2025年胶体与表面化学知识点整理.doc

第一章
1.胶体体系的重要特點之一是具有很大的表面积。
一般规定胶体颗粒的大小為1-100nm（直径）
2.胶体是物质存在的一种特殊状态，而不是一种特殊物质，不是物质的本性。
胶体化學研究對象是溶胶（也称憎液溶胶）和高分子溶液（也称亲液溶胶）。
气溶胶：雲雾，青烟、高空灰尘
液溶胶：泡沫，乳状液，金溶胶、墨汁、牙膏
固溶胶：泡沫塑料、沸石、冰淇淋，珍珠、水凝胶、紅宝石、合金
第二章
一．溶胶的制备与净化
1.溶胶制备的一般条件：（1）分散相在介质中的溶解度必须极小（2）必须有稳定剂存在
2.胶体的制备措施：（1）凝聚法（2）分散法
二．溶胶的运動性质
1.扩散：過程為自发過程
，此為Fick第一扩散定律，式中dm/dt表达單位時间通過截面A扩散的物质数量，D為扩散系数，單位為m2/s，D越大，质點的扩散能力越大
扩散系数与质點在介质中运動時阻力系数之间的关系為：（為阿伏加德罗常数；R為气体常数）
若颗粒為球形，阻力系数=6（式中，為介质的黏度，為质點的半径）
故，此式即為Einstein第一扩散公式
浓度梯度越大，质點扩散越快；就质點而言，半径越小，扩散能力越强，扩散速度越快。
2.布朗运動：本质是分子的热运動
現象：分子处在不停的無规则运動中
由于布朗运動是無规则的，因此就單個粒子而言，它們向各方向运動的几率是相等的。在浓度高的区域，單位体积的粒子较周围多，导致该区域“出多進少”，使浓度減少，這就体現為扩散。扩散是布朗运動的宏观体現，而布朗运動是扩散的微观基础
Einstein认為，粒子的平均位移与粒子半径、介质黏度、温度和位移時间t之间的关系：，此式常称為Einstein-Brown位移方程。式中是在观测時间t内粒子沿x轴方向的平均位移；r為胶粒的半径；為介质的粘度；為阿伏加德罗常数。
3.沉降
溶胶是高度分散体系，胶粒首先受到重力吸引而下降，另首先由于布朗运動促使浓度趋于均一。當這两种效应相反的力相等時，粒子的分布到达平衡，粒子的浓度随高度不一样有一定的梯度，如图所示。這种平衡称為沉降平衡。
三、溶胶的光學性质
1.光散射
（1）丁达尔效应：以一束强光射入溶胶後，在入射光的垂直方向可以看到一道明亮的光带，被称為丁达尔效应
光本质是電磁波，當光波作用到介质中不不小于光波波長的粒子上時，粒子中的電子被迫振動（其振動频率与入射光波的频率相似）,成為二次波源，向各個方向发射電磁波，這就是散射光波也就是我們看到的散射光。
丁达尔效应可以认為是胶粒對光的散射作用的宏观体現。
（2）Rayleigh散射定律
c為單位体积中质點数，v為單個粒子的体积（其线
性大小应遠不不小于入射光波長），為入射光波長，
n1、n2分别為分散介质和分散相的折射率
①散射光强度与入射光波長的四次方成反比。入射光波長愈短，散射愈明显。因此可見光中，藍、紫色光散射作用强。
②分散相与分散介质的折射率相差愈明显，则散射作用亦愈明显。若n1=n2 则無散射現象
③散射光强度与單位体积中的粒子数成正比。
④散射光强度与粒子体积的平方成正比。在低分子溶液中，散射光极弱，因此运用丁道尔現象可以鉴别溶胶和真溶液。
（3）溶胶的颜色：溶胶产生多种颜色的重要原因是溶胶中的质點對可見光产生选择性吸取
若溶胶對可見光的各部分吸取很弱，且大体相似，则溶胶無色
若溶胶能较强的选择性吸取某一波長的光，则透過光该波長的光变弱，就會展現该波長光的补色光
质點對光的吸取重要取决于其化學构造
每种分子均有其自已的特性吸取波長，若特性波長在可見光波長范围内，则该物质显色
四．溶胶的電學性质和胶团构造
1.電動現象及其应用
（1）電泳：胶粒颗粒带電，在外電場的作用下，向正极移動，後来发現，任何溶胶中的胶粒均有這样的現象，带负電的胶粒向正极移動，带负電的胶粒向负极移動，這种現象被称為電泳。
（2）電渗析：水在外加電場的作用下，通過黏土颗粒间的毛细通道向负极移動的現象称為電渗析。
（3）沉降電位，在無外加電場作用下，若使分散相粒子在分散介质中迅速沉降時，使底层与表面层的粒子浓度悬殊，從而产生電势差，這就是沉降電势。這种現象是電泳的逆過程。
贮油罐中的油内常會有水滴，水滴的沉降會形成很高的電势差，有時會引起事故。一般在油中加入有机電解质，增長介质電导，減少沉降電势。
（4）流動電位若用压力将液体挤過毛细管网或由粉末压成的多孔塞，则在毛细管网或多孔塞的两端會产生電位差，此之谓流動電位，此現象為電渗析的逆過程。在用泵输送原油或易燃化工原料時，要使管道接地或加入油溶性電解质，增長介质電导，防止流動電势也許引起的事故。
2.质點表面的電荷的来源
（1）電离：對于也許发生電离的大分子的溶胶而言，则胶粒带電重要是其自身发生電离引起的。
蛋白质分子，當它的羧基或胺基在水中解离時，整個大分子就带负電或正電荷。當介质的pH较低時，蛋白质分子带正電，pH较高時，则带负電荷。當蛋白质分子所带的净電荷為零時，這時介质的pH称為蛋白质的等電點。在等電點時蛋白质分子的移動已不受電場影响，它不稳定且易发生凝聚。
（2）离子吸附：凡經化學反应用凝聚法制得溶胶，其電荷亦来源于离子吸附。胶粒在形成過程中，胶核优先吸附某种离子，使胶粒带電，如在AgI溶胶的制备過程中，假如AgNO3過量，则胶核优先吸附Ag+离子，使胶粒带正電；假如KI過量，则优先吸附I -离子，胶粒带负電。
能和构成质點的离子形成不溶物的离子，最易被质點表面吸附，這個规则一般被称為Fajans规则。
（3）晶格取代：黏土晶格中的铝离子往往有一部分被钙离子或镁离子取代，從而使黏土带负電，為维持電中性，必然要吸附某些正离子，這些离子又因水化而离開表面，形成双電层。
（4）非水介质中质點带電的原因：當两种不一样的物质接触時，相對介電常数D较大的一相带正電，另一相带负電。
三、胶团构造
胶核、吸附层、胶粒、扩散层、胶团
胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相似的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解，若無相似离子，则首先吸附水化能力较弱的负离子，因此自然界中的胶粒大多带负電，如泥浆水、豆浆等都是负溶胶。
胶粒 = 胶核 +被吸附离子 + 紧密层反离子
胶团 = 胶粒 + 扩散层反离子
當KI過量做稳定剂，[(AgI)m nI–(n-x)K+]x–xK+
當AgNon3過量作稳定剂，[(AgI)mnAg+(n-x)NO3–]x+x NO3–
五．胶体的稳定性
（一）.溶胶的稳定性与DLVO理论
1.（1）热力學上為不稳定体系：胶体体系是多相分散体系，有巨大的界面能。
（2）動力學上的稳定体系：溶胶粒子较小，布朗运動剧烈，因此在重力場中不易沉降，即具有動力學稳定性。
（3）聚結稳定性：由于胶团双電层构造的存在，胶粒都带有相似的電荷，互相排斥，故不易聚沉。這是溶胶稳定存在的最重要原因
（4）水化膜：在胶团的双電层中反离子都是水化的，因此在胶粒外有一层水化膜，它制止了胶粒的互相碰撞而导致胶粒結合变大。
2.DLVO理论：溶胶在一定条件下是稳定存在還是聚沉，取决于粒子间的互相吸引力和静電斥力。若斥力不小于吸引力则溶胶稳定，反之则不稳定。
(1) 质點间的范德华吸引能
胶粒之间的互相作用可看作是分子作用的加和
若两個球形粒子体积相等
H: 两球表面之间的最短距离 r : 胶粒半径
A：Hamaker常数 （与物质有关 10-19～10-20 J)
在介质中，
（2）双電层的排斥能
對球形粒子
n0 : 單位体积粒子数 ε: 介電常数
ψ0:粒子表面電势 κ: 离子氛半径的倒数
r : 粒子半径 H : 离子之间的近来距离
溶胶稳定理论
胶粒之间有互相吸引的能量Va和互相排斥的能量Vr，總作用能 為Va+Vr。如图所示：
當粒子相距较大時，重要為吸力，總势能為负值；當靠近到一定距离，双電层重叠，排斥力起重要作用，
势能升高。要使粒子聚結必须克服這個势垒。

3.影响溶胶稳定性的原因
（1）外加電解质的影响。這影响最大，重要影响胶粒的带電状况，使電位下降，促使胶粒聚結。
（2）浓度的影响。浓度增長，粒子碰撞机會增多。
（3）温度的影响。温度升高，粒子碰撞机會增多，碰撞强度增長。
（4）胶体体系的互相作用。带不一样電荷的胶粒互吸而聚沉。
（二）溶胶的聚沉
聚沉值：使一定量的溶胶在一定期间内完全聚沉所需電解质的最小浓度。從已知的表值可見，對同一溶胶，外加電解质的离子价数越低，其聚沉值越大。
聚沉能力：是聚沉值的倒数。聚沉值越大的電解质，聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的電解质，其聚沉能力越强。
1.電解质的聚沉作用：质對溶胶稳定性的影响不仅取决于其浓度，還与离子价有关。在离子浓度相似時，离子价越高，聚沉能力越大，聚沉值越小。聚沉能力重要决定于胶粒带相反電荷的离子的价数。聚沉值与异電性离子价数的六次方成反比，這就是Schulze-Hardy规则。
2．带相反電荷的离子就是价数相似，其聚沉能力也有差异。
相似价数离子的聚沉能力不一样：胶粒带负電的溶胶，一价阳离子硝酸盐的聚沉能力次序為：H+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+Li+半径最小，水化能力最强，水化半径最大，故聚成能力最小；带正電的胶粒，一价阴离子的钾盐的聚沉能力次序為： F->Cl->Br->NO3->I- >SCN- ，种次序称為感胶离子序（lyotropic series)。
3.有机化合物的离子均有很强的聚沉能力，這也許与其具有强吸附能力有关。
4．与胶体带相反電荷的离子相似時，则另一同性离子的价数也會影响聚沉值，价数愈高，聚沉能力愈低。這也許与這些同性离子的吸附作用有关
5.溶胶的互相聚沉:将两种電性不一样的溶胶混合，可以发生互相聚沉作用。但仅在這两种溶胶的数量到达某一比例時才发生完全聚沉，否则也許不发生聚沉或聚沉不完全。
第三章
一、概述
1.所有新形成的都具有大量的液体（液体含量一般在95%以上）
所含液体為水的凝胶称為水凝胶，所有水凝胶外表相似，呈半固体状，無流動性。
一定浓度的溶胶或大分子化合物的真溶液在放置過程中自動形成凝胶的過程称為胶凝。
在新形成的水凝胶中，不仅分散相（搭成网結）是持续相，分散介质（水也是持续相），這是凝胶的重要特性。
2.凝胶的分类
（1）弹性凝胶：由柔性的线性大分子物质形成的凝胶。
此类凝胶的干胶在水中加热溶解後，在冷却過程中便胶凝成凝胶。此凝胶經脱水干燥又成干胶，并可如此反复下去，阐明這一過程是完全可逆的，故又称為可逆凝胶。
（2）非弹性凝胶：由刚性质點溶胶所形成的凝胶。在吸取或脱除溶剂後刚性凝胶的骨架基本不变，因此体积也無明显变化
此类凝胶脱水干燥再置水中加热一般不形成本来的凝胶，更不能形成产生此凝胶的溶胶，因此，此类凝胶也称為不可逆凝胶。
二．凝胶的形成
1.凝胶形成的条件：（1）減少溶解度，使被分散相的物质從溶液中以“胶体分散状态”析出。（2）析出的质點既不沉降也不能自由行動，而是构成骨架，在整個溶液中形成持续的网状构造。
2.凝胶形成的措施
（1）变化温度，減少温度，质點因碰撞互相连結而形成凝胶。
（2）加入非溶剂，在Ca(Ac)2的饱和水溶液中加入酒精中，制成凝胶。
（3）加入盐类在亲水性较大和粒子形状不對称的溶胶中，加入适量的電解质可形成凝胶。
（4）化學反应，运用化學反应生成不溶物時，假如条件合适也可以形成凝胶。不溶物形成凝胶的条件是（1）在产生不溶物的同步生成大量的小晶体；(2)晶粒的形状以不對称的為好，這样有助于形成骨架。
三．凝胶的构造
1.构造分类
（1）球形质點互相联結，由质點联成的链排成三维的网架
（2）棒状或片状质點搭成的网架
（3）线性大分子构成的凝胶，在骨架中一部分分子链有序排列构成微晶区
（4）线性大分子因化學交联而形成凝胶
2.凝胶构造间的区别重要表目前质點的形状、质點的刚性或柔性和质點之间联結的特殊方式。
（1）质點的形状：质點形状對形成凝胶所需的最低浓度值有明显的影响。形状越不對称，所需的浓度越低。
（2）质點的刚性或柔性：柔性大分子一般形成弹性凝胶，而刚性质點形成非弹性凝胶，這两类凝胶的許多性质都不一样样。
（3）网状构造中质點联結的性质
①靠质點间的分子吸引力形成的构造，此类构造不稳定，往往具有触变性，在外裏作用下构造遭到破壞，静置後又可复原。
②靠氢键形成构造，重要是蛋白质，构造较前类牢固些，比较稳定。
③靠化學键形成网状构造，此类构造非常稳定。此类凝胶在吸取液体後只能发生有限膨胀，加热後也不會变成無限膨胀。
四．胶凝作用及其影响原因
1.溶胶凝胶转变是的現象
①转变温度：無恒定的转变温度，往往与冷却快慢有关。且凝點（胶凝的温度）常比熔點（液化温度）低
②热效应：大分子溶液形成凝胶時常常放热
③光學效应：溶胶转变為凝胶時，丁达尔效应增强，這是由于质點增大，水化程度減弱。
④流動性质：溶胶转变為凝胶後流流動性质变化很大，溶胶失去流動性，凝胶获得了弹性、屈服值等。
⑤電导：溶胶胶凝後，体系的電导無明显变化，這阐明凝胶中离子的迁移率未受到阻碍，從而阐明水凝胶中必然具有连通的毛细管空间系统，其中充斥這分散介质。
⑥溶胶中的质點表面若具有亲水集团，则胶凝後其表面人具有亲水性。
2.影响胶凝作用的原因
（一）明胶溶液
①溶液浓度：浓度越大，胶凝速度越快。
②温度:温度升高，分子热运動加剧，不利于形成构造，故使胶凝速度減慢。
③電解质：盐类對明胶胶凝的影响重要是阴离子的作用：
SO42->C4H4O6->Ac->Cl->NO3->ClO3->Br->I->SCN-
Cl-此前的离子能加速胶凝，從Cl-開始及後来的能減慢胶凝，而I-和SCN-能制止胶凝（他們有胶溶的能力）
（二）硅胶
①浓度：在一定温度和PH下，硅溶胶SiO2浓度大，胶凝快，反之，胶凝慢，不不小于浓度1%時，则难胶凝。
②温度：温度對胶凝時间的影响与硅溶胶的PH值有关。酸性硅溶胶随温度的升高胶凝速度加紧，碱性硅溶胶常与此相反，温度升高，胶凝減慢。
③電解质：電解质存在對溶胶的稳定性不利，因此在浓硅溶胶的制备中必须除盐，否则将結成硅凝胶。
④水溶性有机物：与溶胶的PH有关，在酸性介质中，這些水溶性有机物能減慢胶凝；在碱性介质中，均加紧胶凝；在中性介质中，影响很小。
⑤PH值，PH值對硅溶胶的胶凝時间影响最大。溶胶PH值在7附近時胶凝最快，而明显的酸性或碱性范围内胶凝時间大為延長。
五.凝胶的性质
1.触变作用：振動時，网状构造受到破壞，线状粒子互相离散，系统出現流動性；
静置時，线状粒子又重新交联形成网状构造。

2.离浆作用：溶胶胶凝後，在放置過程中，凝胶的性质還在不停的变化，這种現象称為老化。离浆現象是水凝胶在基本上不变化本来形状的状况下，分离出所包括的一部分液体，使构成凝胶网络的颗粒互相收缩靠近，排列得愈加有序。脱水收缩後，凝胶体积虽变小，但仍能保持最初的几何形状。
3.膨胀作用：凝胶在液体或蒸气中吸取液体和蒸气時，使自身质量，体积增長的作用，弹性凝胶的特性。
（1）形成溶剂化层。溶剂分子很快的進入凝胶，与溶剂形成溶剂化层。
（2）液体的渗透和吸取，液体需要長時间渗透到凝胶内部，這時凝胶体現出很大的压力，成為膨胀压。
凝胶對液体的吸取是有选择性的，琼脂和白明胶只在水和甘油中膨胀；橡胶只在有机液体中膨胀。
4.吸附作用：非弹性凝胶的干胶表面积较大，有较强的吸附能力。而弹性凝胶的干燥几乎無吸附能力。
5.凝胶中的扩散作用：低浓度凝胶中，低分子物质的扩散速度与纯液体的扩散速度無差异；高浓度凝胶中，物质扩散速度慢。
6.凝胶骨架空隙的大小對大分子有筛分作用，這是凝胶色谱法的基本原理。
許多半透膜（如火棉胶膜、醋酸纤维膜等）都是凝胶或干凝胶，這些膜對某些物质的渗析作用就是运用了凝胶骨架空隙大小的筛分作用。
第四章
M
b
a
c
e
d
f
一．表面张力和表面能
（一）
1.净吸力：表面的某個分子受力如图所示：
液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（由于气相密度低），因此表面分子受到被拉入体相的作用力。
故M受到一种垂直于液体表面、指向液体内部的合吸力，一般称為“净吸力”。因此任何表面均有自发缩小的倾向。
2.表面张力：當球形液滴被拉成扁平後（假设体积V不变），液滴表面积S变大，這就意味著液体内部的某些分子被拉到表面并铺于表面上，因而使表面积变大。當内部分子被拉到表面上時，同样要受到向下的净吸力，這表明，在把液体内部分子搬到液体表面時，需要克服内部分子的吸引力而消耗功。因此表面张力可定义為增長單位面积所消耗的功。σ=-δW可/dA,單位N/m
分子间力可以引起净吸力，而净吸力因其表面张力。表面张力永遠和液体表面相切，而和净吸力互相垂直。
（二）影响表面张力的原因
1.物质的本性，表面张力源于净吸力，而净吸力取决于分子间的引力和分子构造，因此，表面张力于物质本性有关。常压下，20℃時水的表面张力高达72.75mN/m，而非极性分子的正已烷在同温下其表面张力只有18.4mN/m,水银有极大的内聚力，故在室温下所有液体中表面张力最高的物质（σHg=485mN/m）
2.相界面性质：一般所說的某种液体的表面张力是指该液体与具有自身蒸气的空气相接触時的测量值。
两個液相之间的界面张力是两液体已互相饱和（尽管互溶度也許很小）時，两液体的表面张力之差即σ1，2=σ1—σ2，這就是Antonoff法则
3.温度：温度升高時一般液体的表面张力都減少。由于温度升高時物质膨胀，分子间距增大，故吸引力減弱，σ減少。
4.压力：可見表面张力随压力增大而減小，但压力变化不大時，压力對液体表面张力的影响很小。
（三）测定液体表面张力的措施
1.毛细管上升法 2.环法 3.气泡最大压力法
二．弯曲界面的某些現象
1.附加压力

2.曲界面两侧压力差与曲率半径的关系
△P=2σ/R（推导見書本）
（1）液滴越小，液滴内外压差越大，凸液面下方液相的压力
不小于液面上方气相的压力；
（2）若液面是凹液面（即R為负），此時凹液面下方液相的压力
不不小于液面上方的气相的压力；
（3）若液面是平的（即R為∞）压差為0.
對于气相中的气泡，气泡的内外压差為△P=4σ/R
對于任意曲面，则曲面的主曲率半径為R1和R2，则两侧压差為△P=σ（1/R1+1/R2）
3.毛细管上升和下降現象
若液体能很好的润湿毛细管壁，则毛细管内的液面呈凹面，由于凹液面下方液相的压力比同样高度具有平面的液体中的压力低，因此液体被压入毛细管内使液柱上升，懂得液柱的静压ρgh(ρ為液体的密度)与曲界面两侧压力差△P相等時即到达平衡。△P=2σ/R=ρgh，因此h=2σ/ρgR（R為曲率半径）若R和毛细管半径r之间的关系為R=r/cosθ(θ為润湿角)，故h=2σcosθ/ρgr。
若液体不能润湿管壁，则毛细管内的液面呈凸面。因凸液面下方页面的压力比同高度具有平面的液体中的压力高，亦即比液面上方气象压力大，因此管内液柱反而下降，下降的深度h也与△P成正比，且同样服從此式。
四．弯曲液面上的饱和蒸气压
㏑（Pr/Po）=2σ液-气M/RTρr（式中Po為平面液体的饱和蒸气压，Pr為弯曲界面的饱和蒸气压，）此式為Kelvin公式，液珠的蒸汽压不小于平面液体的蒸汽压，并且液珠半径越小，蒸汽压越大。對于凸面，r取正值r越小，液滴的蒸汽压越高，或小颗粒的溶解度越大。，對于凹面，r取负值r越小，水蒸汽气泡中的蒸汽压越低。
現象：1.人工降雨
2.毛细管凝結現象
3.工业上加工（如牛奶加工成奶粉），采用“喷雾干燥”法原理
三．润湿和铺展
1.润湿現象和润湿角
（1）润湿現象

為黏附功，越大，体系越稳定，液-固界面結合越牢固或者說此液体极易在此固体上黏附，<0或>0是液体润湿固体的条件。
（2）润湿角

，此式為杨氏方程或润湿方程
，θ越小，-越大，润湿程度越好，當θ=0○時，-最大，此時完全润湿，當θ=180○時，-最小，“完全不润湿”。
把θ=90○作為分界线，θ<90○時能润湿，θ>90○時不能润湿。
2.铺展
，式中S為铺展系数，當S>0是液体可以在固体表面自動铺展，S越大，铺展能力越大。當然也表达该液体在固体表面的润湿能力强。

3.浸润热
,<0或>0是液体浸润固体的条件。

4.
粘附功 ≤180o
浸润功 ≤90o
铺展系数 0o
铺展是润湿的最高原则，凡能铺展，必能浸润，更能粘附
四．固体表面的吸附作用
主线原因：任何表面均有自发減少表面能的倾向，由于固体表面难于收缩，因此只能靠減少界面张力的措施来減少表面能，這就是固体表面产生吸附作用的主线原因。
（一）固体表面的特點
（1）固体表面分子（原子）移動困难
（2）固体表面是不均匀的
（3）固体表面构成不一样于体相内部
（二）吸附作用和吸附热
人們把活性炭、硅胶等比表面积相称大的物质称為吸附剂，把被吸附剂所吸附的物质称為吸附质。
物理吸附和化學吸附的区别

物理吸附
化學吸附
吸附力
范德华力
化學键
选择性
無
有
吸附热
近于液化热、相变热
近于反应热
吸附速度
快，易平衡，不需要活化能
较慢，难平衡，常需要活化能
吸附层
單或多分子层
單分子层
可逆性
可逆
不可逆
在气体吸附中，由于吸附是放热的，因此無论是物理吸附還是化學吸附，吸附量均随温度的升高而減少。
五.吸附等温方程式
1.Freundlich吸附等温式：或
V為吸附体积；K為常数，与温度、吸附剂种类、采用的單位有关；n為常数，和吸附体系的性质有关。
以lgVa-lgp作图，得一直线，由直线的斜率和截距可求出n和k。
此式的特點是没有饱和吸附值，可广泛应用于物理吸附和化學吸附，也可用于溶液吸附。
2.Langmuir吸附等温式——單分子吸附理论
（1）三個假设：①气体分子碰在已被固体表面吸附的气体分子是弹性碰撞，只有碰到空白的固体表面時才被吸附，即是單分子层吸附；
②被吸附的气体分子從固体表面跃回气相的或然率不受周围气体分子的影响，即不考虑气体分子的互相碰撞；
③固体吸附剂表面是均匀的，即表面各吸附位置的能量相似
设表面上有S個吸附位置，S1個已經吸附，S0=S-S1個空白位置，令θ=S1/S為覆盖度，μ代表單位時间内碰撞在單位表面上的分子数，a代表碰撞分子中被吸附的分数，因只有1-θ部分是空白的，故根据假设1得吸附速度aμ(1-θ)，据假设2和3單位時间單位面积上脱附的分子数只与θ成正比，故脱附速度為γθ（γ為比例常数）。故得aμ(1-θ)=γθ，得，又
得，其中
若以Vm表达每克吸附剂表面上覆盖單分子层的吸附量（也叫饱和吸附量）
V表达吸附平衡压力為P時的吸附量（均以原则状态下的体积表达）
故θ=V/Vm，故Langmuir公式可写為或
六．固-气界面吸附的影响原因
1.温度：無论物理吸附還是化學吸附，温度升高時吸附量減少
2.压力：無论吸附是物理吸附還是化學吸附，压力增長，吸附量增長，吸附速率也随压力的增大而增大。
3.吸附剂和吸附质性质
（1）极性吸附剂易于吸附极性吸附质
（2）非极性吸附剂易吸附非极性吸附质
（3）無论是非极性吸附剂還是极性吸附剂，一般吸附质分子构造越复杂，沸點越高，被吸附的能力越强。這是由于构造越复杂范德华力越大，沸點越高，气体的凝結越大，越有助于吸附。
（4）酸性吸附剂易吸附碱性吸附质，反之亦然。
4.吸附剂的孔构造
第六章表面活性剂
两個重要性质，一是在多种界面上的定向吸附，另一种是在溶液内部能形成胶束
一．表面活性剂定义
表面张力在稀溶液范围内随浓度的增長而急剧下降，表面张力降至一定程度後（此時溶液浓度仍很稀）便下降很慢，或基本不再下降，這种物质被称為表面活性剂。表面活性剂有表面活性，但不是有表面活性的就是表面活性剂
二．表面活性剂的特點
分两部分一部分是与油有亲和性的亲油基（也称憎水基）另一部分是与水有亲和性的亲水基（也称憎油基）。
這种构造使它溶于水後，亲水基受到水分子的吸引，而亲油基受到水分子的排斥，為克服這种不稳定性，就只有占据溶液的表面，将亲油基伸向气相，亲水基伸入水中。
虽然表面活性剂的构造是两亲分子，但并不是所有两亲分子都是表面活性剂，只有亲油部分有足够長度的两亲性物质，才是表面活性剂。
三．表面活性剂的分类、构造特點及应用
1.分类
（1）按离子类型分类
阴离子型：RCOONa羧酸盐、ROSO3Na硫酸酯盐、RSO3Na磺酸盐、ROPO3Na磷酸酯盐
离子型 阳离子型RNH2HCl、RN(CH3)HHCl、RN(CH3)2HCl、RN+(CH3)3Cl`
两性RNHCH2CH2COOH、RN+(CH3)2CH2COO-
非离子型RO(CH2CH20)nH、RCOOCH2C(CH2OH)3
（2）按溶解性分类
可分為水溶性表面活性剂和油溶性表面活性剂
（3）按分子量分类
高分子表面活性剂：分子量在10000—∞
中分子表面活性剂：分子量在1000—10000
低分子表面活性剂：分子量在100—1000
（4）按用途分
2.各类表面活性剂的特點
（1）阴离子型表面活性剂
（2）阳离子型表面活性剂
（3）两性离子型表面活性剂當水溶液偏碱性，则显示出阴离子活性剂的特性，若溶液偏酸性则显示出阳离子的特性
（4）非离子型表面活性剂：不是离子状态，稳定性高，不易受强電解质無机盐的影响，不易受酸碱性的影响。
四．表面活性剂在表面上的吸附
1.LB膜特點：（1）膜的厚度可以從零點几纳米至几纳米（2）有高度各向异性的层状构造（3）具有几乎没有缺陷的單分子层膜。
2.LB膜的构造
Z累积
X累积
Y累积

X型沉积(基片—尾—頭—尾—頭… )基片只在下降時挂上單分子膜,而在上升時不挂膜.所得膜特點是每层膜的疏水面与相邻的亲水面接触.所用基片表面应是疏水性的.
Y型沉积(基片—尾—頭—頭—尾… )基片在上升和下降時均可挂膜.所得 LB膜的层与层之间是亲水面与亲水面,疏水面与疏水面相接触.這种形式最為常見.
Z型沉积(基片—頭—尾—頭—尾… )与x—型膜相反,基片上升時挂膜,下降時不挂.规定基片表面為亲水性的
3.合适于LB膜的物质分如下三类
（1）多种两亲分子（2）高聚物（3）芳香族大环化合物
五．胶束理论
1.胶束：到达一定浓度時其疏水基互相缔合成有序组合体，這种缔合构造称為胶束
2.临界胶束浓度：開始大量形成胶束的浓度
3.胶束理论當溶液浓度在CMC一下時，溶液中基本是單個表面活性剂分子（或离子），表面吸附量随浓度增大而逐渐增長，直至表面上再也挤不下更多的分子，此時表面张力不再下降。也就是說σ-c曲线上，σ不再下降時的浓度也許正是開始形成胶束的浓度，這应當是多种性质的開始与理想性质发生偏离時的浓度。浓度继续增長并超過CMC後，單個的表面活性剂离子的浓度基本上不再增長，而胶束浓度或胶束数目增長。因胶束表面是由許多亲水基覆盖的，故胶束自身不是表面活性的，因而不被溶液表面吸附。而胶束内部皆為碳氢链所构成的亲油基团，有溶解不溶于水的有机物的能力。胶束的形成使溶液中的质點（离子或分子）数目減少，因此依数性（如渗透压等）的变化減弱。
4.胶束的构造
球形胶束：浓度為CMC或略不小于CMC
棒状胶束：在浓度為CMC的10倍或更大的浓度
层状胶束：浓度更大，就形成巨大的层状胶束
六．亲水亲油平衡HLB:以石蜡的HLB為0，以油酸的HLB為1，以油酸钾的HLB為20，以拾二烷基硫酸钠為40
七.表面活性剂的作用及应用
1.增溶作用:指难溶和不难溶有机物在表面活性剂胶束水溶液中溶解度增大的現象
发生增溶作用時，被增溶物的蒸气压下降。增溶作用是一种可逆的平衡過程，無论用什么措施，到达平衡後的增容作用都是同样的。
增溶作用對依数性影响很少，這表明增溶時溶质并未拆散成單個分子或离子，而很也許是“整团”地溶解在肥皂溶液中，由于只有這样，质點的数目才不致有明显的增長。
试验证明，在低于临界胶束時基本上無增溶作用，只有高于CMC後来增溶作用才明显地体現出来。
2.增溶机理
3.影响增溶作用的原因
（1）表面活性剂的构造
同系的钾皂中碳氢链越長，増溶能力越大；
對于烃类，2价金属烷基硫酸盐较之對应的钠盐有较大的增溶能力，由于前者具有较大的胶束汇集数和体积；
但直链的表面活性剂较相似的碳原子数的支链表面活性剂的増溶能力大，由于後者的有效链長较短；
极稀溶液中非离子型表面活性剂有较低的CMC，故较之粒子性表面活性剂有较强的増溶能力。
當表面活性剂具有相似的亲油链長時，不一样类型表面活性剂增溶烃类和极性化合物的次序：非离子型>阳离子型>阴离子型
（2）被增溶物的构造：一般状况极性化合物比非极性化合物易于增溶；芳香族化合物比脂肪族化合物易于增溶；有支链的化合物比直链化合物易于增溶。
（3）電解质：往离子型表面活性剂中加入無机盐，能減少其CMC，有助于加大表面活性剂的増溶能力；往非离子型表面活性剂中加入電解质，能增長烃类的增溶量，這重要是加入電解质後胶束的汇集数增長。
（4）温度：升温能增長极性和非极性物质在离子型表面活性剂中的增溶作用量，這重要是由于温度升高後热扰動增强，從而增大了胶束中提供增溶的空间。
第七章乳状液
一．概述
1.乳状液是一种多分散相体系，它是一种液体以极小的液滴形式分散在另一种与其不相混融的液体中所构成的，其分散度比經典的憎液溶胶低得多，分散相粒子直径一般在0.1-10μm
2.乳化：凡由水和“油”（广义的油）混和生成乳状液的過程
3.破乳：将乳状液破壞使油水分离
4.分类：（1）油/水型（O/W）即水包油型。分散相（也叫内相）為由，分散介质（也称為外相）為水。
（2）水/油型（W/O）即油包水型。内相為水，外相為油
5.乳化剂：為得到稳定的乳状液，必须设法減少分散体系的表面自由能，不让液滴互碰後聚結，于是重要的是要加入某些表面活性剂，也被称為乳化剂。
6.乳化剂的作用：
（1）減少油-水界面张力：乳化剂吸附在油水界面上，亲水的极性基团浸在水中，亲油的非极性基团伸向油中，形成定向的界面膜，減少了油水体系的界面张力，使乳状液变得较為稳定。
（2）在分散相(内相)周围形成結实的保护膜；乳化剂分子在油水界面上的定向排列，形成一层具有一定机械强度的界面膜，可以将分散相液滴互相隔開，防止其在碰撞過程中聚結变大，從而得到稳定的乳状液。
（3）液滴双電层的排斥作用由于同性電荷之间的静電斥力，阻碍了液滴之间的互相聚結，從而使乳状液稳定。
（4）固体粉末的稳定作用：固体粉末作乳化剂時，粉末在油水界面上形成保护膜而使乳状液稳定。亲水性固体如二氧化硅、蒙脱土等可作為制备O/W型乳化液的乳化剂；亲油性固体如石墨可作為W/O型乳化剂。
二．乳状液的制备和物理性质
1.混合方式（1）机械搅拌（2）胶体磨（3）超声波乳化器（4）均化器
2.乳化剂的加入方式（1）转相乳化法（2）瞬间成皂法（3）自然乳化法（4）界面复合物生成法（5）轮番加液法
3.影响分散度的原因：（1）分散措施（2）分散時间（3）乳化剂浓度
4.乳状液的物理性质
（1）液滴的大小和外观
（2）光學性质：當液滴直径遠不小于入射光波長時，发生光的反射，若液滴透明，也許发生折射；當液滴直径遠不不小于入射光波長時，光线完全透過，此時乳状液外观是透明的；若液滴直径略不不小于入射光波長（即与波長是同一数量级），发生光的散射。
乳状液一般是不透明的，成乳白色
（3）黏度：外相的黏度其主导作用，尤其是當内相浓度不是很大時。
乳化剂往往會大大增長乳状液的黏度，這重要是由于乳化剂也許進入油相形成凝胶，或是水相中的乳化剂增溶了油等。
（4）電导：由外相决定，故O/W型乳状液的電导率遠不小于W/O型乳状液的，這可作為鉴别乳状液类型及形变的根据。
三．乳状液类型的鉴别和影响类型的原因
1.乳状液类型的鉴别
（1）稀释法：将数滴乳状液滴入蒸馏水中，若在水中立即散開则為O/W型乳状液，否则為W/O型乳状液。
（2）染色法：向乳状液滴入水溶性染料（如亚基藍溶液）若被染成藍色為O/W类型乳状液，如内相变為藍色则為W/O型乳状液
（3）导電法：O/W类型乳状液导電性好，而W/O型乳状液导電性能差。但使用离子型乳化剂時，虽然是W/O型乳状液，或水相体积分数很大的W/O型乳状液，其导電性也颇為可观。
2.决定和影响乳状液类型的原因
（1）相体积与乳状液类型：相体积分数在0.26-0.72之间，W/O型乳状液和O/W型乳状液均可形成
（2）几何原因（或定向楔）与乳状液类型：若其亲水基和疏水基体积相差很大，大的一端亲和的液相将构成乳状液的外相，另一液相為内相。如1价金属皂為乳状液時，则得O/W型乳状液；若為高价金属皂，则得W/O型乳状液
（3）液滴聚結速度与乳状液类型
（4）乳化剂的溶解度与乳状液的类型：在形成乳状液的油和水两相中，乳化剂溶解度大的一相构成乳状液的外相，形成對应的类型。，此經验规则称為Bancroft规则。
四．影响乳状液的稳定性原因
1.乳状液是热力學不稳定体系
2.油-水间届面的形成
3.界面電荷
4.乳状液的黏度
5.液滴大小剂其分布
6.粉末乳化剂的稳定作用
五．乳化剂的分类与选择
1.分类：（1）合成表面活性剂（2）高聚物乳化剂（3）天然产物（4）固体粉末
2.乳化剂的选择
（1）选择的一般原则：
①大多有良好的表面活性，能減少表面张力，在欲形成的乳状液外相中有良好的溶解能力
②乳化剂在油水界面上能形成稳定的和紧密排列凝聚膜
③水溶性和油溶性乳化剂的混合使用有更好的乳化效果
④乳化剂应能合适增大外相黏度，以減小液滴的汇集速度
⑤满足乳化体系的特殊规定
⑥要能用最小的浓度和最低的成本到达乳化效果；乳化工艺简朴。
（2）选择乳化剂的常用措施:
①HLB法
②PIT法
六．乳状液的变型和破乳
1.乳状液的变型
变型也叫反相，是指O/W型（W/O型）乳状液变成W/O型（O/W型）乳状液的現象。
2.影响乳状液变型的原因
（1）乳化剂的类型：1价金属皂為乳状液時，则得O/W型乳状液；若為高价金属皂，则得W/O型乳状液。
（2）相体积比在某些体系中，當内相体积在74%如下時体系是稳定的，當超過74%時则内相转变成外相，乳状液发生变型。
（3）温度
（4）電解质
3.乳状液的破壞
（1）乳状液不稳定的三种体現：
分层、汇集、破壞
（2）破乳的措施
①化學法
②顶替法
③電破乳法
④加热法
⑤机械法
第八章高分子溶液
就分散相颗粒大小而言，高分子溶液属于胶体的范围。虽然它的颗粒大，但呈分子状态分散，它們是真溶液，是热力學稳定体系，因此，初期曾把高分子溶液称為亲液溶胶。
高分子溶液与憎液溶胶的异同點：
1.相似點:
①颗粒尺寸在1nm-1μm
②扩散速度缓慢
③不能透過半透明
2.不一样點：
①聚合物同溶剂有亲和力，能自動溶解在溶剂中；溶胶是不會自動分散到分散介质中。
②高分子溶液是真溶液，溶解後聚合物以分子形式均匀分散在溶剂中，無明确界面，溶解、沉淀是热力學可逆的，浓度不随時间而变，处在热力學