胶体与表面化学2011 A 参考答案
物化第11章 胶体与表面化学
例：室温时小水滴，r =1mm时， p≈200Pa (1.5mmHg) r =10-5mm时， p≈145p ∴ 当颗粒半径可用mm描述时，可忽略p；当颗粒 半径小至不可用mm描述时(超细粉，纳米材料)， 由于p值巨大，会使液、固体许多性质发生巨变， 与正常液、固体不同。
§11－3 Young-Laplace方程的应用
若等温下将固体变成纳 米颗粒，则
l s p可忽略 Tmo
(s, r) > (l)
∴ s将熔化。表明Tmo不是纳 米颗粒的熔点， Tm < Tmo ，表明小颗粒更易熔化。
(s) = (l)
定量计算： 自学
四、亚稳相平衡 (Metastable phase equilibrium)
亚稳相： 过饱和蒸汽 过热液体 (A) (B) (C)
sln xBo B(s)
若将B(s)变成纳米材料(作 表面功)，则 r↓ B(s) ↑,
B(s, r) > B(sln)
∴ B(s)将溶解。即xBo对纳 米颗粒而言是不饱和浓度。 xB > xBo，表明小颗粒更易溶解。
p可忽略
B(s) = B(sln)
定量计算
2 sl M B ln o RT Br xB xB
§11－5 溶液表面
液体自动降低表面能 纯液体：A↓ 溶液
A↓
↓：通过自发改变表面情况(∵ sln的与浓度有关)
一、溶液的表面张力和表面吸附现象 (Surface tension of solution and adsorption at solution surface)
1.溶液表面张力与浓度的关系：
即
l dpv Vm 2 1 o pv r RT d r p r
表面与胶体习题答案
第十三章 界面现象§13.1 表面张力及表面吉布斯自由能一、表面张力 在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，它垂直与表面的边界，指向液体方向并与表面相切。
把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用γ 表示，单位是N ·m -1。
二、表面功与表面自由能温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加dA 所需要对体系作的功，称为表面功。
用公式表示为：s W dA γ∂=，式中γ为比例系数，它在数值上等于当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做的可逆非膨胀功。
B B B B ,,,,,,,,()()()()S V n S P n T V n T P n U H A G A A A Aγ∂∂∂∂====∂∂∂∂ （ 广义的表面自由能） 表面自由能考虑了表面功，热力学基本公式中应相应增加s dA γ一项，即由此可得：B BBB BBB BB B BBd d d d d d d d dA d d d d d d d s s s s U T S P V A dn H T S V P A dn S T P V A dn G S T V P A dn γμγμγμγμ=-++=+++=--++=-+++∑∑∑∑狭义的表面自由能定义：B ,,()p T n G Aγ∂=∂，表面吉布斯（Gibbs ）自由能，单位：J ·m -2。
三、界面张力与温度的关系,,,,S B B A V n s T V n S A T γ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭,,,,S B BA P n s T P n S A T γ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 四、溶液的表面张力与浓度的关系对于纯液体，当温度、压力一定时，其表面张力一定。
但对于溶液，由于溶质的加入形成了溶液，表面张力发生变化。
这种变化大致有三种情况:A.表面张力随溶质浓度增大而升高如：NaCl 、KOH 、NH 4Cl 、KNO 3等无机盐类；B.表面张力随浓度增大而降低，通常开始降低较快而后减慢，如醇类、酸类、醛类、酮类等极性有机物；C.一开始表面张力急剧下降，到一定浓度后几乎不再变化，如含8个碳以上的有机酸盐、有机胺盐、磺酸盐等。
胶体与表面化学2009A答案
天津工业大学2009-2010学年第一学期应化、化工《胶体与表面化学》课程期末试卷(A卷)班级___________姓名__________ 学号____________一、问答题（45分）1.试解释Tyndall现象产生的原因。
（6分）答：Tyndall现象发生的宏观原因是胶体质点的折射率和周围介质不同，溶胶的这种光学不均匀性，导致光的散射现象；微观原因是由于胶体溶液中的胶粒直径大小（1-100nm）小于可见光的波长(400-700nm)，从而表现出胶粒对光的散射作用。
(答对任何一个原因即可)2.简述表面活性剂在水中可形成几种胶束，胶束的形态与表面活性剂的浓度之间有何关系。
（6分）答：表面活性剂在水中可以形成三种类型的胶束：球形(1分)、棒状(1分)和层状胶束(1分)。
在一般情况下，随着水中表面活性剂浓度的增高，球形胶束会首先形成，然后依次是棒状胶束和层状胶束(3分)。
3.试解释过热液体产生的原因。
（6分）答：液体过热现象的产生是由于液体在沸点时无法形成气泡所造成的(3分)。
根据开尔文公式(1分)，小气泡形成时期气泡内饱和蒸气压远小于外压，但由于凹液面附加压力的存在，小气泡要稳定存在需克服的压力又必须大于外压(1分)。
因此，相平衡条件无法满足，小气泡不能存在(1分)，这样便造成了液体在沸点时无法沸腾而液体的温度继续升高的过热现象。
4. 画出KI 为稳定剂的AgI 溶胶的胶团结构。
（6分）（正确画出每层结构给1分，共3分，正确标记每层结构名称给1分，共3分）5. 什么是电泳现象，产生电泳的原因是什么。
（7分）电泳－在外加电场下，胶体溶液中的胶体粒子在分散介质中定向移动的现象(4分)。
原因：由于在胶体溶液中的胶体粒子带有电荷，因此在电场的作用下，会发生相对运动（3分）。
6. 活性碳从水溶液中吸附脂肪酸，吸附质分别为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸试判断吸附量顺序和原因。
（7分）答：吸附量的顺序：甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁酸(4分)原因：由于活性炭为非极性吸附剂，水为极性溶剂(1分)，因此非极性的吸附剂在极性溶剂中总是容易吸附非极性组分(1分)。
第06章--胶体和界面化学--习题及答案
第06章--胶体和界面化学--习题及答案第六章胶体和界面化学P2866-1298.2K时水在湿空气中的表面张力为71.97某10-3Nm-1,其表面张力温度系数为-1.57某10-6Nm-1K-1；试求在恒温恒压下.系统体积不变时可逆增加2cm2的表面积时,该过程的热、功、ΔG及ΔS解：ΔS=-TA,pΔA=3.14某10-10JK-1,Q=TΔS=9.36某10-8JW’=-σΔA=1.44某10-5J,ΔG=W’=1.44某10-5J6-2有一完全浮在空气中的肥皂泡，若其直径2.0某10-3m，已知肥皂溶液表面张力0.7Nm-1，则肥皂泡内所受的附加压力是多少解：Δp=4σ/r=2.8kPa6-3303K时,乙醇的密度为780kgm-3;乙醇与其蒸气压平衡时的表面张力为2.189某10-2Nm-1;试计算在内径为0.2mm的毛细管中它能上升的高度。
解：h=2σ/(ρgr)=0.057m6-4氧化铝瓷件上需要披银。
当烧至1000℃时，液态银能否润湿氧化铝表面？已知1000℃时（g-Al2O3）(g-Ag)、(Ag-Al2O3)分别为1000某10-3Nm-1,920某10-3Nm-1,1770某10-3Nm-1。
解：COSθ=[σ（g-Al2O3）-σ(Ag-Al2O3)]/σ(g-Ag)=-0.837,θ=147度,不润湿。
6-520℃时水和汞的表面张力系数分别为7.28某10-2Nm-1,0.483Nm-1,汞-水界面张力为0.375Nm-1，试判断水能否在汞的表面上铺展开来。
解：σ（汞）>σ(水)+σ(汞-水),能铺展6-6将正丁醇(Mr=74)蒸气骤冷至0℃,发现其过饱和度p某/p某0=4时能自动凝结为液滴,若273K时正丁醇表面张力=0.0261Nm-1;密度ρ=1000kgm-3;试计算在此过饱和度所凝结成液滴的半径及液滴所含分子数。
[1.23某10-9m,63]解：r=[ρRTln(pr/p0)/(2σMr)]=1.23某10-9m,N=4πr3ρNA/(3Mr)=636-7某晶体相对分子质量是80,在300K其密度为0.9kgdm;若晶体与溶液间界-3面张力为0.2Nm-1。
物理化学表面及胶体习题2011
界面与胶体化学习题课（一） 界面与胶体化学主要公式1． 表面张力（表面自由能）B n P T AG ,,)(∂∂=γ（单位 N/m,J/m 2） 2． 弯曲表面下的附加压力（Young-Laplace ）gh RP s ργ∆==2 （R 为曲率半径，∆ρ为弯曲表面两边的物质密度差） （肥皂泡RP s γ4=） 毛细管中gR g R h ⋅∆⋅⋅=⋅∆⋅=ρθγργcos 22，（R 毛细管半径，θ接触角） 3． 弯曲表面下的蒸气压（Kelvin ）)11(2ln 1212R R M P P RT -⋅=ργ (小液滴，大液滴，土壤中的毛细管吸附水，不同粒度物质的溶解度)4． 吸附等温式Langmuir ，BET 等（注意使用条件）：5． 吉布斯表面吸附等温式：dad RT a γ⋅-=Γ （讨论正、负吸附） 6． 接触角：0<θ<90o 固体被液体润湿；θ>90o 固体不为液体润湿。
7． 胶体中沉降平衡时粒子随高度分布公式：)()(34ln 120312X X N g r N N RT -⋅⋅--=介质粒子ρρπ 8． Rayleigh 散射公式：散射光强度与入射光波长的四次方成反比例。
胶团构造：（AgI ） [(AgI)m ·nI -,(n-x)K +]x-·xK +胶核，胶粒，胶团，双电层，电泳，电渗，流动电势，沉降电势。
（二） 习题1. 293K 时，把半径为1.0mm 的水滴分散成半径为1.0μm 的小液滴，试计算（已知293K 时水的表面Gibbs 自由能为0.07288J/m 2）:(1)表面积是原来的多少倍？(2) 表面Gibbs 自由能增加多少？（3）完成该变化时环境至少需做多少功？答：（1）1000； （2）A G ∆⋅=∆γ=9.145×10-4J（3）Wf =9.145×10-4J6. 在298K 和101.325kPa 压力下，将直径为1.0μm 的毛细管插入水中，问需在管内加多大压力才能防止水上升？若不加压力，水面上升，平衡时管内液面上升多高？（已知298K 时水的表面张力为0.072N/m ，水密度为1000kg/m 3,设接触角为0度，重力加速度g 为9.8m/s 2） 答：gh RP s ργ∆==2，Ps=288kPa ，h=29.39m8. 已知在298K ，平面水的饱和蒸汽压为3168Pa ，求在相同温度下，半径为3nm 的小液滴的饱和蒸汽压，已知298K 时水的表面张力为0.072N/m ，水密度为1000kg/m 3,水的摩尔质量为18g/mol ）答; )11(2ln 1212R R M P P RT -⋅=ργ主要密度，摩尔质量单位 得到P2=4489.7pa10. 水蒸气骤冷会发生过饱和现象，在夏天的乌云中，用飞机撒干冰微粒，使气温骤降至293K ，水汽的过饱和度（P/Ps ）达4。
表面与胶体练习题1
3.1表面化学3.1。
1判断正误1.两相之间的界面可以看成一个没有厚度的几何平面。
（）2。
比表面自由能与表面张力实质相同，其数值和量纲也一样，但实际使用的单位不同,其物理意义也不同.（)3. 温度升高时,通常总是使表面张力下降。
（）4。
造成弯曲液面的原因是周界线上的表面张力不为零。
（)5.附加压力的方向和表面张力的方向是一致的.（）6。
同温度下，小液滴的饱和蒸汽压大于平液面的蒸汽压，且液滴越小，蒸汽压越大。
（）7.把大小不等的液滴封在一个玻璃罩内,隔相当长时间后,两液滴将变得一样大。
（）8.当把大小不同的两个肥皂泡连通时大泡会变小，小泡会变大。
( ）9．对指定的液体来说，弯曲表面附加压力与曲率半径成反比，其方向总是指向曲面的球心。
( ）10.由开尔文公式知，，曲率越小相差越大.( ）11.玻璃毛细管插入液体中，液体一定沿毛细管上升。
（）12。
肥皂泡的附加压力为。
（)13。
固体颗粒半径越小，溶解度越小，熔点也越低.14。
将泉水或井水小心注入干燥的杯子，泉水会高出杯面，这是因为泉水和井水中含有很多非表面活性物质无机盐离子，导致表面张力增大。
（）15。
胶束溶液属于热力学稳定系统。
（)16.表面活性剂的亲水亲油平衡值越大，其亲油性越大。
（）17.凡能铺展者,必能浸湿，更能粘湿。
（）18。
对于亲水性固体表面，固—液间的接触角θ<90。
( ）19.当蒸汽的压力小于平面液体蒸汽压而大于毛细管中凹面液体的蒸汽压时，该蒸汽就会在毛细管内凝聚成液体，产生毛细凝聚现象。
（)20. 表面过剩物质的量一定大于零。
（）答案1.(×) 2.（√）3.（√)4。
（√)5.（×）6。
（√)7.(×)8。
（×）9。
（√）10.(√)11。
（×）12.(×)13. (×）14.（√）15.（√）16.（×）17.（√）18。
（√）19.（√)20.（×)3。
《胶体与界面化学》复习资料答案
《胶体与界⾯化学》复习资料答案《胶体与表⾯化学》复习思考题注意：此为百度⽂库⾥的，⾥⾯有些题⽬没答案的⼀、凝胶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。
胶体与界面化学A答案
天津工业大学2011-2012学年第一学期应化、化工《胶体与界面化学》课程期末试卷(A卷)1. 空气中直径0.01m的球形肥皂泡（表面张力为0.025N/m）所受附加压力为( D )(A) 2.5Pa (B) 5Pa (C) 10Pa (D) 20Pa2. 液体在毛细管中上升的高度正比于（ C ）。
(A) 温度 (B) 液体密度 (C) 附加压力 (D) 管的半径3. 在相同温度下，同一液体被分散成有不同曲率半径的分散体系时，将具有不同饱和蒸气压，以P平、P凹、P凸分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，则三者的关系是（ B ）(A) P平＞P凹＞P凸 (B) P凸＞P平＞P凹(C) P凹＞P平＞P凸 (D) P凸＞P凹＞P平4. 用最大气泡法测定溶液表面张力，对实际操作的规定哪条不正确？（ D ）(A) 毛细管必须严格清洗保证干净(B) 毛细管口必须平整(C) 毛细管应垂直放置并刚好与液面相切(D) 毛细管垂直深深插入液体内部，每次浸入浓度尽是保持不变5. 表面活性剂是针对某种特定的液体或溶液而言的，表面活性剂的实质性作用是（ C ）（A）乳化作用（B）增溶作用（C）降低表面张力（D）增加表面张力6. 电动现象产生的基本原因是（ D ）（A）外电场或外压力的作用（B）电解质离子的作用（C）分散相粒子或多孔固体的比表面能高（D）固体粒子或多孔固体表面与液相界面间存在扩散双电层结构7. 区别溶胶与真溶液和悬浮液最简单而灵敏的方法是（ C ）（A）乳光计测定粒子浓度（B）超显微镜测定粒子大小（C）观察丁达尔效应（D）测定ζ电势8. 江、河水中含的泥沙悬浮物在出海口附近都会沉淀下来，原因有多种，其中与胶体化学有关的是（ B ）（A）乳化作用（B）电解质聚沉作用（C）溶胶互沉作用（D）破乳作用9.雾属于分散体系，其分散介质是（ A ）（A）气体；（B）液体；（C）固体；（D）气体或固体。
10. 溶胶的基本特性之一是 ( C )(A) 热力学上和动力学上皆属于稳定体系(B) 热力学上和动力学上皆属不稳定体系(C) 热力学上不稳定而动力学上稳定体系(D) 热力学上稳定而动力学上不稳定体系。
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1、表示弯曲表面弯曲程度的参数是
9、通常，胶体体系的类型可以分为
考试形式开卷（）、闭卷（√），在选项上打（√）
开课教研室应用化学命题教师刘雪锋命题时间2011.11 使用学期2011-2012第1学期总张数 4 教研室主任审核签字d
19、图1描述的是某一带正电荷的固体表面分别吸附溶液中正负离子后表面电位变化
+
（图4A
π
σ
B
C
D
E
F
G H
图3
25、图5中横坐标r表示纯液体体系中分子之间的距离，纵坐标E表示体系的能量，图
中物理量的上标b和s分别表示液体体相和气液界面相，试从热力学角度分析表面张力的产生机制。
（8分）
（图5）。