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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） 电化学：电池：Fe+HCl——FeCl2+H2
电子转移 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）
1、分类及定义： 分散相粒子半径在1 ~100 nm 的分散体系。 一、基本概念
? 相：体系中物理化学性质完全相同的均匀部分 ? 界面：相与相的交接面 ? 表面：一相为气相的界面
? 比表面：单位体积或重量物体的表面积。 S0=S/V
对于立方体：S0=6L2/L3=6/L 对于球体 ：S0=3/R
? 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。
? 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
小实验：泥土置于水中沉降。
2、特 点
（1）特有的分散程度——多相项多分散体
粒子的大小在10-9~10-7 m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，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。
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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 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。
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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，孔径为3～10Å（0.1nm）。
? 5、说 明
? （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） ? （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 ? （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>10000 r：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
? 1、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） ? 2、钻井 钻井液 完井、固井 钻井液性能；
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） ? 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 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
南海油田1500m以上，越南，印尼，文莱：8000万吨 三采（大庆）：10万吨HPAM 1000万吨油。 压裂
? 4、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
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