胶体系统的稳定、制备和破坏的方法。 （1）理解胶体和稳定机制及相关理论。 （2）掌握胶体失稳的各种因素。 6、掌握胶体系统的各种特性。 包括相平衡性质、动力性质、动电性质、流变性质，并了解其变化规律。 7、了解缔合胶体、乳状液、泡沫以及凝胶的特点，了解影响其稳定性的因素。 本章重点与难点： 1、有关界面现象的有：表面张力、弯曲液面的附加压力及后果、表面吸附量与接触角。 2、有关胶体系统的有：胶体的各种特性、胶性稳定性及相关理论、有关沉降公式及流动电势的计算。 3、有关大分子溶液的有：平均分子质量及测定、大分子溶液的粘度、唐南平衡。 本章教学时数：10-12学时，习题课：2学时。 通常分为胶体化学与界面化学两章讨论，因胶体是高度分散的多相体系，其有很大的比表面，故合为一章。但讲述仍是分开，先谈界面化学。 体系内相与相之间存在的一个过渡层，称为相界面。历史上曾称为“表面”。因人们习惯把S-g、L-g的界面称为表面。现已多改之，因称“表面”有二点不妥：①表面似指一个没有厚度的纯几何面；而界面则是两相间的过渡层，通常具有几个分子层厚为三维空间。②“表面”的范围较窄，象S-L、S-S、L-L亦存“界面”。
固液界面的吸附
固液界面的吸附
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实验四 固液界面上的吸附 一．实验目的 １. 了解固体吸附剂在溶液中的吸附特点。 2. 做出在水溶液中用活性炭吸附醋酸的吸附等温线,求出Freu ｎd ｌic ｈ等温式中的经验常数。 ３. 通过测定活性炭在醋酸溶液中的吸附,验证弗伦特立希（Ｆreund ｌich)吸附等温式对此体系的适用性。 二、实验原理 (一)计算依据： 当一溶液与不溶性固体接触时,固体表面上溶液的成分常与体相溶液内部的不同,即在固-液界面发生了吸附作用。由于溶液中各组分被固体吸附的程度不同，吸附前后溶液各组分的浓度将发生变化，根据这种变化可计算出吸附量。 Γ=Ｖ(C 0－C)／m (1） 式中:m ——吸附剂的质量(g) Ｃ——吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度(1 -?L mol ) Ｃ０——被吸附物质的初始浓度(1 -?L mol ) V ——所用溶液的总体积(L ） 在 Ｖ 、C ０ 、m 已知的情况下,Γ和C 的关系如何呢? 活性炭是一种高分散的多孔性吸附剂，在一定温度下,它在中等浓度溶液中的吸附量 与溶质平衡浓度的关系，可用Freun ｄlich 吸附等温式表示:Γ＝n kC m x 1 = （2) 式中：m ——吸附剂的质量（g ） x ——吸附平衡时吸附质被吸附的量(mo ｌ） m x ——平衡吸附量(1-?g mol )
Ｃ——吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度（1 -?L mol ） ｋ、n ——经验常数(与吸附剂、吸附质的性质和温度有关）。将式（２）取对数,得 k C n m x lg lg 1 lg += (3) 以m x lg 对c lg 作图，可得一条直线，直线的斜率等于n 1，截距等于k lg ，由此可求得n 和 ｋ。 （二)本实验操作原理: 本次实验是在活性炭—醋酸体系中，验证Freu ｎdl ｉｃh 吸附等温式的适用性，并求出经验常数n 和ｋ: Na ＯH+ＨAc ＝=ＮaAc+Ｈ2O 根据这个中和反应，计量滴定所用的NaOH 的量，可知ＨAc 的浓度c ，再根据 (1)式计算Γ值，即可作图。 三、仪器试剂 仪器:15０ｍl 磨口具塞锥型瓶６个，１50ml 锥型瓶６个,长颈漏斗6个，称量瓶1个,50ml 酸式、碱式滴定管各1支，5m ｌ移液管1支,10ml 移液管２支,25ｍl 移液管3支，电子天平1台,恒温振荡器1套,定性滤纸若干。 试剂:活性炭(2０～40目,比表面３00~4０0ｍ２ ／ｇ)，0.41-?L mol HAc 溶液,0.10０01 -?L mol ＮaOH 标准溶液，酚酞指示剂。 四、实验步骤 1． 打开恒温振荡器的开关,预热10分钟，调节温度为25℃。 2. 将6个干净的磨口具塞锥型瓶编号,并各称入1．0克活性炭。 ３． 用移液管按下表分别加入0．４1 -?L mol HA ｃ和蒸馏水,并立即盖上塞子，置于25℃恒温振荡器中,调节好速度，摇荡一小时。 ４． 从各号瓶中按下表所规定的平衡取样量V 取样,放入１~6标号的小锥形瓶中,各加入５滴酚酞指示剂，用N ａOH 标准溶液各滴定两次(滴至粉红色刚好不褪去)，碱量取平均值记入下表。 ５. 用过的活性炭回收于托盘中，清洗仪器,关闭电源,整理实验台。 五、数据记录及处理 1. 将实验数据记入表,计算吸附前各瓶中醋酸的初浓度Ｃ０和吸附平衡时的浓度C,并按(１）
固液界面的吸附
实验四固液界面上的吸附 1. 了解固体吸附剂在溶液中的吸附特点。 2. 做出在水溶液中用活性炭吸附醋酸的吸附等温线，求出Freundlich等温式中的经验常数。 3. 通过测定活性炭在醋酸溶液中的吸附，验证弗伦特立希（Freundlich ）吸附等温式对此体系的适用性。 二、实验原理 （一）计算依据： 当一溶液与不溶性固体接触时，固体表面上溶液的成分常与体相溶液内部的不同，即在固-液界面发生了吸附作用。由于溶液中各组分被固体吸附的程度不同，吸附前后溶液各组分的浓度将发生变化，根据这种变化可计算出吸附量。 r =V （C0-C）/m ⑴ 式中：m 吸附剂的质量（g） C――吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度（mol I，） C0――被吸附物质的初始浓度（mol丄‘） V ――所用溶液的总体积（L） 在V、C O、m已知的情况下，r和C的关系如何呢？ 活性炭是一种高分散的多孔性吸附剂，在一定温度下，它在中等浓度溶液中的吸附量与 1 x — 溶质平衡浓度的关系，可用Freundlich吸附等温式表示：r = kC n m ⑵ 式中：m 吸附剂的质量（g） x ----- 吸附平衡时吸附质被吸附的量（mol） ---- 平衡吸附量（mol g '）
m C――吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度（mol L^ ） k、n――经验常数（与吸附剂、吸附质的性质和温度有关）。将式（2）取对数，得 x 1 lg lg C lg k （3） m n x 1 以lg 对lg c作图，可得一条直线，直线的斜率等于，截距等于lgk，由此可求得n和m n k。 （二）本实验操作原理： 本次实验是在活性炭一醋酸体系中，验证Freundlich吸附等温式的适用性，并求出经验常数n 和k： NaOH+HAc==NaAc+H2O 根据这个中和反应，计量滴定所用的NaOH的量，可知HAc的浓度c,再根据（1）式计 算r值，即可作图。 三、仪器试剂 仪器：150ml磨口具塞锥型瓶6个，150ml锥型瓶6个，长颈漏斗6个，称量瓶1个，50ml 酸式、碱式滴定管各1支，5ml移液管1支，10ml移液管2支，25ml移液管3支，电子天平1台，恒温振荡器1套，定性滤纸若干。 试剂：活性炭（20?40目，比表面300?400m2/g） , 0.4 mol I* HAc溶液， 0.1000 mol L NaOH标准溶液，酚酞指示剂。 四、实验步骤 l. 打开恒温振荡器的开关，预热10分钟，调节温度为25 C。 2. 将6个干净的磨口具塞锥型瓶编号，并各称入 1.0克活性炭。 3. 用移液管按下表分别加入0.4mol L 4HAc和蒸馏水，并立即盖上塞子，置于25C恒温振 荡器中，调节好速度，摇荡一小时。 4. 从各号瓶中按下表所规定的平衡取样量V取样，放入1~6标号的小锥形瓶中，各加入5 滴酚酞指示剂，用NaOH标准溶液各滴定两次（滴至粉红色刚好不褪去），碱量取平均值记 入下表。 5. 用过的活性炭回收于托盘中，清洗仪器，关闭电源，整理实验台。
原子结构微观模型
1如图是元素周期表中的氯元素及原子结构示意图，下列说法正确的是（ ） A ．氯元素属于金属元素 B ．氯原子核内质子数为17 C ．氯的相对原子质量为35.45g D ．氯原子在化学反应中易失去电子 2、汞元素的相关信息如右图。下列有关汞的说法不正确的是( ) A ．属于非金属元素 B ．原子序数为80 C ．原子核外电子数为80 D ．相对原子质量为200.6 3．右图所示的是氧原子的结构示意图和氧元素在元素周期表中的信息。下列说法错误的是（ ） A ．x ＝2 B ．氧原子在化学反应中容易失去电子 C ．氧属于非金属元素 D ．氧的相对原子质量是16.00 4.碳作为能源首选目标的时代正在逐渐成为历史，科学家正在研究一种新能源 ——硅。 （1）硅的相对原子质量是28.09，右图1为硅原子结构示意图。 请把右图2硅在元素周期表中的信息补充完整。 5. 我国用铼合金制造飞机发动机叶片的技术取得重大突破， 铼的原子结构示意图如右图，图中X ＝_____。 6.参考钠原子的结构示意图画出钠离子（Na+）的结构示意图__________。 7. 硫原子的结构示意图为，则硫离子符号为______。 小结：1.在原子中，质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数。 2在右图中，圈内表示质子数，弧线表示电子层，弧线上的数字代表该层上的电子数， 如“2”表示第一层上的电子数为2,“7” 表示最外层上的电子数为7 。 3.金属元素与非金属元素的判断方法：除了汞，其它金属元素的名称中都有“金”字旁，没有“金”字旁的则为非金属元素（中考稀有气体元素几乎不考）。 4.相对原子质量不要带单位，只要带单位克（g ）都是错的。 5.得失电子的判断方法：看最外层电子数，如果最外层电子数＜4，就容易失去最外层电子数；如果最外层电子数﹥4，就容易得到电子。 6、决定元素化学性质的是最外层电子数，决定元素种类的是质子数。 【练习】如图中甲是氧元素和钠元素在元素周期表中的相关信息，乙是钠原子和氧原子结构示意图． （1）钠元素的相对原子质量为 ；（2）钠元素属于 （选填“金属”或“非金属”）元素； （3）甲图中横线上所填内容是 ，乙图中横线上所填数字是 。（4）氧原子在化学反应中容易 电子．
混凝土界面过渡区微观结构及其数值模拟方法的研究进展
第44卷第5期2016年5月 硅酸盐学报Vol. 44，No. 5 May，2016 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.360docs.net/doc/e216827037.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2016.05.10 混凝土界面过渡区微观结构及其数值模拟方法的研究进展 施惠生1,2，孙丹丹2，吴凯1,2 (1. 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室，上海 201804； 2. 同济大学材料科学与工程学院土木工程材料系，上海 201804) 摘要：混凝土界面过渡区(ITZ)是混凝土中最薄弱的连接部位，对混凝土性能有关键性的影响。综合已有研究成果，从界面过渡区的空间尺度与显微硬度、孔隙率、水化产物以及未水化颗粒等方面进行了阐述。诸多因素如水灰比、水化时间、骨料种类和表面形貌以及掺合料等都会改变混凝土界面的微观结构。并介绍了在描述ITZ体积分数、ITZ对力学与传输等性能影响方面的数值模拟方法，比较分析了不同学者提出的理论模型，对未来的研究方向作出了展望。 关键词：混凝土；界面过渡区；微观结构；数值模拟 中图分类号：TU828.01 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2016)05–0678–08 网络出版时间：2016–04–26 19:11:10 网络出版地址：https://www.360docs.net/doc/e216827037.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20160426.1911.010.html Development on Microstructure and Numerical Simulation of Interfacial Transition Zone SHI Huisheng1,2, SUN Dandan2, WU Kai1,2 (1. Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China; 2. Department of Civil Engineering and Materials, School of Materials Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China) Abstract: Interfacial transition zone (ITZ) is considered as the weakest link in concrete, and has a critical impact on the performance of concrete. Recent research results regarding spatial scale, microhardness, porosity, hydration production and unhydrated particles were analyzed comprehensively. It is estimated that the composition and microstructure of ITZ could be affected by water-cement ratio, setting time, the type or surface of aggregate and admixtures. In addition, some numerical simulation methods for the volume fraction of ITZ and its influence on the mechanical and transport properties of concrete were reviewed. In addition, the future research was pointed out via comparing different theoretical models. Keywords: concrete; interfacial transition zone; microstructure; numerical simulation 对混凝土界面过渡区(ITZ)的认识最早可以追溯到1905年，而真正的研究是从1956年Farran用着色的树脂浸渍砂浆发现了一层过渡环开始的[1]。之后，随着混凝土应用的日益广泛，人们逐渐意识到由集料和硬化水泥浆体之间存在的界面过渡区带来的种种问题。虽然界面过渡区中化学及矿物组成和水化水泥浆体相似，但其结构和性能与水化水泥浆体有着明显的不同，因此需将其作为一个独立相来处理[2]。 根据传统观点，ITZ是混凝土中最薄弱的连接部位，与硬化水泥浆体相比，它的显著特点是孔隙率较高且由骨料表面向水泥浆体方向逐渐减小，未水化水泥颗粒少，Ca/Si比大，Ca(OH)2和钙矾石AFt的含量增加且Ca(OH)2出现择优取向等[3]，因此对混凝土力学和耐久性都有显著的影响。但也有学者对 ITZ特点的“显著性”提出了异议，如Diamond[4]通过图像分析和扫描电镜SEM观察，发现ITZ孔隙率的梯度变化并不明显。Rangaraju[5]通过改变 收稿日期：2015–12–04。修订日期：2016–01–29。 项目基金：国家自然科学基金项目(51378390)，高性能土木工程材料国家重点实验室开放基金。 第一作者：施惠生(1953—)，男，博士，教授。Received date:2015–12–04. Revised date: 2016–01–29. First author: SHI Huisheng(1953–), male, Ph.D, Professor. E-mail: shs@https://www.360docs.net/doc/e216827037.html,