胶体与表面化学112

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,LOGO,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,themegallery,章 节 结 构,第五章 外表活性剂,第四章 界面现象和吸附,第三章 凝胶,第二章 胶体的制备和性质,第一章 绪论,第六章 乳状液,themegallery,要 求主要是通过本课程的学习，使学生掌握胶体与外表化学原理在石油工程中的应用，用胶体化学理论解释油田开发中的一些现象，用胶体与外表化学原理解决油田开发中所遇到的一些问题。,教学目的本课程为石油工程专业的必修课，其 目的是使学生掌握胶体与外表化学的根本原理和根本理论，为其它专业课的学习奠定坚实的理论根底。,themegallery,难点,胶体的电学性质、DLVO理论，外表活性剂的Gibbs吸附方程及应用，Langmuir等温吸附式及应用；HLB值的计算与应用,教学重点,胶体的制备方法及原理；胶体的性质；胶体稳定性；外表现象及应用；吸附作用原理及应用；外表活性剂的性质和分类；外表活性剂在油田中的应用。,第一章 绪论,东北石油大学石油工程学院,一、根本概念,themegallery,无机化学,有机化学,物理化学,化学,分析化学,themegallery,一、根本概念,相：体系中物理化学性质完全一样的均匀局部,界面：相与相的交接面,外表：一相为气相的界面,比外表：单位体积或重量物体的外表积。,S0=S/V,对于立方体：S0=6L2/L3=6/L,对于球体 ：S0=3/R,一、根本概念,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。随着胶体化学的开展，它已经成为一门独立的学科。,外表化学：研究发生在外表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。,themegallery,二、胶体体系,1,、定义：,分散相粒子半径在,1 100 nm,的分散体系。,themegallery,名称,粒子大小,特性,粗分散,体系,大于,0.1,微米,热力学不稳定，动力学也不稳定，不扩散，不渗析，在显微镜下可见,胶体,10,-9,m,10,-7,m,热力学不稳定，但动力学稳定，扩散慢，不渗析，能通过滤纸，在超显微镜下可见,分子分散体系,10,-9,m,热力学稳定的均相体系，能透过半透膜，在超显微镜下不可见,2,、特 点,themegallery,1特有的分散程度,粒子的大小在,10,-9,10,-7,m,之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性 和乳光现象。,2多相不均匀性,具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，构造复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体构造，而且粒子大小不一，与介质之间有明显的相界面，比外表很大。,3热力学不稳定性,因为粒子小，比外表大，外表自由能高，是热力学不稳定体系，有自发降低外表自由能的趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。,3,、胶体体系,气、固、液三相除气气外，形成,8,种胶体体系,themegallery,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,固,气,泡沫塑料、,固,液,水凝胶（超强吸水剂）,固,固,合金、宝石,4,、分 类,themegallery,分散介质,气 溶 胶,将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成气,-,固或气,-,液溶胶，但没有气,-,气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一体系，不属于胶体范围,.,A.,气,-,固溶胶 如,:,烟，含尘的空气,B.,气,-,液溶胶 如,:,雾，云,themegallery,液 溶 胶,将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，那么形成不同的液溶胶：,A.液-固溶胶 如油漆，AgI溶胶,B.液-液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液,C.液-气溶胶 如泡沫,themegallery,固 溶 胶,将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，那么形成不同的固溶胶：,A. 固-固溶胶 如:有色玻璃，不完全互溶的合金,B. 固-液溶胶 如:珍珠，某些宝石,C. 固-气溶胶 如:泡沫塑料，沸石分子筛,themegallery,5,、说 明,1胶体是物质存在的一种状态，不是一种特殊的物质。,2胶体体系是两相或多相的不均匀分散体系。,3高分子溶液在某些方面有类似与胶体的性质，但已成为新学科高分子物理化学。,themegallery,三、胶体与石油工程的关系,1,、油田的发现,2,、钻井 钻井液 完井、固井,3,、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,压裂,4,、增产增注措施,酸化,themegallery,防腊,防砂,5,、油水井的正常维护 化学堵水,稠油降粘,破乳,6,、油气集输,乳化,themegallery,三、胶体与石油工程的关系,四、胶体化学的开展史,themegallery,古老而年轻的科学,史,前：陶器,汉 朝：纤维造纸,后 汉：墨的创造、豆腐制作,古 埃 及：木材浸水膨胀来破裂山岩,瑞 典：化学家,Scheele,于,1777,年木炭,吸附气体实验,俄罗斯：,1809,年化学家,土粒的电泳现象,英国：,1829,年,Brown,发现了,Brown,运动,一八六一年以前,四、胶体化学的开展史,1861年，英国科学家Graham系统研究，区分晶体和胶体的概念，提知名词，如：胶体 、溶胶、凝胶、胶溶、渗析等。,themegallery,溶液,水,半透膜,Thomas Graham,实验,Results,I:,一些物质，如氯化钠等无机盐，可以透过半透膜，溶液蒸干后，溶质以晶体形式析出。,晶体,II,：如氢氧化铁、蛋白质等，其溶液不能透过半透膜，蒸干后，以粘稠形式出现。,胶体,1861,年,Thomas Graham,实验,themegallery,实验现象,1糖、无机盐、尿素等溶液，扩散快，易从羊皮纸渗析出来；,2明胶、氢氧化铝、硅酸等，扩散慢，不能或难以渗析出来。,themegallery,假设将待测溶液蒸去水分后：,前者 (扩散快者)：易于成晶体析出；,后者 (扩散慢者)：大多成无定型的胶状物；Graham首先提出这种胶状物为 “胶体，其溶液叫作 “溶胶 。,Thomas Graham,实验,themegallery,四、胶体化学的开展史,1907,年,近现代,1903,年,超显微镜的发明，为胶体化学的发展，提供了新的研究手段。,德国化学家Ostwald创办了胶体化学和工业杂志。,纳米材料的应用，为胶体化学的开展提供了新的方向。,五,.,胶体化学研究的对象,研究对象： 溶胶、高分子溶液、外表活性剂溶液,在胶体化学中，人们不仅要研究这些体系的根本性质，而且要研究与其根本性质相联系的许多实际问题。例如：,(1)明矾为什么能净水？,(2)肥皂为什么能去污？,(3)向高空抛撒的粉剂为什么能人工降雨？,(4)鱼汤为什么能“冻起来？,(5)含水原油如何脱水？,(6)农业中除草保熵？,所有这些问题， 都需要用胶体与外表化学理论来解释。,themegallery,胶体化学的应用,themegallery,胶体化学应用领域,(1),分析化学中的吸附指示剂，离子交换、沉淀物的可滤性等,(2),物理化学中的成核作用，过饱和液,(3),生物科学中的电泳、膜现象,(4),化学制造中的催化剂、洗涤剂、润滑剂、粘结剂等,(5),环境科学中的气溶胶、泡沫和污水处理,(6),材料科学中的陶瓷、水泥塑料等,(7),石油科学,现代研究内容,themegallery,六、胶体与外表化学的开展,胶体与外表化学是一门应用性极强的学科。近百年来，它的开展同步于工农业生产的开展，有的地方甚至是超前的，究其原因有以下两方面：,整体自然科学水平的提高，带动了胶体化学素质的增幅：,现代物理和现代化学理论，解决了胶体化学中的根本理论问题；,themegallery,用量子化学研究吸附与催化，用分形理论研究胶粒形状，用统计力学研究高分子等。,六、胶体与外表化学的开展,应用现代精细仪器和方法解决胶体化学中许多悬而未决的问题； ,胶体化学理论的应用，既丰富了科学的内容，也促进了对胶体与外表化学更深层次知识的探索。,themegallery,用不同力学显微镜研究胶粒间作用力及外表分子的形态、用能谱仪研究胶团等。,1861年Thomas Graham提出“胶体(Colloid)一词，标志胶体化学的产生。Colloid源自希腊文的(胶)，意为粘稠状的物质。,Thomas Graham,英国化学家,(1805-1869),七、著名学者,傅鹰 傅鹰，物理化学家和化学教育家。中国胶体科学的主要奠基人。他献身科学和教育事业长达半个多世纪，对开展外表化学根底理论和培养化学人才做出了奉献。他倡导在高等院校开展科学研究，创立了我国胶体化学第一个教研室，并培养了第一批研究生。他襟怀坦荡，为人刚正不阿，是一位忠贞不渝的爱国者，党和人民的诤友。 傅鹰字肖鸿，祖籍福建省闽侯县，年月日出生于北京。童年时代受到在外务部供职的父亲傅仰贤的薰陶，深感国家频遭外国列强欺侮，是国家贫弱和清廷腐败所致，遂萌发了强国富民的愿望。年他入燕京大学化学系学习，轰轰烈烈的“五四运动和新青年杂志对他有很大的影响，从此发奋苦读，立志走科学救国的道路。年公费赴美国留学，年以后，在密执安大学研究院获得科学博士学位，时年岁。,七、著名学者,傅鹰是我国少数有突出奉献的物理化学家之一，尤其在胶体和外表化学的研究上有着很深的造诣。他从青年时代起，就对我们祖先制造陶器，创造纸、墨，加工面食等许多最早应用胶体的实例发生浓厚的兴趣。胶体科学是研究物质在一定介质中经高度分散而成的分散体系和表界面现象的科学。虽说胶体的应用几乎和人类文明史一样长久，但对它进展系统的理论研究却是进入世纪以后才开场的。傅鹰正是从年代初到美国留学时，参加到胶体和外表化学开拓性研究的行列之中。在密执安大学研究院，他师从巴特尔教授，主攻外表现象和吸附作用，旁及多种胶体体系。他潜心研究，勇于探索，取得了系统而有开创性的丰硕成果，受到国际学术界的重视和好评。在年代，他对吸附作用以及影响固体从溶液中吸附的多种因素进展的综合实验研究和具有指导意义的理论分析，已成为吸附理论的重要组成局部。,七、著名学者,戴安邦，男，,1901,年,4,月生。江苏丹徒人。,1924,年毕 业于金陵大学化学系。后赴美留学，,1931,年获哥伦比亚大学博士学位。著名无机化学家、教授、博士生导师，中科院院士。 主要研究方向 胶体化学 配位化学,.,他在南京大学筹建胶体化学专业，,1955,年首批大学生毕业。,七、著名学者,陈宗淇 1932年生，浙江人。教授。1953年毕业于复旦大学化学系，1957年考入北大化学系研究生，1961年毕业后在山东大学化学系工作。1979年升为副教授，1986年为正教授，到青岛化工学院工作。是第一批国务院批准的硕士生导师。自1983年开场，承担国家自然科学基金任务共六项，其中三项为主持。在国内外著名杂志上发表论文百余篇。出版著作有：胶体化学高教1985、物理化学与胶体化学实验1983高教、胶体化学实验山大出版社1987，获1978年“工农泥浆科学大会奖，1984年“低固相不分散泥浆石油部科技进步奖。1990年获山东省教委科技进步奖。1992年“分散体系的异常流变性获山东省科委科技进步奖。1994年再次获省科技进步奖，1995年获国家科技进步奖。享受国务院特殊津贴。,七、著名学者,themegallery,Thank You !,