表面与胶体化学
表面与胶体化学研究界面和细分散物质的物理和化学性质，其中大的表面积与体积比使得界面力主导其行为。
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Definition
表面与胶体化学是物理化学的一个分支，关注界面和胶体体系的性质，其中一种物质精细分散在另一种物质中，界面现象主导其行为。
Scope
该领域涵盖界面和分散体系的化学：表面张力与界面热力学；气体和溶质在表面的吸附及其等温线；胶体分散体的性质和稳定性；表面活性剂及其自组装形成胶束和膜；以及带电界面的结构和双电层。表面的催化化学与动力学相关，而此处重点在于界面热力学、力学和结构。
Sub-topics
Core questions
- 表面张力是如何从界面热力学中产生的？
- 分子是如何吸附到表面上的，哪些等温线描述了这一过程？
- 哪些力能稳定或破坏胶体分散体？
- 表面活性剂是如何自组装的，带电界面又是如何构建周围溶液的？
Key concepts
- 表面张力与界面能
- 吸附等温线
- 胶体分散体与稳定性
- 表面活性剂与自组装
- 双电层
Key theories
- 朗缪尔吸附等温线
- 在具有固定数量等效位点且吸附分子之间没有相互作用的均匀表面上的吸附，导致覆盖率随压力或浓度饱和，这是表面吸附的基础模型。
- DLVO胶体稳定性理论
- 带电胶体的稳定性受范德华引力与双电层斥力之间平衡的控制，这解释了当加入盐屏蔽斥力时分散体为何会絮凝。
Clinical relevance
表面与胶体化学是多相催化、洗涤剂和乳剂、涂料、食品和药品、油墨和陶瓷的稳定性、生物膜和细胞行为以及浮选、润湿和水处理等过程的基础。
History
托马斯·格雷厄姆在19世纪60年代区分了胶体和晶体；吉布斯为界面奠定了热力学基础；朗缪尔在20世纪初的工作建立了吸附和单分子层的分子理论；20世纪40年代的DLVO理论定量解释了胶体稳定性。
Key figures
- Irving Langmuir
- Thomas Graham
- Jacob Israelachvili
Related topics
Seminal works
- langmuir1916
- adamson1997
- israelachvili2011
Frequently asked questions
- 为什么界面效应在胶体中占主导地位，而在本体物质中不占主导地位？
- 胶体颗粒非常小，以至于其分子中有很大一部分位于表面；由此产生的巨大表面积与体积比使得在本体样品中可忽略不计的界面能和力，控制着体系的行为。
- 是什么阻止胶体分散体沉降？
- 颗粒之间的排斥力，主要是带电表面的静电排斥力和吸附层的空间位阻排斥力，使其抵抗范德华引力而保持分离；当这些排斥力减弱时，颗粒会聚集，分散体就会失稳。