1. 期末考试卷面80%;
2-9章，每章内容约12%；
2. 平时成绩（5次作业），20%
点名两次，缺课一次扣2分；
物质的尺度大小 (Sizes of Objects)
胶体与界面化学的研究内容
宏观物质 物理 亚微观结构 分 子 原 子 基本粒子 物理
胶体
化学
胶体与界面化学主要是研究胶体分散体系和界面现象的
2.3 胶体体系
• 气、固、液三相除气－气外，形成8种胶体体系
分散介质 气 气 液 液 液 固 固 固 分散相 液 固 气 液 固 气 液 固 状态 云雾 烟，高空灰尘 泡沫 乳状液 墨汁、金溶胶 泡沫塑料、 水凝胶（超强吸水剂） 合金、宝石
2.4 分 类 气体 • 气溶胶 分散介质
• 液溶胶 液体 • 水溶胶
表 面 原 子 数 相 对 总 原 子 数
100 80
比 例 60 （ 40 ） 20
0 0 10 20 30 40 50
%
例如，把边长为1cm的水立方体1cm3逐渐分割成小立 方体时，比表面和表面自由能增长情况列于下表：
边长l/m 1×10-2 1×10-3 1×10-5 1×10-7 1×10-9 立方体数 1 103 109 1015 1021 比表面Av/（m2/m3）0度表面自由能/J 6 ×102 4.54×10-5 6 ×103 4.54×10-4 6 ×105 4.54×10-2 6 ×107 4.54 6 ×109 454
热力学稳定的均相体系，能透过半透 膜，在超显微镜下不可见
2.2、特 点
（1）特有的分散程度 粒子的大小在10-9~10-7 m之间，因而扩散较慢，不能透 过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性 和乳光现象。 （2）多相不均匀性 具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构 复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小 不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。 （3）热力学不稳定性 因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳 定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自动聚 结成大粒子。
固体 • 固溶胶
气溶胶
• 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散
相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶， 但没有气-气溶胶，因为不同的气体混合后是 单相均一体系，不属于胶体范围. • A. 气-固溶胶 • B. 气-液溶胶 如 :烟，含尘的空气 如 :雾，云
液溶胶
• 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散 相为不同状态时，则形成不同的液溶胶： • A.液-固溶胶 • B.液-液溶胶 如油漆，AgI溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液
3. 胶体和表面化学的发展史
界面化学是一门既古老又年轻的科学，它是研究界面的物理 化学规律及体相与表相的相互影响关系的一门学科。历史上 对界面现象的研究是从力学开始的，早在十九世纪初就形成 了界面张力的概念。而最早提出界面张力概念的是T.Young， 他在1805年指出，体系中两个相接触的均匀流体，从力学的 观点看就象是被一张无限薄的弹性膜所分开，界面张力则存 在于这一弹性膜中。杨还将界面张力概念推广应用于有固体 的体系，导出了联系气—液、固—液、固—气界面张力与接 触角关系的杨氏方程。
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事实。现今我们所用的一些名词，如溶胶（sol）、凝胶 （gel）、胶溶（peptization）、渗析（dialysis）、离浆 （syneresis）都是Graham提出的。尽管在这一时期积累 了大量的经验和知识，但胶体化学真正为人们所重视并 获得较大的发展是从1903年开始的。这时 Zsigmondy （德）发明了超显微镜，肯定了溶胶的一个根本问题— —体系的多相性，从而明确了胶体化学是界面化学。 1907年，德国化学家Ostwald创办了第一个胶体化学的专 门刊物——《胶体化学和工业杂志》，因而许多人把这 一年视为胶体化学正式成为一门独立学科的一年。接着 Freundlich和Zsigmondy先后出版了他们的名著《毛细管 化学》（1909）和《胶体化学》（1902）。近几十年来，
Hoffman 教授
DFT (Density Function Theory)
用分形理论 (Fractal) 研究胶粒外貌 （美籍法国科学家Mandelbrot ） 用统计力学研究高分子等。（ 分子动力学 ）
Effects of Ti-supported Au particle size on the activity for CO oxidation.
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•由于实验技术的不断发展（像超离心机、 光散色、X射线、多种电子显微镜、红外 线以及各种能谱等的应用），又使胶体和 表面化学在微观研究中跃进了一大步。
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一 、基础理论和近代仪器水平的提高
1：量子化学研究吸附与催化 : EHMO（Extended Huckel Molecular Orbital）
K .E. hv B.E.
Al K = 1486.6 eV; Mg K = 1253.6 eV Gold XPS wide scan spectrum
Photoelectron Peaks Binding Energies
4s 763
4p1/2 643
4p3/2 547
4d3/2 353
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在1913—1942年期间，美国科学家Langmuir在界面科学领域做 出了杰出的贡献，特别是对吸附、单分子膜的研究尤为突出。 他于1932年获诺贝尔奖，被誉为界面化学的开拓者。 界面化学的统计力学研究是从范德华开始的。1893年，范德 华认识到在界面层中密度实际上是连续变化的。他应用了局部 自由能密度的概念，结合范德华方程，并引入半经验修正，从 理论上研究了决定于分子间力的状态方程参数与界面张力间的 关系。50年代以后，界面现象的统计力学研究经过勃夫 （F.Buff）、寇克伍德（Kirkwood）、哈拉西玛（Harasima） 等的研究工作，取得了实质性的进展。
课程的内容和安排
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 绪论 胶体的制备和性质 表面张力、毛细与润湿作用 表面活性剂溶液 乳状液 吸附作用与吸附剂 常用吸附剂结构与性能 凝胶、气凝胶 （约1课时） （约7课时） （约4课时） （约6课时） （约4课时） （约4课时） （约2课时） （约4课时）
考试内容和成绩计算
• C.液-气溶胶
如泡沫
固 溶 胶
• 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相
为不同状态时，则形成不同的固溶胶：
• A. 固-固溶胶
合金 • B. 固-液溶胶 • C. 固-气溶胶
如:有色玻璃，不完全互溶的
如:珍珠，某些宝石 如:泡沫塑料，沸石分子筛
说明
（1）胶体是物质存在的一种状态，不是一种特 殊的物质。
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同界面化学一样，胶体化学也是一门古老而又年轻的科学。 有史以前，我们的祖先就会制造陶器；汉朝已能利用纤维造 纸；后汉时又发明了墨；其他像做豆腐、面食以及药物的制 剂等等在我国都有悠久的历史，这些成品及其制作过程都与 胶体化学密切相关。1809年，俄国化学家Scheele发现了土粒 的电泳现象；1829年英国植物学家Brown观察到花粉的布朗 运动。次后，许多人相继制备了各种溶胶，并研究了它们的 性质。 胶体化学作为一门学科来说，它的历史比较一致的看法 是从1861年开始的，创始人是英国科学家Thomas Graham， 他系统研究过许多物质的扩散速度，并首先提出晶体和胶体 （colloid）的概念，制定了许多名词用来形容他所发现的
1、溶液 2、溶胶 3、浊液
2. 胶体的定义和特征
• 1、定义： 分散相粒子半径在1 -100 nm乃 至1um的分散体系。
名称
粗分散 体系 胶体 分子分散 体系 粒子大小 特性
大于0.1微 热力学不稳定，动力学也不稳定，不 米 扩散，不渗析，在显微镜下可见
10-9m～ 10-7m
<10-9m
热力学不稳定，但动力学稳定，扩散 慢，不渗析，能通过滤纸，在超显微 镜下可见
二、工农业的发展对胶体和表面化学的新需求
例如 :纳米催化、纳米组装、纳米电子器件、超
分形理论：
大家知道，普通的几何对象是整数维数，点 是零维，线是一维，面是二维，立方体是三维。
但是，也有另一类的几何对象——分形，它
不具有整数维数。而是分维（Fractal dimension）
记为D，分维是描述分形定量参数。
2：利用近代仪器研究表面化学
例如: TEM (Transmission Electron Microscope)（0.3 ~0.5 nm） SEM (Scanning Electron Microscope)（6~10 nm） STM（Scanning Tunneling Microscopy) (平行和垂直方向分 辨率：为0.1 nm、0.2 nm）、 AFM (Atomic Force Microscopy) 来研究胶粒之间相互作用、 粒径大小、表面分子的形态和空间分布情况。 LEED (Low Energy Electron Diffraction)、 ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)（XPS、 XAES） AES (Auger Electron Spectroscopy)
一门科学，是物理化学的重要分支。既要研究胶体化学
的问题，有必然涉及表面化学的问题，两者相互联系、 相辅相成。
1.1 分散系统 1.2 胶体
1.3表面与表面自由能
1.1 分散系
将一种物质以粒子状态分散在另一种物质中的系 统称为分散系。
CuSO4
火山灰
牛奶
ห้องสมุดไป่ตู้
根据物质分散的状态和尺寸大小不同， 分散系又大致分为：
4d5/2 335
5s 110