教学单位环境与化学工程学院应用化学教研室课程名称.docx

教 案
2010-2011学年 第1学期
教 学 单 位 环境与化学工程学院应用化学教研室
课 程 名 称 0050107012
课 程 编 号 表面与胶体化学
学 时 32学 分2
适 用 专 业 应用化学年 级四
授 课 教 师 车如心
职 称 教授职 务副院长
大连交通大学教务处制
课 程 教 学 实 施 计 划
授课教师
车如心
辅导教师（助教）

实验（实践）教学指导教师
车如心
学 时 计 划
总 学 时
理论学时
多媒体教学学时
习题课
实验学时
32

32

使 用教 材
名 称
出 版 社
出版时间
获奖情况
《表面与胶体化学》
校内使用教材
2008年

参
考
书
目
《界面与胶体的物理化学》李葵英编著
哈尔滨工业大学出版社
1999年

《胶体与界面化学》陈宗淇编著
高等教育出版社
2001年

《物理化学》(第五版) 傅献彩主编
高等教育出版社
2005年
国家奖
《应用胶体化学》侯万国编著
科学出版社
1998年

教
学
要
求
通过本课程的学习，使学生
1．掌握表面与胶体化学的基本概念、
2．掌握表面与胶体化学的基本性质与表面现象，
3．理解表面与胶体化学的一些基本理论和应用，
4．了解凝胶、乳状液两种典型胶体类型的制备、性质及应用，
5．了解表面活性剂及常用吸附剂的概念、性质及应用。
通过本学科理论的建立和发展的介绍，培养学生的辨证唯物主义世界观和良好的科学素养。

教
学
创
新
与
更
新
相比于基础课，教学方法和教学手段有了很大的更新。在教学方法方面，从简单的填鸭式教学转变为启发式教学，强调理论教学和组织学生参加创新实践活动相结合及课内教学与课外自学相结合，使理科学生在学习知识的基础上培养创新能力，提高科学素质。教学手段采用多媒体与黑板相结合。
在学生掌握表面与胶体化学的基本概念、模型及计算方法，了解不同类型的胶体体系的基本性质与应用，了解近代表面与胶体科学的成就和发展的同时，还应得到一般科学方法的训练和逻辑思维能力的培养，这种训练和培养贯穿在课程教学的整个过程中，使学生体会和掌握怎样由实验结果出发进行归纳和演绎，或由假设和模型上升为理论，并结合具体条件应用理论解决实际问题的方法。

考核方式
闭卷笔试
成绩计算方法
考试卷面成绩占80%
平时成绩占20%
授 课 章 目 录
学时分配
教学方法与手段
进度计划
（周次）
一
4
多媒体教学
5
二
3
多媒体教学
6
三
1
多媒体教学
6
四
12
多媒体教学
7、8、9
五
2
多媒体教学
10
七
2
多媒体教学
10
八
2
多媒体教学
11
习题课
2
第1 – 3章习题课
11
习题课
2
第4章习题课
12
机动
2
辅导、答疑或习题课
12

各 章 教 学 实 施 计 划
授课章名称
第一章 界面现象
课时安排
8
授课时间
1-8周每周周三3、4节
教学目的、要求（分了解、理解、掌握 三个层次要求）：
掌握表面吉布斯自由能、表面张力等表面现象的概念，理解表面现象的本质。掌握弯曲表面的性质，学会使用1、Young-Laplace 公式2、Kelvin 公式3、吉布斯方程4、润湿方程，并能用四个公式解释生产中的表面现象。理解吸附本质，了解吸附等温线的主要类型，能解释简单的表面反应动力学。
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
基本内容：
1.1、表面张力及表面Gibbs自由能
1、表面2、表面张力
人类对原子结构的认识过程
1.2、弯曲表面的表面现象（以气-液界面现象为主）
1、Young-Laplace 公式 2、Kelvin 公式
1.3、新相生成与介安状态
1.4、液-固界面现象
1、润湿的基本类型 2、接触角(润湿角)
1.5、吸附作用
1、溶液表面的吸附（气-液相表面现象）-----吉布斯方程
2、固体表面的吸附（气-固相表面现象）-----吸附等温式
重点
重点掌握四个表面现象公式计算及解释表面现象。
难点
理解表面吉布斯自由能、表面张力等概念及固体表面的吸附。
讨论、思考题、作业：
1．表面吉布斯自由能、比表面吉布斯自由能、表面张力三者的概念、单位是否相同，如何表示?
2．固体表面有过剩的吉布斯自由能吗?它与液体有何不同?
3．气泡、液滴都呈球形，玻璃管口在高温加热后会变得光滑，这些现象的本质是什么?
4．试解释：①人工降雨；②有机蒸馏中加沸石；③毛细管凝聚(下雨前地基潮湿——所谓基
湿而雨)；④过饱和溶液、过饱和蒸气、过冷现象；⑤重量法分析中的陈化作用等。
5．吉布斯自由能越低，则体系越稳定，所以物体总有降低本身吉布斯自由能趋势。试说明
纯液体、溶液、固体是如何降低自己的表面吉布斯自由能的。
6．为什么气体在固体表面上的吸附总是放热的?
参考书目（含参考书、文献等）具体内容：
《物理化学》(第五版) 傅献彩主编

课 堂 教 学 实 施 计 划
第 1 课
教学过程设计（复习、授新课、讨 论、其它）

授课类型（请打√）：理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其它□
教学方式（请打√）：讲授√ 讨论□ 示教□ 指导□ 其它□
教学手段（请打√）：多媒体√□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它□
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
第一章 界面现象
主要内容
1.1、表面张力及表面Gibbs自由能
1、表面2、表面张力
人类对原子结构的认识过程
1.2、弯曲表面的表面现象（以气-液界面现象为主）
1、Young-Laplace 公式
1.1、表面张力及表面Gibbs自由能
一．表面吉布斯自由能和表面张力难点
1．通过多媒体图片介绍各种表面。
2．表面吉布斯自由能：重点讲解表面层分子的状况与本体中不同，表面现象本质，引出表面吉布斯自由能。

3．表面张力：通过实验介绍表面张力及方向。
二．界面张力与温度、压力的关系
1．温度升高是，通常总是使界面张力下降，，这可从热力学的基本公式中看出。
约特弗斯曾提出温度与表面张力的关系式为
2．界面张力与压力的关系比较复杂。
1.2、弯曲表面的表面现象（以气-液界面现象为主）重点
一．弯曲表面下的压力
1．通过多媒体图片介绍各种情况下的附加压力，并总结规律。
2．杨－拉普拉斯公式（Young-Laplace equation）：

是研究弯曲表面上附加压力的基本公式。若是球面，，则变为，若为平面，则和，。
3．利用热力学进行推导
4．杨－拉普拉斯公式的物理意义：
显然附加压力的大小与曲率半径有关。毛细管内充满液体，管端有半径为R’的球状液滴与之平衡，外压为p0，附加压力为ps，液滴所受总压为p＝p0 ＋ps 。
（1）液滴愈小则所受到的附加压力愈大。（2）如果液滴呈凹形，则R’为负值，附加压力（ps）为负值，即凹面下液体所受到的压力比平面下要小。当把毛细管插入汞中时，管内汞面呈凸形。
如液体能润湿毛细管，液面呈弯月凹面。如果液体不能润湿毛细管，则液面下降呈凸面。
5、．杨－拉普拉斯公式应用
可续页

课 堂 教 学 实 施 计 划
第 2 课
教学过程设计（复习、授新课、讨 论、其它）

授课类型（请打√）：理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其它□
教学方式（请打√）：讲授 √ 讨论√□ 示教□ 指导□ 其它□
教学手段（请打√）：多媒体√□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它√
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
界面现象
主要内容
1.2、弯曲表面的表面现象（以气-液界面现象为主）
2、Kelvin 公式
1.3、新相生成与介安状态
二．弯曲表面上的蒸气压 重点
1．开尔文（Kelvin）公式：．
考虑在一定温度T时，设某液体与其饱和蒸气呈平衡
液体（T，p1） ， 饱和蒸气（T，pg）
称为开尔文（Kelvin）公式。
2．开尔文（Kelvin）公式物理意义：
从该式得知对于液滴（凸面，R’>0）其半径愈小，蒸气压反而愈大，而对于蒸气泡（凹面，R’<0），其半径愈小，液体在泡内的蒸气压也愈低，广义地说，在物系中每产生一个新相总是困难的。
3．开尔文（Kelvin）公式应用。
1.3、新相生成与介安状态（亚稳状态）
一、新相生成
在一个稳定相中要生成另一个新相是很不容易的，这就叫做新相难成。如过饱和蒸气、过冷液体、过饱和溶液、过热液体等现象。
这些现象都可以用开尔文公式来解释。因为开始形成的新相一定很小，由于曲率半径小，曲面上所受的附加压力就大。那小颗粒的溶解度、蒸气压一定比大粒子高，而小蒸气泡的蒸气压又比大气泡小，因而会形成过饱和溶液、过饱和蒸气、过冷液体和过热液体等。这些都是新相难成的具体表现形式。
二、常见的亚稳状态
利用表面化学知识与学生一起讨论和定性、定量地解释过饱和蒸气、过冷液体、过饱和溶液、过热液体。
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课 堂 教 学 实 施 计 划
第 3 课
教学过程设计（复习、授新课、讨 论、其它）

授课类型（请打√）：理论课 √ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其它□
教学方式（请打√）：讲授 √ 讨论□ 示教□ 指导□ 其它□
教学手段（请打√）：多媒体□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它√
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
界面现象
主要内容
1.4、液-固界面现象
1、润湿的基本类型 2、接触角(润湿角)
1.4、液-固界面现象
当液体与固体接触时，随着液体和固体自身表面性质及液－固界面性质的不同，液体对固体的润湿情况也不同，有的液体滴到固体上形成小圆珠，（如将水银滴在桌面上），有的液体却能在固体上辅成一层薄膜，（如将水滴在洁净的玻璃板上）。
本节将简要介绍液体对固体的几种润湿情况以及接触角与润湿的关系。
润湿的基本类型：沾附润湿、浸渍润湿、铺展润湿
一．粘附功、浸湿功和铺展系数
1．内聚功Wc（work of cohesion）：
对于两个同样的液面转变为一个液柱的过程，吉布斯自由能变化为

Wc称为内聚功（work of cohesion），是液体本身结合牢固程度的一种量度。
2．浸湿功
在恒温恒压可逆情况下，将具有单位表面积的固体浸入液体中气－固界面转变为液－固界面（在过程中液体的界面没有变化），该过程的吉布斯自由能的变化值为

称为浸湿功，它是液体在固体表面上取代气体能力的一种量度，有时也被用来表示对抗液体表面收缩而产生的浸湿能力，故又称为粘附张力。≥0是液体浸湿固体的条件。
3．铺展系数S：当S≥0时，液体可以在固体表面自动铺展。
二．接触角与润湿作用 重点
1．接触角：
设液体在固体表面上形成液滴，达平衡时，在气、液、固三相交界处，气－液界面和固－液界面之间的夹角称为接触角，用θ表示，它实际湿液体表面张力γg-1和液－固界面张力γ1-s间的夹角。
2．杨氏公式：
接触角的大小是由在气、液、固三相交界处，三种界面张力的相对大小所决定的，从接触角的数值可看出液体对固体润湿的程度。

可得如下结论：
（1）如果，则，，这是完全润湿的情况，在毛细管中上升的液面呈凹型半球状就属于这一类。
（2）如果，则，固体能为液体所润湿。
（3）如果，则，固体不为液体所润湿，如水银滴在玻璃上。

3．润湿的应用
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课 堂 教 学 实 施 计 划
第 4 课
教学过程设计（复习、授新课、讨 论、其它）

授课类型（请打√）：理论课 √ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其它□
教学方式（请打√）：讲授 √ 讨论□ 示教□ 指导□ 其它□
教学手段（请打√）：多媒体√□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它√
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
界面现象
主要内容
1.5、吸附作用
1、溶液表面的吸附（气-液相表面现象）-----吉布斯方程
2、固体表面的吸附（气-固相表面现象）-----吸附等温式
一、溶液表面的吸附（气-液相表面现象）-----吉布斯方程 重点
1．吸附作用的概念及原理
若所加入的溶质能降低表面张力时，则溶质力图浓集在表面层上以降低体系的表面能；反之当溶质使表面张力升高时，则它在表面层中的浓度比在内部的浓度来得低。但是，与此同时由于浓差而引起的扩散，则趋向于使溶液中各部分的浓度均一，在这两种相反过程达到平衡之后，溶液表面层的组成与本体溶液的组成不同，这种现象通常称为在表面层发生了吸附作用。
平衡后，对于表面活性物质来说，它在表面层中所占的比例要大于它在本体溶液中所占的比例，即发生正吸附作用；而非表面活性物质在表面层所占比例比本体中的小，即发生负吸附作用。
2．吉布斯吸附公式

为溶质的表面超额（surface excess，或称为表面超量）。
3．吉布斯公式得到如下结论：
⑴ 若，即增加溶质活度使溶液的表面张力降低者，为正值，是正吸附。此时表面层中溶质所占的比例比本体溶液大。表面活性物质就是属于这种情况。
⑵ 若，即增加溶质活度会使溶液的表面张力升高者，为负值，是负吸附。此时表面层中溶质所占的比例比本体溶液要小。非表面活性物质就是属于这种情况。
利用吉布斯公式可以讨论关于表面活性物质分子在两相界面上定向排列的问题。
二、固体表面的吸附
1．固体表面的吸附：
处在固体表面的原子，由于周围原子对它的作用力不对称，即原子所受的力不饱和，因而有剩余力场，可以吸附气体或液体分子。
2．吸附等温线
当气体在固体表面被吸附湿，固体叫吸附剂（adsorbent），被吸附的气体叫做吸附剂。吸附量q通常是用单位质量的吸附剂所吸附气体的体积V（一般换算成标准状况（STP）下的体积）或物质的量n表示，如
或
3．吸附现象的本质——化学吸附和物理吸附
化学吸附与物理吸附的比较

物 理 吸 附
化 学 吸 附
吸附力
范德华力
化学键力
吸附热
较小，近于液化热，一般在几百到几千焦耳每摩尔
较大，近于化学反应热，一般大于几万焦耳每摩尔
选择性
无选择性
有选择性
吸附稳定性
不稳定，易解吸
比较稳定，不易解吸
分子层
单分子层或多分子层
单分子层
吸附速率
较快，不受温度影响，故一般不需要活化能
较慢，温度升高则速度加快，故需活化能
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各 章 教 学 实 施 计 划
授课章名称
第二章 表面化学在生产中的应用

课时安排
10
授课时间
8-16周
教学目的、要求（分了解、理解、掌握 三个层次要求）：
掌握表面活性剂结构、分类、物理化学性质，了解典型表面活性剂应用。
掌握吸附剂分类、物理化学性质，了解典型吸附剂应用，如活性炭、分子筛、硅胶、活性铝、聚合物吸附剂和生物吸附剂等等。
了解气-固相表面多相催化反应，理解其动力学机理。

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
基本内容
1、表面活性剂及其作用
2、吸附剂
3、气-固相表面多相催化反应
重点：表面活性剂、吸附剂
难点：催化反应中的表面化学
讨论、思考题、作业：
1． 总结表面活性剂结构与应用间的关系及
2． 总结生产中常用十种吸附剂
3． 设计一个催化反应实验

参考书目（含参考书、文献等）具体内容：
荆忠胜.表面活性剂概论.2001
石油化工科学研究院起草.催化剂、吸附剂表面积测定法.2006

课 堂 教 学 实 施 计 划
第 5、6 课
教学过程设计（复习、授新课、讨 论、其它）

授课类型（请打√）：理论课 讨论课√□ 实验课□ 习题课□ 其它□
教学方式（请打√）：讲授 √ 讨论√□ 示教□ 指导□ 其它□
教学手段（请打√）：多媒体√□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它√
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
第二章 表面化学在生产中的应用
一、表面活性剂及其作用
1．表面活性剂
某些物质当它们以低浓度存在于其一体系中时，可被吸附在该体系的表面（界面）上，使这些表面的表面自由能发生明显降低的现象，这些物质被称为表面活性剂。
表面活性剂分子是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物。

2．表面活性剂的结构对其效率及有效值的影响
表面活性剂的效率：是指使水的表面张力明显降低所需要的表面活性剂浓度。
表面活性剂的有效值：则是该表面活性剂能够把水的表面张力可能降低到的最小值。
表面张力随表面活性剂浓度的增加而急骤下降，以后逐渐平缓。
3．表面活性剂的分类

4．根据表面活性剂的分类，介绍各类表面活性剂的结构特点及应用
5、表面活性剂的几种重要作用
润湿作用
起泡作用
增溶作用
乳化作用
洗涤作用
在微粉制备及复杂形态无机材料合成中的应用
6、高分子表面活性剂的分类及实例

7、胶束结构
憎水基被推出水面，伸向空气，亲水基留在水中，结果表面活性剂分子在界面上定向排列，形成单分子表面膜。
分散在水中的表面活性剂分子以其非极性部位自相结合，形成憎水基向里、亲水基朝外的多分子聚集体，称为缔合胶体或胶束。
表面活性剂分子开始形成缔合胶体的最低浓度称作临界胶束浓度(CMC)
各种缔合胶束的形状
球状
层状

棒状

8、表面活性剂的HLB值
HLB值=
亲水基质量
亲水基质量+憎水基质量
×100/5

石蜡无亲水基，所以 HLB=0；聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20；其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间
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课 堂 教 学 实 施 计 划
第 7、8 课
教学过程设计（复习、授新课、讨 论、其它）

授课类型（请打√）：理论课□ 讨论课√□ 实验课□ 习题课□ 其它□
教学方式（请打√）：讲授√□ 讨论√□ 示教□ 指导□ 其它□
教学手段（请打√）：多媒体√□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它√□
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
第二章 表面化学在生产中的应用
二、吸附剂
1、吸附剂分类、特点
2、常用吸附剂的结构、性能和改性
硅胶：硅胶的制备方法、硅胶的物理结构和吸附性能、硅胶的表面结构和性能
活性氯化铝：氢氧化铝氧化铝的孔结构氧化铝的表面性质和吸附性能活性氧化铝的质量指标
活性炭：活性炭的种类、活性炭的制备方法和制炭理论、孔结构、活性炭的吸附行为
吸附树脂：吸附树脂的制备原理、影响树脂吸附的因素
粘土：粘土的晶体结构、黏土的某些物理化学性能、具有吸附作用的粘土
硅藻土：硅藻土的种类和化学组成、硅藻土的孔结构、硅藻土的热稳定性
分子筛：分子筛的种类和化学组成、分子筛的结构特点、分子筛的吸附性能、分子筛在其他方面的应用
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课 堂 教 学 实 施 计 划
第 9 课
教学过程设计（复习、授新课、讨 论、其它）

授课类型（请打√）：理论课√□ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其它□
教学方式（请打√）：讲授√□ 讨论□ 示教□ 指导□ 其它□
教学手段（请打√）：多媒体□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它√□
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
第二章 表面化学在生产中的应用
三、气-固相表面多相催化反应
1．化学吸附与催化反应
吸附是气－固相多相催化反应的必经阶段。
对于气－固相催化反应来说，固体表面是反应的场所，比表面的大小直接影响反应的速率，多采用比表面大的海绵状或多孔性的催化剂。
化学吸附的强弱与催化剂的催化活性有密切的关系。可以就几种金属对合成氨反应速率的影响来进行比较。一个催化剂的活性与反应物在催化剂表面上的化学吸附强度有关。只有在化学吸附具有适当的强度时，其催化活性才最大。一个催化反应得以进行的首要条件是化学吸附。
2．气－固相表面催化反应速率
气－固多相体系的动力学要比均相体系复杂得多。这主要是因为：
（1）多相催化反应是在固体催化剂表面上实现的多步骤过程。一般说来，可有下列五步：
（ⅰ）反应五从气体本体，扩散到固体催化剂表面。
（ⅱ）反应物被催化剂表面所吸附。
（ⅲ）反应物在催化剂表面上进行化学反应。
（ⅳ）生成物从催化剂表面脱附。
（ⅴ）生成物从催化剂表面扩散到气体本体中。
这五个基元步骤有物理变化也有化学变化，其中（ⅰ）、（ⅴ）是物理扩散过程，（ⅱ）、（ⅳ）是吸附和脱附过程，（ⅲ）是表面化学反应过程。每一步都有它们各自的历程和动力学规律。所以研究一个多相催化过程的动力学，既涉及到固体表面的反应动力学问题，也涉及到吸附和扩散动力学的问题。
（2）吸附、表面反应、解吸这三个步骤是在表面上实现的，因而它们的速率就与表面上被吸附物的浓度有关。
（3）反应涉及到固体催化剂的表面，但是目前我们对于固体催化剂的表面结构和性质知道得仍不够充分。
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课 堂 教 学 实 施 计 划
第 10 课
教学过程设计（复习、授新课、讨 论、其它）

授课类型（请打√）：理论课□ 讨论课□ 实验课□ 习题课√□ 其它□
教学方式（请打√）：讲授□ 讨论√□ 示教□ 指导√□ 其它□
教学手段（请打√）：多媒体√□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它√□
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
习题课
1．在293 K时，把半径为1×10-3m的水滴分散成半径为1×10-6m的小水滴，比表面增加多少倍?表面吉布斯自由能增加多少?环境至少需做功多少?已知293 K时σ(H2O)＝72.75 mN·m-1。（答案：×10-4 J）
解： N=(4Π/3)/(4Π/3)= /
小颗粒的面积为： N×4Π=4Π/r2
大颗粒的面积为： 4Π
面积增加倍速为：(4Π/r2)/4Π=r1/r2=103
ΔGs’=4Π(/r2-)·σ
=4×Π×[(1×10-3)3/10-6-(1×10-3)2]×72.8×10-3=9.14×10-4J
2．在298 K时，1,2—二硝基苯(NB)在水中所形成的饱和溶液的浓度为×10-3mol·L-1，计算直径为1×10-8m的NB微球在水中的溶解度。已知298 K时NB／水的表面张力为25.7 mN·m-1，NB的密度为1 566 kg·m-3。×10-3 mol·dm-3）
解：根据开尔文公式：lnC/Co=2σM/ρRT·1/r 将数值代入，得：
lnC/Co=2××10-3×168/（1566××298）
∴×10-3 mol·dm-3
3．373 K时，水的表面张力为58.9 mN·m-1，密度为958.4 kg·m-3，在373 K时直径为
1×10-7m的气泡内的水蒸气压为多少?在101.325 kPa外压下，能否从373 K的水中蒸发出直径为1×10-7m的气泡?（答案：99.91kPa）
解：
气泡为凹面，r=0.5×10-7m
lnPr/Ps =2×58.9×10-3×18×10-3/[958.4×8.314×373×(-5×10-3

因Pr<P(外)，故不能蒸发出直径为1×10-7m的气泡。
4．水蒸气骤冷会发生过饱和现象。在夏天的乌云中，用干冰微粒撒于乌云中使气温骤降至293 K，此时水气的过饱和度(ｐ／ｐｓ)达4，已知293 K时σ(H２O)＝72.75 mN·m-1，
ρ(H2O)＝997 kg·m-3。求算：(1)开始形成雨滴的半径；(2)每一滴雨中所含的水分子数。
×10-10 m，66个）
解：（1）据开尔文公式：lnPr/Ps=2σM/ρRTr 即
ln4=2×72.75×10-3×18×10-3/(997×8.314×293r)
∴ r=7.8×10-10m
(2)雨滴的体积 V=4Π(7.8×10-10)3/3=1.99×10-27m3
雨滴中的水分子数为：
N=VρL/M=1.99×10-27×997×8.02×1023/18×10-3=66（个）
5．已知293 K时，σ(H２O)＝72.75 mN·m-1，σ（汞-H2O）＝37.5 mN·m-1，σ（汞）= 483 mN·m-1。试判断水能否在汞表面上铺展开来?
解：cosθ=[σ(汞)-σ(汞-水)]/σ(水)
＝483×10-3-375×10-3）×10-3
说明水能在汞表面上展开。
6．在298 K、101.325 kPa下，将直径1 μｍ的毛细管插入水中，在管内需加多大压强才能防止水面上升?若不加额外压强，则管内液面能升多高?已知该温度下σ(H2O)＝×10-3 N·m-1，ρ(H2O) ＝1 000 kg·m-3，接触角θ＝0，重力加速度ｇ＝9.8 m·s-2。
（答案：pS =288kPa，h=）
解：　　Ps－2σ/r=2×72×10-3/5×10-7=288×103Pa
mg=2Πrσ而m=Πr2·h·ρ
2σ/r=ghρ=288×103Pa
∴h=288×10-3/(1000×9.0)=
7．氧化铝陶瓷上需要涂银，当加热到1273 K时，液体银能否润湿陶瓷表面? 已知该温度下
σ(Al2O3)＝1.0 N·ｍ-1，液态银σ(Ag)＝0.88 N·m-1，σ(Al2O3-Ag)＝1.77 N·m-1。
（答案：150°，不能润湿）
解：cosθ=(σAl2O3-g－σAl2O3-Ag)/ σAg-g
∴θ=151o 不能润湿
8．1 g活性炭吸附CO2气体，在303 K吸附平衡压强为79.99 kPa，在273 K时吸附平衡压强为23.06 kPa，求1 g活性炭吸附0.04 L标准状态的CO2气体的吸附热(设吸附热为常数)。
（答案：）
解：把吸附当相平衡看待，应用克－克公式ln(79.99/23.06)=(ΛH吸/R)·(1/303-1/273)
∴ΔH吸 =-28513 J·mol-1吸附的吸附热=ΔH吸

各 章 教 学 实 施 计 划
授课章名称
第三章 胶体

课时安排
3
授课时间
第6周
教学目的、要求（分了解、理解、掌握 三个层次要求）：
掌握胶体化学的基本概念，理解胶体的基本性质，了解胶体化学理论和概念的新发展。掌握胶体化学新的重要应用领域，注重理论联系实际，特别是联系胶体化学在功能性纳米材料方面的开发研究中的应用，掌握应用胶体化学基本原理解决实际问题时的思路和方法。

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
基本内容：
胶体概述
胶体的制备和净化
胶体的性质
凝 胶
高分子溶液
乳状液
重点：胶体的性质
难点：高分子溶液
讨论、思考题、作业：
1．用As２O３与略过量的H２S反应制成As２S３胶体，试写出胶体的结构式。
2．为什么胶体会产生布朗运动?真溶液的分子有无布朗运动和热运动?
3．布朗运动的结果使胶体具有动力学稳定性，但布朗运动也有可能使胶体碰撞而聚沉，这
种分析矛盾吗?
4．丁铎尔效应是如何引起的?粒子大小在什么范围内才能观察到丁铎尔效应?夕阳西下前看
到太阳是红黄色的，而落下后的天空又是蓝色的，为什么?
5．江河入海处，常形成三角洲，风平浪静的大海清澈见底不像河水混浊，能解释吗?
6．热力学电势、电极电势和ζ电势有何区别和联系?电解质的加入对它们有什么影响?
参考书目（含参考书、文献等）具体内容：

课 堂 教 学 实 施 计 划
第 11 课
教学过程设计（复习、授新课、讨 论、其它）

授课类型（请打√）：理论课√□ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其它□
教学方式（请打√）：讲授√□ 讨论□ 示教□ 指导□ 其它□
教学手段（请打√）：多媒体□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它√□
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
第三章 胶体
胶体概述
胶体的制备和净化
胶体的性质

一、 分散系的性质
按分散相的分散程度分类（分散介质为连续相）
分散相的半径r/m
分散体系类型
r<10-9
分子（离子）溶液、混合气体
10-9<r<10-7
胶体
r>10-7
粗分散体系如乳浊液、悬浊液

二、胶体分类
分散剂
分散质
名称 实例
气体
L
S
气-液溶胶 雾，云
气-固溶胶 烟，含尘的空气
液体
G
L
S
液-气溶胶 泡沫
液-液溶胶 乳状液,牛奶，石油
液-固溶胶 凝胶，悬浮液,黄油
固体
G
L
S
固-气溶胶 泡沫塑料，沸石，分子筛
固-液溶胶 凝胶，珍珠，某些宝石
固-固溶胶 乳状液,豆腐,有色玻璃，合金

三、胶体基本特征
1、分散性
溶胶中粒子的大小约为10-9-10-7m之间，其许多特性，如扩散作用快，不能透过半透膜，渗透压低，动力稳定性强，乳光亮度高等，都与其特有的分散程度密切相关。
2、多相，胶团结构复杂性
3、聚结不稳定性
多相和高度分散导致热力学不稳定性，胶体粒子有聚结而降低表面积和表面能的趋势。即具有聚结不稳定性。
4、聚结稳定性
胶体分散相粒子表面也象真溶液中会形成溶剂而具有分散介质的性质。这种膜对分散相粒子起保护作用，使粒子在相互碰撞时不会结合在一起。胶体粒子能够保持单个独立状态而不相互结合的这种稳定性，即聚结稳定性。
5、动力稳定性（具有动力稳定性说明胶体粒子非常活跃）
四、胶团的结构

一、溶胶的制备
通常制备方法大致分两类：分散法、凝聚法。
 1、分散法----即使大块物质在有稳定剂存在时分散成胶体粒子的大小。
（1）研磨法
（2）胶溶法

（3）超声波分解法
（4）电弧法胶体的净化
1、 渗析
2、 超过滤
可续页
课 堂 教 学 实 施 计 划
第 12 课
教学过程设计（复习、授新课、讨 论、其它）

授课类型（请打√）：理论课√□ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其它□
教学方式（请打√）：讲授√□ 讨论□ 示教□ 指导□ 其它□
教学手段（请打√）：多媒体□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它√□
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
胶体的性质
通过多媒体布朗运动、丁达尔现象、电泳和电渗等实验讲授下面胶体的性质，使学生在了解胶体的一些重要性质和应用的基础上，认识到物质的性质不仅与物质的结构有关，而且与物质的存在状态有关。
.
一、胶体的运动性质
1、扩散
2、布朗运动
3、沉降
二、胶体的光学性质光散射
1、溶胶的电学性质和胶团结构
2、电动现象及其应用
3、质点表面电荷的来源
4、胶团结构
三、胶体稳定性
1、溶胶的稳定性与DLV0理论
2、溶胶的聚沉
3、高聚物稳定胶体体系的理论
四、流变性质
1、基本概念和术语
2、稀胶体溶液的强度
3、浓分散体系的流变性质
五、胶体粒子的大小与形貌
1、电子显微镜的种类和原理
2、胶粒的形状
六、胶粒的扩散双电层理论
七、溶胶的聚沉
胶粒带电的一般规律 ：
A. 带正电的胶粒：金属氧化物、金属氢氧化物
B. 带负电的胶粒：金属硫化物、非金属氧化物
可续页
课 堂 教 学 实 施 计 划
第 13、14 课
教学过程设计（复习、授新课、讨 论、其它）

授课类型（请打√）：理论课√□ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其它□
教学方式（请打√）：讲授√□ 讨论□ 示教□ 指导□ 其它□
教学手段（请打√）：多媒体□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它√□
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
基本内容
3.4凝 胶

3.4凝 胶
1、概述：凝胶及其通性、凝胶的分类
2、凝胶的形成：凝胶形成的条件、凝胶形成的方法
3、凝胶的结构
4、胶凝作用及其影响因素：溶胶凝胶转变时的现象、影响胶凝作用的因素
5、凝胶的性质：触变作用、离浆作用、膨胀作用、吸附
6、凝胶中的扩散和化学反应：扩散作用、化学反应
7、几种主要的凝胶：硅酸铝凝胶的制备和结构、特性高吸水性聚合物的制备和性能、高吸油性凝胶的制备和性能、凝胶色谱用凝胶、气凝胶

1、聚合物的分子量和分子量分布
2、高聚物的溶解、溶胀及其在溶液中的形态
3、溶液中高分子大小的表征：均方根末端距、均方回转半径
4、高分子溶液的运动性质：扩散与超离心力场下的高分子沉降速度、小高分子溶液的黏度
5、高分子溶液的平衡性质：高分子溶液的渗透压、Donnan平衡、聚电解质的渗透压

1、乳状液概述
2、乳状液的制备和物理性质；混台方式、乳化剂的加入方式、乳状液的物理性质
3、乳状液类型的鉴别和影响类型的因素：乳状液类型的鉴别、决定和影响现状液类型的因素
4、影响乳状液稳定性的因素：乳状液是热力学不稳定体系、油—水间界面的形成、界面电荷、乳状液的戮度、液滴大小及其分布、粉末乳化剂的稳定作用
5、乳化剂的分类与选择：乳化剂的分类、乳化剂的选择
6、乳状液的变型和破乳；乳状液的变型影响、现状液变型的因素、乳状液的破坏
7、微乳状液；微乳状液的微观结构、助表面活性剂的作用、微乳状液的性质、微乳状液的应用前景
可续页
授课章名称
第四章 表面与胶体化学领域新的研究成果及其应用

课时安排
12
授课时间
7、8、9周

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
基本内容：
重点和难点：

讨论、思考题、作业：

参考书目（含参考书、文献等）具体内容：

课 堂 教 学 实 施 计 划
第 15、16 课
教学过程设计（复习、授新课、讨 论、其它）

授课类型（请打√）：理论课√□ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其它□
教学方式（请打√）：讲授√□ 讨论□ 示教□ 指导□ 其它□
教学手段（请打√）：多媒体□ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它√□
教学内容（包括基本内容、重点、难点）：
第四章 表面与胶体化学领域新的研究成果及其应用
4.1 胶体推进剂——胶