2 第二章 表面化学与胶体化学
第二章(表面化学和胶体化学)PPT课件
可见光波长：
400 ～ 700 nm
在真溶液中，溶质颗粒太小（<10-9 m）,
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。
（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。
-
24
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。
① 离子选择性吸附 ② 离子交换吸附：
吸附和解吸的关系： 动态平衡
-
17
制备As2S3溶胶
2H3AsO3 + 3H2S = As2S3 + 6H2O
H2S发生电离：H 2 S
H ++H S -
As2S3 选择吸附HS- 而带负电荷。
-
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如：去离子水的制备（阴、阳离子交换树脂）
2 R -S O 3 H +C a 2 + (R -S O 3 )2 C a +2 H + 2 R -N (C H 3)3 O H + S O 4 2 - [R -N (C H 3)3 ]2S O 4 + 2 O H -
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一克水分散成半径 1 × 10-9 m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。
-
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表面能
W•S
σ: 恒温恒压下增加单位表面
积所引起的系统能量增量
表面张力
σ: 与表面相切，垂直作用
于单位长度边界线上的力。
-
11
润湿和润湿角
胶体与表面化学
胶体与表面化学胶体是一种由分子间短距离相互作用形成的悬浮系统，涉及分子、原子、基团、团聚体和结晶体的共存交互作用，它的基本特征是粒子的形状和构型的多样性。
胶体与表面化学学科紧密相关，涉及胶体系统中的复合和表面性质，以及其中物理和化学因素对表面性质和复合性质的影响。
表面化学是一门重要的学科，既涉及结构、性质和反应，也涉及物质表面的形成和变化。
物质的表面是其与外部环境的接触界面，表面化学的演化及其变化会飞溅到它与外部环境的互动中，从而带来外部环境的改变。
物质的表面化学可以根据其不同的表面性质来划分，主要包括润湿性、疏水性、亲水性、多层性等性质，可以将这些表面性质用于液体-固体界面物理及化学反应，特别是表面吸附、表面活性剂以及表面改性。
胶体系统中的表面是由胶体分子组成的，它们分为溶液表面和固体表面两种，它们之间具有许多不同的性质。
研究胶体表面的最佳方法是观察固态表面，它以典型的凹凸形式呈现，可以表示胶体分子的空间构型，以及胶体分子的动态行为。
此外，研究表面也可以利用物理表面分析技术，例如扫描电镜，光学显微镜，透射电子显微镜，等离子质谱，X射线表征，原子力显微镜，等工具，来进行表面分析，从而更好地理解表面介质。
表面特性是决定胶体系统性能的重要因素，研究胶体表面特性，可以更深入地理解胶体的物理和化学性质，促进胶体的发展。
比如研究胶体的性质，表明表面张力与胶体系统的智能性能有着紧密的关系，也可以更好地控制胶体系统的可靠性。
具备表面阴离子亲水性及不同层次结构，以及结合胶体分子自组装及激发态动力学等特性，能够极大地增强胶体系统的稳定性。
胶体和表面化学共同发展，研究表面与胶体之间的关系，有助于开发高性能的胶体材料，提高有机胶体的稳定性，发展新型表面活性剂，消除环境污染、维护整个生态系统的平衡。
胶体与表面化学把这些性质有机地结合在一起，使物质具有独特的物理和化学性质，从而创造出新的应用领域。
总的来说，胶体与表面化学是相互补充的，这两个领域紧密联系，胶体系统中的复合性质和表面性质，以及它们之间的化学和物理因素，都可以使胶体科学得以进一步发展，它们是促进物质改变和发展的关键因素，为各种胶体产品的应用创造性地提供有益的信息。
天津大学胶体与表面化学课件第二章-2012-3
布朗运动是分子热运动的必然结果。
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1905年，Einstein-Brown曾研究过布朗运动，提出了 粒子的平均位移与粒子半径、介质粘度、温度和时间 之间的关系式：
1
x
RTt
3N A
r
2
x : t 时间间隔内粒子的平均位移
（c）熔点低，比如，块状金（Au）熔点为1063 oC，若粒径 为2-5 nm，熔点为300 oC左右。
（d）磁性强 （e）光吸收强（几乎为黑色） （f）热导性能好（超细粒子在低温和超低温下几乎没 有热阻）
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(2)超细粒子的应用
例如：化学工业、催化剂、电子工业、磁记录材 料、传感器、医药和机械工业。
(c 1
c 2
)x
(1)
2
2x
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若 x 很小： 如 C1 > C2
c (c c )
dc
1
2
(2)
x
x
dx
所以：
m 1 ( dc ) x 2
(3)
2 dx
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m
1
(
dc 2 )x
(3)
2 dx
由：
m D dc t dx
dm m m1 t dt
t 对m微分：
dm dt
dm1 dt
dm dt
t
d 2m dt 2
所以：
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dm1 dt
t
胶体表面与化学PPT课件
动态润湿法
通过测量液体在固体表面的动态接触线移动 速度，评估表面的润湿性。
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CATALOGUE
胶体表面化学未来展望
新材料开发
高性能材料
利用胶体表面化学技术，开发具有优异性能的新材料，如高强度 、高韧性、耐高温、耐腐蚀等。
功能材料
探索具有特殊功能的材料，如光电转换、传感、催化等，以满足不 同领域的需求。
通过红外光谱、核磁共振等技术手段鉴别 表面活性剂的类型。
表面活性剂浓度测定
表面活性剂界面行为研究
利用滴定法、分光光度法等方法测定表面 活性剂浓度。
利用显微镜、光谱等技术手段研究表面活 性剂在界面上的行为。
表面吸附研究方法
等温吸附法
在恒温条件下，研究物质在表面的吸附量与浓度之间的关系。
吸附动力学法
研究物质在表面的吸附速率和吸附机理。
03
CATALOGUE
胶体表面化学应用
石油工业
石油开采
利用胶体表面化学原理， 通过改变钻井液的流变性 、稳定性等性质，提高石 油开采效率。
油气分离
利用胶体表面化学原理， 通过改变油水乳液的稳定 性、界面张力等性质，实 现油气高效分离。
石油运输
利用胶体表面化学原理， 通过改变油品的流变性、 粘度等性质，提高石油运 输效率。
X射线光电子能谱法
利用X射线光电子能谱技术测定表面吸附物的组成和结构。
原子力显微镜法
利用原子力显微镜技术观察表面吸附物的形貌和分布。
表面润湿性研究方法
接触角法
通过测量液体在固体表面的接触角大小，评 估表面的润湿性。
滑移长度法
测量液体在固体表面滑动时的滑移长度，评 估表面的润湿性。
滴液法
胶体与表面面化学
一、溶胶的胶团结构：1胶粒的结构比较复杂，首先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心称为胶核2胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密的吸附层，由于正负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子包围层，从而形成了带有紧密层相同电荷的胶粒3胶粒与扩散层中反号离子形成一个胶团。
二、双电层理论：当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选择性吸附某种离子，也可以是固体分子本身发生电离作用而使离子进入溶液，以致使固液两相分别带有不同符号的电荷，在界面上形成了双电层的结构。
1平板型模型2扩散双电层模型3stem模型。
三、溶胶的聚沉：溶胶的稳定具有条件的，一旦稳定条件被破坏，溶胶中的粒子就合并，长大，最后从介质中沉出。
影响因素：电解质、加热、辐射、溶胶本身。
聚沉值：能引起某一溶胶发生明显聚沉所需加电解质的最小浓度。
四、胶凝：一定浓度的溶胶或大分子化合物的真溶液在放置过程中自动形成胶凝的过程。
性质：1所有新形成的凝胶都含有大量液体，95%以上2凝胶有一定几何外形。
显示出固定的力学性质3由固液两相组成，具有液体的某些性质，不仅分散相是连续的，分散介质也连续。
分类：1弹性凝胶（明胶、琼脂）2非弹性（SiO2、TiO2、V2O5、Fe2O3）。
形成条件：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。
形成方法：1改变温度2转化溶剂3加入电解质4化学反应。
不溶物形成凝胶的条件：1在产生不溶物的同时生成大量小晶粒2晶粒的形状以不对称为好，有利于搭成骨架。
五、膨胀：凝胶在液体或蒸汽中吸收液体和蒸汽使自身体积或重量增加的现象。
机理：一阶段：溶剂化层：溶剂分子很快出入凝胶中，与凝胶分子相互作用形成溶剂化层。
特征：1液体蒸汽压很低2体积收缩3热效应4熵值降低。
二阶段：溶剂分子的渗透和吸收。
六、硅酸铝凝胶制备（共沉淀法）：酸性硫酸铝溶液+水玻璃溶液——硅铝溶胶—硅铝凝胶小球—老化—铝盐活化a—水洗—表面活性剂浸渍b—干燥—烘焙。
胶体与表面化学知识点整理1
3.影响溶胶稳定性的因素
（1）外加电解质的影响；（2）浓度的影响；（3）温度的影响；（4）胶体体 系的相互作用。 （二）溶胶的聚沉 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。从已 知的表值可见，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。 1.电解质的聚沉作用：质对溶胶稳定性的影响不仅取决于其浓度，还与离子价 有关。在离子浓度相同时，离子价越高，聚沉能力越大，聚沉值越小。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。 2．带相反电荷的离子就是价数相同，其聚沉能力也有差异。 相同价数离子的聚沉能力不同：胶粒带负电的溶胶，一价阳离子硝酸盐的聚沉 能力次序为：H+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+Li+半径最小，水化能力最强，水化半 径最大，故聚成能力最小；带正电的胶粒，一价阴离子的钾盐的聚沉能力次序 为： F->Cl->Br->NO3->I- >SCN- ，种次序称为感胶离子序（lyotropic ser 2 4
( n22 n12 n12 2n22
)2
c 为单位体积中质点数，v 为单个粒子的体积（其线
性大小应远小于入射光波长）， 为入射光波长，
n1、n2 分别为分散介质和分散相的折射率
①散射光强度与入射光波长的四次方成反比。入射光波长愈短愈显著。，散射所
以可见光中，蓝、紫色光散射作用强。
吸收
若溶胶对可见光的各部分吸收很弱，且大致相同，则溶胶无色 若溶胶能较强的选择性吸收某一波长的光，则透过光该波长的光变弱，就会呈 现该波长光的补色光 质点对光的吸收主要取决于其化学结构 每种分子都有其自己的特征吸收波长，若特征波长在可见光波长范围内，则该 物质显色 四．溶胶的电学性质和胶团结构 1.电动现象及其应用 （1）电泳：胶粒颗粒带电，在外电场的作用下，向正极移动，后来发现，任何 溶胶中的胶粒都有这样的现象，带负电的胶粒向正极移动，带负电的胶粒向负 极移动，这种现象被称为电泳。 （2）电渗析：水在外加电场的作用下，通过黏土颗粒间的毛细通道向负极移动 的现象称为电渗析。 （3）沉降电位，在无外加电场作用下，若使分散相粒子在分散介质中迅速沉降 时，使底层与表面层的粒子浓度悬殊，从而产生电势差，这就是沉降电势。这 种现象是电泳的逆过程。 贮油罐中的油内常会有水滴，水滴的沉降会形成很高的电势差，有时会引发事 故。通常在油中加入有机电解质，增加介质电导，降低沉降电势。 （4）流动电位若用压力将液体挤过毛细管网或由粉末压成的多孔塞，则在毛细 管网或多孔塞的两端会产生电位差，此之谓流动电位，此现象为电渗析的逆过 程。在用泵输送原油或易燃化工原料时，要使管道接地或加入油溶性电解质， 增加介质电导，防止流动电势可能引发的事故。 2.质点表面的电荷的来源：电离、离子吸附、晶格取代、非水介质中质点带电 的原因。 3.胶团结构 胶核、吸附层、胶粒、扩散层、胶团 胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相同的某种离子，用同离子效 应使胶核不易溶解，若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱的负离子，所以自然界中
《表面与胶体化学》课件
胶体在食品工业中的应用
胶体在食品工业中广泛应用于增稠、 稳定和乳化等方面。
胶体还可以作为食品的稳定剂，保持 食品的稳定性和一致性，如冰淇淋、 奶昔和饮料等。
胶体可以作为食品的增稠剂，提供更 好的口感和质地，如酸奶、果酱和调 味酱等。
胶体的稳定性
取决于胶体粒子间的相互作用力，包 括静电作用、范德华力、空间位阻等 。
聚沉现象
当胶体粒子间的相互作用力减弱或消 除时，胶体将失去稳定性，发生聚沉 ，出现沉淀或凝胶现象。
影响因素
电解质浓度、温度、pH值等对胶体 稳定性产生影响，可引发聚沉。
胶体的光学性质
总结词 丁达尔效应
瑞利散射 实验方法
物理吸附
由于范德华力引起的吸附，吸附力较弱，吸 附热较小。
表面吸附的应用
催化剂、电极材料、光电子器件等。
表面润湿性
表面润湿性定义
液体在固体表面铺展的能力称为润湿性。
润湿性的影响因素
表面张力、接触角和表面粗糙度等。
润湿性的应用
涂料、油墨、农药等。
2023
PART 03
胶体化学基础
REPORTING
2023
REPORTING
《表面与胶体化学》 PPT课件
2023
目录
• 表面与胶体化学概述 • 表面化学基础 • 胶体化学基础 • 表面与胶体化学在生活中的应用 • 表面与胶体化学的未来发展
2023
PART 01
表面与胶体化学概述
REPORTING
表面与胶体化学的定义
表面与胶体化学是一门研究物 质表面现象和胶体分散体系的 科学。
表面化学-胶体化学
表面化学-胶体化学表面化学-胶体化学表面化学是研究物质表面的性质和现象的一门学科，而胶体化学则是表面化学的一个重要分支，研究胶体溶液中物质的性质和行为。
胶体化学的研究内容涉及到胶体的形成、稳定性、表面性质、胶体颗粒的相互作用以及胶体溶液的性质等。
本文将介绍表面化学和胶体化学的基本概念、研究方法以及应用领域。
表面化学最早起源于对溶液表面现象的研究，如水的表面张力、液滴的形成和液体的湿润性等。
表面化学研究的对象是固体和液体的界面以及液体和气体的界面，主要涉及到界面上的吸附现象、界面能和界面活性物质等。
固体-液体界面上的吸附现象包括离子吸附、分子吸附和表面电荷等，而液体-气体界面上的吸附现象则涉及到液滴形成和表面张力等。
胶体化学研究的是胶体溶液中胶体颗粒的性质和行为。
胶体是一种介于溶液和悬浮液之间的物质，其特点是颗粒很小，约为1纳米到1微米大小，并且能够在溶液中均匀分散。
胶体的稳定性是胶体化学研究的重要内容，稳定性的源于胶体颗粒表面的电荷，正负电荷的平衡使得颗粒之间相互排斥，从而保持胶体溶液的稳定性。
此外，胶体溶液中还包含着胶体的吸附、吸附剂的选择、界面张力、胶体性质的测定以及胶体与其他物质的相互作用等方面的研究内容。
表面化学和胶体化学的研究方法主要包括物理化学方法和化学方法两种。
物理化学方法包括表面张力测定、界面能测定、电化学方法、X射线衍射、电子显微镜等。
而化学方法包括有机合成、溶胶-凝胶法、聚合法、共沉淀法等多种方法。
表面化学和胶体化学在许多领域中都有重要的应用。
在光学领域中，胶体颗粒可以通过改变其尺寸和组成来调控其光学性质，从而应用于光学传感器、太阳能电池、红外吸收材料等。
在材料科学领域中，胶体颗粒可以通过自组装形成多孔材料和有序结构，具有较大的比表面积和孔径，被广泛用于催化剂、分离膜和储能材料等。
此外，表面化学和胶体化学还在生物医学、环境污染治理、油水分离、食品加工等领域发挥着重要的作用。
综上所述，表面化学和胶体化学是研究物质表面性质和胶体溶液行为的学科，涉及到物质界面的吸附现象、界面能、表面张力等。
表面和胶体化学手册
表面和胶体化学手册
表面和胶体化学是一门研究表面及其在液体溶液和固体体系中的行为的学科，是化学中重要的分支。
目前，它不仅是专业学科，而且在各种行业中广泛应用，例如制药，食品，纺织品和化学生产等。
表面和胶体化学手册是一本关于表面和胶体化学相关理论和实践方法的专业参考书，涵盖了表面活性剂，悬浮液，胶体，溶胶体，表面调节器，纳米胶体等领域。
它不仅介绍了这些技术的相关理论，更介绍了实际的应用，例如研究表面化学反应机制，利用调节器改善产品性能，研发新的胶水等。
表面和胶体化学手册的研究将有助于科学家们以精确的方式应用表面活性剂，表面调节器和悬浮液等在化学生产中和其他领域中，实现生产工艺的改善，提升产品质量，满足消费者需求。
表面和胶体化学手册也具有重要的实用价值，对于制药生产、建材制造、产品抗腐蚀测试、护肤用品的研究等有重要的意义。
总之，表面和胶体化学手册为科学家们提供了一个全面、系统的参考手册，深入探索表面与胶体化学技术，开展表面和胶体化学领域的研究，为各行各业提供了重要的理论和实践经验。
胶体与表面化学课程大纲及重点
胶体与表面化学第一章绪论（2学时）1.1胶体的概念什么是胶体，胶体的分类1.2胶体化学发展简史1.3胶体化学的研究对象表面现象，疏液胶体，缔合胶体，高分子溶液。
重点：胶体、分散系统、分散相、分散介质的概念。
难点：胶体与表面化学在矿物加工工程中的作用及意义。
教学方法建议：启发式教学，引导学生对胶体及表面化学的兴趣。
第二章胶体与纳米材料制备（4学时）2.1胶体的制备胶体制备的条件和方法，凝聚法原理。
2.2胶体的净化渗析、渗透和反渗透。
2.3单分散溶胶单分散溶胶的定义及制备方法。
2.4胶体晶体胶体晶体的定义及制备方法2.5纳米粒子的制备什么是纳米材料，纳米粒子的特性及制备方法重点：胶体的制备、溶胶的净化、胶体晶体的制备。
难点：胶体制备机理。
教学方法建议：用多媒体教学，注重理论联系实际。
第三章胶体系统的基本性质（8学时）3.1溶胶的运动性质扩散、布朗运动、沉降、渗透压和Donnan平衡。
3.2溶胶的光学性质丁道尔效应和溶胶的颜色。
3.3溶胶的电学性质电动现象、双电层结构模型和电动电势（。
电势）3.4溶胶系统的流变性质剪切速度越切应力，牛顿公式，层流与湍流，稀胶体溶液的黏度。
3.5胶体的稳定性溶胶的稳定性、DLVO理论、溶胶的聚沉、高聚物稳定胶体体系理论。
3.6显微镜及其对胶体粒子大小和形状的测定显微镜的类型及基本作用重点：沉降、渗透压、电泳、电渗、。
电势的计算、双电层结构模型、DLVO理论、溶胶的聚沉。
难点：双电层结构模型。
教学方法建议：多媒体教学和板书教学相结合。
第四章表面张力、毛细作用与润湿作用（6学时）4.1表面张力和表面能净吸力和表面张力的概念、影响表面张力的因素、液体表面张力和固体表面张力的测定方法。
4.2液-液界面张力Anntonff规则、Good-Girifalco公式、Fowkes理论和液-液界面张力的测定。
4.3毛细作用与Laplace公式和Kelvin公式毛细作用，Laplace公式和Kelvin公式的应用，曲界面两侧的压力差及与曲率半径的关系，毛细管上升或下降现象，弯曲液面上的饱和蒸气压。
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W = －σ△S △
的物理意义： σ的物理意义：在恒温恒压下增加单位表面积 所引起的系统能量的增量。 所引起的系统能量的增量。 σ也就是单位表面积上的分子比相同数量的内 部分子多余的能量， 部分子多余的能量，称σ为比表面能或比表面自由 焓， 单位： 单位：J· m－2
2 表面张力
－W=F△x=σA=σ2l△x
气凝胶： 气凝胶：固体也能轻如烟
美国国家宇航局研制出的一种新型气凝胶， 美国国家宇航局研制出的一种新型气凝胶，由于 密度只有每立方厘米3毫克 日前已经作为“ 毫克， 密度只有每立方厘米 毫克，日前已经作为“世界上密 度最低的固体”正式入选《吉尼斯世界纪录》 度最低的固体”正式入选《吉尼斯世界纪录》。 这种气凝胶呈半透明淡蓝色，重量极轻( 这种气凝胶呈半透明淡蓝色 ， 重量极轻 (最轻的固 体)，因此人们也把它称为“固态烟”。 ，因此人们也把它称为“固态烟”
A
分子吸附： 分子吸附：是指固体吸附剂对溶液
中的非电解质或弱电解质分子的吸附。 中的非电解质或弱电解质分子的吸附。
这类吸附与溶质、 这类吸附与溶质、溶剂及固体吸附剂三者的 性质都有关。遵循的原则是所谓的“相似相吸 性质都有关。遵循的原则是所谓的“ 原 理”。即极性的吸附剂容易吸附极性的溶质或 溶剂； 溶剂；非极性的吸附剂容易吸附非极性的溶质 或溶剂。 或溶剂。
1g水滴分散成直径 水滴分散成直径2nm的小水滴 ， 的小水滴， 水滴分散成直径 的小水滴 总面积为原来的625万倍，增加的能量可 万倍， 总面积为原来的 万倍 将这1g水的温度升高 ℃ 将这 水的温度升高50℃。 水的温度升高 同一体系， 其分散度越大， 同一体系 ， 其分散度越大 ， 其表面 能越大。 能越大。
⊙ 胶体分散系统 分散相粒子直径在1 之间的体系。 分散相粒子直径在 nm~100 nm之间的体系。 之间的体系 目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。 目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。
⊙ 粗分散系统 分散相粒子直径＞ 分散相粒子直径＞100 nm ,目测是混浊不均匀 体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。 体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。
在恒温恒压的条件下， 在恒温恒压的条件下，任何物系都有向自由 焓减小的方向自动进行的趋势。 焓减小的方向自动进行的趋势。因此在恒温恒压 下，凡是使物系的表面积缩小，或者是表面张力 凡是使物系的表面积缩小， 降低的过程，都是能够自动进行的过程。因而， 降低的过程，都是能够自动进行的过程。因而， 我们可用表面自由焓或表面张力，来解释润湿、 我们可用表面自由焓或表面张力，来解释润湿、 弯曲液面下的附加压力及毛细现象、 弯曲液面下的附加压力及毛细现象、固体表面上 的吸附作用等许多界面现象。 的吸附作用等许多界面现象。
2H+ + 2OH- ＝ H2O
浓度大的离子可以交换浓度小的离子； 浓度大的离子可以交换浓度小的离子； 当浓度一定时， 当浓度一定时，离子的交换能力与离子带的 电荷数和它的离子半径大小有关。 电荷数和它的离子半径大小有关。 离子带的电荷数越多，交换能力越强； ▲ 离子带的电荷数越多，交换能力越强； ▲ 同价离子中，离子半径越大，离子交换能 同价离子中，离子半径越大， 力越强。 力越强。 所以： 所以： Al3+ > Ca2+ > Cs+ > Rb+ > K+ > Na+ > Li+ I- > Br- > Cl-
处在表面层中的分子和内部分子存在着 能量上的差异。 能量上的差异。 对于一定量的物质， 颗粒愈小， 对于一定量的物质 ， 颗粒愈小 ， 总表面 就愈大，系统的分散度就愈高。 就愈大 ， 系统的分散度就愈高 。 只有高度分 散的系统， 散的系统 ， 表面现象才能达到可以觉察的程 度。
1 表面能
分子在体相内部与在界面上所处的环境不 同 。 物质的表面分子的能量比内部分子的能量 高，高出的这部分能量称为表面能。 高出的这部分能量称为表面能。
气相液相Βιβλιοθήκη 分散度与比表面 分散度：即物质的分散程度， 分散度：即物质的分散程度，分散质粒子 越小，分散程度越大。 越小，分散程度越大。 比表面：单位体积物质的表面积， 比表面：单位体积物质的表面积，用符 号S。表示。 。表示。 S（总表面积） （总表面积） ——————— V （总体积） 总体积）
S。= 。
3 影响表面张力的因素 • 与物质本性有关； • 与它接触的另一相有关； • 温度
4 润湿现象
• 液体对固体表面的润湿作用是界面现象 的一个重要方面，它主要是研究液体对 固体表面的亲合状况。
（1）当σg-s－σl-s＜0，则 ＜0，即 ＞90°，不润 湿。 （2）当σg-s－σl-s＞0，则 ＞0，即 ＜90°，能润 湿。
⊙ 气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散 将气体作为分散介质所形成的溶胶。 相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶， 相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶， 但没有气-气溶胶， 但没有气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单 相均一体系，不属于胶体范围。 相均一体系，不属于胶体范围。 A 气-固溶胶 B 气-液溶胶 如烟， 如烟，含尘的空气 如雾，云 如雾，
2H3AsO3 + 3H2S = As2S3 + 6H2O H2S发生电离： H 2S 发生电离： 发生电离
H + +HS−
As2S3 选择吸附 - 而带负电荷。 选择吸附HS 而带负电荷。
离子交换吸附： ② 离子交换吸附：当固体从溶液中吸附某 种离子后， 种离子后，同时它本身又向溶液排放出等电量的 同种电荷离子，这种过程称为离子交换吸附。 同种电荷离子，这种过程称为离子交换吸附。 去离子水的制备（ 阳离子交换树脂） 如：去离子水的制备（阴、阳离子交换树脂） 2R-SO3H+Ca2+ 2R-N(CH3 )3OH+SO42(R-SO3)2Ca+2H+ [R-N(CH3 )3]2 SO4+2OH-
憎液溶胶的特 性 A 特有的分散程度 粒子的大小在10 之间， 粒子的大小在 -9 ~ 10-7 m之间，因而扩散 之间 较慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的 较慢，不能透过半透膜， 动力稳定性和乳光现象。 动力稳定性和乳光现象。
B 多相不均匀性 具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结 而成，结构复杂， 而成，结构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶 体结构，而且粒子大小不一， 体结构，而且粒子大小不一，与介质之间有明显 的相界面，比表面很大。 的相界面，比表面很大。 C 热力学不稳定性 因为粒子小，比表面大，表面自由能高， 因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热 力学不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势， 力学不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势， 即小粒子会自动聚结成大粒子。 即小粒子会自动聚结成大粒子。
7 固体在溶液中的吸附
物质分子自动聚集到界面的过程，称为吸附。 物质分子自动聚集到界面的过程，称为吸附。 吸附 被吸附的粒子由于自身的热运动，有些可能 被吸附的粒子由于自身的热运动， 脱离固体表面重新回到周围的介质中去， 脱离固体表面重新回到周围的介质中去，此过程 叫做解吸。 叫做解吸。 解吸
吸附质， 被固体表面所吸住的分子或离子称为吸附质 被固体表面所吸住的分子或离子称为吸附质， 具有吸附能力的固体物质称为吸附剂, 具有吸附能力的固体物质称为吸附剂,吸附剂的 吸附剂 比表面积越大，则吸附作用越显著。 比表面积越大，则吸附作用越显著。 吸附和解吸的关系： 吸附和解吸的关系： 动态平衡
F= 2lσ
σ
= F 2 l
（N·m－1）
• 比表面能 在数值上又等于：在液体的表 比表面能σ在数值上又等于： 在数值上又等于 面上， 垂直作用于单位长度线段上的表 面上 ， 面紧缩力，故又称σ为表面张力， 面紧缩力，故又称 为表面张力，单位为 N·m－1（牛顿 米－1），即 牛顿·米 • J·m－2= N·m·m－2 = N·m－1
B 离子吸附： 离子吸附： 固体吸附剂对强电解质溶液的吸附主要是离 子吸附。 子吸附。 ① 离子选择性吸附 一般认为： 一般认为：固体吸附剂常常是优先选择吸附 固体晶格上的同名离子或化学成分相近、 固体晶格上的同名离子或化学成分相近、结晶结 构相似的物质的离子。 构相似的物质的离子。
制备As 制备As2S3溶胶
• 润湿作用的应用 1.棉布易被水润湿，但经表面处理后，可 以增大σl-s，使 ＞90 ° ，这是水滴在布 面上呈球形，不易进入毛细管而易脱落 ，故可制成雨具； 2. 杀虫药液喷洒。
5 弯曲液体表面的附加压力和毛细现象（ 自学) 6 固体表面上的吸附作用
固体表面有吸附气体或吸附溶液中溶质的特性 。 产生原因：处在固体表面上的质点，受到相内质 点的拉力，所处的力场是不平衡的，具有过剩 的能量，即表面自由焓。这些不平衡力场由于 吸附作用可得到某种程度的补偿，从而使固体 的表面自由焓降低。
（2）按分散相和分散介质的聚集状态分类： ）按分散相和分散介质的聚集状态分类： ⊙ 液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相 为不同状态时，则形成不同的液溶胶： 为不同状态时，则形成不同的液溶胶： A 液-固溶胶 固溶胶 B 液-液溶胶 液溶胶 C 液-气溶胶 如油漆，AgI溶胶 溶胶 如油漆 如牛奶，石油原油等乳状液 如牛奶 石油原油等乳状液 如泡沫
⊙ 固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相 为不同状态时，则形成不同的固溶胶： 为不同状态时，则形成不同的固溶胶： A 固-固溶胶 B C 固-液溶胶 固-气溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金 如有色玻璃 不完全互溶的合金
如珍珠， 如珍珠，某些宝石 如泡沫塑料
（3）按胶体溶液的稳定性分类 ） ⊙ 憎液溶胶 1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子分散在 之间的难溶物固体粒子分散在 液体介质中，有很大的相界面，易聚沉， 液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是热力 学上的不稳定体系。 学上的不稳定体系。 一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成 一旦将介质蒸发掉， 溶胶， 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、 溶胶，是 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘 化银溶胶等。 化银溶胶等。 这是胶体分散系统中主要研究的内容。 这是胶体分散系统中主要研究的内容。