胶体与界面化学7
probe 1 probe 2
cDNA
探针DNA功能化的聚联二炔囊泡比色检测DNA的示意图
• 脂质体作为解毒剂载体治疗金属贮积病。 重金属在人体内含量超过一定值会对人体产生严 重危害。通常可以使用EDTA或DTPA作配体与金 属形成可溶型配合物，排出体外，进行治疗。然 而由于这些螯合物不能透过细胞膜，很大程度上 影响了治疗效果。 直接皮下注射DFO，2小时后 消耗90%，如果将配体包封在脂质体中，6天后还 剩25%，说明脂质体是金属解毒剂有效载体。它 包封配体后，有效的从肝中排除钚，从肾中排泄 出汞及胶体金。
• • •
•
将水溶的和不溶的药物包容在脂质体或囊泡 中，形成分散体系，再将脂质体分散液静脉注射 进入人体循环系统，并优先为肝和脾所吸收。 脂质体药物输送体系，具有以下特点： 形成脂质体的磷脂无毒，而且可以生物降解； 脂质体在循环系统中存留的时间比单纯的药物长， 脂质体慢慢降解释放出药物使显效期延长； 在脂质体表面附加上特殊的化学基团，可以使药 物导向特定器官，并大大减少用药的剂量； 药物被包裹在脂质体中可防止酶和免疫体系对它 的破坏。
离子、分子凝聚
1~100nm
粗粒子分散
1.分散法 通常有四种方法： 机械研磨法：使用球磨机或胶体磨，利用两片 靠得很近的坚硬的磨盘或磨刀高速反向运转时产 生的剪切力，使物质被磨细。 电弧分散法：主要用于制备金属溶胶。将欲分 散的金属作为电极，浸在不断冷却的水中,水中加 少量NaOH作为稳定剂。加直流电压，并调节两电 极距离使之放电，则在电弧作用下，电极表面上 的金属原子蒸发，但随即又被水冷却而凝聚成胶 体粒子。
分散体系的分类
• 粗分散体系 粒径大于100nm （宏观体系） • 分子分散体系 粒径小于1nm （微观体系） • 胶体分散体系 粒径介于1-100 nm （1000 nm ） （介观体系）
第一节 胶体分散体系的制备
一、胶体分散体系的研究对象 • 溶胶(或憎溶液胶)，通常不溶解的物质在适当的条 件下以分子聚集体形式分散在溶剂中，形成外观均 匀但有很大相界面的溶液，扩散慢，不能通过半透 膜，是热力学不稳定体系； • 高分子化合物的溶液（亲液溶胶），其粒子大小在 胶体范围之内，因而具有胶体的一些特性(扩散慢， 不透过半透膜，有丁达尔效应等)，但它是分子分 散的真溶液，溶质与溶剂之间不存在界面，因而是 热力学稳定体系； • 表面活性剂的胶束溶液，常称作缔合胶体，高度分 散、均相，也属热力学稳定体系。
囊泡的纯化主要是对囊泡进行分离及去除电解 质。实验室中囊泡的纯化可以采用过滤和渗析的 方法，目前应用较广泛的是渗析的方法。还可以 采用高速离心的方法对制得的囊泡进行纯化。
四、囊泡的性质
1.稳定性
囊泡是表面活性剂的有序组合体在水中的分 散体系,其分散相的尺寸在胶体分散的范围，它 只具有暂时的稳定性,有的可以稳定几周甚至几 月. 形成囊泡的物质在水中的溶解度很小,转移的 速度很慢.而且,相对于层状结构,囊泡结构具有 熵增加的优势.已经发现,多室囊泡越大越稳定. 有时也采用可聚合的表面活性剂,在形成囊泡后 进行聚合,以增强囊泡的稳定性.
3.药物载体 脂质体是由天然磷脂（如卵磷脂、胆固醇等） 构成的，对生物体细胞有很强的亲和性，因此 具有一定的生理功能。它能改变许多生物活性 物质如抗肿瘤药，消炎药，免疫调节剂，基因 类药物等在体内的运转过程，例如脂质体对淋 巴系统的定向性和对癌细胞的亲和性，表明脂 质体可以做为抗肿瘤药物的载体，可以使药物 选择性的杀伤癌细胞或抑制其繁殖，而且降低 了药物对其他器官的侵害，从而提高抗肿瘤药 物的功效。
第八节 液 晶
表面活性剂溶液中，当胶束的浓度很高时， 分散胶束可呈现不同的排列方式，自组装形成 六角束状的六方液晶、各向异性的层状液晶、 呈立方体排列的立方液晶等。
液晶示意图
液晶模板
1992年，Kresge等使用表面活性剂的六方液 晶作为模板，实现了在大于纳米尺度上给无机 材料添加形态花样。依靠超分子模板与无机物 的协同作用形成了内部通道直径为1.5~10nm的 新型介孔分子筛，这一材料学上的突破性进展 在国际上引起很大震动。
50 nm
20nm
分子有序组合体的特征
• • • • 由表面活性剂分子自动聚集形成 具有多种形态 可以自组装成各种不同的形态 最适合于生物模拟
第三章 分散体系
在自然界与工农业生产中，经常会遇到一种或 几种物质以小质点的形式分散在另一种物质中所 形成的分散体系。例如： 水滴分散在空气中形成雾， 矿物分散在岩石中形成矿石， 颜料分散在油中成为油漆， 还有疏松的土壤、地下的原油以及我们日常食用 的牛奶、豆浆等等。 在分散体系中，通常将被分散的物质叫做分 散相，而另一种物质称作分散介质。
超声波分散法：利用频率高于16000Hz的超声波传 入介质，使介质产生相同频率的疏密交替，对分 散相产生撕碎力而达到分散的效果。超声波分散 广泛应用于乳状液的制备。 胶溶法：是使暂时凝集起来的分散相重新分散的 方法。将新生成的并经过洗涤的沉淀，加入少量 电解质作为稳定剂（又称胶溶剂），经搅拌，沉 淀就会重新分散成为溶胶。这种作用叫做胶溶作 用。例如，将新生成的Fe(OH)3沉淀，加入少量 FeCl3 溶液，可制得红棕色的氢氧化铁溶胶。
2 包容性 囊泡能够包容多种溶质.它可以按照溶质的极性 把它们包容在不同部位. (1) 较大的亲水溶质包容在它的中心部位.小的亲 水溶质包容在它的中心部位及极性基层之间的 区域,也就是它的各个“水室”之中； (2)疏水溶质则在各个两亲分子双层的碳氢链夹层 之中； (3)本身就具有两亲性的分子,例如胆固醇之类的 化合物,可参加到定向的双层中形成混合双层。 这种特殊的包容性使囊泡具有同时运载水溶性 和水不溶性药物的能力。
3）表面活性剂混合制备囊泡
由于上述方法操作起来非常麻烦, 而且靠机械 作用形成的囊泡都是亚稳态的, 机械力除去后, 囊泡膜的曲率会丧失,导致囊泡的形变, 限制了 囊泡的广泛应用。 向表面活性剂溶液中加入另一种表面活性剂 会自发形成囊泡。例如，正负离子表面活性剂混 合制备囊泡，十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基 硫酸钠混合，47℃时有囊泡出现；十一烯酸钠与 十六烷基三甲基溴化铵混合，在两者比例为1：9 时也可以制备囊泡。
应用实例
• 检测病毒或细菌 1993年，Charych等在science杂志上发表了利用 聚联乙炔囊泡的变色性能，可以在带唾液酸探 头上检测出感冒病菌和大肠杆菌等细菌，为囊 泡的应用开辟了一条新路。将识别分子直接连 到联乙炔的发色基团上，当细菌或病毒被唾液 酸识别时，囊泡的颜色可由蓝变红，十分方便 快捷：
五、囊泡研究的应用 1.生物膜模拟 生物体最重要的特性都与生物膜有关，生物 膜在诸如离子迁移，免疫识别等过程中起重 要作用。生物膜由三部分组成，是由磷脂和 蛋白质组成的混合双层。双层的外表面是糖 朊层，具有细胞的表面识别功能。双层的内 表面则带有由蛋白质分子交联而成的网. 它 锚接在混合双层的蛋白质分子上，给膜以一 定程度的刚性。
二、溶胶体系的分类
分散相
气 液 固 气 液 固 液 固
分散介质
乳状液(如牛奶、原油) 溶胶和悬浊液（如油漆、泥浆） 浮石、塑料 珍珠、某些宝石 某些合金、有色玻璃 雾 烟尘
液
液溶胶
固
固溶胶
气
气溶胶
三、胶体的基本特性
1. 特有的分散程度； 2. 微观不均匀（多相）性； 3. 聚结不稳定性。 实际上，只有典型的憎液溶胶才能全面地表现出 胶体的特性。
由此可见，囊泡是研究和模拟生物膜的 最佳体系。对囊泡的研究既有助于认识 生物膜的奥秘，也提供了通过仿生发展 高新技术的途径。
2.反应微环境 囊泡可以为一些化学反应及生物化学反应提供适 宜的微环境。例如一些在水中起作用的微生物的 功能常因存在有机溶剂而受到抑制，而这些有机 溶剂又是为溶解烃类或其他不溶于水的反应成分 所必须的。如果用囊泡则可解决此难题，因为囊 泡能使对环境极性有不同要求的成分各得其所， 而且有相互接触进行反应的机会。
液晶模板合成介孔材料
Hexagonal Mesoporous Materials MCM-41 （六角形中孔材料）
a
A Novel Anionic Surfactant Templating Route for Synthesizin b Mesoporous Silica with Unique Structure 新型阴离子表面活性剂模板 法合成具有均一结构的中孔 SiO2 c
第七节 表面活性剂囊泡
一、囊泡的定义
囊泡是由表面活性剂形成的封闭型双层聚 集体，由天然磷脂（卵磷脂、大豆磷脂、胆 固醇）形成的称作脂质体，由合成表面活性 剂形成的称作囊泡。这是一个最完善的生物 膜模型。 表面活性剂的双层薄膜在水中膨胀会形成 一种像洋葱一样的多层囊泡，对多层囊泡进 行超声分散，则会形成均一的小个单层囊泡。
处于凝胶态和液态的囊泡的性质不同.例如,被 包容的物质进出囊泡的速度不同.在相转变温度 以上,烷基处于似烃状态时溶质通过双层的速度 明显高于在相转变温度以下的情况. 另外在制备囊泡时,采用薄壁法需要保持体系 温度在相转变温度以下;而采用超声法时则应保 持体系温度在相转变温度以上。一般说来,相转 变温度随体系组成而异，增加碳氢链的长度会升 高相转变温度.碳氢链不饱和化和支化则使之降 低。
4.脂质体在化妆品中的应用 将活性成分包封在脂质体中，可以促进有效成分 的渗透，促进细胞对活性成分的吸收，增加肌肤 的亲水能力，降低皮肤的粗糙度，磷脂中的亚油 酸还可以补给肌肤必要的脂肪酸，使皮肤不会由 于这种酸的供应不足而出现丘疹和黑头增多的现 象。许多知名化妆品公司都相继推出了脂质体化 装品。虽然其效果很好，但因脂质体是双层磷脂 微球，遇到某些成分或条件的改变，可能会使微 球溶合或破裂，这是其没有广泛推广的主要原因。
二、.囊泡的制备与纯化 1965年,Bangham等人将干磷脂分散在水中， 得到多室囊泡，这是人工制备囊泡开始的标 志。 制备囊泡最重要的条件是分子具有两亲结 构，如双链两亲分子、单链两亲分子、其他 类型两亲分子及可聚合的两亲分子。
胶体与界面化学英文7Adsorption from Solution and Monolayer Formation
1
Contents
Chapter 1: Colloid and Surface/Interface Chemistry—Scope and Variables Chapter 2: Sedimentation and Diffusion and Their Equilibrium Chapter 3: Solution Thermodynamics: Osmotic and Donnan Equilibia Chapter 4: The Rheology of Dispersions
4
Chapter 7 Adsorption from solution and monolayer formation
§7.1
Introduction
1. Surfactant layers: Langmuir and Gibbs layers and Langmuir-Blodgett films
Substrate
Analyzer Objective
Sample (e.g. film)
21
Many different variations of the film balance are available, and a number of instrumentational techniques can be combined with the Langmuir balance to obtain information on the microstructure of the films and the properties of the film.
物理化学第七章
粗分散物系
>10-7m
混浊泥水，牛 奶，豆浆
3、胶体四大特征：（同溶液相比较）
①聚结不稳定性（热不稳自发聚沉）②多相不均匀性 聚结不稳定性 ②多相不均匀性（一相分散 于另一相，有相界面）③高分散性 ③高分散性（颗粒大小及胶团量不相同） 结构组成不确定性（受添加剂或添加物影响） ④结构组成不确定性 （真溶液：热稳，均相物系，组成，结构，分子量恒定） 4、胶体化学研究内容：表面现象，分散物系及高分子溶液 5、表面：物体处于真空或与本身饱和蒸气达平衡的面。 6、界面：物体与空气或其他物体相接触的面（存在于两相之间 几个nm厚度薄层） 7、表面现象（Surface phenomenon）：凡物质处于凝聚状态时， 其界面上发生的一切物理化学现象。（包括s-g,s-l,l-g,ss,l-l等统称表面）严格讲为界面现象，如：毛细现象，润湿 作用，液体过热，蒸气过饱和，吸附作用等统称界面现象 AS Sο (Interface phenomenon)。
（1）按分散相和分散介质的聚集状态分类
分散相 分散介质 名称 气 泡沫 液 液 乳状液 固 悬浮体，溶液胶 气 液 固 固溶胶 固 气 液 气 气溶胶 固
实例 肥皂泡沫 牛奶 泥浆，金溶胶 浮石，泡沫玻璃 珍珠，某些矿石 某些合金 雾 烟
（2）按分散相的分散度分类
类型 低分子 分散物系 分散相粒子半 径 <10-9m 分散相 原子 离子,小分子 性质 均相，热力学稳定物 系，扩散快，能透过 半透膜，形成真溶液 均相，热力学稳定物 系，扩散慢，不能透 过半透膜，形成真溶 液 举例 NaCI、蔗糖的 水溶液，混合 气体等 聚乙烯醇水溶 液
之一)：当毛细管插入润湿性液体水中时，管内液面呈凹面, △P背向 液面，使液体受到向上提升力而沿管内壁上升,当液柱产生的静压 力ρgh=△P时达平衡停止移动；反之，当毛细管插入非润湿性液体 汞中时产生管内凸液面，因△P向下,使管内液面下降至ρgh=△P 达平衡时停止，此为毛细现象。
胶体与界面化学在材料科学中的应用
胶体与界面化学在材料科学中的应用材料科学作为近年来发展最快的新兴学科，已经成为一个综合性的学科，是自然科学和工程技术学科直接交叉的领域。
其中，胶体与界面化学是材料科学中的重要分支之一，它不仅关乎材料的制备和性能，而且涉及到能源、环境等多个领域的应用。
一、胶体化学胶体是指粒径在1纳米至1微米之间的物质，如乳液、胶体溶液、气溶胶和胶质体等。
由于这些物质粒子呈现出分散状态，因此也被称为分散相。
而这些分散相与其中的介质会形成分界面，称为界面相。
胶体在化学、生物学、医学、环保等领域都有着重要的应用。
在材料科学中，胶体是一种非常有用的材料制备方式，因为它可以实现精细控制和组装结构。
例如，利用胶体制备纳米颗粒具有化学稳定性、单分散性等优点，已成为现代纳米材料制备的常用方法。
此外，将胶体作为载体，制备出多功能的复合材料，还能够大幅度提高材料在电、机、光、热、化等领域的性能。
二、界面化学界面化学主要研究分散相与介质之间的相互作用。
其中，最常见的界面是液体-气体界面和固体-液体界面。
液体-气体界面主要研究表面张力与表面活性物质的作用，而固体-液体界面则着重于电荷分布、表面形态、界面能等问题。
在材料科学中，界面化学是制备材料过程中不可或缺的一部分。
例如，在微细加工中，利用界面化学原理可以通过操控界面活性剂的溶液动力学性质，使得材料的表面能得到有效的控制。
这样可以对微米级别的结构进行精确的加工和制备。
界面化学还可以利用界面活性剂表面修饰的方法来提高材料的性能，例如耐磨、防水、阻燃等。
三、胶体与界面化学的应用胶体与界面化学在材料科学中有着广泛的应用。
下面将罗列几个具有代表性的例子。
1、纳米材料类胶体与界面化学在纳米材料制备上有着广泛的应用。
例如利用胶体制备出来的纳米颗粒单分散、稳定性好，可以作为荧光探针、催化剂、光催化剂、肿瘤治疗等方面的基础研究。
此外，利用超分子自组装等技术，也可以制备出具有一定结构的纳米材料。
2、复合材料类利用胶体制备的复合材料在材料科学领域中应用广泛。
(推荐)《胶体与界面化学》PPT课件
Fx(2lx) 往下运动的距离。在此过程中，表面
积增量为（2表示液膜有两个表面）。
环境对体系做功为 Fx ，这个功为
等于表面能增量：
• 这样比表面能又有了新的定义——表 面张力，即垂直作用在单位边长且与 液面相切的力，这个力力图使液面收
γ= F 2l
缩。
• 由定义可知，其单位为N/m 。
9
需要注意的几点：
• 1. 务必区分表面张力与界面张力。 • 2. 务必注意温度的影响。
• 3. 压力和体系运动情况等其他因素对γ的影响。
• 4.任何界面和表面，包括固体表面，固—液界面均存在 界面张力。 由于固体中分子间作用力远大于液体分子间作用力，因 此固体的界面张力大得多。
• γ的两个物理概念即比表面能和表面张力是一个实质
• 图1－4示出一个用金属丝弯 成的矩形框架，其中一个边 是可滑动的，且认为滑动时 不存在任何阻力，并蘸取肥 皂液形成具有前后两个表面 的膜。
图1－3 图1－4
8
从力的角度分析其γ物理意义
• 图1-4去掉下面的力F时，滑动边就因
液膜的收缩拉回一个距离，（以减少
表面能）。这个回缩力与F大小相等而 方向相反。现在假定加上力F，滑动边
•
dGWR
表面积增加越多，所消耗功也越多，表面能增量越大，故：
dGW RdA
写成等式：
dGdA
∂G (∂A)T.P.n
γ的物理意义：在恒温、恒压和恒组成时,每增加单位表面
积所引起的表面能增量。其单位是J/m2或N/m。
称为比表面过剩自由能或比表面能。
7
（二）表面张力
• 图1－3示出在铁丝圆框之中 有松散的当中封闭的连线， 并蘸上肥皂膜，当用烧热的 铁丝，将线中的膜刺破时， 发现连线当中的封闭线立即 紧绷起来成为环形线，仿佛 四周有均匀的力拉动这个线 似的。
胶体化学第7章-2 固液界面的吸附作用
对稀溶液，Gibbs等温式可写作
c n RT c S
S :固体的比表面
将（１）式代入求导
Sc ( 0 m ) dn n s RT n dc
s 2
s 2
作不定积分
n RT ln n ln c ln a ( 0 m )S
s 2
s
set
n s RT 1 ( 0 m )S n
n ac
s 2
1
n
加而直线降低的关系导出的 关系式，只适用于中等覆盖度的化学吸附或物理 吸附。
1 =n / n ln Ac a s n2 k1 k2 ln c
s 2 s m
四、自电解质溶液中的吸附
1. 固体表面与介质在液体介质中带电
a.表面基团解离 b.吸附带电 c.非水介质中的带电... 为了保持荷电固体和介质的电中性，介质中的 与固体表面电荷符号相反的离子必将靠近表面 形成双电层（double layer）。
四、自电解质溶液中的吸附
2 双电层
Stern面
滑动面
－ － 溶剂分子 － 反离子 － －
表面电势
φ0
Stern电势
φδ
ζ
＋－ ＋ ＋－ ＋ ＋－ ＋ ＋－ ＋ ＋－ ＋ ＋－
－
紧密层（Stern层）
扩散层
例：AgNO3＋过量KCl →AgCl（晶体）＋K+＋Cl-＋NO3-
①Cl-可在AgCl晶体上吸附成牢固的化学结合
b 结构影响 ： 碳自水溶液中吸附量 在水中的溶解度
（2）溶剂影响
溶剂/溶质作用强烈，溶解度上升，吸附量降低 溶剂/吸附剂作用强烈，竞争吸附，吸附量降低
（3）吸附剂影响
胶体及界面
胶体及界面化学部分概念辨析界面张力与界面自由能（一）二者物理意义完全不同。
虽然界面张力和界面自由能都是由于界面力场的不平衡所至，且都是描述系统的同一性质（描述的角度不同），但不能将二者视为同一物理量的两种称谓。
界面张力是“力”，是向量，界面自由能是“能”，是标量。
它们各自的定义也是分别按力的概念和能量的概念叙述的。
（二）二者量纲实质上相同。
界面张力和界面自由能的单位不同，但二者的单位N.m-1和J.m-2的量纲一致：[J.m-2]=[N.m.m-2]=[N.m-1]。
（三）二者数值完全相等。
证明如下：在一定温度、压力下，对一定量的液体，外界为扩展其表面所消耗的表面功与增加的表面积成正比：，定义比例系数为界面自由能。
（，）从另一角度看，测定长（如图）液膜的外力的结果说明，平衡时，外力F与液膜边界总长2l（液膜有两面）成正比，即，定义比例系数为界面张力（系数）。
外界所做的功等于外力乘液膜移动的距离，。
（2l d x 等于液膜两面增大的总面积d A）对比前式，可见界面自由能和界面张力的数值完全相等。
介稳状态介稳状态亦称亚稳态。
右图是关于介稳状态的一个通俗的力学例子。
图中左球处于稳定状态，给一扰动，球能自动恢复到原来的位置；中球处于不稳定状态，给一扰动，球立刻失去原来的位置；右球处于介稳状态，给一微扰，球能自动恢复到原来的位置，扰动稍大，球迅速失去原来的位置。
由表面现象引起的（相变过程中的）介稳状态有很多种。
（一）过饱和蒸汽。
指已超过系统温度下的饱和蒸汽压，应当凝结而未凝结的蒸汽。
其原因是，蒸汽开始凝结之初形成的微小液滴（新相）曲率极小，而弯曲液面上的蒸汽压与其曲率半径成反比（由Kelvin公式定量描述），即与微小液滴达平衡的蒸汽压（即饱和蒸汽压）比通常液体要大，蒸汽的压力对通常液体已达饱和状态时，对微小液滴却未达饱和状态，因而微小液滴不能生成，系统以过饱和蒸汽的形式存在，处于介稳状态。
从化学势或自由能的角度看，过饱和蒸汽的化学势（或自由能）大于通常情况下该液体的化学势（或自由能），应该有自发凝结的趋势，但由于其化学势（或自由能）小于微小液滴，故不能凝结。
界面化学与胶体科学
界面化学与胶体科学界面化学与胶体科学是一门研究物质在界面上行为的学科，它广泛应用于化学、材料科学、生物技术等领域。
本文将介绍界面化学与胶体科学的基本概念、研究内容和应用前景。
一、界面化学的基本概念界面化学是研究物质在两相界面上相互作用和传递的学科。
在界面上，不同相的物质会发生各种各样的相互作用，如分子间的吸附、扩散、电荷转移等，这些过程决定了物质在界面上的性质。
界面化学研究的对象包括气液、液液、固液等各种界面。
二、胶体科学的基本概念胶体科学研究的是胶体系统，即由两种或多种物质组成的具有连续介质性质的复相系统。
胶体系统的一个重要特点是存在着分子大小在1纳米到1微米范围内的颗粒。
胶体科学主要研究胶体颗粒的形成、性质和应用。
三、界面化学与胶体科学的关系界面化学和胶体科学在很大程度上是相互关联的。
在胶体系统中，胶体颗粒会与界面相互作用，界面化学的理论和方法可以解释胶体系统中的界面现象；而界面化学的研究成果也为胶体科学提供了理论基础和实验手段。
可以说，界面化学为胶体科学提供了基本的原理和方法。
四、界面化学与胶体科学的研究内容界面化学与胶体科学的研究内容包括以下几个方面：1. 界面活性剂：界面活性剂是一类能够在两相界面上降低表面张力的物质，常见的有表面活性剂、胶体活性剂等。
界面活性剂的分子结构和特性对其在胶体系统中的应用起着重要的影响。
2. 胶体颗粒的合成和表征：胶体颗粒的形成方法多种多样，包括化学合成、物理法合成等。
同时，通过各种手段对胶体颗粒进行表征，如粒径分布、形态特征等，可以了解其性质和应用潜力。
3. 界面现象的研究：界面现象是界面化学与胶体科学的核心内容之一。
界面上的吸附、扩散、分离等过程都是界面现象，研究这些现象可以揭示胶体系统的宏观性质。
4. 胶体的应用：胶体科学的研究成果在材料科学、化学、生物技术等领域具有广泛的应用前景。
例如，通过调控胶体颗粒的形态和结构，可以制备新型的材料，如纳米颗粒、胶体晶体等。
胶体与界面化学
34.高分子絮凝剂的特点：1）加入量少时絮凝，量多时保护，与无机絮凝剂相反；2）相 对分子量愈大愈好，但如大到不溶于水，则效果变差；3）水溶性高分子带电，与颗粒静 电相吸，絮凝好；4）受PH值影响大；5）电解质帮助吸附。 35.架桥理论：有利于吸附的因素，有利于絮凝；当高分子浓度高时，高分子将每个颗粒 包住，破坏架桥，使颗粒变得稳定。 36.高分子的空位絮凝理论：高分子不被颗粒吸附时，颗粒之间产生吸引力，使颗粒产生 絮凝，称为高分子的空间絮凝理论。 37.快速凝结：相当于化学上的活化能为零的反应，凝结速度完全由扩散动力学控制。 38.临界凝结浓度ccc：把体系带入快速凝结方式所需的电解质浓度。主要由反粒子的化合 价决定，与化合价的六次方成反比。 39.DLVO理论：溶胶粒子间存在的相互吸引力和相互排斥力是决定胶体溶液稳定性的因素。 40.胶体的稳定性取决于体系相互作用能量曲线的有效形式，即吸引能和排斥能两相之和 与粒子分离距离的函数。 41.表面活性剂的两个特点（性质）：①表面活性剂吸附在表面上具有改变表面张力的能 力②当其浓度超过一定值时，表面活性剂在体相溶液中会形成各种有序聚集体，从而使溶 液表现出一系列的功能性质。 42.表面活性剂定义：他们有聚集于界面的特别趋向，或者在非常低的物质的量的浓度下 在溶液中形成胶体凝聚。 43.亲水亲油平衡值(HLB)指表面活性剂分子中亲水基团和亲油基团的大小和长度的平衡。 即表面活性剂分子中一个亲水基团的亲水能力对亲油基团的亲油能力的平衡关系。(低亲 油强) 44.表面活性剂的溶解度性质随憎水尾链长度、端基结构、反粒子价数和溶液环境变化而 变化。 45.Krafft温度:离子型表面活性剂在低温时溶解度较低，随着稳定升高其溶解度缓慢增加。 当达到某一温度后其溶解度迅速增加，在溶解度-温度曲线上出现转折。
物理化学第2版万洪文 下 各章练习题答案
解：1/[A]-1/ [A]0=( k1+ k2) t , k1 /k2=15%/25%=0.6 , k1+ k2=0.044 mol-1dm3min-1, k1 = 1.67×10-2mol-1dm3min-1 k2 = 2.78×10-2mol-1dm3min-1
11、在1189K下，乙酸的气相分解有两条平行的反应途径： ( 1 ) CH3COOH → CH4 + CO2 k1 = 3.74 s-1 ( 2 ) CH3COOH → H2C=C=O + H2O k2 = 4.65 s-1 （1）求乙酸反应掉99%所需的时间； （2）求在此温度下乙烯酮的最大产率。 解：(1) ln([A] /[A]0)= -( k1+ k2)t , t= 0.55 s . (2) 最大产率= 4.65/(3.74+ 4.65)=0.556
9、某连串反应, 试证明：（1）若k1>>k2，则C的生成速率决定于k2； （2）若k1<<k2，则C的生成速率决定于k1
证明： t=0 a t=t x 0 y 0 z
10、在二硫化碳溶液中，以碘为催化剂，氯苯与氯发生如下平行反应：
在温度和碘的浓度一定的条下， C6H5Cl和 Cl2的起始浓度均为0.5 mol.dm-3 , 30 min 后 C6H5Cl 有 15%转变为邻- C6H4Cl2 , 而有25%转变为对- C6H4Cl2 ，求k1和 k2 。
7、某溶液含有NaOH和CH3COOC2H5 ，浓度均为1.00×10-2mol· dm-3 ， 298 K时反应经 过10min有39%的CH3COOC2H5分解，而在308 K时，10分钟有55%分解，计算： (1)该反应的活化能。 (2)288K时，10分钟能分解多少？ (3)293K时，若有50%的CH3COOC2H5分解需时多少？ 解：(1)1/[A]-1/[A]0= k t ,k(298 K)= 6.39 mol-1· dm3 min-1 ,k(308 K)=12.22 mol-1· dm3 min-1 Ea=Rln(k1/k2)(1/T2-1/T1)= 49.4kJ· mol-1 (2)288K时,k(288K)=3.2 mol-1· dm3 min-1, t =10 min,{[A]0-[A]}/ [A]0=24.2% (3)293K时, k(293K)=4.55 mol-1· dm3 min-1, t1/2=1/( k[A]0)= 22min 8、两个二级反应1和2具有完全相同的频率因子,反应1的活化能比反应2的活化能高出 10.46kJ ·mol－1;在 373K时,若反应1的反应物初始浓度为0.1mol ·dm－3,经过60min后反应 1已完成了30%,试问在同样温度下反应2的反应物初始浓度为0.05mol ·d m－3时, 要使反应 2完成70%需要多长时间(单位min)? 解：由k=Ae-Ea/RT，A1=A2，所以k1/k2=e (Ea1-Ea2)/RT 由1/[A]-1/[A]0= k t , Ea1-Ea2=10.46×103J/mol 所以 k1= 7.14×10-2 mol-1 ·dm3 min-1 ,k2=2.04 1/(1-70%) [A]0 -1/[A]0 = k2 t2 ， [A]0 = 0.05mol ·d m－3 所以 t2=22.88min
界面现象与胶体化学
2
*I与 成反比
4
2.动力学性质 （1）布朗运动* （2）扩散 （3）沉降与沉降平衡 3.电学性质 （1）电泳* 定义、利用其判断胶体带电性质 （2）电渗 *胶体系统能够稳定存在一段时间的原因： 胶体粒子带电、布朗运动、溶剂化作用
二、胶团结构*
1.胶粒 包括三部分：胶核（构成胶体的固体粒子的集合体） 吸附离子 紧密层 2.扩散层 例（1）在稀溶液AgNO3中缓慢滴加KI稀溶液形成AgI溶胶
ln
P
Pr<p
P 2M 2Vm ln Pr RTr RTr
(2)解释毛细管凝结现象及亚稳现象
三、固－气界面吸附现象
1.几个概念
吸附、吸附质、吸附剂、
脱附、吸附平衡、吸附量
2.物理吸附与化学吸附的区别
2.吸附理论
（1）朗缪尔吸附理论及吸附等温式* 基本假设：吸附为单分子层吸附、
杨氏方程
ls
- cos l
sl
s
五、溶液表面吸附现象
1.概念 溶液表面吸附现象 表面吸附量Γ 2.分类 正吸附：溶质浓度增大而界面张力减小，c表＞c体 负吸附：溶质浓度增大而界面张力增大， c表＜c体
3.吉布斯吸附等温方程*
c d ＝ － RT dc
.. 4.表面活性剂(定义、分类及应用）
{[ AgI ]mnAg+.(n-x)NO3-}x+.xNO3（2）在稀溶液KI中缓慢滴加AgNO3 稀溶液形成AgI溶胶
{[ AgI ]mnI-.(n-x)K+}x－.xK+
三、溶胶的稳定与聚沉* 1.破坏溶胶的稳定性的最好方法：
加入电解质 2.聚沉能力大小 （1）价数原则：反离子价数愈大，聚沉能力愈强 （2）同一价态比较：感胶离子序