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文檔簡介

1、名詞解釋表面過剩:表面相與體相的濃度差。液體表面能:恒溫恒壓下,可逆地增加單位表面積,環(huán)境對體系所做的功,單位J·m-2。液體表面張力:沿液體表面,垂直作用于單位長度上的收縮力,單位N·m-1(或mN·m-1)。接觸角:三相交界點處,從固液界面經(jīng)過液體內(nèi)部與氣液切線之間的夾角。固體表面張力:新產(chǎn)生的兩個固體表面的表面應(yīng)力之和的一半叫表面張力。表面電勢:帶電質(zhì)點的表面與液體內(nèi)部的電位差。電動電勢:固液兩相發(fā)生相對運動的界面與液體內(nèi)部的電位差,稱電動電勢或電勢。*電泳:在電場作用下,帶電的溶膠粒子向作與自己電荷相反的電極方向遷移,對液相作相對運動。*Stern雙電層模

2、型:以被吸附的水化離子中心連成的面稱為Stern面,從固體表面到Stern面之間的吸附層被稱為Stern層聚沉:膠粒聚集變大而沉淀的過程,與沉淀反應(yīng)不同,因聚沉電解質(zhì)的量遠(yuǎn)少于沉淀量,其間不存在當(dāng)量關(guān)系。老化:由于小顆粒具有大的溶解度,靜止時,溶液中的小顆粒溶解,大顆粒長大,直到形成分散度較單一的大顆粒,這一過程稱為老化。*表面活性劑:很少加量即能顯著降低水溶液表面張力的物質(zhì)。表面活性物質(zhì):能降低水溶液表面張力的物質(zhì)。微乳液:兩種互不相溶液體在表面活性劑界面膜作用下形成的熱力學(xué)穩(wěn)定的、各向同性的、低粘度的、透明的均相的分散體系。泡沫:氣體分散在液體中的分散系,氣體是分散相,液體是分散介質(zhì)。絮凝

3、:在溶膠或懸浮液內(nèi)加入極少量的可溶性高分子化合物,導(dǎo)致溶膠迅速沉淀為疏松棉絮狀的現(xiàn)象凝膠:在適當(dāng)?shù)臈l件下,溶膠或高分子溶液中的分散顆粒相互聯(lián)接成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),分散介質(zhì)充滿網(wǎng)絡(luò)之中,體系成為失去流動性的半固體狀態(tài)的膠凍,處于這種狀態(tài)的物質(zhì)稱為凝膠。臨界膠團(tuán)濃度:表面活性劑溶液性質(zhì)發(fā)生突變的濃度。加溶作用:表面活性劑在水溶液中形成膠束后,能夠使原來不溶或微溶于水的物質(zhì)溶解度顯著增加。Laplace方程:三種特殊情況下的表達(dá)式:1、曲面為球面,則R1=R2=R, P=2R2、曲面為柱面,則R1=R,R2=,P=/R3、氣泡存在兩個g-l界面,且R1=R2=RP=4/RGibbs吸附公式沾濕、浸濕、鋪展

4、、潤濕過程的熱力學(xué)判據(jù) 熱力學(xué)判據(jù) 接觸角判據(jù) 沾濕 - Wa=g-l(1+cos)0 180° 浸濕 A=g-lcos0 90° 鋪展 S=g-l(cos-1)0 0° 通常真截將作為潤濕與否的依據(jù),>90°時,稱為不潤濕;<90°時,稱為潤濕;0°時(或不存在)鋪展。*吸附等溫線的類型Langmuir單分子層吸附理論,BET多分子層吸附理論單分子層吸附理論:被吸附分子間無作用力,因而分子脫附不受周圍分子的影響。只有碰撞在空間表面的分子才有可能被吸附(單分子層吸附)。固體表面是均勻的,各處吸附能相同。多分子層吸附理論:

5、固體表面是均勻的,同層分子(橫向)間沒有相互作用,分子在吸附和脫附時不受周圍同層分子的影響。物理吸附中,固體表面與吸附質(zhì)之間有范德華力,被吸附分子間也有范德華力,即吸附是多分子層的。影響溶液中吸附的因素1、吸附劑,溶質(zhì)、溶劑三者極性的影響 一般情況:極性吸附劑易吸附極性溶質(zhì),非極性吸附劑易吸附非極性溶質(zhì)。運用此規(guī)則應(yīng)考慮三者間的關(guān)系,通常極性物易溶于極性溶劑,非極性物易溶于非極性溶劑。2、溫度:溶液吸附也是放熱過程,一般T上升,吸附下降。3、溶解度:吸附與溶解相反,溶解度越小,越易被吸附。4、同系物的吸附規(guī)律:一般隨C-H鏈的增長吸附有規(guī)律的增加和減少。Trube規(guī)則。5、吸附劑的孔隙大小 小

6、孔隙:溶質(zhì)濃度低時,表面只為小部分溶質(zhì)覆蓋,表面性質(zhì)(非極性)起主導(dǎo)作用,濃度增大時,表面為溶質(zhì)分子所飽和,小孔被溶質(zhì)分子所充填,C-H鏈較短者易于充填;在濃度不大不小時,吸附應(yīng)是表面性質(zhì)和孔隙效應(yīng)兩者權(quán)衡的結(jié)果。 大孔隙:其作用是只提供表面,而不再有體積限制作用。6、吸附劑的表面化學(xué)性質(zhì):同一類吸附劑由于制備條件不同,表面活性相差很大,吸附性能也會有很大差異。7、混合溶劑的影響:若自極性相同的混合溶劑中吸附第三組份,等溫線界于兩單等溫線之間;若自極性不相同的混合溶劑中吸附第三組份,吸附量比任何單一溶劑中少,混合溶劑極性一致或不一致情況不同。8、多種溶質(zhì)的混合溶液:溶液中若有多種溶質(zhì),且都能被

7、吸附,一般各溶質(zhì)的吸附比單獨存在時小,吸附規(guī)律可用Langmuir混合吸附公式半定量表示。9、鹽的影響 鹽的存在通過影響溶質(zhì)的活度系數(shù)、溶解度、溶質(zhì)的電離平衡而 影響吸附。 活度系數(shù)增大,溶度下降,則吸附上升。 活度系數(shù)減小,溶度上升,則吸附下降。 上述因素需要綜合考慮,吸附理論現(xiàn)階段還帶有經(jīng)驗性質(zhì)。 固體向高分子溶液中吸附的一般特點1、吸附高分子是可溶的,因而是線性的。且一般高分子是多分散的,吸附與自多組份中的吸附相似。2、同一界面上由于高分子有多種構(gòu)型,所以吸附平衡時間長。3、描述高分子吸附狀態(tài)需要參數(shù)很多,建立模型困難不易定量處理。 4、T上升,吸附量上升,這與其它吸附不同。5、吸附膜厚

8、。6、吸附高分子可以被其它高分子所取代,即產(chǎn)生交換吸附。7、吸附平衡后,用同一種溶劑稀釋,可產(chǎn)生脫附。離子選擇性吸附離子交換吸附的概念及特點1、離子選擇性吸附 在電解質(zhì)溶液中,離子晶體表面吸附時,總有某種電荷的離子較多的被吸附在固體表面上,與其相反的電荷則較多的分布在表面附近。2、離子交換吸附 、定義:一種離子被吸附的同時,從吸附劑表面頂替出等當(dāng)量的帶同種電荷的另一種離子。離子交換吸附的強弱規(guī)律 a、帶正電的吸附劑容易吸附負(fù)離子,反之亦然,溶液中離子濃度相差不大時,離子價數(shù)越高,越易被吸附。 b、同價離子在同樣條件,離子半徑越小,水化能力強,水化膜厚,吸附能力弱。 c、常見的陰、陽離子交換吸強

9、弱。 Li+<Na+<K+<NH4+<Mg+<Ca+<Ba+<Al3+<Fe3+<H+ SO42-<Cl-<Br-<NO3-<I-<<OH- 對于粘土表面K+、H+的吸附特別強。d、離子濃度溶膠粒子表面的電荷來源1電離:有些溶膠粒子本身是一個可離解的大分子2、吸附離子作用(吸附作用):固體表面對電解質(zhì)正負(fù)離子不等量吸附而獲的電荷。3、離子的不等量溶解(離子的溶解作用):由離子型固體物質(zhì)所形成的溶膠,具有兩種相反的離子,如果這兩種離子的溶解是不等量的,溶膠的表面也可以獲得電荷。4、晶格取代:離子在水中因水化

10、而離開表面,于是粘土顆粒帶負(fù)電。5、摩擦帶電:在非水介質(zhì)中,溶膠離子的電荷來源是粒子與介質(zhì)間的摩擦。*Gouy-chapman理論假說擴(kuò)散雙電層的圖示方法a、固體表面是平板型的,y和z方向無限大,而且表面電荷分布是均勻的。b、離子擴(kuò)散只存在于x方向,離子作為一個點電荷來考慮,它在雙電層中的分布符合Boltzmann分布。c、正負(fù)離子電荷數(shù)相等,整個體系為電中性。d、在整個擴(kuò)散層內(nèi)溶劑的介電常數(shù)()相同。Stern雙層模型圖示方法聚沉的實驗規(guī)律1、schulze-hardy規(guī)則(符號價數(shù)法則) 起聚沉作用的主要是反離子,離子價數(shù)越高,其聚沉率也越高。2、離子大小 聚沉值的大小與水化離子半徑有一定

11、關(guān)系,同價離子、離子水化半徑小,聚沉能力大,水化半徑越大,越不易被膠粒吸附(靜電引力越弱),聚沉能力越弱,對一價離子猶其明顯。 高價離子,電荷作用是主要的,離子大小的影響不如一價離子顯著,所以聚沉值的變化范圍較小。3、同號離子的影響 與膠粒所帶電荷相同的離子稱同號離子,一般起穩(wěn)定作用,但有例外,如有機(jī)大離子。4、不規(guī)則聚沉 加入少量電解質(zhì)可以聚沉,稍高,沉淀分散成溶膠,并使膠粒所帶電荷改變符號。繼續(xù)加入電解質(zhì),重新聚沉。5、混合電解質(zhì)的聚沉加和性:電解質(zhì)的聚沉各自獨立,混合電解質(zhì)的聚沉是兩者的加和。對抗性:電解質(zhì)的聚沉作用相互削弱,混合電解質(zhì)的聚沉作 用比加和性予示的弱。協(xié)同效應(yīng):電解質(zhì)的聚沉

12、作用因另一電解質(zhì)的存在而加強。6、溶膠的相互聚沉 指電性相反的溶膠混合發(fā)生聚沉,聚沉程度與兩種溶膠的比例有關(guān),在等電點附近聚沉最完全,個別同性溶膠也能互沉。Dlvo理論的要點總勢能曲線膠體質(zhì)點因范德華力相互吸引又因雙電層重疊而相互排斥,溶膠的穩(wěn)定性取決于二者的相對大小,若斥力大于引力則溶膠穩(wěn)定,若引力大于斥力則溶膠聚沉。高分子絮凝劑作用特點1一般是分子量高的線性化合物,凡是有交聯(lián)或支鏈絮凝效果就差。2、分子質(zhì)量越大,架橋能力越強,絮凝效果越好。3、絮凝劑有一最佳用量。4、高分子基團(tuán)性質(zhì)與絮凝有關(guān),至少應(yīng)具備有能力吸附于固體表面的基團(tuán)。 5、絮凝過程是否迅速徹底取決于各方面因素,絮凝物的大小和結(jié)

13、構(gòu),絮凝物的性能與絮凝劑的混合條件,攪拌速度,容器的形狀等。*空間穩(wěn)定理論的基本要點1、帶電聚合物被吸附以后,會影響膠粒間的靜電斥力位能。這一點同吸附簡單離子相同,同樣可用DLVO理論處理。 2、高聚物的存在通常會減小膠粒間的Hamaker常數(shù),因而也減小了范德華吸引能。 3、由于聚合物的存在而產(chǎn)生一種新的斥力位能空間斥力位能。高分子保護(hù)作用的實驗規(guī)律1、高分子穩(wěn)定劑的結(jié)構(gòu)特點 最有效的高分子穩(wěn)定劑一般而言是嵌段和接枝共聚物A-B。 A:停靠基團(tuán),與質(zhì)點有良好的親合力,可牢固地吸附于膠粒表面。 B:穩(wěn)定基團(tuán),與溶劑有良好的親合力,伸展形成厚的吸附層。2、分子量與濃度 分子量:一般分子量上升,吸

14、附上升,穩(wěn)定性上升,許多還有臨界分子量,低于此分子量則無穩(wěn)定作用。濃度:一般認(rèn)為吸附高分子能蓋住膠粒表面,形成包被層,再多并不能增加其穩(wěn)定作用,用量過低,吸附少,覆蓋少,反而起絮凝作用(高分子敏化作用)3、溶劑的良劣,加的方法和混合次序?qū)θ苣z穩(wěn)定有影響4、溶膠被高分子穩(wěn)定后,體系的物化性質(zhì)發(fā)生顯著變化,變得與所加高分子溶液的性質(zhì)更為接近因此:被保護(hù)的溶膠具有以下特點: .AgBr溶膠的電泳速度與Ag+有關(guān),但加入0.1%的明膠后,電泳速度與Ag+無關(guān),而卻與pH有關(guān),表示體系從AgBr溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂忻髂z溶液有性質(zhì)。 .被高分子保護(hù)的憎液溶膠具有抗老化性。 .被高分子保護(hù)的憎液溶膠在較寬的濃度范

15、圍內(nèi)穩(wěn)定. .被高分子保護(hù)的憎液溶膠具有自動膠溶的可逆性。 .抗鹽聚沉的能力顯著提高。空間穩(wěn)定作用:向溶膠中加入一定量的高分子化合物或締合膠體,能顯著提高溶膠對電解質(zhì)的穩(wěn)定性的現(xiàn)象。高分子絮凝作用機(jī)理:1、 高分子與膠粒電荷相反,則能發(fā)生相互聚沉。2、 脫水效應(yīng),加入高分子水化,使原來水化穩(wěn)定膠粒脫水,發(fā)生聚沉。3、 在低濃度下具有表面活性的高分子在膠粒表面形成第一吸附層,使憎液部分朝外,使溶膠敏化。4、 橋聯(lián)機(jī)理,即高分子可同時吸附在兩個或兩個以上膠粒表面,通過橋聯(lián)方式將膠粒聚在一起而聚沉。表面活性劑的分類陰 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)1、膠團(tuán)內(nèi)核2、膠團(tuán)內(nèi)核中的滲入水3、膠團(tuán)水“界面” 4、擴(kuò)散雙電層部分

16、*表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)域臨界膠團(tuán)濃度關(guān)系1、表活劑的碳?xì)滏滄滈L a、離子型表活劑,C為8-16,同系物中一般每增加一個C原子,CMC下降約為一半。 b、非離子表活劑,增加憎水基C原子數(shù),CMC下降更大。一般每增加2個C原子。CMC下降至1/10。2、碳?xì)滏湻种Ъ皹O性基位置的影響 a、同樣C原子數(shù),有支鏈者CMC較大 b、極性基移向C-H鏈的中部,CMC增大3、C-H鏈中其它取代基的影響 a、C-H鏈中(憎水基)有苯基時,一個苯基相當(dāng)于3.5個CH2 b、在憎水基中引入極性基(如-O-、-OH等),使CMC增大4、碳氟鏈化合物 碳氟鏈表活劑具有很高的表面活性。 碳?xì)滏溨袣浔籉部分取代了的表活劑,

17、其CMC隨被取代程度上升而下降。5、親水基的影響 水溶液中,離子性表活劑的CMC遠(yuǎn)比非離子性大。 a、憎水基相同,離子性表活劑的CMC遠(yuǎn)大于非離子表活劑(大約100倍); b、兩性表活劑的CMC與有同碳原子數(shù)憎水基的離子性表活劑相近。加溶作用的四種方式,影響加溶作用的因素四種方式a、加溶物溶于膠團(tuán)的內(nèi)核 非極性加溶b、加溶于柵欄層非極性加溶c、吸附于膠束表面 - 吸附加溶d、被包于非離子型表面活性劑的聚氧乙烯外殼中- 特殊加溶影響加溶作用的一些因素a、表活劑的結(jié)構(gòu)b、加溶物的結(jié)構(gòu)c、有機(jī)物添加劑對加溶的影響d、無機(jī)鹽效應(yīng)e、溫度的影響添加劑對表活劑溶液性質(zhì)的影響一、同系物的影響,混合物的物理化學(xué)性質(zhì)常介于各化合物之間。二、無

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