《胶体与界面化学》复习思考题docWord文档格式.docx
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转变温度(大分了溶液转变为凝胶时,无严格恒定的转变温度,它往往与冷却快慢有关,并且凝点(胶凝温度)常比
熔点(液化温度)低.两者相差可达(10-20)度或更大些。
)
热效应(大分子溶液形成凝胶时常常放热,这可视为结晶作用的潜热)
光学效应(溶胶转变为凝胶时,Tyndall效应(光散射)增强,这是由于质点增大、水化稈度减弱的缘故)
流动性质(溶胶转变为凝胶后流动性质变化很大,溶胶失去流动性•凝胶获得了弹性、屈服值等)
电导(溶胶胶凝后,体系的电导无明显变化)
凝胶表面的亲水性(溶胶屮的质点表面若具有亲水性基团,则胶凝示其表面仍具有亲水性)
8.要制备很浓的明胶溶液而乂不使胶凝,应加入什么物质比较好?
为什么?
导电和扩散等,还可以是凝胶中的物质和外加溶液间的化学反应,也可以是两种溶液在凝胶屮进行化学反应
9.什么是凝胶的触变作用?
简单叙述其机理?
P279
10.什么是负触变作用?
绝大部分为什么体系?
答;
与触变作用相反的现象是负触变作用。
此体系的基木持点是在外力(切力或切速)作用下体系的粘度升高,但静置一段时间后粘度又恢复原状,出现顺时针方向的滞后团。
显然,负触变现象正好与触变性相反.是一种具有时间因素的切稠现象。
具有负触变性的体系绝大部分为高分了溶液,例如SiO2、钠蒙脱土等悬浮液中加入高分了溶液(如聚丙烯酰胺水解溶液),在一定的条件下出现负触变作用。
11.什么是离浆作用?
为什么?
P280
12.什么是凝胶的有限膨胀和无限膨胀?
其膨胀速度符合什么动力学特征?
凝胶的膨胀(溶胀)作用,是指凝胶在液体或蒸气屮吸收这些液体或熬气时.使白身质量、体积增加的作用。
膨胀作用是弹性凝胶所特有的性质。
无限膨胀,即开始时凝胶吸收液体而体积增大,但最终完全溶解成溶液,又名溶胀作用。
有限膨胀,凝胶吸收一定量的液体后并不转变成溶胶,如明胶在冷水屮、硫化橡胶在苯屮。
凝胶的膨胀速度符合一级反应的动力学方程式:
筈=心(斗-S)
式屮,S为膨胀度,即凝胶在膨胀时间为t时吸收的液体量;
Smax为吸收液体的最大量(平衡态下);
K为膨胀速度常数。
13.试述凝胶膨胀的两个阶段。
(P282)
14.物质在凝胶中扩散速率减慢的原因是什么?
(P286)
扩散物质的分子越大,在凝胶屮的扩散速率越慢
15.试述凝胶色谱(GPC)技术的基本原理?
分了大小不同的混合物溶液通过用凝胶颗粒填充的色谱柱时,尺寸越小的分了进入网络的机会越多,在如间停留的时间也越长。
反乙尺寸较大的分了进入网络的机会较小,菸至不能进入网络Z屮,只能停留在凝胶颗粒Z问的缝隙中。
当以溶剂淋洗色谱柱时,被吸附在色谱柱上的物质将按分了的尺寸,从大到小的顺序依次被淋洗下来,从而达到分离的目的。
这正是凝胶色谱(GPC)技术的基木原理。
16.试用Ostwald的过程和理论解释Liesegang环现象。
当高浓度的AgN03溶液由屮心向四周扩散时,遇到K2Cr207发生化学反应并生成橙红色的Ag2Cr207沉淀环。
第一环沉淀形成后,环外地带的K2Cr2O7浓度变得很低,成为空白区。
在此区域内难以满足形成Ag2Cr207沉淀的过饱和条件,所以无沉淀生成。
AgN03溶液越过空白区后,重又与K2Cr2O7反应并形成第二个沉淀环,依此类推,但备环的间距逐渐变大,沉淀环也逐渐变宽和变得模糊。
17.形成Liesegang环的必要条件是什么?
物质在扩散过稈中无对流和扰动是形成Liesegang环的必要条件
18.冃前高吸水性材料其吸水量约可达口身质量的多少倍?
500~1000倍。
最高可达到5300倍。
19.
试述高吸水性凝胶的结构、组成和吸水性能的关系。
答;
高吸水性材料不仅应含有相当多的亲水基因,而且木身还要不溶于水。
超强吸水剂为弹性凝胶,吸水示形成
水凝胶:
凝胶的种类不同,结构不同,其吸水能也大有不同离了性聚合物的亲水性比非离了性聚合物强。
吸水能力强,在离子性聚合物屮,离子化程度越高,吸水能力越强。
超强吸水剂有很强的吸水能力,但从使用角度考虑,它应不溶解于水。
聚丙烯酸类吸水剂有很强的吸水能力,但易水溶,为解决此问题,合成时应加入适量交联剂甲醛(或环氧氯丙烷等)。
在制备超强吸水剂时,同种类型凝胶的一般规律是:
交联度增加,吸水能力降低;
但交联度太低,又可使凝胶吸水时成为无限膨胀。
(在P286补充)
20.什么是高吸油性树脂?
其吸油能力主要起源于什么作用力?
(1)高吸油树脂是一种新型的功能高分了材料,它是一种rti亲油性单体制得的低交联度聚合物,具有三维网状结构。
这种树脂吸汕速率快,保汕能力强,具有较好的耐寒性和耐热性,不易老化,高吸汕树脂可以用做芳香剂、杀虫剂,也可以用做纸张添加剂、橡胶油性改性剂,对于解决油污排放问题,特别是海上航运造成的大规模泄露事故,更加显现出重要作用。
(2)高吸油性树脂吸油是靠其亲油基和油分子间产生的范徳华力来吸油的。
21.高吸油树脂的吸油机理是什么?
机理:
吸油树脂通常祁是由亲油单体构成的,具有适当交联度的三维网状结构的聚合物,因而树脂内部均有一定的微孔。
当树脂与油品接触时,开始油分了向微孔屮扩散,当进入一定最的油分了后,高分了链段发生溶剂化(vanderWnnls力),当汕分了进入足够多时,则高分了链段伸展并发生溶胀。
溶胀过程屮交联点Z间分了链的伸展乂会降低其构象爛值,4G二AH-TAS,AG增加,这必然引起分了网的弹性收缩力,力图使分子网收缩,最后这两种相反的倾向达到平衡,并表现出一•定的吸油率。
22.水凝胶中的水按作用力的强弱可分为哪4种状态?
23.什么气凝胶?
有哪些主要特点和用途?
(P289)
二、表而活性剂的洗涤作用
1・如何评价洗涤剂性能的优劣?
(P135)
衣料洗涤剂去污力测定标准(GB/T13174—91),餐具洗涤剂国家标淮(GB9985—88)•通用水基清洗剂国家专业标准(ZB43002—86)•金属材料用水基洗涤剂(IIB5226—82,航天部标准)
2.简述液体污垢去除的过程
液体油污的去除是通过油污的卷缩机理而实现的。
在洗涤Z前油污一般以铺展状态存在于物品表面。
此时,在固(S)、液(L)、气(G)三相界面上油污的接触角近于00。
将物品置于洗涤液后,油污由处于固、油、气三相界面上变为处于固、油、水三相的界血上,其界面张力由原来的YSG、YOG和丫SO,变为YSW/(固一水)yS0(固一油)和YOW(油一水)于是在洗涤剂的作用下,三个张力发生变化,开始对铺展的油污进行“卷缩”。
卷缩同时发生在固、油、水三相界面上,粘附有油污的固体浸入水屮时,固、油、水三相平衡时的状态,当加入水溶性洗涤剂后,由于洗涤剂在固一水界面以疏水基吸附于間体表面,亲水基伸入水屮的吸附状态在固一水界面作定向排列使YSW下降,在油一水界面上以疏水基伸进油相,亲水基伸入水相的吸附状态在油一水界血作定向排列降低了y0W,在固一油界面上由于水溶性洗涤剂不溶于油而不能吸附于固一油界面,因此YSO不会发生改变.由于三相界面上的张力发生变化,为了使杨氏方程达成新的平衡,Y0Woos6必须增大,因此6w必须减少,油污就会逐渐地被卷缩。
3.油污完全去除的条件是什么?
当洗涤液在固体表面的接触角()W=00即油在固体表面的接触角()0=1800时,油污可以自发地脱离固体表面,若90<
0o<
180时,汕污不能自发地脱离表面,但可在流动的水中因水的冲刷力而使其变形伸长,再加之汕水密度差而产生的浮力,使汕污完全去除。
洙涤物品亲汕性较强当Oo=0°
^90°
即使在较强的流水冲刷力下,再加上浮力也不能使油污完全除去,但可通过加溶方式除去。
4.简述固体污垢去除机理。
固体污垢主要是通过分了间的范徳华力和静电力粘附于固体表血。
一般说来,粘附的主要原因是范徳华引力,其他力(如静电引力)则弱得多。
兰格(Lange)的分段去污过程:
1。
洗涤液在固体表血和污垢农血吸附、渗透和润湿的过程2。
洗涤液在固体表血与固体污垢的固一固界面上的铺展3。
使固体污垢悬浮于洗涤液屮。
5.影响洗涤作用的因素有哪些?
哪些是主要因素?
哪些是次要因素?
一、表(界)面张力表面活性剂均具有明显降低水体系表(界)面张力的能力,有利于洗涤液产生润湿作用,有利于液体油污的乳化悬浮,防止油污的再沉积。
二、表面活性剂在界面上的吸附状态表血活性剂在界面上的吸附是洗涤的最基木原因,没有吸附存在就不会降低表面张力,就不会有表面活性剂的洗涤功能。
三、表面活性剂疏水链长度在同系物屮,在能保证添加的浓度与宾实浓度一致的条件下,洗涤效果随洗涤剂疏水链长度增长而增加。
卩q、乳化与起泡将油污乳化,阻止液体油污这种再沉积过程,让其能稳定的分散悬浮于洗涤液屮。
五、加溶作川当使用临界胶团浓度较小的非离了表瓯活性剂作为洗涤剂时,加溶作用可能是影响液体油污去除的重要因素。
6.助洗剂有哪些主要类型?
在洗涤过程中起何作用?
助洗剂。
一、螯合剂控制水硬度,又白协助活性成分的去污作用二、抗再沉积剂提高污垢在洗涤液
屮的分散性和悬浮稳定性。
三、pll调节剂使水软化,使污垢和纤维的PH值增加四、漂白剂降解发色系统或者对助色基团五、荧光增白剂使可见光强度增强使物体增白六、酶将这些污垢分解成甘汕和脂肪酸的作用。
七、填充剂或辅助剂1・填充剂
降低SAA的CMC值2・促溶剂3.抗结块剂八.抗静电剂使被洗物消除静电九、柔和剂与柔软剂改善洗涤剂对皮肤的刺激,使Z温和的助剂。
柔软剂是改善被洗涤织物的于感,使Z柔软,于感舒适的助剂十、钙皂分散剂防止皂与硬水作用生成沉淀
功能:
与高价阳离了能起螯合作用,软化洗涤硬水;
对尚体污垢有抗絮凝作用或分散作用;
起碱性缓冲作用;
防止污垢再沉积。
此外述有增稠、抑菌、漂白、增白等作用。
7.解释肥皂等洗涤剂在使用屮出现皂垢和浴缸圈的原理。
如何改善?
8•简述洗涤过程。
固体表血・污垢+洗涤剂+介质=間体表血・洗涤剂・介质+污垢•洗涤剂・介质
9.污垢分为哪儿类?
1.油性污垢(油污)2.固体污垢3.特殊污垢
10•试分析污垢的粘附力。
1.机械粘附:
机械粘附主要指的是固体尘土粘附的现象。
2.分了问力粘附:
被洗涤物品和污垢以分了间范徳华力(包括红键)结合3.静电力粘附:
在水介质屮,静电引力一般要弱得多。
但在有些特殊条件下污垢也可通过静电引力而粘附。
4・化学结合力:
污垢通过化学吸附产生的化学结合力与固体表曲的粘附
11.分析阳离子SAA不作为洗涤剂的原因。
因为固体在水屮容易吸附负离子,般表血是带负电荷的。
阳离子表面活性剂的第二层吸附是通过范徳华相吸力而吸附的物理吸附。
若溶液屮阳离了表瓯活性剂浓度降低,很容易脱附,质点表面重又变成疏水的和不带电的,容易发生再度沉积,降低了洗涤效果。
所以阳离子表面活性剂不易作洗涤剂。
12•简述主要主洗剂的类型
一、阴离子型表面活性剂:
脂肪酸盐(肥皂)、烷基苯磺酸盐(ABS)、脂肪醇硫酸盐(AS)、脂肪醇聚氧乙烯硫酸
盐(AES)、a—烯坯硫酸盐(AOS)、脂肪醇聚氧乙烯竣酸盐(AEC)和脂肪酸甲酯磺酸盐(MES);
二、非离了世表面活性剂:
聚氧乙烯烷基醇醯,聚氧乙烯烷基酚瞇,烷基糖■&
(APG)
三、两性离子型表血活性剂:
N—酰基氨基酸型:
N—酰基多缩氨基(多瞅)竣酸盐,雷米帮A(613洗涤剂,油酰氨基(多肽)竣酸钠);
甜菜碱型:
十二烷基二甲基甜菜碱,耗丙基甜菜碱(IISB)
主洗涤剂多采用烷基苯磺酸钠、-1•二烷基硫酸钠、脂肪醉聚氧乙烯瞇及只硫酸盐或其他芳基化合物的磺酸盐。
13.用作抗再沉积剂的竣甲基纤维酸钠有什么要求?
固体表血的亲水亲油性对聚合物抗再沉积效果起着决定性作用。
用于洗涤剂小的竣甲基纤维素钠盐的粘度
和抗再沉积性与纤维素的聚合度和取代度有关,通常要求纤维分了的聚合度为200-500,取代度为0.6-0.7为宜。
聚合度太高溶解速度太慢,取代度太低水溶性差会影响在尚体和污垢表面的吸附量,取代度太高,拨甲基纤维索钠的水溶性太好也会影响竣甲基纤维素负离子的吸附量。
14.重垢、轻垢洗衣粉配方各组分的作用及有关要求。
(1)我国重垢洗衣粉典型配方:
配方1(高泡)
组分
质量分数/%
直链烷基苯磺酸钠
16
烷基酚聚氧乙烯(10)醴
5
三聚磷酸钠
30
碳酸钠
硅酸钠
7
竣甲慕纤维素钠
1
硫酸钠
24
荧光增白剂
0.1
对甲苯磺酸钠
2
(2)轻垢洗衣粉典型配方:
配方1(美国)
(1)
(2)
烷基苯磺酸钠
10
25
15
硅酸钠(模数3)
3
竣甲基纤维素钠
01
月桂酸单乙醇酰胺
0.20.2
71.8
43.8
配方2(英国)
十二烷基苯磺酸钠
12.5
脂肪醇聚氧乙烯[7]瞇
3.5
肥皂
0.35
疑乙基纤维素乙酯
顺丁烯二酸酎一1卩基内烯酸共聚物钠盐
1.5
0.01
39
消泡剂
蛋白酶
0.65
15.试述洗涤剂的发展趋势。
液体洗涤剂从20世纪80年代屮期以来发展迅速,在发达国家已占一全部家用洗涤剂的三分Z—以上,但浓
缩洗涤剂的崛起,对重垢液体洗涤剂形成了一大冲击,使液体洗涤剂在20世纪90年代初产量一度下降,也导致了近几年的新的发展趋势。
主要由以下发展趋势:
(1)浓缩化
(2)温和化、安全化(3)专业化(4)功能化(5)生态化:
①无磷化②表面活性剂生物降解③以氧代氯。
16.简述光学白度法测定去污力的过程。
将人T制备的污布放在盛有洗涤剂硬水的玻璃瓶屮,瓶内还放有橡皮弹了,在机械转动下,人工污布受到擦洗。
在规定温度下洗涤一定时间后,用白度计在一定波长下测定污染棉布试片洗涤前示的光谱反射率,并与空白对照。
17.SM临界排列参数与自组排列有何关系?
表面活性剂分了可以通过定向排列形成多种分了聚集结构。
它在表(界)面上可以形成单分了膜,包括气态膜、液态膜、固态膜等;
在溶液屮可以形成不同形态的胶团、囊泡、液晶、双分了蜃、多蜃,以及藝种类型的微乳状液等,这就是表面活性剂的白组现象。
两亲分子的临界排列参数为CPP,CPP=VO/lcAoVo和
lc,分别代表疏水基的体积和伸展长度;
Ao代表亲水基的截面积。
CPP^l/3形成球形胶团;
l/3〈CPPWl/2形成棒状胶团;
1/2〈CPPW1形成囊泡;
CPP~1形成层状胶团、液晶
CPP21形成反胶团等在水环境屮CPP值越大越趋向形成平的定向单分了层。
如果CPP值过大则失去水溶性。
18•简述SAA调控自组对除油能力的经验规律。
a.加盐能显著提高离子型表面活性剂的洗涤效力,
b.非离了表面活性剂的去汕力与其E0链的长度有关:
存在一个最适宜的E0数,太大或太小时洗涤效果都不好,
c.非离了表面活性剂洗涤效果随温度改变,存在最适宜的温度,这个适宜温度一般在该表面活性剂体系的相转变温度PIT附近。
d.在非离了表瓯活性剂溶液屮加入少量烷坯可改变体系的去油力。
e.在非离了表面活性剂溶液屮加入醇可以提高洗涤效力、醇的碳原了数较大的效果较好。
19•简述干洗的原理
干洗是亦有机溶剂屮进行洗涤的方法,是利用溶剂的溶解力和农血活性剂的加溶能力去除织物表曲的污垢。
20.脂肪酶在洗涤剂中的主要作用是什么?
酶是存在于生物体屮的一种生物催化剂。
例如脂肪酶,人的皮脂污垢如衣领污垢中因含有甘油三脂肪酸酯而很难去除,在食品污垢屮也含冇H•油二脂肪酸酯类的憎水物质,脂肪酶能将这些污垢分解成甘油和脂肪酸。
分解后的甘油易溶于水,而脂肪酸易被洗涤液通过油污的“卷缩”过程而被除去。
21.在洗涤剂中作为柔和剂的SAA主要是什么物质?
用作柔和剂的表面活性剂主要是两性表面活性剂。
柔软剂是改善被洗涤织物的手感,使Z柔软,手感
舒适的助剂,用作柔软剂的主要是阳离了型表面活性剂。
柔软剂在洗涤漂洗后再加入。
22•试分析钙皂的形成和钙皂分散剂的作用?
皂在使用屮抗硬水作用差,水屮的钙、镁离了将与肥皂作用生成沉淀,这些沉淀作为污垢往往容易再沉积于纤维上,影响了皂的应用性能。
性能优良的钙皂分散剂,多是具有庞大极性基团结构的表血活性剂。
在皂屮能阻止洗涤时形成钙皂
23•请分析美国轻垢洗涤剂的配方。
24.洗涤剂去污力如何测定?
具体方法:
将人工制备的污布放在盛有洗涤剂硬水的玻璃瓶屮,瓶内还放有橡皮弹了,在机械转动下,
人T污布受到擦洗。
在规定温度下洗涤一定时间后,用白度计在一定波长下测定污染棉布试片洗涤前后的光谱反射率,并与空白对照。
用白度计确定人工污垢染过的污布洗涤前后的白度,经计算即可得到所用洗涤剂的去污力。
去污值(%*U器辭lUffX100
标样去污值
三、表面活性剂基本知识
1・现代胶体化学研究的对象和内容;
传统的胶体化学研究的对象是溶胶和高分子真溶液。
近年Shaw还把在表面活性剂屮讨论的以肥皂为代表的皂类视为第三类胶体体系。
现称为缔合胶体。
主要研究界血现象、分散体系和有序组合体。
2•试述真溶液、胶体溶液、乳状液、微乳状液的粒度范围;
真溶液:
〈lnm、胶体溶液:
riOOnm乳状液:
0.TO.5微米。
微乳状液:
3.高分子溶液为什么也纳入胶体体系一起讨论和学习?
4.表面活性剂的化学结构及特点是什么?
:
表血活性剂的化学结构:
由性质不同的两部分组成,一部分是疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团,另一部分为
亲水疏油的极性基,这两部分分别处于表曲活性剂的两端,为不对称的分子结构。
特点:
是一种既亲汕又亲水的两亲分了,不仅能防止汕水相排斥,而且具有把两相结合起来的功能。
8.表面活性剂有哪些类型举例说明。
3.表面活性剂的水溶液的特点是什么?
⑴浓度f,表面张力f。
如:
NaCl,Na2SO4,KOH,NaOH,KNO3等无机酸、碱、盐溶液。
(2)浓度f,表面张力I。
如:
有机酸、醇、醛、酗、醯、酯等极性物质溶液。
(3)随浓度增大,开始表面张力急剧下降,但到一定稈度便不再下降。
肥皂、长链烷基苯磺酸钠等溶液。
这些物质称为表面活性剂。
4•何谓表面活性?
表面活性是一种动力学现彖,表面或界瓯的最终状态表示了两种趋势2间的动态平衡,即朝向表面吸附的趋势和由于分了热运动而朝向完全混合的趋势Z间的平衡°
5写出APG的结构式,并说明其特性以及在洗涤剂屮的作用。
心10〜12
APG有较高的界血活性不存在浊点具行高温稳定性。
具冇优良的洗涤性,很强的泡沫力,润湿乳化性及分散稳定性。
APG的突出优点是它的无毒性、对皮肤的低刺激性、生物降解性等优于现有的任何一类表面活性剂。
并且由于它的易漂洗无斑痕的特性,还特别适宜于做餐具洗涤剂、瓶洗剂等。
6.AOS、LAS、Span、Tween、AES等代号各表示什么物质?
(丄一烯姪硫酸盐(AOS)、烷基苯磺酸钠(LAS)、山梨糖醉聊脂肪酸酯(Span)聚氧乙烯山梨糖醉肝脂肪酸酯(吐温Tween):
烷基醇聚氧乙烯硫酸钠(AES)
7.7.解释“Kraff”点和“浊点”的含义和规律。
离子型表血活性剂在水屮的溶解度衣低温时只随温度的升高缓慢地增加,但温度升至某一值后,此点即所谓的Krafft点。
在水溶液屮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,经放置或离心可得到两个液相,这个温度被称之为该表面活性剂的浊点。
8.什么是SAA的HLB值,有什么作用?
亲水亲油平衡值(HLB)是表示表面活性剂的亲水性、亲油性好坏的指标.HLB值越大,该表瓯活性剂的亲水性越强;
HLB值越小,该表面活性剂的亲汕性越强
四、乳状液
1.什么是乳状液?
一般分为哪几类?
(P144-148)
2.常用制备乳状液的分散手段有哪儿种?
对这些方法,你有何评价?
3.什么是乳状液制备的转相乳化法?
将乳化剂先溶在油屮,在剧烈搅拌下慢慢加水,加入的水开始以细小的液滴分散在油屮,是w/o型乳状液。
再继续加水,随着水量增多,乳状液变稠,最后转相变成O/W型乳状液。
也可将乳化剂直接溶于水中,在剧烈搅拌下将油加入,可得O/W型乳状液。
如欲制取W/O型乳状液,则可继续加汕,肓至发生变型。
4.什么是乳状液制备的瞬间成电法?
用皂稳定的油冰或水/油型乳化体皆可用此法制备。
将脂肪酸溶于油屮,将
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