界面化学-4新
胶体与界面化学
摘要：胶体与界面化学是研究胶体分散体系和界面现象的一门科学。
随着科学技术的迅速发展，它已经成为一门独立的学科。
胶体与界面化学与生产、生活实际有着紧密的联系，无论是在工业生产，还是在日常生活的衣、食、住、行等各个方面，都会遇到与胶体化学有关的的各种问题。
关键词：胶体界面化学生活应用引言：胶体与界面化学是研究胶体分散体系和界面现象的一门科学。
随着科学技术的迅速发展，它已经成为一门独立的学科，正是因为胶体现象很复杂，且有它自己独特的的规律性；更重要的是它与生产、生活实际有着紧密的联系，无论是在工业生产，还是在日常生活的衣、食、住、行等各个方面，都会遇到与胶体化学有关的的各种问题，如土壤改良、功能与复合材料、三次采油、浆体的管道运输、人造血浆、药物缓释与定向、摩擦与润滑和油漆涂料等，与国家安全、能源开发、环境保护和人民生活等方面密切相关。
胶体与界面化学是一门古老的科学。
他的历史比较一致的看法是从1861年开始的，创始人是英国科学家Thomas Graham他系统研究过许多物质的扩散速度，并首先提出晶体和胶体的概念，制定了许多名词用来形容他所发现的事实，如溶胶、凝胶、胶溶、渗析、离浆。
尽管在这一时期积累了大量的经验和知识，但是胶体化学真正为人们所重视并获得较大的发展是从1903年开始的，这时Zsigmondy （德）发明了超显微镜，肯定了溶胶的一个根本问题一一体系的多相性，从而明确了胶体化学是界面化学。
胶体与表面化学是物理化学的一个重要组成部分，是一门应用性极强的学科，它所研究的领域涉及到化学、物理学、材料科学、环境科学、生物化学等，是诸学科的交叉和重叠。
因此，它的应用领域是极其广泛的，近年Hiemenz就列举了涉及胶体和表面化学的实例：（1）分析深化中的吸附指示剂、离子交换、沉淀物的可滤性、色谱等；（2）物理化学中的成核作用，过饱和及液晶等；（3）生物化学和分子生物学中的电泳、膜现象、蛋白质和核酸等；（4）化学制造中的催化剂、洗涤剂、润滑剂、粘合剂等；（5）环境科学中的气溶胶、泡沫、污水处理等；（6）材料科学中的陶瓷制品、水泥、纤维、塑料等；（7）石油科学中的油器回收、乳化等；（8）日用品中的牛奶、啤酒、雨衣等。
界面与胶体化学基础1..
前言
尽管在这一时期积累了大量的经验和知识，但胶 体化学真正为人们所重视并获得较大的发展是从 1903年开始的。这时 Zsigmondy（德）发明了超 显微镜，肯定了溶胶的一个根本问题——体系的 多相性，从而明确了胶体化学是界面化学。1907 年，德国化学家Ostwald创办了第一个胶体化学的 专门刊物——《胶体化学和工业杂志》，因而许 多人把这一年视为胶体化学正式成为一门独立学 科的一年。接着Freundlich和Zsigmondy先后出版 了他们的名著《毛细管化学》（1909）和《胶体 化学》（1902）。近几十年来，由于实验技术的
对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质 在不同相中的密度不同；对于多组分体系，则特性来 自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。
界面现象的本质
最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。
液体内部分子所受的力可以 彼此抵销，但表面分子受到体相 分子的拉力大，受到气相分子的 拉力小（因为气相密度低），所 以表面分子受到被拉入体相的作 用力。
B B B B
由此可得：
F G H U ( ) S ,V ,nB ( ) S , P,n ( )T ,V ,nB ( A )T , p ,n A A A
B
B
表面自由能(surface free energy)
广义的表面自由能定义： 保持相应的特征变量不变，每增加单位表面积 时，相应热力学函数的增值。
界面与胶体化学基础
界面与胶体化学基础(一)
2018/10/13
前言
界面现象是自然界普遍存在的现象。胶体（粒子大 小介于1nm—100nm之间，也有人称之为被忽略尺寸 的世界）指的是具有很大比表面的分散体系。对胶体 和界面现象的研究是物理化学基本原理的拓展和应用。 从历史角度看，界面化学是胶体化学的一个最重要的 分支，两者间关系密切。而随着科学的发展，现今界 面化学已独立成一门科学，有关“界面现象”或“胶 体与 界面现象”的专著在国内外已有多种版本。
界面缩聚反应
界面缩聚反应界面缩聚反应是指在某种条件下，溶液中存在的离子或分子能够聚集在一个界面上，形成一个新的相界面。
界面缩聚反应是一种重要的化学现象，广泛应用于材料科学、生物学、环境科学等领域。
本文将从界面缩聚反应的定义、机理、应用以及未来发展等方面进行详细阐述。
一、界面缩聚反应的定义界面缩聚反应是指在界面上发生的化学反应。
通常情况下，溶液中的离子或分子在界面上聚集，形成一个新的相界面。
这种反应通常需要一定的条件，如温度、pH值、溶液浓度等。
界面缩聚反应可以是可逆的，也可以是不可逆的。
界面缩聚反应的机理非常复杂，涉及到溶液中的离子或分子的运动、相互作用以及界面的结构等因素。
在界面缩聚反应中，溶液中的离子或分子在界面上聚集形成聚集态，其聚集态的特性与溶液中的离子或分子的浓度、电荷、形状等有关。
三、界面缩聚反应的应用界面缩聚反应在材料科学、生物学、环境科学等领域有着广泛的应用。
在材料科学中，界面缩聚反应可以用于制备纳米材料、薄膜材料等。
在生物学中，界面缩聚反应可以用于研究细胞膜的组成和功能。
在环境科学中，界面缩聚反应可以用于处理污水和废水。
四、界面缩聚反应的发展趋势随着科学技术的发展，界面缩聚反应的研究也在不断深入。
未来，界面缩聚反应的发展趋势有以下几个方面：1. 研究更复杂的界面缩聚反应体系，探索新的反应机理和规律；2. 开发高效的界面缩聚反应催化剂，提高反应速率和选择性；3. 设计新型的界面缩聚反应应用，拓展其在材料科学、生物学、环境科学等领域的应用范围；4. 进一步研究界面缩聚反应与其他化学反应之间的关系，探索新的合成方法和策略。
界面缩聚反应是一种重要的化学现象，具有广泛的应用前景。
通过深入研究界面缩聚反应的机理和应用，可以为材料科学、生物学、环境科学等领域的发展提供新的思路和方法。
未来，界面缩聚反应的研究将更加深入和广泛，为人类社会的发展做出更大的贡献。
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。
第四章 固-液界面-北航-表面与界面化学教程
A 2 r r , A( s l g l g s ) 2 r r ( s l g l g s )
Vg h
2
Vg h
2
V 0, Ahm Ah 2 r rhm r 2 h 2 r r
粗糙因子（粗糙度）：是固体的 真实表面积与相同体积固体假想 的平滑表面积之比。显然，r大 于等于1. r越大，表面越粗糙。
Wenzel方程的重要性是说明了表面粗糙化对接触角的 影响： • < 90°, ’< ,表面粗糙化使接触角变小，润湿性 更好。 • > 90°, ’> , 表面粗糙化会使润湿的体系更不 润湿。 • 揭示了均相粗糙表面的表观接触角与本征接触角之间 的关系 • 注意：Wenzel方程只适用于热力学稳定的平衡状态， 但由于表面不均匀，液体在表面上展开时需要克服一 系列由于起伏不平而造成的势垒。当液滴振动能小于 这种势垒时，液滴不能达到Wenzel方程所要求的平 衡状态而可能处于某种亚稳平衡状态。
180 ,Wa 0
90 , A 0
沾湿自发进行 浸湿自发进行 铺展自发进行
0 ,S 0
实用时，以90°为界：
若接触角大于90°，说明液体不能润湿固体， 如汞在玻璃表面； 若接触角小于90°，液体能润湿固体，如水 在洁净的玻璃表面。 若接触角等于0°或不存在平衡接触角时，说 明液体能铺展 渗透过程？？？
当固体表面由不同种类的化学物质组成时，如污染或多晶？？ （2）Cassie模型 Cassie和Baxter进一步拓展了Wenzel的处理，提出 可以将粗糙不均匀的固体表面设想为一个复合表面，即认 为液滴在粗糙表面上的接触是一种复合接触。 设固体表面有物质1和2组成，这两种不同成分的表面是 以极小块的形式均匀分布在表面上的（每一小块的面积远 小于液滴的尺寸）。它们的本征接触角分别用1和 2表示， 在单位面积上所占的表面积分数分别为f1和f2(f1+f2=1)。 又设当液滴在表面展开时两种表面所占的分数不变。这时 可得到：
界面物理化学复习知识点
界面物理化学复习知识点绪论1、界面定义界面：物体与物体之间的接触面，也称两种物质之间的接触面、连接层和分界层。
复合材料的界面是指基体与增强物之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。
界面通常包含以下几个部分：基体和增强物的部分原始接触面；基体与增强物相互作用生成的反应产物，此产物与基体及增强物的接触面；2、复合材料定义：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
外加颗粒增强和内生颗粒增强复合材料的比较3、界面连接情况根据界面的连接紧密程度，界面连接有两种情况:物质之间无相互渗透和物质之间有相互渗透4、界面所起的作用界面的效应(1)传递效应界面能传递力，即将外力传递给增强物，起到基体和增强物之间的桥梁作用。
(2)阻断效应结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。
(3)不连续效应在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。
(4)散射和吸收效应光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音性、耐机械冲击及耐热冲击性等。
(5)诱导效应一种物质(通常是增强物)的表面结构使另一种(通常是聚合物基体)与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生改变，由此产生一些现象，如强的弹性、低的膨胀性、耐冲击性和耐热性等界面效应是任何一种单一材料所没有的特性，它对复合材料具有重要的作用。
界面效应既与界面结合状态、形态和物理-化学性质有关，也与复合材料各组分的浸润性、相容性、扩散性等密切相关。
5、物质固液气态，表现出的界面种类，举例说明气—液界面：蒸发、蒸馏、表面张力、泡沫。
蒸发——部分液相分子在一定温度下转换为气相分子；蒸馏——液体分子蒸发后，部分气相分子凝结为液相分子。
液—液界面：乳液、界面张力。
乳液——两不互溶液体相互接触时，一相的微滴分散在另一项的液体内，微滴对光线发生漫射反射；界面张力——互不相溶的两相液体接触界面上所特有的一种力。
第十八届全国胶体与界面化学学术会议会议手册说明书
物理化学B-第七章-表界面化学基础
表界面化学基础
引言
1. 表面（界面）：
界面：物质两相之间密切接触的过渡区
液体－液体
g
液体－固体 固体－固体
液体－气体
界面 （interface)
表面
l
固体－气体
（surface)
表面:两相之一为气相的密切接触的过渡区。
表面/界面 化学： 研究各种相界面的性质，尤其是具有巨大界面系 统的特殊性质(界面效应)；在分子（原子）尺度 上研究界面过程的科学。
p > p外
p < p外
1.弯曲液面下的附加压力
定义：界面两侧(p与p外)的压力差（p-p外），p 对凸表面， p >0
对凹表面， p <0
产生原因：在弯曲界面上，表面张力不能相互抵消。 代表表面张力的合力。
p的方向：总是指向曲率半径球心
肥皂泡中的压力 必大于大气压
水中气泡的压力
水的压力
2. 附加压力的大小——Young-Laplace方程
(l)
p p
Vmdp
p
Vmp
Vm
2
r
（1）
设小液滴和平面液体的蒸气压分别为pr和pV0，则它们对应 气相的化学势之差为
(g)
RT
ln
pr pvo
（2）
RT
ln
pr
pvo
Vm
•
2
r
ln pr pvo 2M RT r Kelvin方程
等温等外压下，液体的蒸汽压与液滴大小的关系。
(1) 各量的意义： pr—半径为r小液滴的蒸气压 pvo —平面液体的蒸气压正常值(查手册)
定性分析？
思考题6：
p
T
界面组装化学
界面组装化学界面组装化学（InterfaceAssemblyChemistry，简称IAC）是一种新兴的结构化工艺，它主要用于制作复杂的、有功能性的纳米尺度结构。
IAC可以通过调节纳米尺度组件的组装和形状来改变材料的性质。
这是因为它包括机械组装和其他组装方法，例如光致反应，热解反应和化学沉淀反应来组装各种结构。
IAC可以用来制备各种结构，包括纳米层叠结构、纳米阵列、多孔结构、复合层状结构和纳米线结构等，这些结构可以用于光电，电子，生物等领域。
它还可以用于生物医学应用，例如检测癌症抗原，治疗血管疾病等。
IAC的工艺设计非常复杂，但它也具有显著的优势，例如：节约材料、提高材料性能、提高生产效率、降低成本、提高生物可靠性等。
如今，IAC已成为最受欢迎的表面处理方法之一，广泛应用于电子、机械、航空、医疗等领域。
IAC的工艺流程一般由以下几个步骤组成：第一步，材料准备；第二步，界面处理；第三步，纳米结构组装；第四步，材料表征；第五步，测试和性能分析。
首先，材料准备步骤需要准备合适的原料，根据结构要求进行初步处理，如清洗、划痕、剥离等；其次，在界面处理步骤，可以通过化学交联、表面增强、化学加工等方法来改善界面性能；再次，在组装步骤，可以使用机械组装、光学致反应和化学沉淀等方法将纳米结构进行组装；最后，在材料表征步骤，通常使用SEM、TEM、AFM、XRD等方法来检测组装结构的形貌、尺寸和显微结构；最后，在性能测试步骤，通常使用物理或化学方法来测试材料的性能，如表面能、光学性质等。
IAC的发展和应用给科学和工程带来了许多潜在的机会，可以用于制作适合各种应用的结构性材料。
同时，IAC也具有一定的局限性，需要解决各种组装和表征问题。
未来，IAC的继续发展将在很大程度上推动纳米尺度功能材料的发展，并促进其应用。
界面化学问答
问答题1何谓增溶作用？简述表面活性剂增溶作用的机理答：增溶作用：不溶解于水的物质，在不使用醇及其它溶剂的情况下，由于添加少量表面活性剂（C > CMC）而透明地溶解于水的现象称为增溶。
增溶机理：（1）夹芯型增溶，增溶饱和脂肪烃、环烷烃以及其它不易极化的化合物于内核；（2）栅栏型增溶，即增溶质被增溶的位置在胶束内核的外部，与极性基相连的α亚甲基之间形成“栅栏”结构区，增溶较长的极性分子，如长链醇、胺等；（3）吸附型增溶，即增溶质被吸附于胶束表面。
此类增溶质往往是高分子或者多官能基的甘油、蔗糖以及一些染料。
另外，一些油、水相都不溶的小分子，例如邻苯二甲酸二甲酯也属于此类；（4）聚氧乙烯醚链间增溶，增溶质增溶于PEO链之间，此类增溶方式只存在于聚氧乙烯醚非离子型表面活性剂的胶束溶液，相应的增溶质有苯酚、苯胺等。
2何谓非离子型表面活性剂的浊点？解释其产生的原因及影响因素答：非离子型表面活性剂的浊点：聚氧乙烯醚非离子型表面活性剂在水中溶解度随升高温度而降低，而且升达某温度时会发生混浊分相，通常称此温度为浊点，浊点也是一个可逆的相转变点。
产生的原因：水中的乙氧基链往往呈现醚基朝外的曲折型构象，朝外的醚基与水形成弱化学键—氢键，而且每个醚基能吸引20~30个水化水。
升高温度，分子链的热运动加剧，会脱去氢键，乙氧基链的亲水性降低，最终由水中析出而相分离。
影响浊点的因素：①疏水基：对于具有相同链长的聚氧乙烯醚非离子型表面活性剂，其疏水基碳链越长，浊点越低。
支化度增大，特别是支链长度接近时，可能会影响亲水基的水化能力，从而降低亲水性，T下降。
p②亲水基：随乙氧基链长的增长，相同疏水基的聚氧乙烯醚非离子型表面活性也剂的浊点则升高。
而其聚氧乙烯醚链长不变，若将端羟基用甲氧基取代则Tp会下降。
③电解质：不太敏感，通常电解质的加入，亲水性也会相应降低，Tp 则随之降低。
但是，如果加入 HCl 则相反，Tp 会升高，而 LiCl 则几乎无作用。