(整理)表面现象和分散系统
第八章表面现象和分散系统
一、填空题
1、半径为r的球形肥皂泡内的附加压力是。
2、液滴的半径越小，饱和蒸气压越，液体中的气泡半径越小，气泡内液体的饱和蒸
压越。
3、憎液固体，其表面不能被液体所润湿，其相应的接触角θ 90°。
4、相同温度下，同一液体，随表面曲率半径不同具有不同的饱和蒸气压，若以P
平、P
凹
、
P
凸
分别表示平面、曲面、凸面液体上的饱和蒸气压，则三者的关系是。
5、加入表面活性剂，使液体的表面张力，表面活性剂在溶液表面的浓度一定
它在体相的浓度。
6、润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成关系，与液体的表面张力成
关系。
7、温度升高时，纯液体的表面张力。
8、氢氧化铁溶胶显色，胶粒直径的大小在 m之间。由于氢氧化铁溶胶胶粒带
电荷，所以通过直流电时，在附近颜色逐渐变深。
9、丁达尔效应是光所引起的，其强度与入射光波长的次方成比例。
10、乳状液的类型可以分为和两类，亲水性固体粉末和憎水性固体粉末可
以分别作为型和型乳状液的乳化剂。
11、在讨论固体对气体等温吸附的兰格谬尔理论中，最重要的基本假设为：吸附是层的。
12、表面活性物质在结构上的特点是同时具有基和基。
13、KI与过量的AgNO
3形成溶胶，该溶胶电泳时胶粒向移动；在KCl、K
2
C
2
O
4
、
K 3Fe（CN）
6
三种电解质中，对该溶胶聚沉能力最大的是。
二、单选题
1、氧气在某固体表面的吸附，温度在400K时进行的速度较慢，在305K时更慢，该吸附过
程主要是（）
A.物理吸附
B.化学吸附
C.不能确定
D.物理吸附与化学吸附同时发生
2、在三通活塞两端涂上肥皂液，关闭右端，在左端吹一大泡，关闭左端，在右端吹一小泡，
然后打开活塞使左右端相通，将会出现什么现象。（）
A.大泡变小，小泡变大
B.小泡变小，大泡变大
C.两泡大小保持不变
D.不能确定
3、晶体物质的溶解度和熔点与其颗粒半径的关系是（）
A.半径越小，溶解度越小，熔点越低
B.半径越小，溶解度越大，熔点越低
C.半径越小，溶解度越大，熔点越高
D.半径越小，溶解度越小，熔点越高
4、在一密闭容器内，放有大小不等的圆球形小水滴，经放置一段时间后，会出现的现象是（）
A.小水滴变大，大水滴变小，直至大小水滴半径相等
B.小水滴变小，直至消失，大水滴变的更大
C.大小水滴保持原来的半径不变
D.水滴大小变化无规律
5、关于表面张力和表面自由能，下列说法正确的是( )
A.物理意义相同，量纲和单位不同
B.物理意义不同，量纲和单位相同
C.物理意义和量纲相同，单位不同
D.物理意义和单位不同，量纲相同
6、通常称为表面活性剂的物质是指将其加入液体中后( )
A.能降低液体的表面张力
B.能增大液体的表面张力
C.能显著增大液体的表面张力
D.能显著降低液体的表面张力
7、下述现象中与表面活性物质无关的是( )
A.乳化
B.润湿
C.起泡
D.溶解
8、毛笔蘸上水，笔毛就会粘在一起，这是因为 ( )
A.笔毛上的水在空气中有自动收缩减小表面的趋势
B.笔毛被润湿
C.水是表面活性物质
D.水具有粘度
9、对于水平液面，其值为零的物理量是( )
A.表面自由能
B.表面张力
C.附加压力
D.比表面能
10、对于化学吸附，下面说法中不正确的是( )
A.吸附是单分子层
B.吸附力来源于化学键力
C.吸附热接近反应热
D.吸附速度较快，升高温度则降低反应速度
11、下列各性质中不属于溶胶动力学性质的是( )
A.布郎运动
B.扩散
C.电泳
D.沉降平衡
12、在外加电场作用下，胶体粒子在分散介质中移动的现象称为( )
A.电渗
B.电泳
C.沉降
D.扩散
13、Langmuir气固吸附理论中，下列叙述中错误的是( )
A.吸附是单分子层吸附
B.吸附热是常数
C.在一定条件下，吸、脱附之间可以达到平衡
D.吸、脱附速率都与气体的压力成正比
14、对于指定的液体，恒温条件下，有( )
A.液滴的半径越小，它的蒸气压越大
B.液滴的半径越小，它的蒸气压越小
C.液滴的半径与蒸气压无关
D.蒸气压与液滴的半径成正比
15、凡溶胶达到等电状态，说明胶粒 ( )
A.带电，易聚沉
B.带电，不易聚沉
C.不带电，很易聚沉
D.不带电，不易聚沉
16、过量的KI与AgNO3混合制溶胶，其结构为[(AgI)m·n I-·(n-x)K+]x-·x K+，则胶粒是指 ( )
A.(AgI)m
B.(AgI)m·nI-
C.[(AgI)m·nI-·(n-x)K+] x-
D.[(AgI)m·nI-·(n-x)K+]x-·xK+
17、不一定。温度升高时，多数液体的表面张力( )
A.增大
B.减小
C.不变
D.不一定
18、在新生的Fe(OH)3沉淀中加入少量稀FeCl3溶液，则沉淀( )
A.溶解
B.沉淀增加
C.无现象
D.先溶解后又沉淀
19、哪种体系能产生明显的丁达尔现象( )
A.As2S3溶胶
B.聚苯乙烯的甲苯溶液
C.牛奶
D.NaCl的水溶液
20、在装有部分液体的毛细管中，如图，当在右端加热时，液体移动的方向是( )
A.左移
B.右移
C.不动；
D.不一定
21、对于有过量KI存在的AgI溶胶，哪一种电解质的聚沉能力最强（）
A.K
3[Fe（CN）
4
] B.M g S O4C.F e C l
3
D.M g C l
2
22、下列对电动电势ξ不正确的描述是（）
A.ξ电势表示胶粒溶剂化层界面到均匀液相内的电势
B.少量外加电解质易引起ξ电势值的变化
C.ξ电势的绝对值总是大于热力学电势
D.ξ电势的绝对值越大，溶胶越稳定
23、在等电点，两性电解质或溶胶在电场中（）
A.不移动
B.向正极移动
C.向负极移动
D.不能确定
24、溶液表面层对溶质B发生吸附，若C
B （表面浓度）< C
B0,
（本体浓度），则（）
A. 称为负吸附，溶液表面张力σ增加
B.称为正吸附，溶液表面张力σ增加
C.称为负吸附，溶液表面张力σ下降
D.称为正吸附，溶液表面张力σ下降
三、多选题
1、下列现象属物理吸附的是 ( )
A.只有单分子层吸附
B.既有单分子层吸附又有多分子层吸附
C.吸附时放热较多
D.定位吸附
E.非定位吸附
2、化学吸附的特征是 ( )
A.吸附力为化学键力
B.吸附层为单分子层或多分子层
C.通常可逆
D.吸、脱附速度快
E.具有选择性
3、表面活性物质的下列性质表述不正确的是( )
A.表面活性物质溶入后，使液体的表面张力显著降低
B.表面活性物质溶入后，使液体产生正吸附
C.表面活性物质溶入后，使液体产生负吸附
D.表面活性物质溶入后，使液体表面张力增加
E.表面活性物质可引起去污、加溶作用
4、对憎液溶胶而言，下列说法中不正确的是( )
A.胶粒大小在10-9 ～10-7m
B.能透过半透膜
C.丁达尔现象较强
D.多相系统
E.加入微量电解质后不产生聚沉现象
5、表面活性剂的分子结构是( )
A.非极性的
B.对称极性的
C.有极性又有非极性基团
D.不对称双结构的
E.有活性官能团
6、分散相和分散介质都是液体的是( )
A.牛奶
B.原油
C.油漆
D.烟
E.雾
7、能产生明显的光散射现象的体系是 ( )
A.明胶
B.牛奶
C.NaOH溶液
D.SiO2溶胶
E.烟尘
8、对于电渗和电泳，下列说法正确的是( )
A.电渗时，双电层的溶剂化层运动，扩散层中离子不动
B.电渗时，扩散层中的溶剂化反离子运动，溶剂化层不动
C.电泳时，胶粒不动，扩散层中的反离子运动
D.电泳时，扩散层中反离子不动
E.电泳和电渗都是外电场引起的运动
9、丁达尔现象是光射到粒子上产生了( )
A.折射光
B.反射光
C.散射光
D.乳光
E.透射光
10、Langmuir气固吸附理论中，下列叙述中正确的是( )
A.吸附是单分子层或多分子层
B.吸附热是常数
C.被吸附的分子之间有均匀的作用力
D.在一定条件下吸、脱附之间可以达到平衡
E.吸、脱附速率都与气体的压力成正比
11、弯曲液面所产生的附加压力( )
A.可正、可负、不等于零
B.一定等于零
C.一定大于零
D.一定小于零
E.一定不等于零
12、根据吉布斯吸附等温式，在一定温度下，表面溶质的过剩吸附量Г决定于( )
A.表面张力随浓度自然对数的变化率
B.表面张力随浓度变化率(dσ/dc)
C.溶液的表面张力σ
D.溶液的浓度c
E.浓度及表面张力随农度的变化率
13、当一束可见光照射溶胶发生散射时，则( )
A.散射光是淡兰色
B.散射光是淡红色
C.透射光是淡红色
D.透射光是淡兰色
E.无法判断
14、当水在一定温度下，由微小液滴聚集成大液滴时，则该体系( )
A.表面自由能降低
B.表面张力升高
C.表面积增大
D.体积增大
E.蒸气压降低
15、在完全能被液体润湿的毛细管中，液体上升的高度( )
A.反比于毛细管半径
B.反比于液体粘度
C.反比于接触角
D.正比于空气压力
E.正比于液体表面张力
四、简答题
1、在护工生产中，固体原料的焙烧，目前很多采用沸腾焙烧，依表面现象分析有哪些优点？
2、在进行蒸馏实验时要在蒸馏瓶中加些碎磁片或沸石以防止暴沸，其道理何在？
3、如果在一杯含有极微小蔗糖晶粒的蔗糖饱和溶液中，投入一块较大的蔗糖晶体，在恒温
密闭的条件下，放置一段时间，这杯溶液有什么变化？
4、水在玻璃管中呈凹形液面，但水银则呈凸形液面，为什么？
5、亲水性固体表面，经过表面活性剂（如防水剂）处理后，为什么可以改变其表面性质，
使其具有憎水性？
6、显微镜为何要用强的光源？
7、如何理解溶胶是动力学上稳定而热力学上不稳定的系统，且有聚沉不稳定的特性？
8、在三个烧杯中各装有20cm3的同种溶胶，加入电解质使其开始显著聚沉时，在第一个烧
杯需加1mol·dm-3KCl溶液2.1 cm3，第二个烧杯需加12.5cm3的0.005mol·dm-3Na2SO4溶液，第三个烧杯需加7.5cm3的3.3×10-4mol·dm-3Na3PO4溶液。试确定其聚沉值及该溶胶电荷符号。
9、何为过饱和蒸气，何为过热液体？解释它们存在的原因。
10、为什么在室温室压下，固体表面吸附过程是自发过程？
11、为什么晴天的天空呈蓝色，晚霞呈红色？
12、憎液溶胶是热力学上的不稳定系统，为什么它能在相当长的时间内存在？
13、写出由FeCl3水解得到Fe(OH)3胶团的结构。物质量浓度相同的NaCl、MgCl2、MgSO4、
Na2SO4各溶液对Fe(OH)3溶胶聚沉能力强弱的次序如何？
14、为什么在新生成的Fe(OH)3沉淀中加入少量的稀FeCl3溶液，沉淀会溶解？如再加入一
定量的硫酸盐溶液，又会析出沉淀？
15、两个充满了电解质溶液的容器，中间用一个由AgCl制成的多孔塞将两容器连通，在靠
近多孔塞的两侧放入两只平行板电极并通直流电，问：
（1）溶液为0.020mol·dm-3的NaCl稀溶液流向何方？
17题图18题图
19题图20题图
五、判断题
1、对同一液体，弯曲液面上的饱和蒸气压恒大于该液体的饱和蒸气压。（）
2、将毛细管插入溶液中，溶液一定会沿毛细管上升。( )
3、增加浓度使表面张力下降，是正吸附现象；增加浓度而表面张力上升,是负吸附现
象。( )
4、溶液中胶粒的布朗运动就是本身热运动的反映。( )
5、溶胶在等电点时，其热力学电势和电动电势均为零。( )
6、在外加电解质作用下，溶胶胶团的双电层压缩到具有紧密层时,ξ电势为零。( )
7、动力稳定性是溶胶所具有的三个基本特性之一。( )
8、乳状液，悬浊液和憎液溶胶均属多相的热力学不稳定体系。( )
9、加入电解质，溶胶一定是聚沉。( )
10、表面张力和表面能，物理意义不同，量纲和单位也不同。( )
11、发生单分子层吸附的一定是化学吸附。( )
六、证明题
1、假定（1）气体在固体表面的吸附为单分子层（2）吸附分子之间无相互作用，推导出在
一定温度时，吸附量与气浮质分压关系为：
bp
kbp k a +==1θ 2、试证明固体溶解度a 与其颗粒半径r 的关系具有开尔文公式的形式 ln a
a r =r RT M ρσ2 3、试证明毛细管现象，毛细管上升的高度h 与毛细管半径R 的关系为 h=
gR ρθσcos 2
七、计算题
1、若一球形液膜的直径为2×10-3m ，比表面自由能为0.7J ·m -2，则其所受的附加压力是多
少？
2、 若水在293K 时的表面张力为72.75×10-3N ·m -1，则当把水分散成半径为10-5m 的小液滴
时，曲面下的附加压力为多少？
3、 如欲制备AgI 负溶胶，应在25cm 3，0.016mol ·dm -3的KI 溶液内加入多少体积的
0.005mol ·dm -3的AgNO 3溶液？
4、 设有一金溶胶，微粒半径为13×10-10m ，试计算293K 时，其在水中的扩散系数。（293K
水的粘度0.001Pa ·s ）
5、
6、 已知毛细管半径R=1×10-4m ，水的表面张力σ=0.072N ·m -1，水的密度ρ=103kg ·m -3，接
触角θ=60º，求毛细管中水面上升的高度h 。
7、 303K 时，乙醇的密度为780kg ·m
3-，乙醇与其蒸气平衡的表面张力为2.189×102-
N ·m
1-，试计算在内径为0.2mm 的毛细管中它能上升的高度?
7、氧化铝瓷件需要镀银。当烧至1000℃时，液态银能否润湿氧化银表面？已知1000℃时 σ（g-Al 2O 3）、σ（g-Ag ），σ（Ag-Al 2O 3）分别为1000×103-N ·m -1，20×103-N ·m -1，
1770×103-N·m-1。
8、某晶体相对分子质量是80，在300K密度为0.9kg·dm3-，若晶体与溶液间界面张力为0.2N·m1-，微小晶体直径为0.1×106-m，则该微小晶体溶解度是大块晶体溶解度的多少倍？
9、汞对玻璃表面完全不润湿，若将直径0.100mm的玻璃毛细管插入大量汞中，试求管内汞面的相对位置。已知汞的密度为1.35×104kg·m3-，表面张力为0.520N·m1-。
10、25℃时，已知大颗粒CaSO
在水中的溶解度为15.33×103-mol·dm3-，r =3.0×105-cm
4
的CaSO4细晶溶解度为18.2×103- mol·dm3-，ρ(CaSO4)=2.96g·cm3-,试求算CaSO4与水的界面张力。
11、电泳实验测得Sb2S3溶胶在电压为210V，两极距离为38.5cm时，通电2172s，引起溶胶
界面向正极移动3.20cm。已知溶胶的相对介电常数D r=81.1，粘度η=1.03m·Pa·s，求算此溶胶的电动电势。
八、综合题
1、如果水中仅含有半径为1.00×103-mm的空气泡，试求这样的水开始沸腾的温度为多少度？已知100℃以上水的表面张力0.0589 N·m1-，汽化热为40.7kJ·mol1-。
2、蒸气迅速冷却至25℃时会发生过饱和现象。已知25℃时水的表面张力为0.0715 N·m1-，
当过饱和蒸气压为水的平衡蒸气压的4倍时，试求算最初形成的水滴半径为多少？此种水滴中含有多少个水分子？
3、已知水在293K的表面张力为0.07275N·m1-，摩尔质量M=0.018kg·mol-1，密度为103kg·m3-。273K时，水的饱和蒸气压为610.5Pa，在273～293K温度区间水的摩尔汽
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化热为40.67kJ·mol1-，求293K，水滴半径R=109-m时水的饱和蒸气压。
4、已知水的表面张力σ/N·m1-=0.1139-1.4×104-T/K，试中T为绝对温度。试求：（1）在恒温283K及恒压pθ下，可逆地使水的表面积增加1×104-m2时所必须做的功为多少？（2）计算过程中系统的△U、△H、△S、△G及所吸收的热。
5、苯的正常沸点为354.45K，汽化热为33.9kJ·mol1-，293.15K时，苯的表面张力为本28.9×10-3N·m-1,密度为879kg·m-3。计算293.15K时,半径为106-m的苯雾滴的饱和蒸气压及苯中半径为106-m的气泡内苯的饱和蒸气压。
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表面现象和分散系统
1、只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生因( ) 正确答案：错 表面张力是增加单位表面积时体系吉布斯自由能的增量，与表面积大小无关。2、对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。( ) 正确答案：对 3、恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。( ) 正确答案：错 反馈：缺少“定组成”的条件。 4、过饱和蒸汽之所以可能存在,是因新生成的微小液滴具有很大的比表面吉布斯函数。( ) 正确答案：错 反馈：是因为微小液地具有较大的指向液滴内部的附加压力： 5、液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。( ) 正确答案：错 反馈：决定于液体能否润湿固体． 6、单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。( ) 正确答案：错 反馈：多分子层吸附中的第一层可能是化学吸附。 7、产生物理吸附的力是范德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。( ) 正确答案：错 反馈：化学吸附需要活化能，因而较慢，不易达平衡。 8、在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。( ) 正确答案：错 反馈：Γ值达最大值时，溶质浓度达到ＣＭＣ，而没有饱和。 9、由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。( ) 正确答案：错 反馈：产生负吸附时，恰好相反。 10、表面活性物质是指那些加入到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。( ) 正确答案：错 反馈：应该是“少量溶质即可显著降低溶液的表面张力”。 11、溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统。( ) 正确答案：错 反馈：热力学上是不稳定的 12、溶胶与真溶液一样是均相系统。( ) 正确答案：错 反馈：溶胶是多相体系
表面物理化学总结
第一章 1.将分散相粒子的粒径在1~100 nm之间的系统称为胶体。（1）分散相粒子的半径在1~100nm之间的系统， （2）胶体一般目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。 （3）不少教材认为胶体的范围是1~1000nm 之间。 总之，胶体不是胶，是一个混合物，胶体这个名称是被 沿用下来的。胶体是一个具有巨大相界面的分散体系 2.影响胶体性质的重要因素: (1)质点大小（2）质点形状和柔顺性（3）表面性质（包括电学性质）（4）质点－质点之间的相互作用（5）质点－溶剂之间的相互作用。 3.胶体体系分类: （1）溶胶（胶体分散体系） 表面自由能很高，在热力学上是不稳定的，也是不可逆的， 其组成相一旦发生分离，就不易再恢复原状。 （2）高分子溶液（高分子物质的真溶液－天然的或合成的） 在热力学上是稳定的和可逆的，溶质从溶剂中分离后容易恢 复原状。 （3）缔合胶体 有时称为胶体电解质，在热力学上是稳定的 4.分散体系：一种或多种物质以一定的分散度分散在另一种物 质中所形成的体系。 分散相(disperse phase):被分散的物质，以颗粒分散状态存在 的不连续相,相当于溶液中的溶质; 分散介质（disperse medium）:有分散相在其中的均匀介质， 或称连续相，相当于溶液中的溶剂。 当体系中的质点足够大（1nm~100nm），它与分散介质 之间有明确的界面存在时，称为胶体分散体系 5,分散体系通常有三种分类方法： 按分散相粒子的大小分类：分子分散体系胶体分散体系粗分散体系按分散相和介质的聚集状态分类：液溶胶固溶胶气溶胶 按胶体溶液的稳定性分类：憎液溶胶亲液溶胶
液溶胶（sol）：分散介质为液体，如介质为水则称为水溶胶 固溶胶（solid sol）：分散介质为固体 气溶胶（aerosol）：分散介质为气体 憎液溶胶: 半径在1 nm~100 nm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，是热力学上的不稳定体系。 一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是一个不可逆体系， 如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。 憎液溶胶的特性：特有的分散程度多相不均匀性热力学不稳定性 亲液溶胶:半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中， 一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成 溶胶，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。 6. 界面是两相接触的交界部分具有一定厚度（约有几个分子的厚度）的过渡区。 与界面相邻的两个均匀相称为本体相，其中任何一相的变化都会影响到界面的性质。 表面：液体－气体固体－气体 界面: 液体－液体液体－固体固体－固体 7. 质点的不对称性在决定胶体体系的各种性质上均非常重要。 胶体质点按其形状可分为球型、片状和线性等 线形高聚合物分子由于环绕碳－碳键和其他键的旋转而显示出一定程度的柔顺性。8. 溶剂化作用: 胶体质点一般是溶剂化的，其厚度常约为1个分子层左右，这种与质点紧密相连的溶剂应该当作质点的一部分来看待。 在一定条件下，高分子溶质或胶体粒子相互连接，形成空间网状结构，而溶剂小分子充满在网架的空隙中，成为失去流动性的半固体体系，称为凝胶。 9. 溶胶的制备 1）分散法 1.研磨法 2.超声波分散法 3.电弧法 4.胶溶法 2）凝聚法 1.化学凝聚法 2.物理凝聚法 溶胶的净化1）渗析法2）超过滤法 10. 成核与生长 在沉淀过程中，新相的生成包括两个阶段： （1）成核（结晶中心的形成） （2）生长（晶体的长大） 这两种过程的相对速度决定了所形成质点的大小，当 成核的速度高而晶体生长的速度低时，就可以获得高度的 分散体系。 开始成核的速度决定于发生相分离前所能达到的过饱和 程度。当所用的物质溶解度很低时，溶胶就最容易制得 2. 质点生长的速度主要取决于下列因素： （1）所能得到的物质质量。 （2）介质它控制物质向质点表面扩散的速度。 （3）物质的正确取向及与质点晶格相对应的难易程度。 （4）抑制晶体生长的杂质在质点表面上的吸附情况。 （5）质点与质点的聚结作用。
物理化学界面第9章 表面现象总结
第9章表面现象和胶体化学 1 基本概念 1.1界面和表面 不同物质或同种物质的密切接触的两个相之间的过渡区叫界面，如液态水和冰的接触面，水蒸气和玻璃的接触面等等。 表面是指固体对真空或固体和液体物质与其自身的蒸气相接触的面。显然，表面包括在界面的概念之内，但通常并没严格区别两者，“表面”和“界面”互相通用。 1.2 表面能、表面函数和表面功 表面上的物质微粒比他们处于体相内部时多出的能量叫表面能或总表面能。 由于表面的变化通常在等温等压条件下进行，因此这时的表面能实际上就是表面吉布斯函数。 在等温等压下且组成不变的条件下以可逆方式增加体系的表面积时所做的非体积功叫表面功，它在量值上等于表面吉布斯函数。 1.03 表面张力（比表面能） 简单的说，表面张力就是单位面积上的表面能量，即比表面能，因为它与力有相同的量纲，故叫表面张力。实际上，表面张力是表面层的分子垂直作用在单位长度的线段或边界上且与表面平行或相切的收缩力。 1.04 附加压力 弯曲液面下的附加压力是指液面内部承受的压力与外界压力之差，其方向指向曲面球心。 1.5 铺展和铺展系数 某一种液滴在另一种不相溶的液体表面上自行展开形成一层液膜的现象叫铺展，也叫展开。 铺展系数就是某液滴B在液体A的表面上铺展时比表面吉布斯函数的变化值，常用符号为S B/A 1.6 湿润 凡是液体沾湿在固体表面上的现象都叫润湿，其中又分为铺展润湿（液体在固体表面上完全展开），沾湿湿润（液体在固体表面形成平凹透镜）和浸没湿润（固体完全浸渍在液体中），三种湿润程度的差别是：浸没湿润〉铺展湿润〉沾湿湿润 1.7 沾湿功和湿润功 在定温定压下，将单位面积的固-液界面分开时外界所做的可逆功叫沾湿功。这一概念对完全不相溶的两种液体间的界面也适用。 结合功是指定温定压下，将单位面积的液柱拉开时外界所做的可逆功，又叫内聚功。它是同种分子相互吸引能力的量度。 1.08 接触角 液体在固体表面达到平衡时，过三相接触点的切线与固-液界面所夹的最大角叫平衡接触角或润湿角，常用符号θ。例如， 1.09 表面活性物质（表面活性剂） 由亲水的极性基团和亲油的非极性基团组成的能显著降低表面张力的物质叫表面活性物质，又叫表面活性剂，它分离子型和非离子型两大类型，其中离子型表面活性剂又分阴离子型、阳离子型、和两性型三种。1.10 增溶作用 在一种溶剂中加入表面活性物质后，能明显增加原来不溶或微溶于该溶剂的物质的溶解度，这种现象叫增溶作用。如苯不溶于水，加入肥皂后，苯的溶解度大大增加。增溶不同于真正的溶解，主要是促进胶束形成。这种体系是热力学稳定体系。 1.11 乳化作用
《无机及分析化学》科学出版社-第1章分散体系
概述 1.分散体系：由一种物质或几种物质所形成的体系称为分散体系，简称分散系 均相的单相体系 非均匀的多相体系 分散质：被分散的物质 分散剂：起分散作用的物质 2.分类：按分散质粒子的大小 500nm的分散系也表现出溶胶的性质 1.1溶液 溶液的定义：分散质以小分子、离子和原子为质点均匀地分散在分散剂中所形成的分散系 一.物质的量及其单位 1.符号：n；单位:mol 2.摩尔：是一个系统物质的量。 该系统中所包含的基本单元与0.012kg碳12的原子数目相等 1mol12C所含的原子数称为阿伏伽德罗常量（L），约为6.02×10²³mol-1 1mol任何物质均含有L个基本单元 3.基本单元：是系统组成物质的基本组合，用符号B表示。 注：B既可以是分子、原子、离子等其他粒子，也可是这些粒子的特定组合 4.摩尔质量：1mol物质的质量，其数值等于相对原子质量或相对分子质量 （1）符号：M（B） （2）单位：kg/mol，g/mol 二.物质的量浓度 简称浓度 （1）符号：M（B） （2）单位：mol·m-3，常用单位为mol·dm-3或mol·L-1
（3）与摩尔质量的关系： 三.质量摩尔浓度 （1）符号： （2）单位：mol/kg 注：质量摩尔浓度的数值不随温度变化。溶剂是水的稀溶液[b(B)<0.100mol/kg]mb(B）与c(B）数值近似相等 四.摩尔分数 （1）符号： （2）量纲为1 （3） 五.质量分数 （1）符号： （2）量纲为1，也可用百分数表示 1.2稀溶液的依数性 溶液的性质：⑴溶质的本性决定：密度，颜色，导电性，酸碱性… ⑵溶质粒子数目多少决定（依数性）：如溶液的蒸气压下降，溶液的沸点升高，溶液的凝固点降低和溶液的渗透压等 一.溶液的蒸气压下降 1.饱和蒸气压：⑴定义：一定T下，将纯液体置于真空容器中，蒸发速度=凝聚速度，液 体上方的蒸气所具有的压力，简称蒸气压 ⑵特点：任何纯液体在一定温度下都有确定的蒸气压，且随温度的升高而增大 2.蒸气压下降：⑴定义：当纯溶剂溶解一定量难挥发物质时，在同T下，溶液的蒸气压总是
表面及胶体化学知识点归纳
胶体: 指具有高度分散的分散体系（亦是研究对象），分散相可以是一相和多相，粒子大小通常为10－7～10－9m之间. 胶体的研究内容：表面现象、分散体系、高分子溶液。 表面能δ：恒温恒压下，可逆地增加单位表面积，环境对体系所做的功，单位J·m-2。 表面张力δ：单位长度液体表面的收缩力，单位N·m-1（或mN·m-1） l aplace方程：球面，则R1=R2=R，ΔP=2σR 柱面，则R1=R，R2=∞，ΔP=σ/R 球形气泡，且R1=R2=RΔP=4σ/R 表面过剩：界面相与体相的浓度差。 接触角：固液气三相交点处作气液界面的切线，此切线与固液交界线之间的夹角θ。 Gibbs吸附公式：（双组分体系） 固体表面张力：新产生的两个固体表面的表面应力之和的一半。 固体表面能：指产生一平方厘米新表面所消耗的等温可逆功。 Laugmuir理论：假设被吸附分子间无作用力，因而分子脱附不受周围分子的影响。只有碰撞在空间表面的分子才有可能被吸附（单分子层吸附）。固体表面是均匀的，各处吸附能相同。 BET理论的基本假设：①固体表面是均匀的，同层分子（横向）间没有相互作用，分子在吸附和脱附时不受周围同层分子的影响。②物理吸附中，固体表面与吸附质之间有范德华力，被吸附分子间也有范德华力，即吸附是多分子层的。 影响溶液中吸附的因素：吸附剂：溶质、溶剂三者极性的影响；温度：溶液吸附也是放热过程，一般T上升，吸附下降；溶解度：吸附与溶解相反，溶解度越小，越易被吸附；同系物的吸附规律一般随C-H链的增长吸附有规律的增加和减少。Trube规则；吸附剂的孔隙大小；吸附剂的表面化学性质，同一类吸附剂由于制备条件不同，表面活性相差很大，吸附性能也会有很大差异；混合溶剂的影响，色谱法中使用混合溶剂，洗提效果比单纯溶剂好，若自极性相同的混合溶剂中吸附第三组份，等温线界于两单等温线之间；若自极性不相同的混合溶剂中吸附第三组份，吸附量比任何单一溶剂中少，混合溶剂极性一致或不一致情况不同；多种溶质的混合溶液；9、盐的影响，盐的存在通过影响溶质的活度系数、溶解度、溶质的电离平衡而影响吸附。 高分子溶液中的吸附一般特点：吸附高分子是可溶的，因而是线性的。且一般高分子是多分散的，吸附与自多组份中的吸附相似。；同一界面上由于高分子有多种构型，所以吸附平衡时间长。描述高分子吸附状态需要参数很多，建立模型困难不易定量处理。T上升，吸附量上升，这与其它吸附不同。吸附膜厚。吸附高分子可以被其它高分子所取代，即产生交换吸附。吸附平衡后，用同一种溶剂稀释，可产生脱附。 离子选择性吸附：极性吸附剂在多种离子混合溶液中，表面出对某种离子吸附的选择性，即某种离子吸附较多，某种离子吸附较少的吸附现象。 离子交换吸附：一种离子被吸附的同时，从吸附剂表面顶替出等当量的带同种电荷的另一种离子。特点：同电性离子等电量交换、离子交换吸附是可逆的，吸附和脱附速度受溶液中离子浓度的影响、吸附速度较慢，吸附平衡需要时间。 离子交换吸附的强弱规律：带正电的吸附剂容易吸附负离子，反之亦然，溶液中离子浓度相差不大时，离子价数越高，越易被吸附、同价离子在同样条件，离子半径越小，水化能力强，水化膜厚，吸附能力弱。、常见的阴、阳离子交换吸强弱。 Li+ 1.压缩因子 任何温度下 第七章表面现象 1.在相界面上所发生的物理化学现象陈称为表面现象。产生表面现象的主要原因是处在表面层中的物质分子与系统内部的分子存在着力场上的差异。 2.通常用比表面来表示物质的分散度。其定义为：每单位体积物质所具有的表面积。 3.任意两相间的接触面，通常称为界面（界面层）。物质与（另一相为气体）真空、与本身的饱和蒸气或与被其蒸汽饱和了的空气相接触的面，称为表面。 4.表面张力：在与液面相切的方向上，垂直作用于单位长度线段上的紧缩力。 5.在恒温恒压下，可逆过程的非体积功等于此过程系统的吉布斯函数变。 6.影响表面及界面张力的因素：表面张力与物质的本性有关、与接触相的性质有关（分子间作用力）、温度的影响、压力的影响。 7.润湿现象：润湿是固体（或液体）表面上的气体被液体取代的过程。 铺展：液滴在固体表面上迅速展开，形成液膜平铺在固体表面上的现象。 8.亚稳状态与新相生成：a.过饱和蒸汽：按通常相平衡条件应当凝结而未凝结的蒸汽。过热液体：按通常相平衡条件应当沸腾而仍不沸腾的液体。过冷液体：按相平衡条件应当凝固而未凝固的液体。过饱和溶液：按相平衡条件应当有晶体析出而未能析出的溶液。 上述各种过饱和系统都不是真正的平衡系统，都是不稳定的状态，故称为亚稳（或介安）状态。亚稳态所以能长期存在，是因为在指定条件下新相种子难以生成。 9.固体表面的吸附作用： 吸附：在一定条件下一种物质的分子、原子或离子能自动地粘附在固体表面的现象。或者说，在任意两相之间的界面层中，某种物质的浓度可自动发生变化的现象。吸附分为物理吸附（范德华力）和化学吸附（化学键力）。 具有吸附能力的物质称为吸附剂或基质，被吸附的物质称为吸附质。吸附的逆过程，即被吸附的物质脱离吸附层返回到介质中的过程，称为脱附（或解吸）。 10.吸附平衡：对于一个指定的吸附系统，当吸附速率等于脱附速率时所对应的状态。当吸附达到平衡时的吸附量，称为吸附量。气体在固体表面的吸附量与气体的平衡压力及系统的温度有关。 11.吸附等温线：在一定温度下，吸附量与平衡压力之间的关系曲线。饱和吸附量：吸附量不再随压力的上升而增加，达到吸附的饱和状态。 12．朗缪尔单分子层吸附理论：单分子层吸附、固体表面是均匀的。被吸附在固体表面上的分子相互之间无作用力、吸附平衡是动态平衡。 覆盖度：某一瞬间固体总的表面积被吸附质覆盖的分数。 13．溶液表面的吸附： 负吸附：溶质B在表面层中的浓度小于它在溶液本体中的浓度。 正吸附：溶质B在表面层中的平衡浓度大于他在溶液本体的浓度。 溶质的表面吸附量或表面过剩：在单位面积的表面层中，所含溶质的物质的量与表面层中相同数量的溶剂处于溶液本体中所含的溶质物质的量之差值。 14.表面活性物质（表面活性剂）:凡是能使溶液的表面张力降低的物质。习惯上，只溶入少量就能显著降低溶液表面张力的物质。 离子型表面活性剂：在水溶液中能解离为大小不等、电荷想反两种离子的表面活性剂。 第9章 表面现象与分散系统自测题 1．如图所示，该U 型管的粗、细两管的半径分别为0.05cm 和0.01 cm 。若将密度ρ＝0.80 g ?cm -3的液体注人U 型管中，测得细管液面比粗管的液面高h ?＝2.2 cm ，利用上述数据便可求得该液体的表面张力l γ＝( ).设该液体与管壁能很好润湿，即θ＝0°。 A 、5.20×10-3 N ?m -1； B 、10.79×10-3 N ?m -1； C 、12 .82×10-3N ?m -1； D 、因数据不足，无法计算。. 2．在100℃，大气压力为101.325 kPa 下的纯水中，如有一个半径为r 的蒸气泡，则该蒸气 泡内的水的饱和蒸气压r p ( )大气压力0p ；若不考重力的作用，则该蒸气泡受到的压力为( )。 ( ) A 、大于；0p (大气压力)－p ?(附加压力)； B 、大于；0p ＋p ?； C 、小于；0p －p ?； D 、小于；0p ＋p ?。 3．在T ，p 一定下，将一体积为V 的大水滴分散为若干小水滴后，在下列性质中，认为基本不发生变化的性质为( )。 A 、表面能； B 、表面张力； C 、弯曲液面下的附加压力； D 、饱和蒸气压。 4．在室温、大气压力下，用同一支滴管分别滴下同体积的纯水和稀的表面活性剂水溶液(其密度可视为与纯水相同)则水的滴数1n 与稀表面活性剂溶液的滴数2n 之比，即12/n n ( )。 A 、大于1； B 、小于1； C 、等于1； D 、无法比较。 5．已知在25℃下，水与汞、乙醚与汞和乙醚与水的界面张力γ(H 2O/Hg)，γ{(C 2H 5)2O/Hg }和γ{(C 2H 5)2O/H 2O }分别为375，379和10.7 mN ?m -1，则当水滴在乙醚与汞的界面上时的铺展系数S ＝( )mN ?m -1。 A 、743.3×10-3； B 、6 .7×10-3； C 、14.7×10-3； D 、-6.0×10-3。 6．在一定T ，P 下，无论何种气体在固体表面上的吸附过程的熵变一定是( )，而焓变H ?也一定是( )。 A 、大于零； B 、等于零； C 、小于零； D 、无法判定。 7．朗格缪尔所提出的吸附理论及所推导出吸附等温式( )。 A 、只能用于化学吸附； B 、只能用物理吸附； C 、适用于单分子层吸附； D 、适用于任何物理吸附和化学吸附。 8．在恒T ，p 下，于纯水中加入少量表面活性剂时，则表面活性剂在表面层中的浓度( )其在本体中的浓度，此时溶液的表面张力( )纯水的表面张力。 A 、大于； B 、等于； C 、小于； D 、可能大于也可能小于 9．胶体系统的电泳现象说明( )。 A 、分散介质带电； B 、胶粒带有相当数量电荷； C 、胶体粒子处在等电状态； D 、分散介质是电中性的。 10．溶胶中的胶体粒子处在等电态，是指该胶粒处在( )的状态。 A 、热力学电势为零； B 、斯特恩电势为零； C 、ξ电势为零； D 、无法判断的状态。 11．制备BaSO 4溶胶时，是用Na 2SO 4作为稳定剂，则BaSO 4溶胶的胶团结构为( )。 第四章胶体溶液 学习要点 分散系、分散相、分散介质、表面现象、表面能、表面活性物质、吸附、乳化剂、乳化作用、溶胶、胶团结构、Tyndall现象、Brown运动、电泳、电渗。聚沉值、大分子溶液、胶凝、盐析 学习指南 （一）分散系统 分散系统，简称分散系，是由一种或几种物质以较小的颗粒分散于另一种物质中所形成的系统。分散系中被分散的物质称为分散相，容纳分散相的物质称为分散介质。根据物态，分散系有固态、液态与气态之分。液体分散系按其分散相直径的大小不同可分为真溶液、胶体分散系和粗分散系三类。分散系又可分为均相分散系和非均相分散系两大类。均相分散系只有一个相（体系内部物理性质和化学性质均一的部分形成“一相”），包括真溶液、大分子溶液。非均相分散系的分散相和分散介质为不同的相，包括溶胶和粗分散系。 （二）表面现象 我们把在任何两相界面上产生的物理化学现象总称为表面现象。胶体的许多性质，如电学性质、稳定性、保护作用等都与表面现象有关。如果把液体内部分子移到表面层就要克服向内的合力而做功。这种功称为表面功，它以势能形式储存于表面分子。单位表面上的表面自由能即增加单位表面所消耗的功，称为比表面能，比表面能在数值上等于表面张力。 根据热力学原理，表面能有自发降低的趋势。要降低表面能，可通过两种途径：一是缩小物体的表面积；二是降低表面张力或是两者都减小。 表面活性物质分子的一端具有疏水性，另一端具有亲脂性。如果向水中加入表面活性物质，则表面活性物质会部分地代替水分子聚集在溶液表面上，以降低表面张力，导致表面活性物质在表面层的浓度大于在溶液内部的浓度，产生正吸附。 相反，如果向水中加入某些无机盐类(如NaCl等)、糖类(单糖、双糖)以及溶于水的金属氢氧化物、淀粉等表面张力比水大的表面非活性物质，则这类物质在溶液表面层的浓度将会小于它们在溶液内部的浓度，产生负吸附。 （三）乳状液 第八章表面现象和分散系统 一、填空题 1、半径为r的球形肥皂泡内的附加压力是。 2、液滴的半径越小，饱和蒸气压越，液体中的气泡半径越小，气泡内液体的饱和蒸 压越。 3、憎液固体，其表面不能被液体所润湿，其相应的接触角θ 90°。 4、相同温度下，同一液体，随表面曲率半径不同具有不同的饱和蒸气压，若以P 平、P 凹 、 P 凸 分别表示平面、曲面、凸面液体上的饱和蒸气压，则三者的关系是。 5、加入表面活性剂，使液体的表面张力，表面活性剂在溶液表面的浓度一定 它在体相的浓度。 6、润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成关系，与液体的表面张力成 关系。 7、温度升高时，纯液体的表面张力。 8、氢氧化铁溶胶显色，胶粒直径的大小在 m之间。由于氢氧化铁溶胶胶粒带 电荷，所以通过直流电时，在附近颜色逐渐变深。 9、丁达尔效应是光所引起的，其强度与入射光波长的次方成比例。 10、乳状液的类型可以分为和两类，亲水性固体粉末和憎水性固体粉末可 以分别作为型和型乳状液的乳化剂。 11、在讨论固体对气体等温吸附的兰格谬尔理论中，最重要的基本假设为：吸附是层的。 12、表面活性物质在结构上的特点是同时具有基和基。 13、KI与过量的AgNO 3形成溶胶，该溶胶电泳时胶粒向移动；在KCl、K 2 C 2 O 4 、 K 3Fe（CN） 6 三种电解质中，对该溶胶聚沉能力最大的是。 二、单选题 1、氧气在某固体表面的吸附，温度在400K时进行的速度较慢，在305K时更慢，该吸附过 程主要是（） A.物理吸附 B.化学吸附 C.不能确定 D.物理吸附与化学吸附同时发生 2、在三通活塞两端涂上肥皂液，关闭右端，在左端吹一大泡，关闭左端，在右端吹一小泡， 然后打开活塞使左右端相通，将会出现什么现象。（） A.大泡变小，小泡变大 B.小泡变小，大泡变大 C.两泡大小保持不变 D.不能确定 3、晶体物质的溶解度和熔点与其颗粒半径的关系是（） A.半径越小，溶解度越小，熔点越低 B.半径越小，溶解度越大，熔点越低 C.半径越小，溶解度越大，熔点越高 D.半径越小，溶解度越小，熔点越高 4、在一密闭容器内，放有大小不等的圆球形小水滴，经放置一段时间后，会出现的现象是（） A.小水滴变大，大水滴变小，直至大小水滴半径相等 B.小水滴变小，直至消失，大水滴变的更大 C.大小水滴保持原来的半径不变 D.水滴大小变化无规律 5、关于表面张力和表面自由能，下列说法正确的是( ) A.物理意义相同，量纲和单位不同 B.物理意义不同，量纲和单位相同 C.物理意义和量纲相同，单位不同 D.物理意义和单位不同，量纲相同 6、通常称为表面活性剂的物质是指将其加入液体中后( ) A.能降低液体的表面张力 B.能增大液体的表面张力 C.能显著增大液体的表面张力 D.能显著降低液体的表面张力 7、下述现象中与表面活性物质无关的是( ) A.乳化 B.润湿 C.起泡 D.溶解 8、毛笔蘸上水，笔毛就会粘在一起，这是因为 ( ) A.笔毛上的水在空气中有自动收缩减小表面的趋势 B.笔毛被润湿 C.水是表面活性物质 物理化学第八章表面 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 第八章 《表面现象与分散系统》 一、选择题 1．在一般情况下不考虑表面的存在对系统性质的影响是因为（ ）。 A. 表面状态复杂； B. 表面不重要； C. 表面分子数比内部分子少得多，表面效应不明显； D. 表面分子与内部分 子状态一样。 2． 在一支水平放置的洁净的玻璃毛细管中有一可自由移动的水柱，今在水柱 右端微微加热，则毛细管内的水柱将（ ）。 A. 向右移动； B. 向左移动； C. 不移动； D. 条件不足，无法判断。 3．等温等压条件下的润湿过程是：（ ）。 A. 表面吉布斯自由能降低的过程； B. 表面吉布斯自由能增加的过程； C. 表面吉布斯自由能不变的过程； D. 表面积缩小的过程。 4．若某液体在毛细管内呈凹液面，则该液体在该毛细管中将（ ）。 A. 沿毛细管上升； B. 沿毛细管下降； C. 不上升也不下降。 D. 条件不 足，无法判断 5．液体在能被它完全润湿的毛细管中上升的高度反比于（ ）。 A. 空气压力； B. 毛细管半径； C. 液体表面张力； D. 液体粘度。 6．当表面活性剂加入溶剂中后, 产生的效果是（ ）。 A. /0d dc σ< 正吸附； B. /0d dc σ> 正吸附； C. /0d dc σ< 负吸附； D . /0d dc σ> 负吸附。 7．在影响物质表面张力的因素中，下列说法哪个不对?（ ）。 A. 与压力有关； B. 与温度有关； C. 与共存相有关； D. 与表面积有 关。 8． 空气中有一肥皂泡, 直径为2mm, 若其表面张力为0.06 N· m -1, 则泡内附加压 力为（ ）。 第七章 表面现象 一、表面现象 表面现象是研究具有巨大表面系统的物理化学。由于系统的表面层分子和相内部分子的处境不同，引起了表面的特殊物理化学性质，表现出各种表面现象。 1. 比表面吉布斯函数和表面张力 （1）比表面吉布斯函数 n P T A G ,,s ⎪ ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=γ 物理意义：定温定压及组成一定的条件下，每增加单位表面积使系统增加的吉布斯函数；它的含义是，系统单位面积表面层分子比同量的相内分子超出的吉布斯函数。 （2）沿着与表面相切的方向垂直作用于表面上任意单位长度线段上的表面紧缩张力， 称为表面张力。 l F 2= γ 它平行于水平液面，在边界上指向液体内部。 （3）比表面吉布斯函数和表面张力的数值相等，量纲相同，物理意义不同。 （4）表面张力与温度的关系 B B ,,,,s n p A n p T T A S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂γ 2.润湿 （1）根据接触角来判断液体对固体的润湿能力： θ<90º，润湿；θ=0º，完全润湿；θ>90º，不润湿；θ=180º完全不润湿。 （2）根据杨氏方程 l g s l s g ----= γγγθcos 3.弯曲液面现象 （1）附加压力——拉普拉斯方程 r p γ2= ∆ 其方向总是指向曲率中心 （2）微小液滴的蒸气压——开尔文公式 r RT M p p r ργ2ln = （3）毛细现象 gr h ρθ γcos 2= 4.气——固吸附，朗缪尔吸附等温方程式 bp bp ΓΓm +=1 5.溶液的表面吸附和表面活性剂 （1）吉布斯吸附等温方程式 c RT c Γd d γ - = （2）表面活性剂 第十一章表面现象 1．表面能、表面自由能、比表面自由能、表面张力是否是一个概念？相同否？ 答：总的说来四者都是描述表面的过剩能量，但概念上有区别，表面能为物质表面较其内部多余的能量；若在 T，p 恒定时，这部分能量称为表面自由能（表面吉布斯自由 能）；若在T，p恒定时，单位表面的自由能，便称为比表面自由能，其单位为J·m－2，因 J＝N·m，故J·m－2 也可化为N·m－1，这样表面自由能又转变为另一概念，成为垂直作用于单位长度相表面上沿着相表面的切面方向的力，称为表面张 力。虽然比表面自由能和表面张力的数值相同，也可混用，但概念有差别，前者是标 量，后者是矢量。 2．若在容器内只是油与水在一起，虽然用力振荡，但静止后仍自动分层，这是为什么？ 答：油与水是互不相溶的，当二者剧烈振荡时，可以相互分散成小液滴，这样一来，表面能增大，这时又没有能降低表面能的第三种物质存在，因此这时为不稳定体系， 体系有自动降低能量的倾向，分层后，体系能量降低，因此会自动分层。 3．铅酸蓄电池的两个电极，一个是活性铅电极，另一个是活性氧化铅电极，你是怎样理解这理解这“活性”两字？ 答：这里活性是指铅或氧化铅处于多孔性，即具有大的比表面积，具有较高比表面自由能，处于化学活性状态。这是在制备电极时经过特殊活化工序而形成的高分散状态， 根据热力学理论及表面性质，若铅蓄电池长期使用或者长期放置而未能及时充电， 电极的高分散状态会逐渐减低，这种活性也就消失。 4 在化工生产中，固体原料的焙烧，目前很多采用沸腾焙烧，依表面现象来分析有哪些优点？答：沸腾焙烧是将固体原料碎成小颗粒，通入预热的空气或其它气体，使炉内固体颗粒在 第九章 化学动力学基本原理 质量作用定律 r = k[A]a [B]b ；质量作用定律只适用于基元反应。（简单反应和复合反应中的各基元反应） 简单反应都是简单级数反应，但是简单级数反应不一定是简单反应 一级反应： x x a a c c t k -=-==11ln ln ln 01；c c k t 01ln 1= 1）k1单位：s-1 2）半衰期t1/2：当c=1/2c0时所需时间 1 10012/16932 .02ln 2/ln 1k k c c k t = == ；t ? 与起始浓度c0无关。 阿累尼乌斯公式 ??? ? ??-=???? ??-=1212211211)()(ln T T T T R E T T R E T k T k a a ； 26.20/106.12ln ln 3 +?-=+-=K T A RT E k a Ea =12.6 ×10^3×R=104.8kJ · mol-1 lnA=20.26 A = e^20.26 = 6.29 ×10^8 mol-1·dm3·s-1 第八章 表面现象与分散系统 表面张力σ 单位：N/m 物理意义：表面紧缩力 定义：在相表面的切面上，垂直作用于表面任意单位长度上的紧缩力。 影响表面张力的因素：1. 物质的种类及共存相的种类（性质）； 2. 温度影响： 前者<0，即温度升高，表面张力变小 拉普拉斯公式：r p σ 2= ? r ：曲率半径。r 越大，Δp 越小；平面时r 趋近于无穷大，Δp=0 1.不管是凸液面，还是凹液面，附加压力的方向总是指向球心，即球内的压力一定大于球外的压力； 2. 液膜（肥皂泡）Δp=4σ/r Kelvin 公式： (液相) P'=P+2σ/r ；(气相) pr 凹（液中气泡）：r 取负值，pr < p ；凸（小液滴）：r 取正值，pr > p 人工降雨（过饱和蒸气） 高空中没有灰尘,水蒸汽可达到相当高的过饱和程度而不致凝结成水。因为此时高空中的水蒸气压力虽然对平液面的水来说已是过饱和的了，但对将要形成的小水滴来说尚未饱和，因此小水滴难以形成。若在空中撒入凝结中心(AgI,), 使凝结成水滴的曲率半径加大，其相应的蒸气压可小于高空中已有的水蒸气压，蒸气就在这些微粒表面凝结成水滴。这就是人工降雨的基本道理。 液体的润湿与铺展 合力σ(s-g)－σ(s-l)－σ(l-g)cos θ： <0，Ｏ点向右移，收缩，如石蜡上的水滴 =0，平衡，液滴保持一定形状 >0，Ｏ点向左移，液体铺展 ,如洁净玻璃上的水滴 接触角的计算（平衡时(即合力为零时） θ<90°：润湿，该固体则称为亲液（水）性固体, 如：石英、无机盐 θ=0°：完全润湿，铺展 θ>90°：不润湿，该固体则称为憎液（水）性固体，如：石蜡、石墨 θ=180°：完全不润湿 （1）锄地保墒 切断毛细管，使水分不能沿毛细管上升到地表而蒸发；毛细管凝聚，水在毛细管中呈凹液面，其饱和蒸气压小于水平液面的饱和蒸气压，水蒸气易在切断的毛细管中凝结成水。 （2）两块洁净的玻璃之间放少量水后，为什么很难纵向拉开？ 垂直方向上的压力为p ，而水平方向上压力为p –Δp 。所以很难纵向拉开。 Langmuir 单分子层吸附等温式 第十章表面现象6＋2 学时 本章阐明由于物相高度分散后的一些性质以及表面活性剂的一些基本性质。 ★基本要求： 1、明确表面自由能、表面张力的概念，明确表面张力与温度的关系 2、表面热力学及计算。 3、弯曲液面下的附加压力、Laplace方程，了解蒸气压与曲率关系与溶解度与颗粒大小关系的开尔文方程。 4、明确溶液表面张力与溶质、浓度的关系，表面吸附现象与吉布斯吸附公式。 5、明确什么是表面活性物质，了解它在表面上定向排列及降低特性表面自由能的情况，了解表面活性剂的大致分类及它的几种重要作用。 ★基本内容： 1、表面吉布斯自由能与表面张力： 表面吉布斯自由能、表面张力、表面张力与温度的关系。 2、弯曲表面下的附加压力和蒸气压： 弯曲表面下的附加压力、拉普拉斯公式、蒸气压与曲率关系与溶解度与颗粒大小关系的开尔文方程。 3、气体在固体表面上的吸附 气固吸附的一般常识；朗格谬尔单分子层吸附等温式； BET多分子层吸附等温式。 4、液体的铺展与润湿。 5、溶液界面的吸附： 溶液表面张力与溶质、浓度的关系，溶液表面层的吸附现象、吉布斯等温吸附方程式、分子在两相界面的定向排列与吸附量计算。 溶液－固界面现象。溶液中固体表面吸附。 6、表面活性剂： 定义、种类和结构、表面活性物质在吸附层的定向排列、表面活性剂的特性，HLB值、CMC值，表面活性剂的一些重要作用（乳化、加溶、起泡作用）。几种重要的表面现象。 ★重点： 表面自由能与表面张力概念，弯曲液面下的附加压力，拉普拉斯公式，蒸气压与表面曲率关系，开尔文公式，吉布斯表面吸附方程式，表面活性物质的结构与特性。 ★难点： 表面自由能与表面张力概念，弯曲液面下的附加压力，拉普拉斯公式推导，蒸气压与表面曲率关系，开尔文公式推导，溶液表面吸附的吉布斯公式推导，表面活性剂的HLB 值与CMC 值。 ★主要公式及其适用条件 1．比表面吉布斯函数、比表面功及表面张力 面吉布斯函数为恒T ，p 及相组成不变条件下，系统由于改变单位表面积而引起系统吉布斯函数的变化量，即)B(,,)/(αγn p T s A G ??=,单位为2J m ?。 张力γ是指沿着液(或固)体表面并垂直作用在单位长度上的表面收缩力，单位为1N m -?。 面功γ为在恒温、恒压、相组成恒定条件下，系统可逆增加单位表面积时 所获得的可逆非体积功，称比表面功，即s 'r d /d A W =γ，单位为2J m ?。 张力是从力的角度描述系统表面的某强度性质，而比表面功及比表面吉布斯函数则是从能量角度描述系统表面同一性质。三者虽为不同的物理量，但它们的数值及量纲相同，只是表面张力的单位为力的单位与后两者不同。 2．拉普拉斯方程与毛细现象 (1) 曲液面下的液体或气体均受到一个附加压力p ?的作用，该p ?的大小可由拉普拉斯方程计算，该方程为 r p /2γ=? 式中：p ?为弯曲液面内外的压力差；γ为表面张力；r 为弯曲液面的曲率半径。 注意：①计算p ?时，无论凸液面或凹液面，曲率半径r 一律取正数，并规定弯曲液面的凹面一侧压力为内p ，凸面一侧压力为外p ，p ?一定是内p 减外p ， 物理化学表面现象练习题（含答案及详细讲解） 物理化学表面现象练习题 一、判断题: 1.只有在比表面很大时才能明显地瞧到表面现象,所以系统表面增大就是表面张力产生 的原因。 2.对大多数系统来讲,当温度升高时,表面张力下降。 3.比表面吉布斯函数就是指恒温、恒压下,当组成不变时可逆地增大单位表面积时,系 统所增加的吉布斯函数,表面张力则就是指表面单位长度上存在的使表面张紧的力。 所以比表面吉布斯函数与表面张力就是两个毫无联系的概念。 4.恒温、恒压下,凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都就是自发过程。 5.过饱与蒸气之所以可能存在,就是因新生成的微小液滴具有很低的表面吉布斯自由能。 6.液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。 7.单分子层吸附只能就是化学吸附,多分子层吸附只能就是物理吸附。 8.产生物理吸附的力就是范德华力,作用较弱,因而吸附速度慢,不易达到平衡。 9.在吉布斯吸附等温式中,Γ为溶质的吸附量,它随溶质(表面活性物质)的加入量的增 加而增加,并且当溶质达饱与时,Γ达到极大值。。 10.由于溶质在溶液的表面产生吸附,所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的 浓度。 11.表面活性物质就是指那些加入到溶液中,可以降低溶液表面张力的物质。 二、单选题: 1.下列叙述不正确的就是: (A) 比表面自由能的物理意义就是,在定温定压下,可逆地增加单位表面积引起系 统吉布斯自由能的增量 ; (B) 表面张力的物理意义就是,在相表面的切面上,垂直作用于表面上任意单位长 度切线的表面紧缩力 ; (C) 比表面自由能与表面张力量纲相同,单位不同 ; (D) 比表面自由能单位为J·m－2,表面张力单位为N·m－1时,两者数值不同。 2.在液面上,某一小面积S周围表面对S有表面张力,下列叙述不正确的就是: (A) 表面张力与液面垂直 ; (B) 表面张力与S的周边垂直 ; (C) 表面张力沿周边与表面相切 ; (D) 表面张力的合力在凸液面指向液体内部(曲面球心),在凹液面指向液体外部。 3.同一体系,比表面自由能与表面张力都用σ表示,它们: (A) 物理意义相同,数值相同 ; (B) 量纲与单位完全相同 ; (C) 物理意义相同,单位不同 ; (D) 物理意义不同,单位不同。 4.一个玻璃毛细管分别插入25℃与75℃的水中,则毛细管中的水在两不同温度 水中上升的高度: (A) 相同 ; (B) 无法确定 ; (C) 25℃水中高于75℃水中; (D) 75℃水中高于25℃水中。 5.纯水的表面张力就是指恒温恒压下水与哪类相接触时的界面张力: (A) 饱与水蒸气 ; (B) 饱与了水蒸气的空气 ; (C) 空气 ; (D) 含有水蒸气的空气。 物理化学表面现象练习题 一、判断题： 1．只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象,所以系统表面增大是表面张力产生的原因。 2．对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。 3．比表面吉布斯函数是指恒温、恒压下，当组成不变时可逆地增大单位表面积时，系统所增加的吉布斯函数,表面张力则是指表面单位长度上存在的使表面张紧的力. 所以比表面吉布斯函数与表面张力是两个毫无联系的概念。 4．恒温、恒压下,凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。 5．过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很低的表面吉布斯自由能。6．液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。 7．单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。 8．产生物理吸附的力是范德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。 9．在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质）的加入量的增 加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。。 10．由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。 11．表面活性物质是指那些加入到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。 二、单选题: 1．下列叙述不正确的是： (A）比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量； （B）表面张力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长度切线的表面紧缩力； (C）比表面自由能与表面张力量纲相同,单位不同； （D) 比表面自由能单位为J·m－2,表面张力单位为N·m－1时,两者数值不同。2．在液面上，某一小面积S周围表面对S有表面张力，下列叙述不正确的是： (A) 表面张力与液面垂直； (B）表面张力与S的周边垂直； (C) 表面张力沿周边与表面相切 ; （D）表面张力的合力在凸液面指向液体内部(曲面球心)，在凹液面指向液体外部。3．同一体系，比表面自由能和表面张力都用σ表示,它们： （A) 物理意义相同，数值相同；(B）量纲和单位完全相同 ; (C) 物理意义相同，单位不同；(D）物理意义不同，单位不同。 4．一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度: （A) 相同；（B）无法确定； （C) 25℃水中高于75℃水中 ; (D）75℃水中高于25℃水中。5．纯水的表面张力是指恒温恒压下水与哪类相接触时的界面张力: （A) 饱和水蒸气；（B）饱和了水蒸气的空气 ; (C）空气；(D) 含有水蒸气的空气 . 6．水的相图中s、l、g分别表示固、液、气三态， a、b、c、d是四种不同的状态，则在这四种状 态中没有界面张力、只有一种界面张力、有两 种以上界面张力的状态依次是： (A) d、a、b；（B）d、a、c； (C）a、c、b ; (D）b、d、c。 7．某温度压力下，有大小相同的水滴、水泡和气泡， 其气相部分组成相同,见图。它物理化学表面现象及胶体化学总结
第9章 表面现象与分散系统自测题
06第四章胶体溶液于素华
(整理)表面现象和分散系统
物理化学第八章表面
第七章-表面现象
第十一章 表面现象
物理化学简明教程第四版复习资料
第十章 学习小结
物理化学表面现象练习题（含答案及详细讲解）
物理化学表面现象练习题(含答案及详细讲解)