《表面與膠體化學(xué)》電子教案大連交通大學(xué)

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1、 教 案 2010-2011學(xué)年 第1學(xué)期 教 學(xué) 單 位 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)教研室 課 程 名 稱 0050107012 課 程 編 號(hào) 表面與膠體化學(xué) 學(xué) 時(shí) 32 學(xué) 分 2 適 用 專 業(yè) 應(yīng)用化學(xué) 年 級(jí) 四 授 課 教 師 車如心 職 稱

2、 教授 職 務(wù) 副院長(zhǎng) 大連交通大學(xué)教務(wù)處制 課 程 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 授課教師 車如心 輔導(dǎo)教師（助教） 實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）教學(xué)指導(dǎo)教師 車如心 學(xué) 時(shí) 計(jì) 劃 總 學(xué) 時(shí) 理論學(xué)時(shí) 多媒體教學(xué)學(xué)時(shí) 習(xí)題課 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí) 32 32 使 用教 材 名 稱 出 版 社 出版時(shí)間 獲獎(jiǎng)情況 《表面與膠體化學(xué)》 校內(nèi)使用教材 2008年 參 考 書 目 《界面與膠體的物理化學(xué)》李葵英編著 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1999年 《膠體與界面化學(xué)》陳宗淇編著 高等教育出版

3、社 2001年 《物理化學(xué)》(第五版) 傅獻(xiàn)彩主編 高等教育出版社 2005年 國(guó)家獎(jiǎng) 《應(yīng)用膠體化學(xué)》侯萬(wàn)國(guó)編著 科學(xué)出版社 1998年 教 學(xué) 要 求 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生 1．掌握表面與膠體化學(xué)的基本概念、 2．掌握表面與膠體化學(xué)的基本性質(zhì)與表面現(xiàn)象， 3．理解表面與膠體化學(xué)的一些基本理論和應(yīng)用， 4．了解凝膠、乳狀液兩種典型膠體類型的制備、性質(zhì)及應(yīng)用， 5．了解表面活性劑及常用吸附劑的概念、性質(zhì)及應(yīng)用。 通過(guò)本學(xué)科理論的建立和發(fā)展的介紹，培養(yǎng)學(xué)生的辨證唯物主義世界觀和良好的科學(xué)素養(yǎng)。 教 學(xué) 創(chuàng) 新 與

4、 更 新 相比于基礎(chǔ)課，教學(xué)方法和教學(xué)手段有了很大的更新。在教學(xué)方法方面，從簡(jiǎn)單的填鴨式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)式教學(xué)，強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)和組織學(xué)生參加創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合及課內(nèi)教學(xué)與課外自學(xué)相結(jié)合，使理科學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提高科學(xué)素質(zhì)。教學(xué)手段采用多媒體與黑板相結(jié)合。 在學(xué)生掌握表面與膠體化學(xué)的基本概念、模型及計(jì)算方法，了解不同類型的膠體體系的基本性質(zhì)與應(yīng)用，了解近代表面與膠體科學(xué)的成就和發(fā)展的同時(shí)，還應(yīng)得到一般科學(xué)方法的訓(xùn)練和邏輯思維能力的培養(yǎng)，這種訓(xùn)練和培養(yǎng)貫穿在課程教學(xué)的整個(gè)過(guò)程中，使學(xué)生體會(huì)和掌握怎樣由實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)進(jìn)行歸納和演繹，或由假設(shè)和模型上升為理論，并結(jié)合具體條件應(yīng)用理

5、論解決實(shí)際問(wèn)題的方法。 考核方式 閉卷筆試 成績(jī)計(jì)算方法 考試卷面成績(jī)占80% 平時(shí)成績(jī)占20% 授 課 章 目 錄 學(xué)時(shí)分配 教學(xué)方法與手段 進(jìn)度計(jì)劃 （周次） 一 4 多媒體教學(xué) 5 二 3 多媒體教學(xué) 6 三 1 多媒體教學(xué) 6 四 12 多媒體教學(xué) 7、8、9 五 2 多媒體教學(xué) 10 七 2 多媒體教學(xué) 10 八 2 多媒體教學(xué) 11 習(xí)題課 2 第1 – 3章習(xí)題課 11 習(xí)題課 2 第4章習(xí)題課 12 機(jī)動(dòng) 2 輔導(dǎo)、答疑或習(xí)題課 12

6、 各 章 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 授課章名稱 第一章 界面現(xiàn)象 課時(shí)安排 8 授課時(shí)間 1-8周每周周三3、4節(jié) 教學(xué)目的、要求（分了解、理解、掌握 三個(gè)層次要求）： 掌握表面吉布斯自由能、表面張力等表面現(xiàn)象的概念，理解表面現(xiàn)象的本質(zhì)。掌握彎曲表面的性質(zhì)，學(xué)會(huì)使用1、Young-Laplace 公式2、Kelvin 公式3、吉布斯方程4、潤(rùn)濕方程，并能用四個(gè)公式解釋生產(chǎn)中的表面現(xiàn)象。理解

7、吸附本質(zhì)，了解吸附等溫線的主要類型，能解釋簡(jiǎn)單的表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 基本內(nèi)容： 1.1、表面張力及表面Gibbs自由能 1、表面 2、表面張力 人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程 1.2、彎曲表面的表面現(xiàn)象（以氣-液界面現(xiàn)象為主） 1、Young-Laplace 公式 2、Kelvin 公式 1.3、新相生成與介安狀態(tài) 1.4、液-固界面現(xiàn)象 1、潤(rùn)濕的基本類型 2、接觸角(潤(rùn)濕角) 1.5、吸附作用 1、溶液表面的吸附（氣-液相表面現(xiàn)象）-----吉布斯方程 2、固體表面的吸附（氣-固相

8、表面現(xiàn)象）-----吸附等溫式 重點(diǎn) 重點(diǎn)掌握四個(gè)表面現(xiàn)象公式計(jì)算及解釋表面現(xiàn)象。 難點(diǎn) 理解表面吉布斯自由能、表面張力等概念及固體表面的吸附。 討論、思考題、作業(yè)： 1．表面吉布斯自由能、比表面吉布斯自由能、表面張力三者的概念、單位是否相同，如何表示? 2．固體表面有過(guò)剩的吉布斯自由能嗎?它與液體有何不同? 3．氣泡、液滴都呈球形，玻璃管口在高溫加熱后會(huì)變得光滑，這些現(xiàn)象的本質(zhì)是什么? 4．試解釋：①人工降雨；②有機(jī)蒸餾中加沸石；③毛細(xì)管凝聚(下雨前地基潮濕——所謂基 濕而雨)；④過(guò)飽和溶液、過(guò)飽和蒸氣、過(guò)冷現(xiàn)象；⑤重量法分析中的陳化作用等。 5．吉布斯自由能越低

9、，則體系越穩(wěn)定，所以物體總有降低本身吉布斯自由能趨勢(shì)。試說(shuō)明 純液體、溶液、固體是如何降低自己的表面吉布斯自由能的。 6．為什么氣體在固體表面上的吸附總是放熱的? 參考書目（含參考書、文獻(xiàn)等）具體內(nèi)容： 《物理化學(xué)》(第五版) 傅獻(xiàn)彩主編 課 堂 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 第 1 課 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)、授新課、討 論、其它） 授課類型（請(qǐng)打√）：理論課√ 討論課□ 實(shí)驗(yàn)課□ 習(xí)題課□ 其它□ 教學(xué)方式（請(qǐng)打√）：講授√ 討論□ 示教□ 指導(dǎo)□ 其它□ 教學(xué)手段（請(qǐng)打√）：多媒體√□ 模型□ 實(shí)物□ 掛圖□ 音

10、像□ 其它□ 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 第一章 界面現(xiàn)象 主要內(nèi)容 1.1、表面張力及表面Gibbs自由能 1、表面 2、表面張力 人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程 1.2、彎曲表面的表面現(xiàn)象（以氣-液界面現(xiàn)象為主） 1、Young-Laplace 公式 1.1、表面張力及表面Gibbs自由能 一．表面吉布斯自由能和表面張力 難點(diǎn) 1．通過(guò)多媒體圖片介紹各種表面。 2．表面吉布斯自由能：重點(diǎn)講解表面層分子的狀況與本體中不同，表面現(xiàn)象本質(zhì)，引出表面吉布斯自由能。 3．表面張力：通過(guò)實(shí)驗(yàn)介紹表面張力及

11、方向。 二．界面張力與溫度、壓力的關(guān)系 1．溫度升高是，通?？偸鞘菇缑鎻埩ο陆?，，這可從熱力學(xué)的基本公式中看出。 約特弗斯曾提出溫度與表面張力的關(guān)系式為 2．界面張力與壓力的關(guān)系比較復(fù)雜。 1.2、彎曲表面的表面現(xiàn)象（以氣-液界面現(xiàn)象為主） 重點(diǎn) 一．彎曲表面下的壓力 1．通過(guò)多媒體圖片介紹各種情況下的附加壓力，并總結(jié)規(guī)律。 2．楊－拉普拉斯公式（Young-Laplace equation）： 是研究彎曲表面上附加壓力的基本公式。若是球面，，則變?yōu)?，若為平面，則和，。 3．利用熱力學(xué)進(jìn)行推導(dǎo) 4．楊－拉普拉斯公式的物理意義：

12、 顯然附加壓力的大小與曲率半徑有關(guān)。毛細(xì)管內(nèi)充滿液體，管端有半徑為R’的球狀液滴與之平衡，外壓為p0，附加壓力為ps，液滴所受總壓為p＝p0 ＋ps 。 （1）液滴愈小則所受到的附加壓力愈大。（2）如果液滴呈凹形，則R’為負(fù)值，附加壓力（ps）為負(fù)值，即凹面下液體所受到的壓力比平面下要小。當(dāng)把毛細(xì)管插入汞中時(shí)，管內(nèi)汞面呈凸形。 如液體能潤(rùn)濕毛細(xì)管，液面呈彎月凹面。如果液體不能潤(rùn)濕毛細(xì)管，則液面下降呈凸面。 5、．楊－拉普拉斯公式應(yīng)用 可續(xù)頁(yè)

13、 課 堂 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 第 2 課 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)、授新課、討 論、其它） 授課類型（請(qǐng)打√）：理論課√ 討論課□ 實(shí)驗(yàn)課□ 習(xí)題課□ 其它□ 教學(xué)方式（請(qǐng)打√）：講授 √ 討論√□ 示教□ 指導(dǎo)□ 其它□ 教學(xué)手段（請(qǐng)打√）：多媒體√□ 模型□ 實(shí)物□ 掛圖□ 音像□ 其它√ 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 界面現(xiàn)象 主要內(nèi)容 1.2、彎曲表面的表面現(xiàn)象（以氣-液界面現(xiàn)象為主） 2、Kelvin 公式 1.3、新相生成與介安狀態(tài) 二．彎曲表面上的蒸氣壓 重點(diǎn) 1．

14、開爾文（Kelvin）公式：． 考慮在一定溫度T時(shí)，設(shè)某液體與其飽和蒸氣呈平衡 液體（T，p1） ， 飽和蒸氣（T，pg） 稱為開爾文（Kelvin）公式。 2．開爾文（Kelvin）公式物理意義： 從該式得知對(duì)于液滴（凸面，R’>0）其半徑愈小，蒸氣壓反而愈大，而對(duì)于蒸氣泡（凹面，R’<0），其半徑愈小，液體在泡內(nèi)的蒸氣壓也愈低，廣義地說(shuō)，在物系中每產(chǎn)生一個(gè)新相總是困難的。 3．開爾文（Kelvin）公式應(yīng)用。 1.3、新相生成與介安狀態(tài)（亞穩(wěn)狀態(tài)） 一、新相生成 在一個(gè)穩(wěn)定相中要生成另一個(gè)新相是很不容易的，這就叫做新相難成。如過(guò)飽和蒸氣、

15、過(guò)冷液體、過(guò)飽和溶液、過(guò)熱液體等現(xiàn)象。 這些現(xiàn)象都可以用開爾文公式來(lái)解釋。因?yàn)殚_始形成的新相一定很小，由于曲率半徑小，曲面上所受的附加壓力就大。那小顆粒的溶解度、蒸氣壓一定比大粒子高，而小蒸氣泡的蒸氣壓又比大氣泡小，因而會(huì)形成過(guò)飽和溶液、過(guò)飽和蒸氣、過(guò)冷液體和過(guò)熱液體等。這些都是新相難成的具體表現(xiàn)形式。 二、常見(jiàn)的亞穩(wěn)狀態(tài) 利用表面化學(xué)知識(shí)與學(xué)生一起討論和定性、定量地解釋過(guò)飽和蒸氣、過(guò)冷液體、過(guò)飽和溶液、過(guò)熱液體。 可續(xù)頁(yè) 課 堂 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 第 3 課 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)、授新課、討 論、其它） 授課類型（請(qǐng)打√）：理論課 √ 討論課□ 實(shí)驗(yàn)

16、課□ 習(xí)題課□ 其它□ 教學(xué)方式（請(qǐng)打√）：講授 √ 討論□ 示教□ 指導(dǎo)□ 其它□ 教學(xué)手段（請(qǐng)打√）：多媒體□ 模型□ 實(shí)物□ 掛圖□ 音像□ 其它√ 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 界面現(xiàn)象 主要內(nèi)容 1.4、液-固界面現(xiàn)象 1、潤(rùn)濕的基本類型 2、接觸角(潤(rùn)濕角) 1.4、液-固界面現(xiàn)象 當(dāng)液體與固體接觸時(shí)，隨著液體和固體自身表面性質(zhì)及液－固界面性質(zhì)的不同，液體對(duì)固體的潤(rùn)濕情況也不同，有的液體滴到固體上形成小圓珠，（如將水銀滴在桌面上），有的液體卻能在固體上輔成一層薄膜，（如將水滴在潔凈的玻璃板上）

17、。 本節(jié)將簡(jiǎn)要介紹液體對(duì)固體的幾種潤(rùn)濕情況以及接觸角與潤(rùn)濕的關(guān)系。 潤(rùn)濕的基本類型：沾附潤(rùn)濕、浸漬潤(rùn)濕、鋪展?jié)櫇? 一．粘附功、浸濕功和鋪展系數(shù) 1．內(nèi)聚功Wc（work of cohesion）： 對(duì)于兩個(gè)同樣的液面轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)液柱的過(guò)程，吉布斯自由能變化為 Wc稱為內(nèi)聚功（work of cohesion），是液體本身結(jié)合牢固程度的一種量度。 2．浸濕功 在恒溫恒壓可逆情況下，將具有單位表面積的固體浸入液體中氣－固界面轉(zhuǎn)變?yōu)橐海探缑妫ㄔ谶^(guò)程中液體的界面沒(méi)有變化），該過(guò)程的吉布斯自由能的變化值為 稱為浸濕功，它是液體在固體表面上取代氣體能力的一種量度，

18、有時(shí)也被用來(lái)表示對(duì)抗液體表面收縮而產(chǎn)生的浸濕能力，故又稱為粘附張力?！?是液體浸濕固體的條件。 3．鋪展系數(shù)S：當(dāng)S≥0時(shí)，液體可以在固體表面自動(dòng)鋪展。 二．接觸角與潤(rùn)濕作用 重點(diǎn) 1．接觸角： 設(shè)液體在固體表面上形成液滴，達(dá)平衡時(shí)，在氣、液、固三相交界處，氣－液界面和固－液界面之間的夾角稱為接觸角，用θ表示，它實(shí)際濕液體表面張力γg-1和液－固界面張力γ1-s間的夾角。 2．楊氏公式： 接觸角的大小是由在氣、液、固三相交界處，三種界面張力的相對(duì)大小所決定的，從接觸角的數(shù)值可看出液體對(duì)固體潤(rùn)濕的程度。 可得如下結(jié)論： （1）如果，則，，這是完全潤(rùn)濕的

19、情況，在毛細(xì)管中上升的液面呈凹型半球狀就屬于這一類。 （2）如果，則，固體能為液體所潤(rùn)濕。 （3）如果，則，固體不為液體所潤(rùn)濕，如水銀滴在玻璃上。 3．潤(rùn)濕的應(yīng)用 續(xù)頁(yè) 課 堂 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 第 4 課 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)、授新課、討 論、其它） 授課類型（請(qǐng)打√）：理論課 √ 討論課□ 實(shí)驗(yàn)課□ 習(xí)題課□ 其它□ 教學(xué)方式（請(qǐng)打√）：講授 √ 討論□ 示教□ 指導(dǎo)□ 其它□ 教學(xué)手段（請(qǐng)打√）：多媒體√□ 模型□ 實(shí)物□

20、掛圖□ 音像□ 其它√ 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 界面現(xiàn)象 主要內(nèi)容 1.5、吸附作用 1、溶液表面的吸附（氣-液相表面現(xiàn)象）-----吉布斯方程 2、固體表面的吸附（氣-固相表面現(xiàn)象）-----吸附等溫式 一、溶液表面的吸附（氣-液相表面現(xiàn)象）-----吉布斯方程 重點(diǎn) 1．吸附作用的概念及原理 若所加入的溶質(zhì)能降低表面張力時(shí)，則溶質(zhì)力圖濃集在表面層上以降低體系的表面能；反之當(dāng)溶質(zhì)使表面張力升高時(shí)，則它在表面層中的濃度比在內(nèi)部的濃度來(lái)得低。但是，與此同時(shí)由于濃差而引起的擴(kuò)散，則趨向于使溶液中各部分的濃度均一，在這兩種相反過(guò)程達(dá)到平衡之后，

21、溶液表面層的組成與本體溶液的組成不同，這種現(xiàn)象通常稱為在表面層發(fā)生了吸附作用。 平衡后，對(duì)于表面活性物質(zhì)來(lái)說(shuō)，它在表面層中所占的比例要大于它在本體溶液中所占的比例，即發(fā)生正吸附作用；而非表面活性物質(zhì)在表面層所占比例比本體中的小，即發(fā)生負(fù)吸附作用。 2．吉布斯吸附公式 為溶質(zhì)的表面超額（surface excess，或稱為表面超量）。 3．吉布斯公式得到如下結(jié)論： ⑴ 若，即增加溶質(zhì)活度使溶液的表面張力降低者，為正值，是正吸附。此時(shí)表面層中溶質(zhì)所占的比例比本體溶液大。表面活性物質(zhì)就是屬于這種情況。 ⑵ 若，即增加溶質(zhì)活度會(huì)使溶液的表面張力升高者，為負(fù)值，是負(fù)吸附。

22、此時(shí)表面層中溶質(zhì)所占的比例比本體溶液要小。非表面活性物質(zhì)就是屬于這種情況。 利用吉布斯公式可以討論關(guān)于表面活性物質(zhì)分子在兩相界面上定向排列的問(wèn)題。 二、固體表面的吸附 1．固體表面的吸附： 處在固體表面的原子，由于周圍原子對(duì)它的作用力不對(duì)稱，即原子所受的力不飽和，因而有剩余力場(chǎng)，可以吸附氣體或液體分子。 2．吸附等溫線 當(dāng)氣體在固體表面被吸附濕，固體叫吸附劑（adsorbent），被吸附的氣體叫做吸附劑。吸附量q通常是用單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體的體積V（一般換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況（STP）下的體積）或物質(zhì)的量n表示，如 或 3．吸附現(xiàn)象的本質(zhì)——化學(xué)吸

23、附和物理吸附 化學(xué)吸附與物理吸附的比較 物 理 吸 附 化 學(xué) 吸 附 吸附力 范德華力 化學(xué)鍵力 吸附熱 較小，近于液化熱，一般在幾百到幾千焦耳每摩爾 較大，近于化學(xué)反應(yīng)熱，一般大于幾萬(wàn)焦耳每摩爾 選擇性 無(wú)選擇性 有選擇性 吸附穩(wěn)定性 不穩(wěn)定，易解吸 比較穩(wěn)定，不易解吸 分子層 單分子層或多分子層 單分子層 吸附速率 較快，不受溫度影響，故一般不需要活化能 較慢，溫度升高則速度加快，故需活化能 續(xù)頁(yè) 各 章 教 學(xué) 實(shí)

24、施 計(jì) 劃 授課章名稱 第二章 表面化學(xué)在生產(chǎn)中的應(yīng)用 課時(shí)安排 10 授課時(shí)間 8-16周 教學(xué)目的、要求（分了解、理解、掌握 三個(gè)層次要求）： 掌握表面活性劑結(jié)構(gòu)、分類、物理化學(xué)性質(zhì)，了解典型表面活性劑應(yīng)用。 掌握吸附劑分類、物理化學(xué)性質(zhì)，了解典型吸附劑應(yīng)用，如活性炭、分子篩、硅膠、活性鋁、聚合物吸附劑和生物吸附劑等等。 了解氣-固相表面多相催化反應(yīng)，理解其動(dòng)力學(xué)機(jī)理。 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 基本內(nèi)容 1、表面活性劑及其作用 2、吸附劑 3、氣-固相表面多相催化反應(yīng) 重點(diǎn)：表面活性劑、吸附劑

25、 難點(diǎn)：催化反應(yīng)中的表面化學(xué) 討論、思考題、作業(yè)： 1． 總結(jié)表面活性劑結(jié)構(gòu)與應(yīng)用間的關(guān)系及 2． 總結(jié)生產(chǎn)中常用十種吸附劑 3． 設(shè)計(jì)一個(gè)催化反應(yīng)實(shí)驗(yàn) 參考書目（含參考書、文獻(xiàn)等）具體內(nèi)容： 荊忠勝.表面活性劑概論.2001 石油化工科學(xué)研究院起草.催化劑、吸附劑表面積測(cè)定法.2006 課 堂 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 第 5、6 課 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)、授新課、討 論、其它） 授課類型（請(qǐng)打√）：理論課 討論課√□ 實(shí)驗(yàn)課□ 習(xí)題課□ 其它□ 教學(xué)方式（請(qǐng)打√）：講授 √ 討論√□ 示教□ 指導(dǎo)□ 其

26、它□ 教學(xué)手段（請(qǐng)打√）：多媒體√□ 模型□ 實(shí)物□ 掛圖□ 音像□ 其它√ 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 第二章 表面化學(xué)在生產(chǎn)中的應(yīng)用 一、表面活性劑及其作用 1．表面活性劑 某些物質(zhì)當(dāng)它們以低濃度存在于其一體系中時(shí)，可被吸附在該體系的表面（界面）上，使這些表面的表面自由能發(fā)生明顯降低的現(xiàn)象，這些物質(zhì)被稱為表面活性劑。 表面活性劑分子是由具有親水性的極性基團(tuán)和具有憎水性的非極性基團(tuán)所組成的有機(jī)化合物。 2．表面活性劑的結(jié)構(gòu)對(duì)其效率及有效值的影響 表面活性劑的效率：是指使水的表面張力明顯降低所需要的表面活性劑濃度。 表

27、面活性劑的有效值：則是該表面活性劑能夠把水的表面張力可能降低到的最小值。 表面張力隨表面活性劑濃度的增加而急驟下降，以后逐漸平緩。 3．表面活性劑的分類 4．根據(jù)表面活性劑的分類，介紹各類表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用 5、表面活性劑的幾種重要作用 潤(rùn)濕作用 起泡作用 增溶作用 乳化作用 洗滌作用 在微粉制備及復(fù)雜形態(tài)無(wú)機(jī)材料合成中的應(yīng)用 6、高分子表面活性劑的分類及實(shí)例 7、膠束結(jié)構(gòu) 憎水基被推出水面，伸向空氣，親水基留在水中，結(jié)果表面活性劑分子在界面上定向排列，形成單分子表面膜。 分散在水中的表面活性劑分子以其非極性部位自相結(jié)合，

28、形成憎水基向里、親水基朝外的多分子聚集體，稱為締合膠體或膠束。 表面活性劑分子開始形成締合膠體的最低濃度稱作臨界膠束濃度(CMC) 各種締合膠束的形狀 球狀 層狀 棒狀 8、表面活性劑的HLB值 HLB值= 親水基質(zhì)量 親水基質(zhì)量+憎水基質(zhì)量 ×100/5 石蠟無(wú)親水基，所以 HLB=0；聚乙二醇，全部是親水基，HLB=20；其余非離子型表面活性劑的HLB值介于0～20之間 續(xù)頁(yè) 課 堂 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 第 7、8 課 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)、授新課、討

29、論、其它） 授課類型（請(qǐng)打√）：理論課□ 討論課√□ 實(shí)驗(yàn)課□ 習(xí)題課□ 其它□ 教學(xué)方式（請(qǐng)打√）：講授√□ 討論√□ 示教□ 指導(dǎo)□ 其它□ 教學(xué)手段（請(qǐng)打√）：多媒體√□ 模型□ 實(shí)物□ 掛圖□ 音像□ 其它√□ 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 第二章 表面化學(xué)在生產(chǎn)中的應(yīng)用 二、吸附劑 1、吸附劑分類、特點(diǎn) 2、常用吸附劑的結(jié)構(gòu)、性能和改性 硅膠：硅膠的制備方法、硅膠的物理結(jié)構(gòu)和吸附性能、硅膠的表面結(jié)構(gòu)和性能 活性氯化鋁：氫氧化鋁氧化鋁的孔結(jié)構(gòu)氧化鋁的表面性質(zhì)和吸附性能活性氧化鋁

30、的質(zhì)量指標(biāo) 活性炭：活性炭的種類、活性炭的制備方法和制炭理論、孔結(jié)構(gòu)、活性炭的吸附行為 吸附樹脂：吸附樹脂的制備原理、影響樹脂吸附的因素 粘土：粘土的晶體結(jié)構(gòu)、黏土的某些物理化學(xué)性能、具有吸附作用的粘土 硅藻土：硅藻土的種類和化學(xué)組成、硅藻土的孔結(jié)構(gòu)、硅藻土的熱穩(wěn)定性 分子篩：分子篩的種類和化學(xué)組成、分子篩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、分子篩的吸附性能、分子篩在其他方面的應(yīng)用 可續(xù)頁(yè) 課 堂 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 第 9 課 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)、授新課、討 論、其它） 授課類型（請(qǐng)打√）：理論課√□ 討論課□ 實(shí)驗(yàn)課□ 習(xí)

31、題課□ 其它□ 教學(xué)方式（請(qǐng)打√）：講授√□ 討論□ 示教□ 指導(dǎo)□ 其它□ 教學(xué)手段（請(qǐng)打√）：多媒體□ 模型□ 實(shí)物□ 掛圖□ 音像□ 其它√□ 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 第二章 表面化學(xué)在生產(chǎn)中的應(yīng)用 三、氣-固相表面多相催化反應(yīng) 1．化學(xué)吸附與催化反應(yīng) 吸附是氣－固相多相催化反應(yīng)的必經(jīng)階段。 對(duì)于氣－固相催化反應(yīng)來(lái)說(shuō)，固體表面是反應(yīng)的場(chǎng)所，比表面的大小直接影響反應(yīng)的速率，多采用比表面大的海綿狀或多孔性的催化劑。 化學(xué)吸附的強(qiáng)弱與催化劑的催化活性有密切的關(guān)系?？梢跃蛶追N金屬對(duì)合成氨反

32、應(yīng)速率的影響來(lái)進(jìn)行比較。一個(gè)催化劑的活性與反應(yīng)物在催化劑表面上的化學(xué)吸附強(qiáng)度有關(guān)。只有在化學(xué)吸附具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度時(shí)，其催化活性才最大。一個(gè)催化反應(yīng)得以進(jìn)行的首要條件是化學(xué)吸附。 2．氣－固相表面催化反應(yīng)速率 氣－固多相體系的動(dòng)力學(xué)要比均相體系復(fù)雜得多。這主要是因?yàn)椋? （1）多相催化反應(yīng)是在固體催化劑表面上實(shí)現(xiàn)的多步驟過(guò)程。一般說(shuō)來(lái)，可有下列五步： （ⅰ）反應(yīng)五從氣體本體，擴(kuò)散到固體催化劑表面。 （ⅱ）反應(yīng)物被催化劑表面所吸附。 （ⅲ）反應(yīng)物在催化劑表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。 （ⅳ）生成物從催化劑表面脫附。 （ⅴ）生成物從催化劑表面擴(kuò)散到氣體本體中。 這五個(gè)基元步驟

33、有物理變化也有化學(xué)變化，其中（ⅰ）、（ⅴ）是物理擴(kuò)散過(guò)程，（ⅱ）、（ⅳ）是吸附和脫附過(guò)程，（ⅲ）是表面化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。每一步都有它們各自的歷程和動(dòng)力學(xué)規(guī)律。所以研究一個(gè)多相催化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)，既涉及到固體表面的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，也涉及到吸附和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題。 （2）吸附、表面反應(yīng)、解吸這三個(gè)步驟是在表面上實(shí)現(xiàn)的，因而它們的速率就與表面上被吸附物的濃度有關(guān)。 （3）反應(yīng)涉及到固體催化劑的表面，但是目前我們對(duì)于固體催化劑的表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)知道得仍不夠充分。 可續(xù)頁(yè) 課 堂 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 第 10 課 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)、授新課、討 論、其

34、它） 授課類型（請(qǐng)打√）：理論課□ 討論課□ 實(shí)驗(yàn)課□ 習(xí)題課√□ 其它□ 教學(xué)方式（請(qǐng)打√）：講授□ 討論√□ 示教□ 指導(dǎo)√□ 其它□ 教學(xué)手段（請(qǐng)打√）：多媒體√□ 模型□ 實(shí)物□ 掛圖□ 音像□ 其它√□ 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 習(xí)題課 1．在293 K時(shí)，把半徑為1×10-3m的水滴分散成半徑為1×10-6m的小水滴，比表面增加多少倍?表面吉布斯自由能增加多少?環(huán)境至少需做功多少?已知293 K時(shí)σ(H2O)＝72.75 mN·m-1。 （答案：9.15×10-4 J） 解：

35、N=(4Π/3)/(4Π/3)= / 小顆粒的面積為： N×4Π=4Π/r2 大顆粒的面積為： 4Π 面積增加倍速為：(4Π/r2)/4Π=r1/r2=103 ΔGs’=4Π(/r2-)·σ =4×Π×[(1×10-3)3/10-6-(1×10-3)2]×72.8×10-3=9.14×10-4J 2．在298 K時(shí)，1,2—二硝基苯(NB)在水中所形成的飽和溶液的濃度為5.9×10-3mol·L-1，計(jì)算直徑為1×10-8m的NB微球在水中的溶解度。已知298 K時(shí)NB／水的表面張力為25.7 mN·m-1，NB的密度為1 566 kg·m-3。 （答案：1.567×1

36、0-3 mol·dm-3） 解：根據(jù)開爾文公式 ：lnC/Co=2σM/ρRT·1/r 將數(shù)值代入，得： lnC/Co=2×25.7×10-3×168/（1566×8.214×298）=0.2226 ∴ C=7.37×10-3 mol·dm-3 3．373 K時(shí)，水的表面張力為58.9 mN·m-1，密度為958.4 kg·m-3，在373 K時(shí)直徑為 1×10-7m的氣泡內(nèi)的水蒸氣壓為多少?在101.325 kPa外壓下，能否從373 K的水中蒸發(fā)出直徑為1×10-7m的氣泡? （答案：99.91kPa） 解： 氣泡為凹面，r=0.5×10-7m lnPr

37、/Ps =2×58.9×10-3×18×10-3/[958.4×8.314×373×(-5×10-3)]= -0.0143 Pr=99.89KPa 因Pr

38、s=2σM/ρRTr 即 ln4=2×72.75×10-3×18×10-3/(997×8.314×293r) ∴ r=7.8×10-10m (2)雨滴的體積 V=4Π(7.8×10-10)3/3=1.99×10-27m3 雨滴中的水分子數(shù)為： N=VρL/M=1.99×10-27×997×8.02×1023/18×10-3=66（個(gè)） 5．已知293 K時(shí)，σ(H２O)＝72.75 mN·m-1，σ（汞-H2O）＝37.5 mN·m-1，σ（汞）= 483 mN·m-1。試判斷水能否在汞表面上鋪展開來(lái)? 解：cosθ=[σ(汞)-σ(汞-水)]/σ(水) ＝483×1

39、0-3-375×10-3）/72.75×10-3=1.48 說(shuō)明水能在汞表面上展開。 6．在298 K、101.325 kPa下，將直徑1 μｍ的毛細(xì)管插入水中，在管內(nèi)需加多大壓強(qiáng)才能防止水面上升?若不加額外壓強(qiáng)，則管內(nèi)液面能升多高?已知該溫度下σ(H2O)＝72.0×10-3 N·m-1，ρ(H2O) ＝1 000 kg·m-3，接觸角θ＝0，重力加速度ｇ＝9.8 m·s-2。 （答案：pS =288kPa，h=29.38m） 解：　　Ps－2σ/r=2×72×10-3/5×10-7=288×103Pa mg=2Πrσ 而m=Πr2·h·ρ 2σ/r=ghρ=288×1

40、03Pa ∴h=288×10-3/(1000×9.0)=29.39m 7．氧化鋁陶瓷上需要涂銀，當(dāng)加熱到1273 K時(shí)，液體銀能否潤(rùn)濕陶瓷表面? 已知該溫度下 σ(Al2O3)＝1.0 N·ｍ-1，液態(tài)銀σ(Ag)＝0.88 N·m-1，σ(Al2O3-Ag)＝1.77 N·m-1。 （答案：150°，不能潤(rùn)濕） 解：cosθ=(σAl2O3-g－σAl2O3-Ag)/ σAg-g=(1.0-1.77)/0.88=-0.875 ∴θ=151o 不能潤(rùn)濕 8．1 g活性炭吸附CO2氣體，在303 K吸附平衡壓強(qiáng)為79.99 kPa，在273 K時(shí)吸附平衡壓強(qiáng)為23.0

41、6 kPa，求1 g活性炭吸附0.04 L標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的CO2氣體的吸附熱(設(shè)吸附熱為常數(shù))。 （答案：–50.92J） 解：把吸附當(dāng)相平衡看待，應(yīng)用克－克公式ln(79.99/23.06)=(ΛH吸/R)·(1/303-1/273) ∴ΔH吸 =-28513 J·mol-1 吸附0.04mol的吸附熱=ΔH吸×0.04/22.4= -51J 各 章 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 授課章名稱 第三章 膠體 課時(shí)安排 3 授課時(shí)間 第6周 教學(xué)目的、要求（分了解、理解、掌握 三個(gè)層次要求）： 掌握膠體化學(xué)的基本概

42、念，理解膠體的基本性質(zhì)，了解膠體化學(xué)理論和概念的新發(fā)展。掌握膠體化學(xué)新的重要應(yīng)用領(lǐng)域，注重理論聯(lián)系實(shí)際，特別是聯(lián)系膠體化學(xué)在功能性納米材料方面的開發(fā)研究中的應(yīng)用，掌握應(yīng)用膠體化學(xué)基本原理解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)的思路和方法。 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 基本內(nèi)容： 3.1膠體概述 3.2膠體的制備和凈化 3.3膠體的性質(zhì) 3.4凝 膠 3.5高分子溶液 3.6乳狀液 重點(diǎn)：膠體的性質(zhì) 難點(diǎn)：高分子溶液 討論、思考題、作業(yè)： 1．用As２O３與略過(guò)量的H２S反應(yīng)制成As２S３膠體，試寫出膠體的結(jié)構(gòu)式。 2．為什么膠體會(huì)產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)?真溶液的分子有無(wú)布朗運(yùn)

43、動(dòng)和熱運(yùn)動(dòng)? 3．布朗運(yùn)動(dòng)的結(jié)果使膠體具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，但布朗運(yùn)動(dòng)也有可能使膠體碰撞而聚沉，這 種分析矛盾嗎? 4．丁鐸爾效應(yīng)是如何引起的?粒子大小在什么范圍內(nèi)才能觀察到丁鐸爾效應(yīng)?夕陽(yáng)西下前看 到太陽(yáng)是紅黃色的，而落下后的天空又是藍(lán)色的，為什么? 5．江河入海處，常形成三角洲，風(fēng)平浪靜的大海清澈見(jiàn)底不像河水混濁，能解釋嗎? 6．熱力學(xué)電勢(shì)、電極電勢(shì)和ζ電勢(shì)有何區(qū)別和聯(lián)系?電解質(zhì)的加入對(duì)它們有什么影響? 參考書目（含參考書、文獻(xiàn)等）具體內(nèi)容： 課 堂 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 第 11 課 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)、授新課、討 論、其它） 授課類型（請(qǐng)打√）：理

44、論課√□ 討論課□ 實(shí)驗(yàn)課□ 習(xí)題課□ 其它□ 教學(xué)方式（請(qǐng)打√）：講授√□ 討論□ 示教□ 指導(dǎo)□ 其它□ 教學(xué)手段（請(qǐng)打√）：多媒體□ 模型□ 實(shí)物□ 掛圖□ 音像□ 其它√□ 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 第三章 膠體 3.1膠體概述 3.2膠體的制備和凈化 3.3膠體的性質(zhì) 3.1膠體概述 一、 分散系的性質(zhì) 按分散相的分散程度分類（分散介質(zhì)為連續(xù)相） 分散相的半徑r/m 分散體系類型 r<10-9 分子（離子）溶液、混合氣體 10-910-7

45、粗分散體系如乳濁液、懸濁液 二、膠體分類 分散劑 分散質(zhì) 名稱 實(shí)例 氣體 L S 氣-液溶膠 霧，云 氣-固溶膠 煙，含塵的空氣 液體 G L S 液-氣溶膠 泡沫 液-液溶膠 乳狀液,牛奶，石油 液-固溶膠 凝膠，懸浮液,黃油 固體 G L S 固-氣溶膠 泡沫塑料，沸石，分子篩 固-液溶膠 凝膠，珍珠，某些寶石 固-固溶膠 乳狀液,豆腐,有色玻璃，合金 三、膠體基本特征 1、分散性 溶膠中粒子的大小約為 10-

46、9-10-7m之間，其許多特性，如擴(kuò)散作用快，不能透過(guò)半透膜，滲透壓低，動(dòng)力穩(wěn)定性強(qiáng)，乳光亮度高等，都與其特有的分散程度密切相關(guān)。 2、多相，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性 3、聚結(jié)不穩(wěn)定性 多相和高度分散導(dǎo)致熱力學(xué)不穩(wěn)定性，膠體粒子有聚結(jié)而降低表面積和表面能的趨勢(shì)。即具有聚結(jié)不穩(wěn)定性。 4、聚結(jié)穩(wěn)定性 膠體分散相粒子表面也象真溶液中會(huì)形成溶劑而具有分散介質(zhì)的性質(zhì)。這種膜對(duì)分散相粒子起保護(hù)作用，使粒子在相互碰撞時(shí)不會(huì)結(jié)合在一起。膠體粒子能夠保持單個(gè)獨(dú)立狀態(tài)而不相互結(jié)合的這種穩(wěn)定性，即聚結(jié)穩(wěn)定性。 5、動(dòng)力穩(wěn)定性（具有動(dòng)力穩(wěn)定性說(shuō)明膠體粒子非?；钴S） 四、膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) 3.2膠體的

47、制備和凈化 一、溶膠的制備 通常制備方法大致分兩類：分散法、凝聚法。 ?1、分散法----即使大塊物質(zhì)在有穩(wěn)定劑存在時(shí)分散成膠體粒子的大小。 （1）研磨法 （2）膠溶法 （3）超聲波分解法 （4）電弧法膠體的凈化 1、 滲析 2、 超過(guò)濾 可續(xù)頁(yè) 課 堂 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 第 12 課 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)、授新課、討 論、其它） 授課類型（請(qǐng)打√）：理論課√□ 討論課□ 實(shí)驗(yàn)課□ 習(xí)題課□ 其它□ 教學(xué)方式（請(qǐng)打√）：講授√□ 討論□ 示教□ 指導(dǎo)□ 其它□ 教學(xué)手段（請(qǐng)打√）：多媒體□ 模型□

48、 實(shí)物□ 掛圖□ 音像□ 其它√□ 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 3.3膠體的性質(zhì) 通過(guò)多媒體布朗運(yùn)動(dòng)、丁達(dá)爾現(xiàn)象、電泳和電滲等實(shí)驗(yàn)講授下面膠體的性質(zhì)，使學(xué)生在了解膠體的一些重要性質(zhì)和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)到物質(zhì)的性質(zhì)不僅與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與物質(zhì)的存在狀態(tài)有關(guān)。 . 一、膠體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 1、擴(kuò)散 2、布朗運(yùn)動(dòng) 3、沉降 二、膠體的光學(xué)性質(zhì)光散射 1、溶膠的電學(xué)性質(zhì)和膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 2、電動(dòng)現(xiàn)象及其應(yīng)用 3、質(zhì)點(diǎn)表面電荷的來(lái)源 4、膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 三、膠體穩(wěn)定性 1、溶膠的穩(wěn)定性與DLV0理論 2、溶膠的聚沉 3、高聚物穩(wěn)定膠體體系的理論

49、 四、流變性質(zhì) 1、基本概念和術(shù)語(yǔ) 2、稀膠體溶液的強(qiáng)度 3、濃分散體系的流變性質(zhì) 五、膠體粒子的大小與形貌 1、電子顯微鏡的種類和原理 2、膠粒的形狀 六、膠粒的擴(kuò)散雙電層理論 七、溶膠的聚沉 膠粒帶電的一般規(guī)律 ： A. 帶正電的膠粒：金屬氧化物、金屬氫氧化物 B. 帶負(fù)電的膠粒：金屬硫化物、非金屬氧化物 可續(xù)頁(yè) 課 堂 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 第 13、14 課 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)、授新課、討 論、其它） 授課類型（請(qǐng)打√）：理論課√□ 討論課□ 實(shí)驗(yàn)課□ 習(xí)題課□ 其

50、它□ 教學(xué)方式（請(qǐng)打√）：講授√□ 討論□ 示教□ 指導(dǎo)□ 其它□ 教學(xué)手段（請(qǐng)打√）：多媒體□ 模型□ 實(shí)物□ 掛圖□ 音像□ 其它√□ 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 基本內(nèi)容 3.4凝 膠 3.5高分子溶液 3.6乳狀液 3.4凝 膠 1、概述：凝膠及其通性、凝膠的分類 2、凝膠的形成：凝膠形成的條件、凝膠形成的方法 3、凝膠的結(jié)構(gòu) 4、膠凝作用及其影響因素：溶膠凝膠轉(zhuǎn)變時(shí)的現(xiàn)象、影響膠凝作用的因素 5、凝膠的性質(zhì)：觸變作用、離漿作用、膨脹作用、吸附 6、凝膠中的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)：擴(kuò)散作用、化學(xué)反應(yīng) 7、

51、幾種主要的凝膠：硅酸鋁凝膠的制備和結(jié)構(gòu)、特性高吸水性聚合物的制備和性能、高吸油性凝膠的制備和性能、凝膠色譜用凝膠、氣凝膠 3.5高分子溶液 1、聚合物的分子量和分子量分布 2、高聚物的溶解、溶脹及其在溶液中的形態(tài) 3、溶液中高分子大小的表征：均方根末端距、均方回轉(zhuǎn)半徑 4、高分子溶液的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：擴(kuò)散與超離心力場(chǎng)下的高分子沉降速度、小高分子溶液的黏度 5、高分子溶液的平衡性質(zhì)：高分子溶液的滲透壓、Donnan平衡、聚電解質(zhì)的滲透壓 3.6乳狀液 1、乳狀液概述 2、乳狀液的制備和物理性質(zhì)；混臺(tái)方式、乳化劑的加入方式、乳狀液的物理性質(zhì) 3、乳狀液類型的鑒別和影響類型的因

52、素：乳狀液類型的鑒別、決定和影響現(xiàn)狀液類型的因素 4、影響乳狀液穩(wěn)定性的因素：乳狀液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系、油—水間界面的形成、界面電荷、乳狀液的戮度、液滴大小及其分布、粉末乳化劑的穩(wěn)定作用 5、乳化劑的分類與選擇：乳化劑的分類、乳化劑的選擇 6、乳狀液的變型和破乳；乳狀液的變型影響、現(xiàn)狀液變型的因素、乳狀液的破壞 7、微乳狀液；微乳狀液的微觀結(jié)構(gòu)、助表面活性劑的作用、微乳狀液的性質(zhì)、微乳狀液的應(yīng)用前景 可續(xù)頁(yè) 授課章名稱 第四章 表面與膠體化學(xué)領(lǐng)域新的研究成果及其應(yīng)用 課時(shí)安排 12 授課時(shí)間 7、8、9周 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 基

53、本內(nèi)容： 重點(diǎn)和難點(diǎn)： 討論、思考題、作業(yè)： 參考書目（含參考書、文獻(xiàn)等）具體內(nèi)容： 課 堂 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 第 15、16 課 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)、授新課、討 論、其它） 授課類型（請(qǐng)打√）：理論課√□ 討論課□ 實(shí)驗(yàn)課□ 習(xí)題課□ 其它□ 教學(xué)方式（請(qǐng)打√）：講授√□ 討論□ 示教□ 指導(dǎo)□ 其它□ 教學(xué)手段（請(qǐng)打√）：多媒體□ 模型□ 實(shí)物□ 掛圖□ 音像□ 其它√□ 教學(xué)內(nèi)容（包括基本內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)）： 第四章 表面與膠體化學(xué)領(lǐng)域新的研究成果及其應(yīng)用 4

54、.1 膠體推進(jìn)劑——膠體化學(xué)在航天技術(shù)中的應(yīng)用 化學(xué)推進(jìn)劑是為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提供能源和工質(zhì)的化學(xué)制劑，通常含可燃物和氧化劑。 液體和固體火箭分解圖 1 膠體推進(jìn)劑 以色列所用膠體推進(jìn)劑 推進(jìn)劑 膠凝劑 含量 燃料 一甲肼（MMH） 羥丙基纖維素（HPC） 2%-4% 肼 羥乙基纖維素（HEC） 2%-4% 煤油（IP-8） 二氧化硅 4%-8% 氧化劑 抑制性紅煙硝酸 二氧化硅 3%-5％ 過(guò)氧化氫 二氧化硅 5％-7％ 水基模擬物 丙烯酸聚合物 0.3％-1％ 2 膠體推進(jìn)劑與

55、液、固體推進(jìn)劑性能比較 幾種推進(jìn)劑安全性比較 項(xiàng)目 膠體推進(jìn)劑 液體推進(jìn)劑 固體推進(jìn)劑 撞擊 不敏感 不敏感 爆炸 靜電放電 不敏感 不敏感 爆炸 誤點(diǎn)燃 由系統(tǒng)設(shè)計(jì)阻止 由系統(tǒng)設(shè)計(jì)阻止 啟動(dòng)火箭引發(fā)災(zāi)難事故 密閉空間內(nèi)點(diǎn)燃 燃燒產(chǎn)物無(wú)毒 燃燒產(chǎn)物無(wú)毒 HCI達(dá)致命 密閉空間內(nèi)濺灑導(dǎo)致毒性 蒸發(fā)率低，有足夠時(shí)間戴上防毒面具，進(jìn)行惰性化或清除處理 在短時(shí)間內(nèi)蒸氣達(dá)致命水平 清除需配戴防毒面具、防護(hù)服，通過(guò)燃燒推進(jìn)劑來(lái)惰性化 自然 填料燃燒直到耗盡 填料燃燒直到耗盡 不可控燃燒、爆炸 子彈或碎片撞擊 撞擊而燃燒直到耗盡 滿載燃燒直到耗

56、盡 爆炸 4.2 膠體化學(xué)在造紙工業(yè)中的應(yīng)用 1 蒸煮過(guò)程中膠體化學(xué)理論的應(yīng)用及實(shí)踐 2 洗滌過(guò)程中膠體化學(xué)理論的應(yīng)用及實(shí)踐 3 漂白過(guò)程中膠體化學(xué)理論的應(yīng)用及實(shí)踐 4 抄紙過(guò)程中膠體化學(xué)理論的應(yīng)用與實(shí)踐 .5 在廢液(水)處理過(guò)程中膠體化學(xué)理論的應(yīng)用與實(shí)踐 4.3 高分子復(fù)混溶脹膠體材料防治煤炭自燃 1 高分子復(fù)混溶脹膠體材料的防滅火機(jī)理及其特性 2 應(yīng)用實(shí)例 方案：首先在材料巷向工作面上隅角采空區(qū)灌注高分子復(fù)混溶脹膠體材料。又在運(yùn)輸巷向進(jìn)風(fēng)隅角的破碎煤巖灌注高分子復(fù)混溶脹膠體材料，防止采空區(qū)漏風(fēng)。在沿空留巷段采取巷幫支護(hù)墻和高分子復(fù)混溶脹

57、灰膠帶措施減少采空區(qū)漏風(fēng)。巷幫支護(hù)墻在運(yùn)輸巷沿空留巷的采空區(qū)側(cè)進(jìn)行，由碎煤和水泥按一定比例混合后砌成，墻體緊跟工作面液壓支架。高分子復(fù)混溶脹膠體材料&粉煤灰隔離帶位于巷幫支護(hù)墻的采空區(qū)側(cè)，是粉煤灰和高分子復(fù)混溶脹膠體材料混合后通過(guò)泥漿泵灌注到墻里側(cè)形成的。對(duì)采空區(qū)遺煤采取噴灑高分子復(fù)混溶脹膠體措施，防止遺煤自燃。 效果：通過(guò)采取高分子復(fù)混溶脹膠體材料為主的綜合防滅火技術(shù)措施，工作面未發(fā)生煤炭自然發(fā)火，總漏風(fēng)率4.35 %，說(shuō)明收到了較好的堵漏防火效果。在煤層自燃礦井采用“Z”字形通風(fēng)，從某種意義上講，為打破“在現(xiàn)行防滅火技術(shù)條件下，煤炭自燃礦井嚴(yán)禁采用前進(jìn)式開采”的說(shuō)法奠定了基礎(chǔ)。 4.3

58、溶膠-凝膠法制備功能納米材料 .1 溶膠-凝膠法科學(xué)的歷史和現(xiàn)狀 Sol-Gel科學(xué)的起源與陶瓷材料科學(xué)有著很深的淵源。早在19世紀(jì)中期，Ebelman就首次利用SiCl4和醇制備了金屬烷氧基化合物。并發(fā)現(xiàn)通過(guò)緩慢水解這種硅酸酯可以獲得一種透明固體，他曾預(yù)言“它有希望成為制備光學(xué)儀器的材料”。到了二十世紀(jì)七十年代，幾個(gè)著名的陶瓷玻璃科學(xué)家集團(tuán)的帶領(lǐng)下，溶膠—凝膠科學(xué)有了爆炸性的發(fā)展，并且其廣泛的應(yīng)用價(jià)值也得到了科學(xué)家們前所未有的重視。尤其到了納米技術(shù)高漲的今天，通過(guò)Sol—Gel技術(shù)制備各種納米材料已成為公共的熱點(diǎn)，另外這種方法很容易實(shí)現(xiàn)攙雜另外一種物質(zhì)到凝膠中而不改變其固有的性質(zhì)的特點(diǎn)，為Sol-Gel技術(shù)開拓了更為廣闊的應(yīng)用天地。 2 原理及影響因素 在凝膠中通常還含有大量的液相，需要借助萃取或蒸發(fā)除去液體介質(zhì)，并在遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的燒結(jié)溫度下熱處理，最后形成相應(yīng)化合物微粒。用溶膠-凝膠法制備納米粒子過(guò)程中，最重要的就是溶膠和凝膠的生成。過(guò)程中依次要發(fā)生水解反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，其典型的反應(yīng)式為 （失水縮聚） （失醇縮聚） 可續(xù)頁(yè)