界面化学 1Word格式文档下载.docx
- 文档编号:19802223
- 上传时间:2023-01-10
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:86.67KB
界面化学 1Word格式文档下载.docx
《界面化学 1Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《界面化学 1Word格式文档下载.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
三.填空题
1.公式
其中有系数2是因为液膜有(两个)表面
2.一定成分的液体在一定的(温度)、(压力)下有一定的表面张力,通常以(mN/m)为单位
3.几乎所有结果皆指示表面张力随温度(上升)而(线性降低),即表面张力的温度系数(dγ/dT)均为(负值)
4.个别液体的表面张力温度系数甚至为正值,例如(液体金属铜),(液体金属锌)
5.表面自由能是体系含有(单位表面积而获得)的过剩自由能,故又称(比表面积过剩自由能)
6.毛细现象是指在(毛细力)作用下,流体发生宏观流动现象,其实质是(液面曲率差导致流体内部压力差),按照流体力学规律发生从压力(高)向(低)处的流动
7.沸腾现象是液体从内部形成(气泡)、(剧烈)汽化的现象,这时液体的(压力)恒定,气体的内部压力必(大于)[大于、小于、等于]液相压力。
四.简答题
1.简述表面熵与表面内能的意义
1、答:
表面熵:
恒温恒压下。
一定量液体增加单位表面积时体系熵的增量。
表面内能:
恒温恒压下,一定量液体增加单位表面积时体系内能的增量。
2.表面热力学基本公式有几个,分别是什么?
2、答:
有四个公式,分别是
3.温度和压力对表面张力的影响
一般液体的表面张力皆随温度升高而降低,不过也有特例,如液体金属铜和锌;
通常压力对表面张力影响不大。
五.综合题
1.表面张力的测定方法有哪些
答:
(一)、毛细升高法,理论完整,方法简单,有足够的测量精度,在实用中,θ=0才可行;
(二)、拖环法,将水平的接触液面的圆环拉离液面过程中所施最大力来推算表面张力;
(三)、滴体积法或滴重法,当液体自管口滴落时,液体的大小与液体的密度和表面张力有关;
(四)、吊片法,测定当片的底边平行液面并刚好接触液面时所受到的拉力;
(五)、泡压法(气泡最大压力法),测定加压使惰性气体通过插入液面的毛细管出口泡时的最大压力;
(六)、停滴法,从液面形状确定其形状因子的数值,再推算出液体表面张力;
(七)、悬滴法,通过测定悬挂着的液滴的外形参数,应用Bashforth-Adams方程推算液体表面张力
2.证明表面能总是大于
证明:
第二章
第一题选择题
1.Gibbs在经典吸附热力学工作中,将两相体系等效为(AB)
A两个均匀相体B一个没有厚度的界面构成体系C一个均匀的溶液D有一定厚度的界面体系E一层薄膜和均匀溶液
2.吸附量Γ2
(1)的符号是(AB)
A可为正B可为负C只为正D只为负E得出结果后自己规定
3.Gibbs吸附公式,下列表述正确的是(AD)
AC2<
<
a,Γ2=
BC2>
>
CC2<
DC2>
EΓ2=
4.溶液表面张力在浓度很低时急剧下降,很快达到最低点此后溶液表面张力随浓度变化很小,下列符合这一描述的有(ABC)
A苯丙基羧酸钠B萘磺酸钠C12烷基苯磺酸钠D氯化钠E乙醇钠
5.能验证Gibbs吸附公式的实验方法有(ABCD)
AMcbain刮皮实验B起泡法C乳液法D放射性示踪法E毛细管吸附法
第二题是非判断
1.(√)对于同系物表面张力,随溶质分子中碳链长度增加而变大,每增加一个CH2大约增加3倍
2.(√)均匀的溶液表面上的薄膜的浓度总与内部不同
3.(√)表面张力随浓度增加而降低,溶质发生正吸附,这时溶质在表面上的浓度比溶液内部的大。
4.(√)两种性质比较接近的液体可能形成全浓度的混合液。
5.(√)同系物的饱和吸附量和吸附分子极限面积相当接近
6.(√)在吸附层中,由于定向排列,吸附分子的亲水基之间及疏水基之间靠的很近,可能发生横向的吸引或排斥的相互作用
第三题,填空
1.溶质使溶剂表面张力降低的性质叫(表面活性剂)
2.溶液表面吸附作用导致表面与内部浓度差这是(表面过剩)现象
3.Mcbain的实验证明溶液表面有吸附作用,且表面活性物质发生(正吸附),表面非活性物质发生(负吸附)
4.写出下列符号的意义
Γ2
(1)(单位面积表面相与含有等量溶剂的溶液相相比,溶质的过剩量)
Γ1
(2)(单位面积表面相与含有等量溶质的溶液相相比,溶剂的过剩量)
Γ2M(单位面积表面相与含有相等质量溶剂的溶液相相比,溶质的过剩量)
5.从溶液表面张力曲线可以求出不同浓度时的溶液表面吸附量,是应用(Gibbs吸附公式)
6.按照水溶液表面张力曲线特性将将溶质划分为(表面非活性物质)(表面活性物质)(表面活性剂)
第四题简答题
1.水溶液表面张力随浓度变化分为几类?
第一类,溶液表面张力随浓度增加而缓慢升高,大致成直线关系,多数无机盐NaClNa2SO4NH4ClKNO3等水溶液,蔗糖甘露醇都属于这一类
第二类,溶液表面张力随浓度增加而逐步降低,一般低分子量的极性有机物,如醇、醛、酸、酯及其衍生物均属于此类,此类曲线的特点是一级微商和二级微商皆为负
第三类,溶液表面张力在浓度很低时急剧下降,很快达到最低点,此后溶液表面张力随浓度变化很小。
如高碳的羧酸盐、硫酸盐,烷基苯磺酸盐,
2.描述Langmuir研究气体在固体上单分子层吸附时的Langmuir公式
Langmuir公式θ=Γ/Γm=
其中θ表示吸附的饱和度,k=1/a,C2表示溶液的浓度,
3.推导Gibbs吸附公式
Gibbs吸附公式,在恒温恒压条件下,表面热力学体系内能U可表示为
dU=TdS–pdV+γdA+∑μidni(2-8)
对上式积分得U=TS–pV+γA+∑μidni(2-9)
对(2-9)微分得dU=TdS+SdT–pdV–Vdp+γdA+Adγ+∑μidni+∑nidμi(2-10)
对(2-8)和(2-10)进行比较得SdT–Vdp+Adγ+∑nidμi=0(2-11)
因为恒温恒压Adγ+∑nidμi=0(2-12)
定义表面浓度Γ为各组分按表面面积平均的量(mol),即Γ=ni/A
改写(2-12)式为-dγ=∑ni/Adμi=∑Γidμi
此式为Gibbs吸附公式
第五题综合题
1.在25℃时测得C8H17SO4Na水溶液的表面张力如下
浓度/(mmol/L)
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
表面张力/(mN/m)
72.7
67.9
62.3
56.7
52.5
48.8
45.6
42.8
40.5
计算在浓度为2.0,4.0,6.0mmol/L,时每个吸附分子所占的面积
解:
浓度为2.0时,斜率为-5.6
Γ=-5.6/(2.303×
8.315×
107×
298.15)=9.695×
10-11mol/cm3
每个吸附分子平均占有的表面积a
a=1/(N0Γ)=1/(6.022×
1023×
9.695×
10-11)=1.713×
10-14m2
浓度为4.0时,斜率为-3.95
Γ=-3.95/(2.303×
298.15)=6.918×
6.918×
10-11)=2.400×
浓度为6.0时,斜率为-3.0
Γ=-3.0/(2.303×
298.15)=5.254×
5.254×
10-11)=3.161×
2.请运用偏微分的变数变换法导出化学势与表面化学势间的关系
对于界面化学体系,Gibbs自由能的基本关系式是
dG=-SdT+Vdp+γdA+∑μidni
表面化学势定义为
μi=(dG/dni)TPγni=γ(dA/dni)TPγni+μi
其中(dA/dni)TPγni是在一定的强度变数时组分i的偏摩尔面积,在恒面积下,除了化学功,没有其他功,所得到的(dG/dni)则为化学势μ,即
μi=(dG/dni)TPγni
故μi0=μi+γA
在恒强度变数条件下,溶液相中分化学势与成分的关系是
μi=μi0(T,P)+RT*Lnai
对于界面化学体系表面化学势与表面成分的关系是
μi=μi0+RT*Lnai
第三章
(一)
第一题,选择题
1.下列具有表面活性而不是表面活性剂的是(ABE)
A甲酸B丙酸C乙酸乙酯D乙醇E丁酸
2.表面活性剂分子亲水基包括极性,和离子性的,下列符合描述的是(ABCDE)
A硫酸基B磺酸基C胺基D吡啶基E聚氧乙烯基
3.表面活性剂水溶液通常具有的性质是(ABDE)
A表面特性B溶液特性C导电性D溶解度特性E溶油性
4.20年代Mcbain发现脂肪酸盐水溶液的渗透压与同摩尔浓度的氯化钠溶液的关系是(D)
A短链脂肪酸盐水溶液的渗透压远低于同摩尔浓度的氯化钠溶液
B短链脂肪酸盐水溶液的渗透压远高于同摩尔浓度的氯化钠溶液
C长链脂肪酸盐水溶液的渗透压远高于同摩尔浓度的氯化钠溶液
D长链脂肪酸盐水溶液的渗透压远低于同摩尔浓度的氯化钠溶液
E长链或短链脂肪酸盐水溶液的渗透压远低于同摩尔浓度的氯化钠溶液
5.测定胶团聚集数的方法(ABC)
A扩散法B超离心法C粘度法D光谱法E泡压法
第二题是非判断题
1.(√)肥皂的主要成分是脂肪酸盐,是人类较早使用的表面活性剂
2.(√)体系温度在Krafft点以上时,临界胶团浓度低于溶解度,可以形成胶团
3.(√)溶液浓度很稀时,溶液表面吸附的表面活性离子很少,才能采取较为平躺的方式存在于相界面
4.(×
)分子间相互相互作用贡献小的原子或原子团占据表面,γcmc就高,反之,γcmc较低
5.(×
)在实际应用中,吸附速度不具有决定性作用
6.(√)胶团溶液是一个平衡体系,各种聚集形态之间及它们与单体之间存在动的平衡
第三题填空题
1.表面活性剂是(加入很少量)能大大降低溶剂的表面张力,改变体系的(界面组成与结构)的物质
2.表面活性剂的分子结构特点是(不对称性)
3.表面活性剂亲水基种类按电性分类,(离子型)和(非离子型)
4.离子型表面活性剂的(溶解度)在温度升到一定值时会陡然上升,这个温度叫做该表面活性剂的(krafft点)
5.碳氟链表面活性剂是各类表面活性剂中(表面活性最高)、(化学稳定性)、(稳定性)最好的一种
6.加入无机盐对非离子型表面活性剂胶团聚集影响数不大,而使离子型表面活性剂(胶团聚集数)上升
7.各类极性和非极性的有机溶质在(胶团溶液)中都可以找到合适的溶解环境而存身其中
1.处于溶解状态的溶质分子的疏水基具有逃离水的趋势,描述这个途径
途径一,表面活性剂从分子从内部移至表面,形成定向吸附层,以疏水基朝向朝上,亲水基插入水中,满足疏水基逃离水环境的要求;
途径二,在溶液内部形成缔合体,表面活性剂分子以疏水基结合在一起形成内核,以亲水基向外,同样可以达到疏水基逃离水环境的要求。
2.测定表面张力的时间方法
1,吊片法,测定时间效应缓慢的动表面张力,将溶液表面刮去一层皮,尽快使吊片接触液面开始测量,记录吊片受力随时间变化关系;
2,滴体积法,适于测定中等时间效应的表面张力,通过控制液滴悬挂时间测出表面张力;
3,最大气泡压力法,用于接近1/100s的时间效应,采用频闪计数器测定出泡速度,用压力传感器测定压力随时间的变化
3.描述胶团的结构
胶团的基本结构包括两部分:
内核和外层,在水溶液中胶团的内核由彼此结合的疏水基构成,形成胶团水溶液中非极性微曲。
内核和溶液之间的水化为外层
1.298k时,从一稀肥皂水溶液上刮下极薄的一层液体来,液膜表面积为3×
10-2m2,得到2×
10-3dm3溶液(水重1.55×
10-3kg),其中肥皂含量为4.013×
10-5mol,而溶液体相内同样体积的溶液中含肥皂4.000×
10-5mol,试根据吉布斯吸附公式和σ=σ0-bc计算溶液的表面张力。
已知298K时纯水的表面张力σ0=7.2×
10-2N·
m-1
解:
由已知实验数据可知该肥皂水溶液的表面吸附量
Γ={(4.013-4.000)×
10-5/3×
10-2}mol·
m-2
=4.33×
10-6mol·
m-2
又因为σ=σ0-bc
则dσ/dc=-b,代入吉布斯吸附公式,得
Γ=−c/RT×
ds/dc=bc/RT
bc=ΓRT=4.33×
10-6×
8.314×
298.15
=1.07310-2N·
m-1
σ=σ0-bc=(7.2×
10-2-1.037×
10-2)
=6.13×
10-2N·
2.各种物理化学因素对吸附量的影响
答:
①表面活性剂分子横截面积小,Γm大;
②其他因素可比时,非离子型SAa的Γm>
Γm(离子型);
③同系物的Γm差别不大(离子型C8-C14随C↗而↗,>
C16则相反,聚氧乙烯型非离子SAa在一定的聚氧乙烯结构时,吸附能力随C↗而↗。
④具有分枝结构的表面活性剂饱和吸附量小于同类型直链疏水基的SAa
⑤温度影响不明显。
一般T↗而Γm↘,但对于非离子SAa,低浓度时T↗Γ↗(亲水基与水氢键破坏)
⑥加入无机盐(中性)
非离子SAa:
不明显;
离子SAa:
Γ显著增大;
更多反离子进入吸附层削弱表面活性剂,离子间电性排斥,排列紧密。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 界面化学 界面 化学