表面化学与胶体例题.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,极性键,非极性键,与压强有关,与温度有关,一般：温度升高,；教材P,544,式（11-3）,温度升高到临界温度,T,c,0,其它：分散度等,与接触相的密度有关（见教材P,543,表11-2）,一般：压强升高,；见教材P,544,图11-5,2.影响表面张力的因素,与物质本性有关,分子间的作用力越大，,接触相相同，,固体,液体,=（,G,T,p,-,G,T,p,）/,A,s,=,G,s,/,A,s,G,s：,(,比)表面过剩Gibbs自由能，,表面过剩自由能,恒,T,，,p,下的表面过程有：,d,G,T,p,=d,G,s,=,d,A,s,+,A,s,d,0,体系中各相组成（,n,i,）恒定，,确定，则：,d,G,s,=,d,A,s,0，表面积减小为自动过程；微物,表面积不能改变时，d,G,s,=,A,s,d,0，,减小为自动过程，吸附，润湿等表面过程。,自动,平衡,自动,平衡,平衡,自动,提问：表面Gibbs自由能、比表面Gibbs自由能、,表面张力三者的概念、单位是否相同？,如何表示？,某立方体物质1kg，总面积为0.54m,2,，表面自由能为0.9 J。当将其粉碎为边长为10,8,m的立方体时，其表面能为,。,=Gs/A=0.9/0.54,Nm-1,A=0.54m,2,=6L,2,L=0.3m,N=(0.3),3,/(10,-8,),3,=0.027,10,24,A=N,6(1,0,-8,),2,Gs=A=N,6(1,0,-8,),2,0.9/0.54=W0,表面张力的数值与很多因素有关，但是它与:,A.温度无关,B.另一相物质无关,C.表面积的大小无关,D.组成无关,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。,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,和比表面都会,增大,，但表面张力,保持不变,，表,面能,变大。,1、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,610,3,N/m。若空气中有一直径为0.02m的球,形肥皂泡，则泡内的附加压力为,。,p,s,=2,/r,p,s,=4,/r,：,Jm,-2,=Nmm,-2,=Nm,-1,Pa=J,m,-3,=Nm,-2,1、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,2、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,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,哪一方向移动？,根据Kelvin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,如何？,凹液面，,r,0，,则：,p,r,=,p,凹,p,0,，,且,|,r|,越小,，,p,凹,越小；,凸液面，,r,0，,则：,p,r,=,p,凸,p,0,，,微小物质的熔点低,（凸面）,微小物质的饱和蒸气压大块物质饱和蒸气压,微小物质化学势,大块物质化学势,，熔融时，,则：,微物熔融应满足：,故熔点降低,T,f（微小）,T,f（大块,）,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,溶解度：恒,T,p,下,，溶质在溶剂中达到溶解,平衡时的（饱和）浓度。,将开尔文公式与亨利定律结合，推导得：,和,若,r,2,r,1,，则,c,2,c,1,，,即：物质颗粒越小，其溶解度越大；,因为固体颗粒的,r,0，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(,c,0,),已知下列各物质的沸点分别为：,正戊烷：36.1；乙烷：88.6；,氮气：195.8；氯气：34.6，在25用活,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：,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,附，则说明,的沸点最低，,的沸点最高。,易挥发的气体最不易被吸附。,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,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？,物理吸附是分子间力起作用，化学吸附是化学键力,起作用。,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。,物理吸附不太牢固，易解吸；化学吸附较牢固，不易解吸。,还有：吸附层，可逆性，吸附温度的区别,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,B.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。,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,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,面上铺展,已知298 K时，,(H,O)72.10 mNm,-1,，,（汞-H,2,O）37.0 mNm,-1,，（汞）=,478 mNm,-1,。试判断水能否在汞表面上铺展,开来?,解：cos=(汞)-(汞-水)/(水)0,说明水能在汞表面上展开。,已知丁酸水溶液在19,的表面张力与浓度的关系为,=,0,a ln（1+bc），式中,0,、a、b均为常数，则溶液的表面吸附量,与溶液浓度c的关系为,。,1、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。若在船尾靠水部分涂抹一点肥皂，再放入水中，情况又如何？,三、胶体的基本性质,1.动力性质：,胶体粒子不规则热运动引起。,（1）布朗运动：,在分散介质中处于不停的，无,规则的热运动状态。,颗粒越小,，,温度越高,，越,剧烈,（2）,扩散：,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(高浓度低浓度)。,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。,布朗运动、扩散,浓度梯度越大，扩散速率越快。,膜内 膜外 膜内 膜外,R,(C,1,)0 R,(C,1,)0,Na,+,(C,1,)Na,+,(C,2,)Na,+,(C,1,+x)Na,+,(C,2,-x),Cl,(0)Cl,(C,2,)Cl,(x)Cl,(C,2,-x),平衡前 平衡后,NaCl，内,=,NaCl，外,即：RTlna,NaCl，内,=RTlna,NaCl，外,a,NaCl，内,=a,NaCl，外,(）,内,=（）,外,（）,内,=（）,外,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：,平衡时膜两边的NaCl浓度之比为：,解：设达平衡时有xmol的NaCl由膜内进入膜外，,则离子浓度分布为：,膜,内,膜 外,P,+,Cl,Na,+,Na,+,Cl,0.025 （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=mol,dm,-3,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）,=,Pa,下列说法中是否正确？,A.温度越高，胶粒越大，Brown运动越明显P587,B.,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。,P589,C.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P589,D.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。P589,E.电势的绝对值越大，扩散层中的反号粒子越少,P593,F.胶粒的折射率与介质的折射率相差越大，散射光越弱P591,A,、,B,、,D,、,E,、,F,不对,（1）晴天的天空是蓝色，朝霞和落日的余晖多,呈红色,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。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-红色,和橙色。,（2）雾天行车用黄灯，危险信号用红灯,不易被散射，,黄灯,柔和,红灯,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：,A.观察丁达尔现象,B.测定粒子布朗运动的平均位移,C.测定电势,D.超显微镜测定粒子大小,溶胶是,不稳定、,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,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。,错。,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,电渗。,加入电解质，电解质中的：,反号离子进入紧密层，分散层变薄，,电,势的绝对值变小，甚至降为0。,同号离子进入紧密层，,分散层变厚，,电,势的绝对值增大。,电势越大，胶体越稳定,下列说法中是否正确？,A.温度越高，胶粒越大，Brown运动越明显P587,B.,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。,P589,C.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P589,D.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。P589,E.电势的绝对值越大，扩散层中的反号粒子越少,P593,F.胶粒的折射率与介质的折射率相差越大，散射光越,弱P591,A,、,B,、,D,、,E,、,F,不对,例：AgI胶体,KI+过量AgNO,3,:AgI,m,n,Ag,+,(,n,-,x,)NO,3,-,x,+,x,NO,3,-,AgNO,3,+过量KI:,AgI,m,n,I,-,(,n,-,x,)K,+,x,-,x,K,+,Fe(OH),3,m,y,FeO,+,(,y,-,z,)Cl,-,z,+,z,Cl,-,分子团,决定电势离子,紧密层 扩散层,胶核,胶粒,胶团,对于将AgNO,3,溶液滴入KI溶液形成的溶胶，浓度相同的下列电,解质溶液：,MgSO,4,、,KNO,3,、,MgCl,2,、,AlCl,3,，对其,聚沉能力由大到小的顺序为,。,AlCl,3,、,MgCl,2,、,MgSO,4,、,KNO,3,对于将KI溶液滴入AgNO,3,溶液形成的溶胶，下列电解质中哪,种聚沉能力最大：,K,2,SO,4,B.KNO,3,C.MgSO,4,D.,LiCl,3,K,2,SO,4,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：,A.电解质的聚沉作用 B.盐析作用,C.溶胶互沉作用 D.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,因有多种，其中与胶体化学有关的是：,A.盐析作用 B.电解质的聚沉作用,C.破乳作用 D.敏化作用,B,有体积各为100L和10L、内含同种气体各100mg和10mg的同,温容器各一个，分别加入2g活性炭，哪一容器中气体被吸附,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,力。设大容器中吸附xmg，小容器中吸附ymg，达平衡时，,两容器的压力相等，则,