表面活性劑、膠體與界面化學(xué)基礎(chǔ)（第二版）

第1章表面張力及相關(guān)的界面現(xiàn)象/ 1
1.1表面張力1
1.1.1范德華引力和表面張力2
1.1.2表面張力的熱力學(xué)本質(zhì)——表面過(guò)剩自由能2
1.1.3影響表面張力的因素4
1.2與表面張力相關(guān)的表面現(xiàn)象6
1.2.1彎曲液面兩側(cè)壓力差與Laplace方程6
1.2.2毛細(xì)上升與下降現(xiàn)象7
1.2.3液滴的形狀8
1.2.4彎曲液面上的飽和蒸汽壓與Kelvin方程9
1.2.5潤(rùn)濕、接觸角與Young方程11
1.3界面張力13
1.3.1界面張力與表面張力的相關(guān)性13
1.3.2表(界)面張力的測(cè)定15
思考題20

第2章自溶液的吸附/ 21
2.1表面過(guò)剩和Gibbs吸附等溫式21
2.1.1溶液的表面張力21
2.1.2Gibbs劃分面和表面過(guò)剩22
2.1.3界面熱力學(xué)和Gibbs吸附等溫式23
2.1.4Gibbs相對(duì)過(guò)剩和界面相絕對(duì)濃度24
2.1.5多組分體系中的表面過(guò)剩和Gibbs吸附等溫式27
2.2固/液界面上的吸附31
2.2.1固/液吸附的機(jī)理31
2.2.2吸附量、表觀吸附量、Gibbs表面過(guò)剩和界面相絕對(duì)濃度32
2.2.3固/液吸附等溫線34
2.2.4常見(jiàn)的固/液吸附36
2.3吸附對(duì)固體表面性質(zhì)的影響及其應(yīng)用39
思考題40

第3章雙電層/ 41
3.1雙電層理論41
3.1.1Helmholtz雙電層理論41
3.1.2Gouy-Chapman 擴(kuò)散雙電層理論42
3.1.3Stern雙電層理論48
3.2電泳與ζ電勢(shì)49
3.2.1電場(chǎng)中離子的運(yùn)動(dòng)速度49
3.2.2膠體質(zhì)點(diǎn)的ζ電勢(shì)49
3.3雙電層的排斥作用53
3.3.1兩個(gè)平行平面間的排斥作用53
3.3.2兩個(gè)球形質(zhì)點(diǎn)間的排斥作用56
思考題57

第4章吸附和鋪展單分子層/ 58
4.1吸附單分子層58
4.1.1Langmuir 單分子層吸附理論58
4.1.2吸附單分子層的狀態(tài)方程59
4.2鋪展單分子層63
4.2.1鋪展單分子層和Langmuir膜天平63
4.2.2鋪展單分子層的狀態(tài)和狀態(tài)方程64
4.2.3表面活性物質(zhì)的不溶膜67
4.2.4鋪展單分子層和LB膜68
4.2.5鋪展單層的一些應(yīng)用69
思考題70

第5章單一表面活性劑稀溶液的表面性質(zhì)/ 71
5.1表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)特征和分類71
5.1.1表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)特征71
5.1.2表面活性劑的分類72
5.1.3特殊表面活性劑73
5.2表面活性劑的溶解特性75
5.2.1離子型表面活性劑的臨界溶解溫度(Krafft point)75
5.2.2非離子型表面活性劑的濁點(diǎn)(Cloud point)75
5.2.3影響表面活性劑水溶性的主要因素76
5.2.4表面活性劑的親水親油平衡77
5.3單一表面活性劑稀溶液的表面性質(zhì)78
5.3.1表面活性劑在表面相的化學(xué)位和Butler方程78
5.3.2Szyszkowski、Langmuir和Frumkin方程79
5.3.3表面活性劑降低表面張力的效率和效能83
5.3.4對(duì)有關(guān)Gibbs公式的幾個(gè)問(wèn)題的討論85
思考題87

第6章溶液中的自組裝/ 88
6.1膠束化和臨界膠束濃度89
6.1.1臨界膠束濃度的定義和測(cè)定89
6.1.2臨界膠束濃度與表面活性劑分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)性92
6.1.3影響臨界膠束濃度的其他因素94
6.2自組裝熱力學(xué)97
6.2.1自組裝的熱力學(xué)一般原理97
6.2.2表面活性劑的膠束化熱力學(xué)100
6.2.3膠束化自由能的組成102
6.2.4最佳膠束聚集數(shù)104
6.2.5膠束的形狀105
6.2.6膠束形成的熱效應(yīng)108
6.3增溶作用110
6.3.1增溶作用的熱力學(xué)基礎(chǔ)110
6.3.2增溶物在膠束中的位置111
6.3.3影響增溶作用的因素111
6.3.4增溶作用的應(yīng)用112
6.4反膠束113
6.4.1反膠束的形成、結(jié)構(gòu)和推動(dòng)力113
6.4.2影響反膠束形成的因素114
6.4.3水的增溶116
6.5雙親性高分子(嵌段共聚物)的自組裝116
6.5.1嵌段共聚物的膠束化方法117
6.5.2嵌段共聚物的臨界膠束濃度118
6.5.3嵌段共聚物的膠束化熱力學(xué)118
6.5.4嵌段共聚物膠束的形態(tài)120
6.5.5影響嵌段共聚物聚集體形態(tài)的因素121
6.5.6形態(tài)轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)124
思考題125

第7章多組分體系中的相互作用和協(xié)同效應(yīng)/ 126
7.1二元理想混合表面活性劑體系的基本規(guī)律126
7.2非理想二元表面活性劑混合體系的相互作用和協(xié)同效應(yīng)129
7.2.1非理想混合體系的協(xié)同效應(yīng)130
7.2.2非理想混合膠束理論130
7.2.3非理想混合吸附理論134
7.2.4產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)的條件136
7.2.5影響表面活性劑分子間相互作用的因素138
7.2.6分子間相互作用與其他協(xié)同效應(yīng)139
7.3無(wú)機(jī)電解質(zhì)對(duì)表面活性劑性能的影響142
7.3.1無(wú)機(jī)電解質(zhì)對(duì)離子型表面活性劑降低表面張力的影響142
7.3.2無(wú)機(jī)電解質(zhì)對(duì)離子型表面活性劑cmc的影響143
7.3.3無(wú)機(jī)電解質(zhì)對(duì)非離子型表面活性劑性能的影響143
7.4極性有機(jī)物對(duì)表面活性劑性能的影響144
7.4.1長(zhǎng)鏈脂肪醇的影響144
7.4.2強(qiáng)水溶液極性有機(jī)物的影響145
7.4.3短鏈醇的影響146
7.5表面活性劑/聚合物相互作用146
7.5.1表面活性劑/中性水溶性聚合物相互作用的一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果147
7.5.2相互作用模型150
7.5.3表面活性劑/聚合物相互作用的推動(dòng)力152
7.5.4表面活性劑/聚合物復(fù)合物結(jié)構(gòu)152
7.5.5表面活性劑/疏水改性聚合物相互作用152
7.5.6表面活性劑/聚電解質(zhì)相互作用153
思考題154

第8章潤(rùn)濕/ 155
8.1接觸角和Young方程155
8.1.1接觸角的定義和Young方程155
8.1.2接觸角滯后和表面粗糙度157
8.1.3動(dòng)態(tài)接觸角157
8.1.4接觸角的測(cè)定158
8.2固體表面的潤(rùn)濕性159
8.2.1高能表面和低能表面159
8.2.2潤(rùn)濕的臨界表面張力160
8.2.3動(dòng)潤(rùn)濕160
8.3潤(rùn)濕的分子相互作用理論161
8.3.1Fowkes理論161
8.3.2van Oss理論163
8.3.3固體表面能的測(cè)定165
8.4毛細(xì)滲透和粉末的潤(rùn)濕166
8.4.1毛細(xì)滲透的理論基礎(chǔ)——Washburn方程166
8.4.2毛細(xì)滲透法測(cè)定顆粒表面的潤(rùn)濕性和表面能成分168
8.5表面活性劑吸附對(duì)固體表面潤(rùn)濕性的影響169
8.5.1一般討論169
8.5.2非極性低能表面170
8.6表面活性劑在固/液界面的吸附173
8.6.1吸附機(jī)理和吸附驅(qū)動(dòng)力174
8.6.2單一表面活性劑的吸附175
8.6.3混合表面活性劑在固/液界面上的吸附179
8.6.4吸附等溫線和理論吸附模型180
思考題181

第9章膠體分散體系及其穩(wěn)定性/ 182
9.1膠體分散體系的一般性質(zhì)183
9.1.1比表面積183
9.1.2質(zhì)點(diǎn)大小與形狀183
9.1.3單分散和多分散185
9.1.4光散射和Tyndall效應(yīng)188
9.1.5稀分散體系的黏度192
9.2沉降與擴(kuò)散及其平衡196
9.2.1重力場(chǎng)下的沉降和Stokes定律197
9.2.2離心力場(chǎng)中的沉降198
9.2.3擴(kuò)散與Fick定律199
9.2.4沉降和擴(kuò)散的平衡200
9.3絮凝作用201
9.3.1真空中分子間范德華相互作用202
9.3.2介質(zhì)中分子間范德華相互作用206
9.3.3范德華力的結(jié)合與宏觀界面現(xiàn)象208
9.3.4宏觀質(zhì)點(diǎn)間的范德華相互作用213
9.3.5介質(zhì)中宏觀質(zhì)點(diǎn)間的范德華相互作用219
9.3.6勢(shì)能曲線與DLVO理論223
9.3.7臨界絮凝濃度226
9.3.8絮凝動(dòng)力學(xué)228
9.4聚結(jié)作用231
9.4.1Gibbs膜彈性和Gibbs-Marangoni效應(yīng)231
9.4.2聚結(jié)過(guò)程232
9.4.3聚結(jié)動(dòng)力學(xué)234
9.5通過(guò)分子擴(kuò)散的質(zhì)點(diǎn)增長(zhǎng)(Ostwald ripening)236
思考題237

第10章液/液、氣/液和固/液分散體系/ 238
10.1乳狀液238
10.1.1乳狀液的一般性質(zhì)和類型的鑒別238
10.1.2乳狀液的形成240
10.1.3乳狀液的不穩(wěn)定過(guò)程241
10.1.4表面活性劑的作用243
10.1.5乳狀液穩(wěn)定的HLB-PIT理論244
10.1.6位阻排斥效應(yīng)和高分子的穩(wěn)定作用250
10.1.7雙親性膠體顆粒作為乳化劑252
10.1.8破乳257
10.2微乳液258
10.2.1微乳液概述258
10.2.2微乳液的形成機(jī)理260
10.2.3微乳體系的相行為267
10.2.4相轉(zhuǎn)變所伴隨的物理化學(xué)性質(zhì)變化273
10.2.5最佳狀態(tài)277
10.3納米乳液278
10.3.1納米乳液的形成279
10.3.2納米乳液的液滴大小控制281
10.3.3納米乳液的穩(wěn)定性282
10.3.4納米乳液的性質(zhì)284
10.3.5納米乳液的應(yīng)用285
10.4泡沫287
10.4.1泡沫的制備和表征288
10.4.2表面活性劑的發(fā)泡、穩(wěn)泡作用288
10.4.3膠體顆粒的穩(wěn)泡作用290
10.4.4消泡291
10.5懸浮液297
10.5.1表面活性劑在懸浮液制備過(guò)程中的作用297
10.5.2表面活性劑在控制懸浮液穩(wěn)定性方面的作用299
10.5.3表面活性劑對(duì)懸浮液流動(dòng)性的影響302
10.5.4空缺絮凝作用303
10.6洗滌去污305
10.6.1去污機(jī)理305
10.6.2吸附對(duì)去污作用的影響307
10.6.3影響去污作用的其他因素310
思考題311

第11章表面活性劑在傳統(tǒng)領(lǐng)域和高新技術(shù)領(lǐng)域中的作用原理/ 313
11.1表面活性劑在個(gè)人用品中的作用原理313
11.1.1洗滌劑313
11.1.2化妝品314
11.1.3個(gè)人衛(wèi)生用品315
11.2工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域中表面活性劑的作用原理316
11.2.1紡織工業(yè)316
11.2.2食品工業(yè)318
11.2.3醫(yī)藥和農(nóng)藥319
11.2.4涂料320
11.2.5建筑業(yè)322
11.2.6礦物浮選323
11.2.7能源工業(yè)323
11.2.8電子工業(yè)和金屬加工業(yè)325
11.2.9化學(xué)工業(yè)326
11.2.10制漿造紙工業(yè)328
11.2.11制革工業(yè)329
11.2.12環(huán)境保護(hù)329
11.2.13生命科學(xué)331
11.3表面活性劑與納米技術(shù)332
11.3.1表面活性劑與納米材料的制備332
11.3.2表面活性劑與納米材料的分散342
11.3.3表面活性劑與納米材料的表面修飾和改性344
11.3.4新型納米技術(shù)與納米材料舉例346

參考文獻(xiàn)/ 349

附錄/ 350
ⅠDu Noüy環(huán)法測(cè)定表面張力校正因子f數(shù)值表350
Ⅱ滴體積法測(cè)定表面張力校正因子F數(shù)值表354
Ⅲ滴外形法測(cè)定表面張力不同S值時(shí)的1/H表355
Ⅳ一些表面活性劑的飽和吸附量(?！?、分子截面積(a∞)、pc20、cmc/c20以及πcmc值357
Ⅴ一些表面活性劑的臨界膠束濃度(cmc)值364
Ⅵ一些表面活性劑的膠束聚集數(shù)373
Ⅶ一些表面活性劑的HLB值375
Ⅷ乳化油相所需要的HLB值378
Ⅸ常用物理化學(xué)常數(shù)和單位換算表379