表面化学与胶体例题课件.ppt

1、金属键金属键离子键离子键极性键极性键非极性键非极性键,与压强有关与压强有关 与温度有关与温度有关 一般：温度升高一般：温度升高,；教材；教材P P544 544 式（式（11-311-3）温度升高到临界温度温度升高到临界温度T Tc c时，时，00其它：分散度等其它：分散度等 与接触相的密度有关（见教材与接触相的密度有关（见教材P P543543表表11-211-2）一般：压强升高一般：压强升高,；见教材；见教材P P544544图图11-511-52.2.影响表面张力的因影响表面张力的因素素 与物质本性有关与物质本性有关分子间的作用力越大，分子间的作用力越大，越大：越大：接触相相同，接触相相

2、同，固体固体 液体液体=（GT,p-GT,p）/As=Gs/As Gs：(比比)表面过剩表面过剩Gibbs自由能，自由能，表面过剩自由能表面过剩自由能 恒恒T，p下的表面过程有：下的表面过程有：dGT,p=dGs=dAs+Asd0 体系中各相组成（体系中各相组成（ni）恒定，）恒定，确定，则：确定，则：dGs=dAs 0，表面积减小为自动过程；微物，表面积减小为自动过程；微物 表面积不能改变时，表面积不能改变时，dGs=Asd 0，减小为自动过程，吸附，润湿等表面过程。减小为自动过程，吸附，润湿等表面过程。自动自动平衡平衡自动自动平衡平衡平衡平衡自动自动提问：表面提问：表面Gibbs自由能、比

3、表面自由能、比表面Gibbs自由能、自由能、表面张力三者的概念、单位是否相同？表面张力三者的概念、单位是否相同？如何表示？如何表示？在在298K298K时，把半径为时，把半径为1 11010-4-4m m的水滴分散成半径为的水滴分散成半径为1 11010-7-7m m的小水滴，比表面增加多少倍的小水滴，比表面增加多少倍?表面吉布斯自表面吉布斯自由能增加多少由能增加多少?环境至少需做功多少环境至少需做功多少?已知已知298 K298 K时时(H(H2 2O)O)72.75 mNm72.75 mNm-1-1。解：解：N=(4rN=(4r1 13 3/3)/(4r/3)/(4r2 23 3/3)=r

4、/3)=r1 13 3/r/r2 23 3 小颗粒的面积为：小颗粒的面积为：N N4r4r2 22 2=4r=4r1 13 3/r/r2 2大颗粒的面积为：大颗粒的面积为：4r4r1 12 2面积增加倍数为：面积增加倍数为：(4r(4r1 13 3/r/r2 2)/4r)/4r1 12 2=r=r1 1/r/r2 2=10=103 3Gs=A=(4rGs=A=(4r1 13 3/r/r2 2-4r-4r1 12 2)=W)=W00某立方体物质某立方体物质1kg1kg，总面积为，总面积为0.54m0.54m2 2，表面自由能为，表面自由能为0.9 J0.9 J。当将其粉碎为边长为。当将其粉碎为边

5、长为10108 8m m的立方体时，其表的立方体时，其表面能为面能为 。=Gs/A=0.9/0.54=Gs/A=0.9/0.54 Nm-1Nm-1 A=0.54m A=0.54m2 2=6L=6L2 2 L=0.3mL=0.3m N=(0.3)N=(0.3)3 3/(10/(10-8-8)3 3=0.027=0.0271024 A A=N=N6(10 0-8-8)2 2 Gs=A Gs=A=N=N6(10 0-8-8)2 2 0.9/0.54=W 0.9/0.54=W00表面张力的数值与很多因素有关，但是它与表面张力的数值与很多因素有关，但是它与:A.A.温度无关温度无关 B.B.另一相物质无

6、关另一相物质无关 C.C.表面积的大小无关表面积的大小无关 D.D.组成无关组成无关接触物质密度差越大，表面张力越大；温度越接触物质密度差越大，表面张力越大；温度越高，越小；压力越大，表面张力越小。高，越小；压力越大，表面张力越小。在给定的温度及压力下，把一定体积的水分散在给定的温度及压力下，把一定体积的水分散成许多小水滴，在这一变化中，水的总表面积成许多小水滴，在这一变化中，水的总表面积和比表面都会和比表面都会增大增大，但表面张力，但表面张力保持不变保持不变，表，表面能面能变大。变大。1、球形曲面的附加压力计算公式为、球形曲面的附加压力计算公式为 。2、某温度下肥皂溶液的表面张力为、某温度下

7、肥皂溶液的表面张力为6103N/m。若空气中有一直径为。若空气中有一直径为0.02m的球的球形肥皂泡，则泡内的附加压力为形肥皂泡，则泡内的附加压力为 。ps=2/rps=4/r：Jm-2=Nmm-2=Nm-1 Pa=JPa=Jm m-3-3=Nm-2 1 1、由于附加压强的作用，不规则的液滴、由于附加压强的作用，不规则的液滴都会被规范成球状。露珠呈球形都会被规范成球状。露珠呈球形2 2、两块干燥的玻璃板间放一滴水很难拉开，、两块干燥的玻璃板间放一滴水很难拉开，两块石蜡板间放一滴水很溶液拉开两块石蜡板间放一滴水很溶液拉开对于理想的水平液面，数值为零的物理量是对于理想的水平液面，数值为零的物理量是

8、 表面自由能表面自由能 液面的附加压力液面的附加压力 表面张力表面张力 比表面能比表面能 用同一毛细管插入液体用同一毛细管插入液体1和液体和液体2中，液体在毛细管中中，液体在毛细管中上升的高度分别是上升的高度分别是h1和和h2，已知两种液体对毛细管的，已知两种液体对毛细管的接触角相同，液体接触角相同，液体1的密度及表面张力均为液体的密度及表面张力均为液体2的的两倍，则两倍，则h1和和h2的关系为：的关系为：ps=2/r p静压静压=gh h h=2=2coscos/r rm mgg 在水平放置的玻璃毛细管中分别加入少量的纯水和在水平放置的玻璃毛细管中分别加入少量的纯水和汞。毛细管中液体两端的液

9、面分别呈何种形状？如果汞。毛细管中液体两端的液面分别呈何种形状？如果分别在管外的右端液面处微微加热，管中的液体将向分别在管外的右端液面处微微加热，管中的液体将向哪一方向移动？哪一方向移动？锄地保墒锄地保墒：地下水能通过土壤中的毛细管源源不断：地下水能通过土壤中的毛细管源源不断地供给植物根须吸收。但大雨过后，土壤被压实了，地供给植物根须吸收。但大雨过后，土壤被压实了，使毛细管与地表相通，地下水分会被蒸发掉，不久植使毛细管与地表相通，地下水分会被蒸发掉，不久植物会因缺水而枯萎。锄松地表的土壤，切断地表毛细物会因缺水而枯萎。锄松地表的土壤，切断地表毛细管，保护地下水不被蒸发。管，保护地下水不被蒸发。

10、参天大树参天大树是依靠树皮中的无数个毛细管将土壤中的是依靠树皮中的无数个毛细管将土壤中的水分和营养源源不断地输送到树冠（也有渗透压的水分和营养源源不断地输送到树冠（也有渗透压的作用，树中有盐分，地下水会因渗透压进入树内，作用，树中有盐分，地下水会因渗透压进入树内，通过毛细管上升）。通过毛细管上升）。根据根据Kelvin公式，对于同一种液体物质，其平液公式，对于同一种液体物质，其平液面、凹液面以及凸液面的饱和蒸气压的大小顺序面、凹液面以及凸液面的饱和蒸气压的大小顺序如何？如何？凹液面，凹液面，r0，则：则：pr=p凹凹 p0，且且|r|越小越小，p凹凹越小；越小；凸液面，凸液面，r0，则：则：p

11、r=p凸凸 p0，物质要小到一定程度，表面效应才显著物质要小到一定程度，表面效应才显著 微小物质的饱和蒸气压微小物质的饱和蒸气压 pr 增大，增大，其化学势增高，表面能增高其化学势增高，表面能增高p凸凸 p平平 p凹凹 微小物质的熔点低微小物质的熔点低（凸面）（凸面）微小物质的饱和蒸气压大块物质饱和蒸气压微小物质的饱和蒸气压大块物质饱和蒸气压 ppRTBr,Br,ln微小物质化学势微小物质化学势大块物质化学势大块物质化学势ppRTBBlnBr,B，熔融时，熔融时，B(l)B则：则：Br,B(l)微物熔融应满足：微物熔融应满足：B(l)Br,故熔点降低故熔点降低 Tf（微小）（微小）Tf（大块（

12、大块）微小固体易溶，溶解吸热，系统温度下降，微小固体易溶，溶解吸热，系统温度下降，微小固体物质的溶解度大微小固体物质的溶解度大溶解度：恒溶解度：恒Tp下下，溶质在溶剂中达到溶解，溶质在溶剂中达到溶解 平衡时的（饱和）浓度。平衡时的（饱和）浓度。将开尔文公式与亨利定律结合，推导得：将开尔文公式与亨利定律结合，推导得：rRTMcc12ln0r)11(2ln1212rrRTMcc和和若若r2r1，则，则c2 c1，即：物质颗粒越小，其溶解度越大；即：物质颗粒越小，其溶解度越大；因为固体颗粒的因为固体颗粒的r0，所以微小物质的溶解度，所以微小物质的溶解度(c r)大于正常条件下物质的溶解度大于正常条件

13、下物质的溶解度(c 0)已知下列各物质的沸点分别为：已知下列各物质的沸点分别为：正戊烷：正戊烷：36.136.1；乙烷：；乙烷：88.688.6；氮气：氮气：195.8195.8；氯气：；氯气：34.634.6，在，在2525用用活活性炭作吸附剂时，最易被吸附的气体是性炭作吸附剂时，最易被吸附的气体是 在下列气体以活性炭作吸附剂时：在下列气体以活性炭作吸附剂时：乙烷；氮气；氯气；氧气。乙烷；氮气；氯气；氧气。若其中氯气最易被吸附，氮气最不易被吸若其中氯气最易被吸附，氮气最不易被吸附，则说明附，则说明 的沸点最低，的沸点最低，的沸点最高。的沸点最高。易挥发的气体最不易被吸附。易挥发的气体最不易被

14、吸附。易液化的易被吸附。易液化的易被吸附。防毒面具吸附毒气而基本上不吸附氧气，是防毒面具吸附毒气而基本上不吸附氧气，是因为一般毒气都易液化，而氧气难以液化。因为一般毒气都易液化，而氧气难以液化。关于物理吸附与化学吸附，下列说法是否正确？关于物理吸附与化学吸附，下列说法是否正确？物理吸附是分子间力起作用，化学吸附是化学键力物理吸附是分子间力起作用，化学吸附是化学键力起作用。起作用。物理吸附有选择性，化学吸附无选择性。物理吸附有选择性，化学吸附无选择性。物理吸附速率快，化学吸附速率慢。物理吸附速率快，化学吸附速率慢。物理吸附不太牢固，易解吸；化学吸附较牢固，不物理吸附不太牢固，易解吸；化学吸附较牢

15、固，不易解吸。易解吸。还有：吸附层，可逆性，吸附温度的区别还有：吸附层，可逆性，吸附温度的区别提问：液体润湿固体，对同一液体来说，固体表提问：液体润湿固体，对同一液体来说，固体表 面张力大的容易润湿还是小的容易润湿？面张力大的容易润湿还是小的容易润湿？对同一固体来说，液体表面张力大的容易对同一固体来说，液体表面张力大的容易 润湿还是小的容易润湿？润湿还是小的容易润湿？下列说法中是否正确？下列说法中是否正确？A.BET吸附等温式只适用于单分子层吸附吸附等温式只适用于单分子层吸附B.饱和溶液陈化，晶粒长大，是因为小晶粒的溶解度比大饱和溶液陈化，晶粒长大，是因为小晶粒的溶解度比大晶粒的大。晶粒的大。

16、C.人工降雨时在大气中撒入化学物质的主要目的是促进凝人工降雨时在大气中撒入化学物质的主要目的是促进凝结中心形成。结中心形成。D.一定温度下，凹形颗粒的半径越小，其饱和蒸气压一定温度下，凹形颗粒的半径越小，其饱和蒸气压 就越小就越小E.当油滴在水面上的铺展系数小于零时，油滴可在水当油滴在水面上的铺展系数小于零时，油滴可在水 面上铺展面上铺展已知已知298 K时，时，(HO)72.10 mNm-1，（汞（汞-H2O）37.0 mNm-1，（汞）（汞）=478 mNm-1。试判断水能否在汞表面上铺展。试判断水能否在汞表面上铺展开来开来?解：解：cos=(汞汞)-(汞汞-水水)/(水水)0说明水能在汞

17、表面上展开。说明水能在汞表面上展开。0090润湿作用的应用润湿作用的应用1 1、粉末冶金法制造金属陶瓷，金属要能很好、粉末冶金法制造金属陶瓷，金属要能很好地地润湿陶瓷，浇铸时，金属熔体要能润湿铸模润湿陶瓷，浇铸时，金属熔体要能润湿铸模2 2、医学上用脱脂棉，因棉花吸水性差。印染、医学上用脱脂棉，因棉花吸水性差。印染时也经脱脂处理，使染料很好地附在棉花纤维时也经脱脂处理，使染料很好地附在棉花纤维上。上。3 3、有的笔能在透明薄膜上写字而有的却写不上、有的笔能在透明薄膜上写字而有的却写不上4 4、水在植物表面不润湿，喷洒农药时，加表面、水在植物表面不润湿，喷洒农药时，加表面活性剂活性剂已知丁酸水溶

18、液在已知丁酸水溶液在19的表面张力与浓度的的表面张力与浓度的关系为关系为=0a ln（1+bc），式中），式中0、a、b均为常数，则溶液的表面吸附量均为常数，则溶液的表面吸附量与溶液浓度与溶液浓度c的关系为的关系为 。bc1cRTabBBcRTcdd1、在一盆清水的表面平行放两根火柴棍。水面静止、在一盆清水的表面平行放两根火柴棍。水面静止后，在火柴棍间滴一滴肥皂水，两棍间的距离是加后，在火柴棍间滴一滴肥皂水，两棍间的距离是加大还是缩小？大还是缩小？2、纯水上的一纸船不会自动航行。若在船尾靠水部、纯水上的一纸船不会自动航行。若在船尾靠水部分涂抹一点肥皂，再放入水中，情况又如何？分涂抹一点肥皂，再

19、放入水中，情况又如何？表面活性剂的表面活性剂的HLBHLB值越大，亲油性越（强、弱）值越大，亲油性越（强、弱）表面活性剂的表面活性剂的HLBHLB值，用于表示亲水性值，用于表示亲水性三、胶体的基本性质三、胶体的基本性质 1.1.动力性质：动力性质：胶体粒子不规则热运动引起。胶体粒子不规则热运动引起。（1 1）布朗运动：）布朗运动：在分散介质中处于不停的，无在分散介质中处于不停的，无 规则的热运动状态。规则的热运动状态。颗粒越小颗粒越小，温度越高温度越高，越，越 剧烈剧烈（2）扩散：扩散：有浓度梯度时，物质粒子因热运动而有浓度梯度时，物质粒子因热运动而 发生宏观上的定向迁移发生宏观上的定向迁移(

20、高浓度高浓度低浓度低浓度)。如一杯清水中放入一块泥土，不搅拌，整杯如一杯清水中放入一块泥土，不搅拌，整杯水逐渐由下往上变浑浊。水逐渐由下往上变浑浊。布朗运动、扩散布朗运动、扩散 浓度梯度越大，扩散速率越快。浓度梯度越大，扩散速率越快。膜内膜内 膜外膜外 膜内膜内 膜外膜外 R(C1)0 R(C1)0 Na+(C1)Na+(C2)Na+(C1+x)Na+(C2-x)Cl(0)Cl(C2)Cl(x)Cl(C2-x)平衡前平衡前 平衡后平衡后 NaClNaCl，内，内=NaClNaCl，外，外 即：即：RTlnaRTlnaNaClNaCl，内，内=RTlna=RTlnaNaClNaCl，外，外 a

21、aNaClNaCl，内，内=a=aNaClNaCl，外，外 (）内内=（）外外 ClNaaaClNaaa（）内内=（）外外ClNaaaClNaaa 利用此平衡条件，可以求算出平衡以后膜两利用此平衡条件，可以求算出平衡以后膜两边各种离子的浓度：边各种离子的浓度：212()()x CxCx平衡时膜两边的平衡时膜两边的NaClNaCl浓度之比为：浓度之比为：22122CxCC,221122,1NaClNaClCCxCCCCxCC 外内27时，两个等体积的时，两个等体积的0.10mol/dm3的的NaCl溶液中间用半透溶液中间用半透膜隔开，将某大分子化合物膜隔开，将某大分子化合物RCl8置于膜的内侧，

22、使其浓度置于膜的内侧，使其浓度为为0.025mol/dm3，Donnan平衡后，平衡后，c（Na+）内内为为 ，测测=。解：解：设达平衡时有设达平衡时有xmol的的NaCl由膜内进入膜外，由膜内进入膜外，则离子浓度分布为：则离子浓度分布为：膜膜 内内 膜膜 外外 P+Cl Na+Na+Cl0.025 （80.025+0.1）-x 0.1-x 0.1+x 0.1+x【（【（80.025+0.1）-x】0.1-x =（0.1+x）（0.1+x）x=moldmdm-3渗透压为渗透压为=0.025+（80.025+0.1）-x+0.1-x-(0.1+x +0.1+x)8.314（273.15+27）=

23、Pa下列说法中是否正确？下列说法中是否正确？A.温度越高，胶粒越大，温度越高，胶粒越大，Brown运动越明显运动越明显P587B.分散相与分散介质的密度差越大，胶体粒子越小，分散相与分散介质的密度差越大，胶体粒子越小，介质粘度越大，沉降越快。介质粘度越大，沉降越快。P589C.根据高度分布定律，粒子浓度减少一半所需的高度根据高度分布定律，粒子浓度减少一半所需的高度 越小，粒子沉降的趋势越大越小，粒子沉降的趋势越大P589D.根据高度分布定律，胶粒颗粒较大，密度较大，沉根据高度分布定律，胶粒颗粒较大，密度较大，沉 降越明显，粒子浓度随高度变化也大。降越明显，粒子浓度随高度变化也大。P589E.电

24、势的绝对值越大，扩散层中的反号粒子越少电势的绝对值越大，扩散层中的反号粒子越少 P593F.胶粒的折射率与介质的折射率相差越大，散射光越胶粒的折射率与介质的折射率相差越大，散射光越弱弱P591 A、B、D、E、F不对不对（1 1）晴天的天空是蓝色，朝霞和落日的余晖多）晴天的天空是蓝色，朝霞和落日的余晖多呈红色呈红色光的波长越短，散射光越强，许多溶胶用白光的波长越短，散射光越强，许多溶胶用白光照射时，从侧面看到蓝紫色（短波长）乳光照射时，从侧面看到蓝紫色（短波长）乳光。散射光主要是蓝色、紫色，透过光为将光。散射光主要是蓝色、紫色，透过光为将短波长的光散射以后留下的长波长的光短波长的光散射以后留下

25、的长波长的光-红色红色和橙色。和橙色。（2）雾天行车用黄灯，危险信号用红灯）雾天行车用黄灯，危险信号用红灯 不易被散射，不易被散射，黄灯黄灯柔和柔和 红灯红灯很远能看到很远能看到区别溶胶与真溶液及悬浮液最简单而灵敏的方法是：区别溶胶与真溶液及悬浮液最简单而灵敏的方法是：A.观察丁达尔现象观察丁达尔现象 B.测定粒子布朗运动的平均位移测定粒子布朗运动的平均位移 C.测定测定电势电势 D.超显微镜测定粒子大小超显微镜测定粒子大小溶胶是溶胶是 不稳定、不稳定、稳定的分散体系。稳定的分散体系。悬浮于液体介质中的固体微粒在外力作用下急速悬浮于液体介质中的固体微粒在外力作用下急速与介质分离时，在液体表面层

26、和底层之间产生电势与介质分离时，在液体表面层和底层之间产生电势差的现象称为电渗。差的现象称为电渗。错。错。外力场下，分散相发生沉降而产生的电势差外力场下，分散相发生沉降而产生的电势差称为沉降电势。外加电场下，介质的移动现象称为称为沉降电势。外加电场下，介质的移动现象称为电渗。电渗。加入电解质，电解质中的：加入电解质，电解质中的：反号离子进入紧密层，分散层变薄，反号离子进入紧密层，分散层变薄，电电势的绝对值变小，甚至降为势的绝对值变小，甚至降为0。同号离子进入紧密层，同号离子进入紧密层，分散层变厚，分散层变厚，电电势的绝对值增大。势的绝对值增大。电势越大，胶体越稳定电势越大，胶体越稳定下列说法中

27、是否正确？下列说法中是否正确？A.温度越高，胶粒越大，温度越高，胶粒越大，Brown运动越明显运动越明显P587B.分散相与分散介质的密度差越大，胶体粒子越小，分散相与分散介质的密度差越大，胶体粒子越小，介质粘度越大，沉降越快。介质粘度越大，沉降越快。P589C.根据高度分布定律，粒子浓度减少一半所需的高度根据高度分布定律，粒子浓度减少一半所需的高度 越小，粒子沉降的趋势越大越小，粒子沉降的趋势越大P589D.根据高度分布定律，胶粒颗粒较大，密度较大，沉根据高度分布定律，胶粒颗粒较大，密度较大，沉 降越明显，粒子浓度随高度变化也大。降越明显，粒子浓度随高度变化也大。P589E.电势的绝对值越大

28、，扩散层中的反号粒子越少电势的绝对值越大，扩散层中的反号粒子越少 P593F.胶粒的折射率与介质的折射率相差越大，散射光越胶粒的折射率与介质的折射率相差越大，散射光越 弱弱P591 A A、B B、D D、E E、F F不对不对例：例：AgI胶体胶体KI+过量过量AgNO3:AgIm nAg+,(n-x)NO3-x+xNO3-AgNO3+过量过量KI:AgIm nI-,(n-x)K+x-x K+Fe(OH)3 m y FeO+(y-z)Cl-z+zCl-分子团分子团 决定电势离子决定电势离子 紧密层紧密层 扩散层扩散层 胶核胶核 胶粒胶粒 胶团胶团对于将对于将AgNO3溶液滴入溶液滴入KI溶液

29、形成的溶胶，浓度相同的下列电溶液形成的溶胶，浓度相同的下列电解质溶液：解质溶液：MgSO4、KNO3、MgCl2、AlCl3，对其，对其聚沉能力由大到小的顺序为聚沉能力由大到小的顺序为 。AlCl3 、MgCl2、MgSO4、KNO3对于将对于将KI溶液滴入溶液滴入AgNO3溶液形成的溶胶，下列电解质中哪溶液形成的溶胶，下列电解质中哪种聚沉能力最大：种聚沉能力最大：K2SO4 B.KNO3 C.MgSO4 D.LiCl 3A.K2SO4 不同配方的墨水混合后有时会发生沉淀，以至不能使用，不同配方的墨水混合后有时会发生沉淀，以至不能使用，这主要是由于：这主要是由于：A.电解质的聚沉作用电解质的聚

30、沉作用 B.盐析作用盐析作用 C.溶胶互沉作用溶胶互沉作用 D.胶凝作用胶凝作用C江、河水中含的泥砂悬浮物质在出海口附近会沉淀下来，原江、河水中含的泥砂悬浮物质在出海口附近会沉淀下来，原因有多种，其中与胶体化学有关的是：因有多种，其中与胶体化学有关的是：A.盐析作用盐析作用 B.电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用 C.破乳作用破乳作用 D.敏化作用敏化作用 B有体积各为有体积各为100L100L和和10L10L、内含同种气体各、内含同种气体各100mg100mg和和10mg10mg的同的同温容器各一个，分别加入温容器各一个，分别加入2g2g活性炭，哪一容器中气体被吸附活性炭，哪一容器中气体被吸附得多？得多？吸附剂量相同，温度一定，吸附量只取决于吸附质的分压吸附剂量相同，温度一定，吸附量只取决于吸附质的分压力。设大容器中吸附力。设大容器中吸附xmgxmg，小容器中吸附，小容器中吸附ymgymg，达平衡时，达平衡时，两容器的压力相等，则两容器的压力相等，则10)10(100)100(MRTyMRTxPyx10