胶体与界面化学62423.ppt

 胶体与界面化学 导论（二） —环境工程专业 复习：胶体化学与界面化学的相关性 ◆胶体的基本特性： 特有的分散程度、多相性、聚结不稳定性 ◆ 研究物质的界面特性——界面化学 表面张力、表面能、表面现象及其应用等 ◆研究一群质点所构成的分散体系的性质 ——胶体化学 动力性质、电性质、光学性、流变性质及其应用；胶体的聚结与稳定性等 表面的原子、分子和内部的原子分子是一样的吗？ 表面分子分子受到的作用力不对称，有一边的力场没有得到满足。表面所以会有与内部不同的性质，原因在与此。 关于表面张力 （1）表面张力是由于处于表面层的分子受到“净吸力”的作用而产生的与表面相切，与“净吸力”相互垂直，引起液体表面自动收缩的力 （2）表面张力与表面吉布斯自由能是同一数值的二个不同概念，前者从力学角度，而后者从能量角度讨论界面所存在现象 （3）表面张力是物质的自然属性，与温度、压力、组成以及共存的另一相有关 （4）压力对表面张力的影响 改变气相分子的密度 气体分子在液体表面的吸附及在液体内部的溶解 压力增大，界面张力降低。一般每增加10atm，界面张力约降1mN/m ◆如何证明表面张力的存在？◆如何证明表面张力与温度有关？ 为什么在参观面粉厂时,不能穿带铁钉鞋? 在煤粉或在面粉厂，因为细小的煤粉或面粉悬浮在空中，形成巨大的表面，有着巨大的表面能。 一个小小的火星，会加速煤粉或面粉表面上发生的氧化反应，反应中放出的热量又加速了其它颗粒表面的氧化反应……，因此，引起爆炸！ 一大块煤燃烧为什么不爆炸？ 过饱和蒸气与人工降雨原理 气体凝结成液体，首先要有小液滴产生 小液滴的蒸气压大于平面液体的蒸气压，若在T/K时，压力为P的蒸气对平面液体已达饱和状态，但对小液滴却未达到饱和状态 按照相平衡条件应该凝结而未凝结的蒸气，为过饱和蒸气 增加压力或降低温度，能达到小液滴的饱和状态，而使液滴产生 向蒸气中加入凝结中心，增加液滴的曲率半径，降低其蒸气压，气体迅速凝结成水滴。此为人工降雨的原理。 过饱和溶液——开尔文公式的迁移应用 ●微小晶体颗粒的饱和浓度大于普通晶体的饱和浓度 ●晶体颗粒越小，溶解度越大 ●当溶液在恒温下浓缩时，溶质的浓度逐渐增大，达到普通晶体的饱和度时，对微小晶体仍未达到饱和，所以不析出微小晶体。此时溶液为过饱和溶液 ●溶液过饱和程度太大，会生成过于细小的晶体颗粒，不利于过滤和洗涤 ●向溶液中投入小晶体，防止过饱和程度过高，并获得较大的晶体 4.液体表面张力的测定 ●毛细高度法 ●最大气泡法 ●滴重法 ●吊环法 ●毛细高度法 将一支干净的毛细管插入液体时，若液体能润湿毛细管，则在表面张力的作用下液体沿毛细管壁上升。上升的高度与液体表面张力有关。 ●最大气泡法 最大气泡法装置简单，测定迅速，由于是动态法，气—液界面不断更新，表面活性剂的影响小。因此适用于测定纯液体或洁净的，溶质分子质量比较小的溶液的表面张力。 装置图参见《应用胶体化学》P62 关于界面张力和弯曲液面附加压力 ●许多看似简单、习一以为常的现象，隐含这表面物理化学的原理 毛细现象 ； 液滴、液泡呈球型；小水珠自然汇集成大水珠；过冷现象、过热现象、过饱和现象；人工降雨等 ●许多实验技术方法，建立在理论研究的基础上 毛细管上升法测定表面张力 最大气泡法测定表面张力 加入 “沸石”防止加热时暴沸 定量分析中的“陈化” 你能对下列问题作出回答？ 为什么自然界中液滴、气泡总是圆形的？为什么气泡比液滴更容易破裂？ 毛细现象为什么会产生？ 天空为什么会下雨？人工降雨依据什么原理？向高空抛撒粉剂为什么能人工降雨？ 为什么会产生液体过热现象？加入沸石为什么能消除过热现象？ 两快玻璃板之间有水，为什么不易拉开？ 作业 1.请用本节课所学的知识解释几个与界面化学相关的问题 2.请从网上查询：本次课程所学知识在环境科学与研究中有那些应用?请举例说明。 作业评价标准(合计100分) (1)能用本节课所学的知识完整的解释1-2个 与界面化学相关的问题 (30分) (2)能举出一例说明本次课程所学的知识在环境科 学与研究中的应用。 (30分) (3)能注明参考文献