导图社区 物理化学 胶体及界面化学
物理化学之胶体及界面化学思维导图,包括固体表面吸附、胶体的性质和结构、大分子化合物性质与大分子化合物溶液、溶液的表面吸附、界面现象及自由能等内容。
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胶体及界面化学
固体表面吸附
物理吸附与化学吸附
异
作用力不同
物理吸附:vanderWaals力
化学吸附:化学键
验证方式不同
物理:吸附分子的特征谱带的某些位移或者强度上改变
化学吸附:在紫外、红外有新的特征谱带
同
吸附热都可以用Clausius-Claperon计算
Langmuir吸附等温式
吸附量
两种表示方法:q=V/m q=n/m
吸附量与温度、压力的关系:q=f(T,P)
吸附等温线
保持温度不变,显示吸附量与比压之间的关系
单分子吸附
假设
1 保持温度不变,显示吸附量与比压之间的关系 2 每个吸附位置只能吸附一个气体分子,吸附分子之间没有相互作用 3 吸附平衡是动态平衡,即吸附和脱附的速度相等
θ=ap/(1+ap)
ap<<1,θ与p成直线关系 ap>>1,θ与p无关,吸附达到单分子饱和 压力适中:p/v=1/v∞a+p/v∞,S=V∞LA/22400
BET吸附等温式
接受了Langmuir理论中关于固体表面是均匀的观点,但他们认为吸附是多分子层的。当然第一层吸附与第二层吸附不同,因为相互作用的对象不同,因而吸附热也不同
1 固体表面是均匀的,被分子吸附解吸时不受同一层其他分子的影响 2 固体表面吸附一层分子后,由于其表面的气体自身范德华力,还可以继续发生多分子层的吸附 3 每一层与气相动态平衡
公式

=
吸附热及其他形式的吸附等温方程
吸附热
在吸附过程中的热效应称为吸附热
气体在固体表面上的吸附一般是放热过程,但是习惯将吸附热取为正值
胶体的性质和结构
粒径在1~100nm
气溶胶(雾、烟) 液溶胶(泡沫、乳状液) 固溶胶(泡沫塑料、珍珠)
电动现象和双层结构
电泳与电渗
电泳:在电场作用下,固体的分散粒子在液体中定向运动的现象
电渗:在电场作用下,使固体胶粒不动而液体介质定向移动的现象
胶体带电的原因
胶粒表面吸附了很多符号相同符号的离子
胶粒表面上的分子解离
胶体的双电层模型
Stern的双电层模型
热力学电动势(分散相固体表面与溶液本体之间的电势差)
电动电势(滑动面与溶液本体之间的电势差)
胶体的结构
胶团
胶粒
校核
紧密层
分散层
溶液的稳定性和聚沉现象
影响溶胶聚沉的因素
电解质对溶胶聚沉作用的影响
舒尔茨-哈代规则:聚沉能力主要决定于胶粒带相反电荷的离子价数
价数相同的离子聚沉能力也有所不同 有机化合物的离子都具有很强的聚沉能力 电解质的聚沉作用是正负离子作用的总和
胶体之间的相互作用
将胶粒带相反电荷的溶胶互相混合,会发生聚沉作用
溶胶的稳定性
胶粒的Brown的运动
胶团双电子层结构的存在(最重要原因)
在胶团双电层中的反离子都是水化的
光学性质
丁达尔效应
动力学性质
Brown运动
由高浓度向低浓度扩散
沉降与沉降平衡
大分子化合物性质与大分子化合物溶液
平均相对分子质量
数均分子量
重均分子量
Donna平衡
盐析和凝胶
溶液的表面吸附
溶液界(表)面吸附现象
概念
溶质在界面层的浓度不同于溶液液体相浓度的现象
表面活性物质
此溶质能使溶剂表面张力降低,使界面层浓度大于液相浓度,发生正吸附的溶质
界面吸附量
吉布斯吸附公式
意义
表示了浓度、表面吸附量、温度和界面张力之间的关系
表面活性物质的基本性质
分子结构
一端亲水基,一端疏水基
分类
阴离子型、阳离子型、两性型、非离子型、孪连型
定向排列
胶束
几个分子聚集,憎水基相靠,形成稳定胶束
临界胶束浓度
溶液的浓度到达临界胶束浓度,许多物理性质发生改变
界面现象及自由能
界面张力
在相界面的切面上,垂直作用于界面上任意单位长度切线的界面紧缩力
表面张力随温度的升高而降低因为温度升高时液体分子间引力减弱, 表面分子受到液体内分子的吸引力也跟着减弱
润湿作用
液-固界面上的润湿作用
液-固界面在取代气-固界面的同时,气-液界面也扩大了同样面积的过程
接触角与润湿作用
接触角=0,固体能被液体完全润湿; 接触角<90°,液体可润湿固体; 接触角>90°,固体不能被液体润湿
弯曲液体表面上的蒸汽压
Kelvin方程式
毛细现象
毛细管内的液柱产生的压力:Δp=Δρgh
毛细管越细,与液体成平衡的饱和蒸汽压就越小
液体在固体表面上的润湿作用
沾湿
将气液界面与气固界面转化为液固界面的过程
黏附功Wa=-GWa越大,液体越容易润湿固体
浸湿
气固界面转变为液固界面
铺展
铺展系数S
附加压力和曲率半径的关系
Δp=2σ/R 水平液面:Δp=0 凸型液面:液滴所受压力比平面液体大 曲面是圆柱状:Δp=σ/R 气相中的气泡:气泡内外压力差为Δp=4σ/R