《界面化学》模拟试卷

1、硕士研究生2010级界面化学模拟试卷1. 名词解释(闭卷)(1)电渗：在外电场作用下，分散介质相对于静止的带电固体表面作定向运动。固体可以是毛细管或多孔性滤板。电渗是电泳的反现象。（课件第二讲第29张）电泳：在外电场作用下，胶体粒子相对于静止介质作定向运动。(2)滑动面:在外加电场作用下，带不同电荷的两相向相反的方向运动，相对运动的边界称为滑动面，位于靠近表面的液体内部。(3)胶束或胶团: 当表面活性剂得浓度达到一定值后，多个表面活性剂分子（或离子）的疏水基团相互缔合，亲水基团朝向水相，形成胶体粒子大小的聚集体成为胶团，称为胶束。（溶液中表面活性剂分子的结合体）(4)Cloud点: 非离子型表

2、面活性剂的溶解度往往会随温度上升而降低，升至一定温度时会出现浑浊，经放置或离心可得到两个液相。此温度被称为该表面活性剂的浊点（Cloud Point）。（课件第十讲第20张）(5)Kraft 点（克拉夫点）: 离子型表面活性剂的溶解度在温度上升到一定值时会陡然上升，此温度称做该表面活性剂的Krafft点。（课件第十讲第20张）(6)聚电解质: 也称高分子电解质，是一类在分子链上带有许多可解离基团的高聚物。其特点是高的分子量和高的电荷密度。（课本P543）(7)超低界面张力；现在一般把<10-2 mN/m （有说10-3 mN/m ）的界面张力称为超低界面张力。（第七讲第八页）(8)毛细凝

3、聚现象；所谓毛细凝聚现象是指液体蒸气在小于其饱和蒸气压时而在固体毛细中发生液化而吸附的现象。(第八讲第二十一页)(9)低能固体表面；低能表面指的是有机固体表面，如石蜡和高分子化合物。它们的表面自由能低于100 mJ/m2。（第九讲第三十六页）(10)润湿滞后；如果将粗糙表面倾斜，则在表面上的液滴会出现表观前进角和表观后退角不等的现象，而且前进角总是大于后退角，所谓接触角的滞后指的就是这种现象。（第九讲第二十三页）（11）Plateau 边界；多面体泡沫为保持其力学上的稳定，总是按一定的方式相交，例如三个气泡相交时互成 120°最为稳定，其交界处称为 Plateau边界，它在气泡之间的

4、排液过程中起着渠道和储存器的作用。(第十一讲第九十四页)(12)沉降电势(或沉降平衡)：在外力作用下，带电胶粒作相对于液相运动时，两端产生的电势差为沉降电势(沉降电位)，为电泳的逆过程。（第二讲第三十一页）(13)双电层：在静电引力和分子热运动两种作用的结果下，使反离子在胶粒表面区域的液相中形成一种平衡分布，越靠近界面，反离子浓度越高，越远离界面浓度越低，到某一距离时反离子与同号离子浓度相等。胶粒表面的电荷与周围介质中的反离子就构成双电层。（第3讲第3节）反离子：胶粒表面带电时，因整个体系是电中性的，所以在液相中必有与表面电荷数量相等而符号相反的离子存在，这些离子称为反离子。(14)半胶束或半

5、胶团：1955年Gaudin和Fuerstenau提出表面活性剂在固-液界面上吸附涉及吸附分子疏水基间的缔合。他们把这种表面疏水缔合物叫做半胶团(hemimicelle)。（见第8讲第3节）(15)高分子的空间稳定作用：带有高分子吸附层的胶粒接近时，吸附层的重叠会产生一种新的斥力势能阻止粒子聚集，这种稳定作用称为高分子的空间稳定作用，产生斥力势能称为空间斥力势能ERS。(16)表面活性剂的增溶作用：表面活性剂的存在能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加的现象，称作SAa的加溶作用。（第10讲第11节）(17)Antonoff规则：Antonoff指出，两相互饱和的液相所构成的液-液界面

6、张力为二者表面张力之差，即，这是一个经验规律，即Antonoff规则。（第7讲第1节）(18)相转变温度(PIT)：对于给定的体系，每一非离子表面活性剂存在一相转变温度PIT（Phase Inversion TemPerature），在此温度下该表面活性剂的亲水亲油性质刚好平衡，低于此温度体系形成O/W型乳状液，高于此温度体系形成 W/O型乳状液。（见第11讲第3节）(19)固体临界表面张力：当测定各种不同液体在同一高聚物表面上的接触角，如果用cosq对液体的表面张力作图，对于同系列的液体可得一直线，将直线延至与cosq = 1的水平线相交，与此交点相应的表面张力称为该固体的临界表面张力（用g

7、c表示）。对于非同系物液体可得一窄带如果cosq 随gLV变化在一窄带内，则取与窄带下限线交点相应的表面张力为该固体的临界表面张力。（第九讲：六、液体对固体表面的润湿规律）(20)Marangoni 效应：在泡沫体系内，当液膜在受到外界扰动发生扩张或压缩时，会出现局部变薄。在变形的瞬间，该区域表面上吸附的表面活性分子密度减小，使表面张力从原来的g1增加为g2，结果产生一定的表面压，导致周围的吸附分子向变形处扩散，使其表面分子密度增大。由于表面活性剂分子的这种迁移会带动其邻近的液体一起移动，这种迁移的结果使变形处的表面张力又恢复至g1，同时液膜的厚度也得到恢复，膜的这种“修复”作用称为Maran

8、goni效应。（第十一讲：二、影响泡沫稳定性的因素）(21)高能固体表面：高能表面指的是金属及其氧化物、二氧化硅、无机盐等的表面，其表面自由能一般在5005000mJ/m2之间。这类物质的硬度和熔点越高，其表面自由能越大。（第九讲：六、液体对固体表面的润湿规律）(22)乳状液：乳状液是一种多相分散体系，其中至少有一种液体以液滴的形式均匀地分散在一个不和它混溶的液体之中。 液珠的直径通常大于0.1mm。以小液珠形式存在的那个相称为分散相或内相，其余的作为分散介质的那一相，称为连续相或外相。一般乳状液由两类液体组成，一种是水，另一种是油，它包括不溶于水的各类有机液体。（第十一讲：一、乳状液的一般介

9、绍） (23)超细粉末：1nm-100nm的固体粒子称为超细颗粒(Ultrafine particle)，但此定义还有不同见解。材料科学上称为超细粉末(Ultrafine powerder，UFP)。（第一讲：四、超细颗粒）（24）单分散溶胶：所谓单分散溶胶就是颗粒的大小、形状和化学组成完全一致的溶胶，一般制得溶胶均是多分散性的。（第一讲：三、单分散溶胶）2. 判断题（闭卷，内容会变化）（1）若胶体粒子带负电，则氯化铝、氯化钙和氯化钠三种电解质中，对胶体聚沉能力最强的是氯化铝。（ T ）（2）测定超低界面张力通常采用悬滴法，它是一种滴外形分析法。 （课件第七讲第10张）（ F ）（3）滴重法或

10、滴体积法测定表面张力仅是一种经验方法。 （课件第六讲第39张）（T ）（4）溶胶的布朗运动是无方向性的，溶胶的扩散是有方向性的，但布朗运动是扩散的微观基础。（ T ）（课件第二讲第8张）（5）一般来讲，只有电动电势的绝对值大于50 mv时，胶体才有可能比较稳定。 （ F ）（课件第四讲第12张）（6）钻井泥浆是一种塑性流体，不具有触变性。 （第五讲第四十二页）（ 错 ）（7）压力对油水界面张力影响不大。 （ ）（8）在三种描述多孔性物质的密度值中，颗粒密度是最大的。(应为真实密度颗粒密度堆积密度。见第7讲第2节) （ × ）（9）与水介质中的双电层相比，非水介质中的双电层厚度比较大。

11、（见第4讲第5节） （ ）（10）固体的临界表面张力越小，说明该固体越难润湿。 （）（原因：临界表面张力gc 是反映低能固体表面润湿性能的一个极重要的经验常数。只有表面张力等于或小于某一固体的临界表面张力gc的液体才能在该固体表面上铺展。固体的临界表面张力gc 越小，要求能润湿它的液体的表面张力就越低，也就是说该固体越难润湿。） （11）对于不能相互润湿的体系，表面粗化对体系润湿性起促进作用。 （×）（原因：第九讲：四、非理想固体表面的接触角 ：r=cos/cos,而r>1，所以粗化表面的 cos的绝对值比平滑表面的cos绝对值大。这就是说，当<90时，固体表面越粗糙，润

12、湿性越好；当>90时，固体表面越粗糙，润湿性越差。即随着表面粗糙程度的增加，容易润湿的表面变得更容易润湿，而难润湿的表面变得更难润湿。） （12）在推导BET吸附等温式（多分子层吸附理论）时，假设条件之一是各种分子层的吸附速度和脱附速度相等。 （×）（原因：几点假设：（1）第一层的吸附热Q1是常数；（2）第二层及以后各层的吸附热都一样，而且等于液化热QL；（3）吸附到S0上的速度要和S1层脱附的速度相等，同样，在S1上的吸附速度等于从S2上的脱附速度，依此类推；（4）认定第二层以上的吸附、脱附性质和液态吸附质的蒸发、凝聚是一样的，换言之，就是将第二层以上的吸附看作液体。）3.

13、填空题(闭卷)（1）胶体化学研究的对象包括 分散体系、界面现象以及有序组合体（高分子溶液）。（课件第一讲第7张）（2）胶粒或界面带电的来源有 电离、离子吸附、晶格取代、离子的溶剂化作用、两相对电子的亲和力不同 。（课件第二讲第3338张）（3）电动现象主要包含 电泳 、 电渗 、 流动电势 和 沉降电势 四种。 （4）溶胶的颜色决定于 溶胶对光的选择性吸收和光的散射 。（课件第二讲第25张）（5）使用显微电泳法测定胶体粒子电泳速度时，电泳管中的液体存在静止层，产生静止层的原因是 vP在整个管中应为定值，但 vL则随液层深度而变化。在靠近管壁处 vL受电渗流动控制，在管中心则受反流控制。因此必定

14、存在某个液层深度，该处的液体的电渗速度恰与反流速度相抵消，于是 vL=0，这一位置称为静止层。（课件第三讲第39张）（6）使用光散射法和超速离心法测出的高分子平均分子量分别是重均分子量和Z均分子量 平均分子量。（课本P521）（7）泡沫破坏的主要原因是液膜的排液，膜的破裂及气体的扩散。(第十一讲第九十八页)（8）在气体吸附的五种等温线类型中， 、 属于吸附剂是非孔性的，且吸附空间没有限制。（第七讲第六十页）（9）根据Stokes沉降公式，球形粒子的沉降速度与粒子半径、颗粒与介质的密度差、介质粘度和重力加速度等因素有关。 （第二讲第十页）（10）浊度计是根据散射光强度与单位体积的质点数c成正比

15、原理来检测自来水中固体悬浮物含量的。（第二讲第二十三页）（11）电动电势一般采用 电泳 方法测定，其值的大小通常在：几十mv几百mv范围内（见第3讲最后）范围。一般来讲，只有当电动电势的绝对值大于 30mv（见第4讲第2小节） 时，胶体才有可能比较稳定。（12）胶体的动力稳定性是指：由于胶粒很小，强烈的Brown运动能阻止其在重力场中的沉降，因而具有动力稳定性 。（13）单分散溶胶是指：颗粒的大小、形状和化学组成完全一致的溶胶，一般制得溶胶均是多分散性的。（见第1讲单分散溶胶）（14）测定液体表面张力的方法有：毛细管上升法、环法、吊片法、最大压差法、滴体积法、停滴法、悬滴法 。（15）润湿的类

16、型包括 沾湿 、 浸湿 和 铺展 。（16）低能固体表面是指有机固体表面，如石蜡和高分子化合物。它们的表面自由能低于100 mJ/m2。（17）乳状液的类型取决于 乳化剂的性质与结构。（18）影响乳状液稳定最主要的一个因素是 界面膜的性质（强度与紧密程度）。（19）颗粒粒度分析法有 筛分法、光学显微镜计数法、电泳法、计算机图像成像法、电感应法、重力沉降法、离心分析法、激光衍射散射法、（后三种是课件中提到的） ，其中激光衍射散射法中的激光粒度分析仪 应用最为广泛。（20）双子表面活性剂是指 通过化学键将两个或两个以上的同一或几乎同一种表面活性剂单体在亲水头基或靠近亲水头基附近用联接基团将这两亲成

17、份联接在一起，形成的一种表面活性剂 此图为示意图 。（21）可通过 改性，复配，将直链结构变为带有支链结构的分子（没找到的，自己理解的） 等途径提高高分子的耐盐性能。4. 问答题(部分闭卷、部分开卷)（1）若胶体颗粒表面带20个单位的负电荷，特性吸附离子为4个铝离子，溶液中的电解质为氯化钠，请画出双电层结构，并在电势-距离坐标图中标出滑动面的位置，电动电势的大小。若往溶液中进一步添加氯化钠，双电层结构如何变化？图示说明。（2）试推导Langmuir吸附等温式方程。（课件第七讲第65张）答：Langmuir在推导时作了如下假设： 吸附是单分子层的，只有碰在空白处才有可能被吸附； 气体在吸附时不受

18、气体分子的影响； 表面是均匀的，发生吸附时，能量相同，吸附热相同定义覆盖度 q = S1/S S1吸附了气体的位置（位）；S表面总吸附位置。当吸附平衡时，吸附速度与脱附速度相等，于是有，吸附速度； a吸附几率，u碰撞分子数。 脱附速度，所以,.由分子运动论得， p气体压力；m气体分子质量； kBoltzman常数。代入得：,若以Vm表示每g吸附剂盖满单分子（q =1）时的饱和吸附量，V表示吸附平衡压力为p时的吸附量，.所以，,或 b吸附系数，主要受温度和吸附热的影响，吸附热 q 增大，b也增大，但 T 升高，b减小。（3）简述制备溶胶的各种方法和原理。（课件第一讲第14张）答：（1）分散法研磨

19、 使用球磨机和胶体磨。超声波分散法 在电极上加高频高压交流电，使石英片发生同频机械振荡，此高频机械波经变压器油传入试管内后，即产生相同频率的疏密交替波，对分散相产生很大的撕碎力，从而使分散相均匀分散。胶溶法如许多不溶性沉淀，当加入少量某种可溶性物质或洗去体系中过多的电解质时，能自动地分散变成胶体。这种使沉淀变成胶体的方法叫做胶溶法。所加可溶性物质叫胶溶剂，这个过程叫胶溶作用。（2）凝聚法 由分子或离子分散聚集成胶体粒子的方法。化学凝聚法 物理凝聚法 晶核的生成速度V1 ，晶核的成长速度V2。若V1>>V2，则溶液中形成大量晶核，所得粒子的分散度较大，有利于形成溶胶；若V2>&

20、gt;V1，所得晶核极少，而晶核成长速度很快，故粒子得以长大并产生沉淀。（4）简述DLVO理论。（课件第四讲第14张）1 胶粒间的Vander wadls引力势能分子间的Vander waals引力包括诱导力，偶极力和色散力，其大小与分子间距的六次方成反比，也称六次律。胶粒是大量分子的聚集体，Hamaker假设，胶粒间的相互作用等于组成它们的各分子对之间相互作用的加和。两等同球形粒子：；两平行的等同平板粒子：2 双电层的斥力势能因带电胶粒所带电荷的影响，在其周围形成双电层，使Stern层和扩散层中的反离子浓度高于体相中的浓度。而在扩散层以外任何一点不受胶粒电势的影响，因为胶粒所带电荷对它的作用

21、被双电层中反离子的作用抵消。由于这种反离子氛的“屏蔽作用”，当两粒子的扩散层不重叠时，它们之间不产生任何斥力。当两粒子的扩散双电层发生重叠时，胶粒对重叠区的作用不能被反离子氛完全屏蔽。重叠后反离子浓度增大，这样既破坏了扩散层中的离子平衡分布，又破坏了双电层的静电平衡。前一种平衡的破坏使离子自浓度大的重叠区向未重叠区扩散，从而产生渗透性的排斥力；后一种平衡的破坏引起胶粒间的静电性斥力。它们的大小与粒子的形状有关。3 胶粒间的总相互作用势能 （1）随离子之间距离的增大， EA下降速度比ER缓慢的多，当胶粒间距很大时，粒子间无相互作用，E为零。（2）两粒子靠近时，首先起作用的是引力势能，因而E 呈负

22、值。随着距离缩短，ER的影响逐渐大于EA（有时会出现一个极小值，负值，为引力），因而E逐渐增大变为正值。 （3）但靠近一定距离后，EA的影响又超过ER，E重新变为负值，且变化过程中出现一个峰值，称为势垒。 （4）当胶粒相距极近时，由于电子云的相互作用而产生Born斥力势能而使 E 急剧上升，又形成一个极小值（第一极小值）。 0Born斥力引力斥力EEAER势垒第二极小值第一极小值粒子间距势能作用曲线 （5）说明表面活性剂的HLB值、结构与使用性能的关系。（课件第11讲第61张）答：HLB值比较低，表示某表面活性剂亲油性较强，若HLB值较高，则表示其亲水性较强。由经验得知，通常HLB值为36的表

23、面活性剂可用作W/O型乳状液的乳化剂，HLB值为818的表面活性剂可用作O/W型乳状液的乳化剂，HLB值为1215的表面活性剂可用作润湿剂，HLB值为1315的表面活性剂可用作洗净剂，HLB值为1518的表面活性剂可用作增溶剂。结构：起泡剂：（1）非极性部分的烃链最好没有分支，因没有分支的结构更有利于泡沫中表面活性剂吸附层的非极性部分的横向结合；（2）非极性部分若有苯基，则苯基最好在烃基的一端，若苯基上有烃基和亲水基，则当它们处于对位时，有较好的稳定泡沫的能力；（3）有两个或两个以上亲水基的表面活性剂不宜做起泡剂。乳化剂：起泡剂对表面活性剂在分子结构上的要求同样适用于乳化剂润湿剂：通过降低表面

24、能的吸附来改变固体表面的润湿性的最好有分支结构，因分支结构不利于形成表面活性剂的缔合分子和胶束，而有利于它在表面上吸附改变固体表面的润湿性。增溶剂：烃基最好没有分支，烃基上最好只有一个亲水基，而且亲水基最好在烃链的一端。（6）高分子溶液粘度的影响因素主要有哪些？（新课本411）（1） 高分子化合物分子的体积很大，阻碍了介质的自由移动（2） 高分子的溶剂化作用束缚了大量的自由液体，特别是在良溶剂中（3） 高分子之间的相互作用，浓度较大时明显。另外，凡能引起大分子结构和形态变化的因素都会影响溶液的粘度。除了高分子本身的因素外，添加剂也影响溶液的粘度。无机盐的加入可显著降粘、聚电解质的加入消除电粘滞

25、效应，降低粘度。不同结构的高分子相互混合使体系的粘度发生异样变化。温度对高分子溶液的粘度也有显著影响，大多数高分子溶液温度升高体系粘度下降。（7）测定液体表面张力或界面张力的方法有哪些？写出它们依赖的原理和计算公式。（第六讲第三十三页，第七讲第十一页）（1）毛细管上升法 毛细管上升或下降的高度公式：。当液体完全润湿时，q=0°，因此可用高度来计算s值。当在空气中，简化为。（2）环法（Du Nouy法） 通常用铂丝制成圆挂环，将它挂在扭力秤上，然后转动扭力丝使环缓缓上升，当环与液面突然脱离时，所需的最大拉力为F，它和液柱重量相等，也和沿环周围的表面张力相等，即：，拉起的液柱重量并不是圆

26、柱形，故上式必须乘上一个校正因子f 。（3）吊片法（又称Wilhelmy法）测定当片的底边平行液面并刚好接触液面时的拉力F，使此法具有完全平衡的特点。F = 2 (L + L)s（4）最大压差法（气泡最大压力法） （5）滴体积（重）法 当液体在管口成滴落下时，落滴与管半径、液体表面张力有关，可以从落滴重量推算液体表面张力，直接测定落滴体积则叫滴体积法。由 得实验应加入校正系数，故改写为：（6）停滴（液）法（滴外形法）或者躺滴法根据Bashforth-Adams方程处理b 为正值的表面（界面），即图中(a)和(c)情形。可自大小因子b，形状因子b 和密度数据计算表（界）面张力。（7）悬滴法这是另

27、一种液面外形方法，处理的是b 为负值的体系。 （8）Zeta电势与电泳速度关系式之Hukel公式的适用条件是什么？（第三讲第二十九页） Hkel公式只适合于K r<<1的极端情形，即假定了外电场不因质点的存在而变形，这只有在质点与介质的电导完全相同时才是如此。对于常见的非导体质点，则只能在K r<<1的极端情形下才能达到。对于球形质点，当K r <<1时，即质点半径r比双电层厚度K1小得多的情形，Hukel认为一方面可以将质点看作是对电场没有扰动的点电荷，另一方面，质点又大得足以应用Stokes公式。（9）描述下述公式阐述的对象与内容Hukel公式；Kelv

28、in公式； Gibbs公式； Lapalace公式； 带粗糙因子的Young方程；B-A方程。a）Hukel公式： z 电势与电泳速度的关系 E电场强度； e介质的介电常数h介质粘度b）Kelvin公式: 当液体表面由平表面变为曲率半径为 r 的液面时，小液滴蒸汽压 Pr 与平液面蒸汽压关系Pr曲率为 r 的小液滴的蒸汽压P0平液面蒸汽压；VL液体的摩尔体积。c) Gibbs公式: 阐述吸附量与溶液浓度和表面张力随浓度变化率的关系(表面张力与活性剂在体相和表面相浓度的关系)a2溶质的活度 d) Lapalace公式: 液体压力与曲率的关系 e) 带粗糙因子的Young方程：固体表面粗糙度对润湿

29、性的影响 f) B-A方程：曲界面形状与体系性质的关系（10）画出吸附等温线类型第IV、v种模式并予以解释。() （）或：吸附剂是多孔的，但不是微孔型或至少不完全是微孔型的，则吸附空间虽可以容纳多层吸附，但不能是无限的，故吸附是在P/P01.0时趋于饱和值。：在低压下形成单分子层，然后随着压力的增加，由于吸附剂的孔结构中产生毛细凝聚现象，（在较低的压力下，蒸气在半径较小的孔中先凝聚，在较高压力下，在半径较大的孔中接着发生凝聚，直到达到饱和蒸气压时才在孔的平坦部分凝结，不是垂直上升而是逐渐上升的）所以吸附量急剧增大，直到吸附剂的毛细孔装满吸附质后，才不再增加吸附量而达到吸附饱和。：在低压下就形成

30、多分子层吸附，然后随着压力的增加，开始出现毛细凝聚，它与类型一样，在较高压力下，吸附量趋于极限值。所以类型和的吸附等温线反映了多孔性吸附剂的孔结构。（11）画图并说明Plateau边界处的排液作用。由Laplace公式可以推导出: 式中， B处的液体压力，MPa；A处液体压力，MPa；表面张力，mN/m； 3个气泡的气泡半径，m。该式表明，液膜中P处液体的压力较A处小，在这种压差作用下，泡沫中的液体自动地从A处向P处流动，使液膜变薄，最终导致破灭。（12）表面活性剂有什么结构特点和哪些用途？请写出一种非离子型表面活性剂的结构式，并从该表面活性剂的HLB值、结构上阐明其与使用性能的关系。外界因素

31、是如何影响表面活性剂的使用性能的？结构特点：表面活性剂分子具有共同的结构特征整个分子可以分为性质不同的两部分，一是不易与水分子接近的原子团（如CH链），即非极性部分，称为憎水基或亲油基。另一部分是容易与水接近的原子团，即极性部分，称为亲水基或憎油基。故又称为两亲分子。用途：起泡作用（吸附在气液界面大大降低表面张力，同时起泡剂在气液界面上吸附产生一个有一定强度的保护膜，防止气泡聚并变大，使泡沫具有一定的稳定性；结构特点：）、消泡作用、乳化作用（乳化剂的吸附能大大降低界面张力，使乳状液易于产生，同时由于乳化剂在液液界面上的吸附产生具有一定强度的保护膜，防止乳状液中的液珠聚并变大，使乳状液具有一定的

32、稳定性）、润湿反转作用、洗净作用、增溶作用以及降低界面张力的作用。例子：聚氧乙烯辛基苯酚醚-2，HLB=7.14，由于7<HLB<18，亲水亲油基能力相当，且亲水解略大于亲油基的亲油能力，故常做O/W型乳状液。结构上：由于烃链长度适当，无分支，苯基位于烃基末端，烃基与亲水基在苯基的对位，只有一个亲水基。这种结构适合做乳化剂。外界影响因素：温度（其极性基团易与水形成氢键而提高其溶解能力，温度升高至一定程度时，表面活性剂与水间的氢键作用削弱而不足以维持其溶解状态，从而形成浊点）。（13）请写出一种高分子表面活性剂的结构式及其合成方法，并阐述这种高分子表面活性剂的性能特点。ROH：具有活

33、泼氢的脂肪醇C2H4O：环氧乙烷R-O-(C2H4O)n-H：脂肪醇聚氧乙烯醚ROHnC2H4O生成R-O-(C2H4O)n-H性能特点是 （1）在溶液中不是离子状态，所以不容易受强电解质、无机盐类存在的影响，也不受酸碱的影响。（2）在溶液中的稳定性较好，与其他表面活性剂相容，可复配使用。（3）在水中和有机溶剂中皆有较好的溶解性，常为液态或浆状。可作油包水型乳化剂，工业上一般用作乳化剂。（14）在高度板结的土壤中，使用钙盐（如石膏）处理有时可以改变土壤的孔隙率和农业产量，提出合理的机理来解释这个结果。土壤板结是指土壤表层在降雨或灌水等外因作用下结构破坏、土料分散，而干燥后受内聚力作用的现象。土

34、壤的团粒结构是土壤肥力的重要指标，土壤团粒结构的破坏致使土壤保水、保肥能力及通透性降低，造成土壤板结。土壤团粒结构是带负电的土壤粘粒及有机质通过带正电的多价阳离子联接而成的。多价阳离子以键桥形式将土壤微粒连接成大颗粒形成土壤团粒结构。土壤中的阳离子以2价的钙、镁离子为主，向土壤中加入钙盐后，钙盐可以电离形成构成土壤团粒结构的Ca2+，以键桥形式恢复团粒结构，从而消除土壤板结。同时，多余的Ca2+可以部分取代粘土晶格中的Al3+或Si4+，从而使粘土颗粒的负电性增加，颗粒之间的排斥力增大，颗粒变得松散，孔隙度增大。由于孔隙度增大，则可以增加土壤蓄积水分和氧气的能力，更利于植物根部的有氧呼吸。而且

35、，由于Ca2+本身是植物生长所不可少的元素，用钙盐处理在一定程度上可以对植物进行养分的补给，故可以（15）解释为什么向一个肥皂泡体系中加入辛醇能使其迅速消泡，但是如果在泡沫形成前加入到溶液中并不能防止泡沫的形成。（a）辛醇有很强的降低表面张力的能力，极容易吸附在表面上，分子间相互作用不强，在表面上排列疏松，因此当其加入到肥皂泡体系中能迅速消泡。（b）（16）一般水溶性高分子在常温、低矿化度水中都有较好的增粘能力，但随着温度和水矿化度的增加。高分子增粘能力明显下降，请说明其中的原因。目前已设计并合成出疏水缔合高分子来解决高分子在较高矿化度下增粘能力差的问题，请你设计出一种高分子，来解决高分子在较

36、高温度下增粘能力差的问题，并说明该高分子为什么具有这种特性。因为温度升高，分子间力减小，不利于网络结构的形成，同时温度升高，使高分子的溶剂化程度减小了，而克服原子内旋转阻力的能力却增加了，这些都可使高分子更加蜷曲，意味着粘度的减小；无机盐的加入能显著降低溶液的粘度，因为水化能力很强的无机离子会夺取大分子链周围的水化水，使大分子链蜷曲。（对于聚电解质溶液，低分子电解质不仅抑制大分子链上反离子的解离，使其有效电荷减小，而且会压缩扩散双电层，破坏水化膜，从而导致大分子溶液的粘度显著降低，且电粘效应消除。）（17）结合自己的学习或工作经历，谈一谈界面化学在油田实践中的具体应用实例。答：自由发挥（18）

37、请解释下图中所示表面活性剂在溶液中的吸附等温线。I区: 符合亨利( Henry) 吸附法则, 吸附量与表面活性剂平衡浓度呈线性关系, 表面活性剂分子极性基取代Cl- 和OH- , 形成平躺的专性吸附( Ster n 层吸附) 。区: 吸附等温线的斜率增大, 表面活性剂分子对固体表面的覆盖度增加。固体表面的吸附分子自单层排列向双层排列过渡, 呈现双层吸附与Stern层专性吸附共存的状态。表面活性剂的这种聚结体称为“半胶束”或“准胶束”。开始形成半胶束的浓度成为“临界半胶束浓度”或“临界准胶束浓度”。区:吸附等温线的斜率减小, 固体表面的最佳吸附位已被完全占据, 形成双层吸附。区: 体系接近临界胶

38、束浓度( CMC ) , 表面活性剂分子开始缔合成胶束。体系中存在单个表面活性剂分子- 胶束- 吸附层分子间的动态平衡, 同时出现胶束同吸附层对单个活性剂分子的争夺和胶束同吸附层之间的静电核排斥作用。（19）测定了一种表面活性剂在石英-水界面上的吸附量和石英-水-环己烷的接触角，如图所示，请予以解释。吸附量解释：此吸附属于Langmuir吸附（单分子层吸附理论）当表面活性剂的溶液浓度较小时，分子式平铺在表面上的，在浓度较大时，分子是倾斜于表面上的，当浓度继续增加时，表面活性剂分子在表面上可能形成饱和吸附层，这时分子彼此靠拢，形成单分子层，因此当浓度较小时，吸附量随浓度变化增加很快，当浓度增加到

39、一定浓度时，吸附量逐渐减慢，到最后达到饱和趋于一个平衡。接触角解释：自图中可以看到qsw随表面活性剂浓度的变化是先升后降，这是因为开始吸附时，表面活性剂分子将亲水基链躺在表面上而将碳氢链朝外，结果表面形成一层憎水的碳氢链膜，故qsw 上升。qsw最大值的位置约相应于极限吸附量的一半处，即约在第一个单分子层饱和吸附时的浓度。浓度继续增加，分子取向相反的第二层开始形成，这时分子以亲水基朝外，因此，膜的亲水性又增强了，故qsw下降了。（第九讲：七、固-液界面吸附层的结构）（20）Zisman等曾做过大量系统的有关低能表面润湿的工作。在光滑、干净、无增塑剂的有机高聚物表面，他们测定了各种不同液体在同一

40、高聚物表面上的接触角，如果用cosq 对液体的表面张力作图，对于同系列的液体可得一直线，如左图所示。而用不同类型的表面活性剂的水溶液对聚四氟乙烯的润湿性进行研究则得到右图中的结果，请解释产生这种差异的原因。（图中 g LV代表表面张力，左图：正构烷烃液体在聚四氟乙烯上的润湿性；右图：不同表活剂溶液在聚四氟乙烯上的润湿性，其中的1，2，3和4分别代表琥珀酸二丁酯磺酸钠、琥珀酸二辛酯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠水溶液对聚四氟乙烯的润湿曲线）。 左图：说明光滑、干净、无增塑剂的有机高聚物表面表面接近理想表面。测定各种不同液体在同一高聚物表面上的接触角，如果用cosq对液体的表面张力作图，对于同系列的液体可得一直线，这是由于gc 是反映低能固体表面润湿性能的一个极重要的经验常数，它只与该固体表面有关而与液体的性质无关。右图：对于极性有机物单分子层的gc 的研究，进一步发现高分子固体或单分子层的gc 主要决定于它