胶体化学研究胶体体系的科学。
是重要的化学学科分支之一。
表面活性剂使表面张力在稀溶液范围内随浓度的增加而急剧下降,表面张力降至一定程度后(此时溶液浓度仍很稀)便下降很慢,或基本不再下降,这种物质被称为表面活性剂。
3固体表面吸附是固体表面对其他物质的捕获,任何表面都有自发降低表面能的倾向,由于固体表面难于收缩,所以只能靠降低界面张力的办法来降低表面能,这就是固体表面产生吸附作用的根本原因。
润湿是用一种流体取代固体表面上存在的另一种流体的过程。
固体表面改性通过物理或化学的方法,使固体表面性质发生改变的过程。
吸附剂能够通过物理的或化学的作用,吸附其它物质的物质。
乳状液的变型乳状液的变型也叫反相,是指O/W型(W/O型)乳状液变成W/O型(O/W型)乳状液的现象。
触变作用凝胶振动时,网状结构受到破坏,线状粒子互相离散,系统出现流动性;静置时,线状粒子又重新交联形成网状结构。
净吸力在气液界面,液体表面分子受到体相分子的拉力大,受到气相分子的拉力小,所以表面分子受到一个垂直于液体表面、指向液体内部的合吸力,称为"净吸力"。
Krafft 点离子型表面活性剂在水中的溶解度随着温度的变化而变化。
当温度升高至某一点时,表面活性剂的溶解度急剧升高,该温度称为krafft点。
浊点加热非离子型表面活性剂的透明水溶液,其在水溶液中的溶解度随温度上升而降低,在升至一定温度值时出现浑浊,这个温度被称之为该表面活性剂的浊点。
表面张力表面张力是为增加单位面积所消耗的功。
临界胶束浓度:在表面活性剂溶液中,开始大量形成胶束的表面活性剂浓度。
起泡剂在气液分散体系中,使泡沫稳定的表面活性剂,称为起泡剂。
凝胶一定浓度的溶胶体系,在一定的条件下失去流动性而形成的半固体物质。
高分子溶液分散相是高分子物质的分散体系。
比表面积对于粉末或多孔性物质,1g固体所占有的总表面积为该物质的比表面。
增溶作用指难溶和不溶有机物在表面活性剂胶束水溶液中溶解度增大的现象离浆作用水凝胶在基本上不改变原来形状的情况下,分离出所包含的一部分液体,使构成凝胶网络的颗粒相互收缩靠近,排列得更加有序。
聚沉值使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的最小浓度。
对同一溶胶,外加电解质的离子价数越低,其聚沉值越大。
丁达尔效应一束强光射入溶胶后,在入射光的垂直方向可以看到一道明亮的光带,称为丁达尔效应.丁达尔效应可以认为是胶粒对光的散射作用的宏观表现.影响乳状液变型的因素(1)乳化剂的类型:1价金属皂为乳状液时,则得O/W型乳状液;若为高价金属皂,则得W/O型乳状液。
(2)相体积比在某些体系中,当内相体积在74%以下时体系是稳定的,当超过74%时则内相转变成外相,乳状液发生变型。
(3)温度(4)电解质影响溶胶稳定性的因素(1)外加电解质的影响。
这影响最大,主要影响胶粒的带电情况,使电位下降,促使胶粒聚结。
(2)浓度的影响。
浓度增加,粒子碰撞机会增多。
(3)温度的影响。
温度升高,粒子碰撞机会增多,碰撞强度增加。
(4)胶体体系的相互作用。
带不同电荷的胶粒互吸而聚沉。
人工降雨的原理高空中如果没有灰尘,水蒸汽可以达到相当高的过饱和程度而不致凝结成水。
因为此时高空中的水蒸汽压力虽然对平液面的水来说已是过饱和的了,但对将要形成的小水滴来说尚未饱和,因此,小水滴难形成。
若在空气中撒入凝结中心,使凝聚水滴的初始曲率半径加大,其相应的饱和蒸汽压可变小,因此蒸汽会迅速凝结成水。
溶胶的颜色溶胶产生各种颜色的主要原因是溶胶中的质点对可见光产生选择性吸收。
若溶胶对可见光的各部分吸收很弱,且大致相同,则溶胶无色。
若溶胶能较强的选择性吸收某一波长的光,则透过光该波长的光变弱,就会呈现该波长光的补色光。
质点对光的吸收主要取决于其化学结构。
每种分子都有其自己的特征吸收波长,若特征波长在可见光波长范围内,则该物质显色。
布朗运动本质是分子的热运动,现象是分子处于不停的无规则运动中。
由于布朗运动是无规则的,因此就单个粒子而言,它们向各方向运动的几率是相等的。
在浓度高的区域,单位体积的粒子较周围多,造成该区域"出多进少",使浓度降低,这就表现为扩散。
扩散是布朗运动的宏观表现,布朗运动是扩散的微观基础.乳状液类型的鉴别(1)稀释法:将数滴乳状液滴入蒸馏水中,若在水中立即散开则为O/W型乳状液,否则为W/O型乳状液。
(2)染色法:向乳状液滴入水溶性染料(如亚基蓝溶液)若被染成蓝色为O/W类型乳状液,如内相变为蓝色则为W/O型乳状液(3)导电法:O/W类型乳状液导电性好,而W/O型乳状液导电性能差。
但使用离子型乳化剂时,即使是W/O型乳状液,或水相体积分数很大的W/O型乳状液,其导电性也颇为可观。
凝胶形成的方法(1)改变温度,降低温度,质点因碰撞相互连结而形成凝胶。
(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对称的溶胶中,加入适量的电解质可形成凝胶。
(4)化学反应,利用化学反应生成不溶物时,如果条件合适也可以形成凝胶。
不溶物形成凝胶的条件是(1)在产生不溶物的同时生成大量的小晶体;(2)晶粒的形状以不对称的为好,这样有利于形成骨架。
影响乳状液的稳定性因素(1).乳状液是热力学不稳定体系(2).油-水间届面的形成(3).界面电荷(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物理吸附的特点(1)吸附力是由固体和气体分子之间的范德华引力产生的,一般比较弱。
(2)吸附热较小,接近于气体的液化热,一般在几个kJ/mol以下。
(3)吸附无选择性,任何固体可以吸附任何气体,当然吸附量会有所不同。
(4)吸附稳定性不高,吸附与解吸速率都很快。
(5)吸附可以是单分子层或是多分子层的。
(6)吸附不需要活化能,吸附速率并不因温度的升高而变快。
总之:物理吸附仅仅是一种物理作用,没有电子转移,没有化学键的生成与破坏,也没有原子重排等。
影响表面张力的因素a.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结构,因此,表面张力于物质本性有关。
例如20℃时,水的表面张力高达72.75mN/m,正己烷的表面张力只有18.4mN/m,水银在室温下的表面张力为最高,达485mN/mb.相界面性质:通常所说的某种液体的表面张力是指该液体与含有本身蒸气的空气相接触时的测量值。
两个液相之间的界面张力是两液体已相互饱和(尽管互溶度可能很小)时,两液体的表面张力之差。
c.温度:温度升高时一般液体的表面张力都降低。
因为温度升高时物质膨胀,分子间距增大,故吸引力减弱,σ降低。
d.压力:表面张力随压力增大而减小,但压力改变不大时,压力对液体表面张力的影响很小。
影响增溶作用的因素(1)表面活性剂的结构,同系的钾皂中碳氢链越长,増溶能力越大;对于烃类,2价金属烷基硫酸盐较之相应的钠盐有较大的增溶能力,因为前者具有较大的胶束聚集数和体积;但直链的表面活性剂较相同的碳原子数的支链表面活性剂的増溶能力大,因为后者的有效链长较短;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。
当表面活性剂具有相同的亲油链长时,不同类型表面活性剂增溶烃类和极性化合物的顺序:非离子型>阳离子型>阴离子型(2)被增溶物的结构:一般情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)电解质:往离子型表面活性剂中加入无机盐,能降低其CMC,有利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电解质,能增加烃类的增溶量,这主要是加入电解质后胶束的聚集数增加。
(4)温度:升温能增加极性和非极性物质在离子型表面活性剂中的增溶作用量,这主要是由于温度升高后热扰动增强,从而增大了胶束中提供增溶的空间。
固-气界面吸附的影响因素(1).温度:无论物理吸附还是化学吸附,温度升高时吸附量减少(2).压力:无论吸附是物理吸附还是化学吸附,压力增加,吸附量增加,吸附速率也随压力的增大而增大。
(3).吸附剂和吸附质性质;(a)极性吸附剂易于吸附极性吸附质;(b)非极性吸附剂易吸附非极性吸附质;(c)无论是非极性吸附剂还是极性吸附剂,一般吸附质分子结构越复杂,沸点越高,被吸附的能力越强。
这是因为结构越复杂范德华力越大,沸点越高,气体的凝结越大,越有利于吸附。
(d)酸性吸附剂易吸附碱性吸附质,反之亦然。
(4).吸附剂的孔结构乳化剂的作用(1)降低油-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,降低了油水体系的界面张力,使乳状液变得较为稳定。
(2)在分散相(内相)周围形成坚固的保护膜;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,可以将分散相液滴相互隔开,防止其在碰撞过程中聚结变大,从而得到稳定的乳状液。
(3)液滴双电层的排斥作用由于同性电荷之间的静电斥力,阻碍了液滴之间的相互聚结,从而使乳状液稳定。
(4)固体粉末的稳定作用:固体粉末作乳化剂时,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、蒙脱土等可作为制备O/W型乳化液的乳化剂;亲油性固体如石墨可作为W/O型乳化剂。
凝胶的结构及特点(1).结构分类:(a)球形质点相互联结,由质点联成的链排成三维的网架,(b)棒状或片状质点搭成的网架,(c)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,(d)线性大分子因化学交联而形成凝胶(2).凝胶结构间的区别主要表现在质点的形状、质点的刚性或柔性和质点之间联结的特殊方式。
(a)质点的形状:质点形状对形成凝胶所需的最低浓度值有明显的影响。
形状越不对称,所需的浓度越低。
(b)质点的刚性或柔性:柔性大分子通常形成弹性凝胶,而刚性质点形成非弹性凝胶,这两类凝胶的许多性质都不一样。
(c)网状结构中质点联结的性质,①靠质点间的分子吸引力形成的结构,这类结构不稳定,往往具有触变性,在外里作用下结构遭到破坏,静置后又可复原。
②靠氢键形成结构,主要是蛋白质,结构较前类牢固些,比较稳定。
③靠化学键形成网状结构,这类结构非常稳定。
这类凝胶在吸收液体后只能发生有限膨胀,加热后也不会变成无限膨胀。
杜南平衡小离子既能通过半透膜,又要受到不能透过半透膜的大分子的影响,从而使小离子在膜的内外两边分布不均匀,这种不均匀的分布平衡称为Donnan平衡。
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。
这类凝胶的干胶在水中加热溶解后,在冷却过程中便胶凝成凝胶。
此凝胶经脱水干燥又成干胶,并可如此反复下去,说明这一过程是完全可逆的,故又称为可逆凝胶。
(2)非弹性凝胶:由刚性质点溶胶所形成的凝胶。