胶体与表面化学1-5

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1、胶体与表面化学第一章绪论化学：无机化学、有机化学、物理化学、分析化学无机化学：（元素化学，研究无机物的制备、合成与性能）如：H2O有机化学：（生命化学，研究C、O、P、S等少量元素形成的种类极多的化合物，就简单元素的复杂化学。）小分子：甲烷如：大分子：淀粉杀虫剂：医药：液晶：物理化学：（用物理模型、数学概念化的手段研究化学）物理：量子间的相互作用化学：是量子间结合与排列。热力学：状态——状态：能量转化的过程，几千种状态方程。动力学：物质间反应速度的问题（有时热力学分支极多：能进行但动力学不能进行）90电化学：电池：Fe+HCl——FeCl2+H2电子

2、转移形成电池（Li+）高能电池Fe2+，Fe3+（提纯难99.99%~99.9999%）胶体与表面化学：气液固按不同形式混合，泥土在水中分层，纳米材料，牙膏，原油，化妆品。理论化学：（非实验的推算来解释或预测化合物的各种现象。）如：用计算机模拟模型推算是否可以达到预期目的，在校正合成。分析化学：（研究物质的组成、含量、结构和形态等化学信息的分析方法一门科学）如：三聚氰胺事件分析手段差蛋白质含量（N）一、基本概念v相：体系中物理化学性质完全相同的均匀部分v界面：相与相的交接面v表面：一相为气相的界面v比表面：单位体积或重量物体的表面积。S0=S/V对于

3、立方体：S0=6L2/L3=6/L对于球体：S0=3/Rv胶体化学：是研究胶体体系的科学。它是物理化学的一个重要分支。随着胶体化学的发展，它已经成为一门独立的学科。v表面化学：研究发生在表面或界面上的物理和化学现象的一门科学。是胶体化学的分支。（原油催化裂化）二、胶体体系90小实验：泥土置于水中沉降。1、分类及定义：分散相粒子半径在1~100nm的分散体系。2、特点（1）特有的分散程度——多相项多分散体粒子的大小在10-9~10-7m之间，扩散较慢，不能透过半透膜。（2）多相不均匀性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

4、，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。3、胶体常见体系气、固、液三相除气－气外，形成8种胶体体系分散介质分散相状态气液云雾气固烟，高空灰尘液气泡沫液液乳状液液固墨汁、金溶胶90固气泡沫塑料、固液水凝胶（超强吸水剂）固固合金、宝石沙尘暴：表面积大，吸附细菌病毒，净化空气。水凝胶：（尿不湿）1:300充气钻井液：气+液+固乳化钻井液：液+液+固乳化气相钻井液：气+液+液4、胶体分类分散介质：气、液、固三种

5、溶胶。分散相：非连续相；分散介质：连续相与NaCl不同：吸附大量水分子，降低势能，形成水化膜气溶胶：大城市的污浊天气，气液固三相分散体。液溶胶：牛奶：蛋白质与奶油分散于水，分散剂，天然活性剂氨基酸类。油漆：染料+树脂（固化）+分散相（轻质油）+土类（提高粘度）金属漆（光亮、防腐）：金属颗粒，重金属离子吸光性需要。固溶胶：无机染料：透明性差有色玻璃：有机染料：分子团队分散于玻璃，透明。分子团队于另一种金属合金：分子互溶，Si-C强度极高大于金刚石。90沸石分子筛：石分子筛是结晶铝硅酸金属盐的水合物。沸石分子筛活化后，水分子被除去，余下的原子形成笼形结构

6、，孔径为3～10Å（0.1nm）。v5、说明v（1）胶体是物质存在的一种状态，不是特殊物质。Au,Ag自然状态下存在于其他物质中（Fe）v（2）胶体体系是两相或多相的不均匀分散体系。空气垂直分布差异飞机起降、高空燃油不同v（3）高分子溶液在某些方面有，但已成为新学科——高分子物理化学。不属于胶体范畴。聚合物（大分子）：M>10000r：1~100nm性质类似于胶体，但与溶液无界面。三、胶体与石油工程的关系v1、油田的发现勘探：地磁变化、飞机遥感、声波传导。化探：根据地表C-H成分探测（Pt丝能强烈吸附C-H）v2、钻井钻井液完井、固井钻井液

7、性能；固井液：硅酸盐水泥凝胶晶体（水泥石）要求水泥特性：抗温（徐家围子气井）：150~180℃；强度：固含量（套外漏气着火，井塌）三峡大坝：快速，速凝。海底：4℃，冬天不施工，（低温早强水泥）v3、采油：油气水、多孔介质与液相的相互作用。一次采油二次采油三次采油中石油在伊拉克的鲁迈拉油田：300口井12000万吨大庆：30000口井4000万吨海上潜力大于陆上：中海油90南海油田1500m以上，越南，印尼，文莱：8000万吨三采（大庆）：10万吨HPAM1000万吨油。压裂v4、增产增注措施酸化王继刚讲师石油工程负责国内外资料的调研、室内合成压裂：各

8、种冻胶泵入地层传输能量破岩充入陶粒、支撑砂人造渗流通道压裂液性能：滤失量、配伍性、不易陈砂、冻胶易水化（进得