山东建筑大学物理化学ppt课件

1、第九章胶体化学第九章胶体化学例如：云，牛奶，珍珠例如：云，牛奶，珍珠9-1 分散系统的分类及主要特征分散系统的分类及主要特征一、分散系统、分散相与分散介质一、分散系统、分散相与分散介质把一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的体系称为分散把一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的体系称为分散体系。其中，被分散的物质称为分散相，另一种物质称为分散体系。其中，被分散的物质称为分散相，另一种物质称为分散介质。介质。l1 1、按分散相的质点大小分类、按分散相的质点大小分类 类 型 粒子的大小 实 例分子分散系统分子分散系统 10-9m 空气、乙醇的水溶空气、乙醇的水溶液液胶体分散系统胶体分散系统 10

2、-910-7m Al(OH)3水溶胶水溶胶粗分散系统粗分散系统 10-7m 泥浆泥浆一、分散系统、分散相与分散介质一、分散系统、分散相与分散介质二、胶体系统的分类二、胶体系统的分类l 2、按分散相及分散介质的聚集态分类 （1 1憎液溶胶憎液溶胶 系统具有很大的相界面，很高的表面Gibbs自由能，很不稳定，极易被破坏而聚沉 简称溶胶，由难溶物分散在分散介质中所形成，粒子都是由很大数目的分子构成，大小不等 聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学中的不稳定和不可逆系统。 本章主要讨论憎液溶胶l3、按胶体溶液的稳定性分类、按胶体溶液的稳定性分类二、胶体系统的分类二、胶体系统的分类 （2亲液溶胶亲液溶胶

3、大高分子化合物的溶液通常属于亲液溶胶 它是分子溶液，但其分子的大小已经到达胶体的范围，因此具有胶体的一些特性例如：扩散慢，不透过半透膜，有Tyndall效应等等） 若设法去除大分子溶液的溶剂使它沉淀，重新再加入溶剂后大分子化合物又可以自动再分散，因而它是热力学中稳定、可逆的系统。 二、胶体系统的分类二、胶体系统的分类1 1、BrownBrown运动运动一、动力学性质一、动力学性质9-29-2溶胶的性质溶胶的性质 通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。当半径大于当半径大于5 5 m m，BrownBrown运动消失。运动消失。2

4、2、胶粒的扩散、胶粒的扩散 在有浓度梯度存在时,胶粒因热运动而发生定向迁移的现象,称为扩散。3 3、沉降与沉降平衡、沉降与沉降平衡 溶胶是高度分散体系，胶粒一方面受到重力吸引而下降，称为沉降;另一方面由于布朗运动促使浓度趋于均一。 当这两种效应相反的力相等时，粒子的分布达到平衡，粒子的浓度随高度不同有一定的梯度，如下图。这种平衡称为沉降平衡。一、动力学性质一、动力学性质TyndallTyndall效应效应 Tyndall效应实际上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。 1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面即与光束垂直的方向可以看到一个发光的圆锥体，这就是Tyndall

5、效应。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。 二、溶胶的光学性质二、溶胶的光学性质在外电场作用下，分散相和分散介质发生相对移在外电场作用下，分散相和分散介质发生相对移动现象，称为溶胶的电动现象。动现象，称为溶胶的电动现象。三、溶胶的电学性质三、溶胶的电学性质1、电动现象、电动现象1 1电泳电泳 带电胶粒在外加电场的作用下在分散介质中作定向移动的现象称为电泳。2 2电渗电渗 在外加电场作用下，带电的介质通过多孔膜或半径为1-10 nm的毛细管作定向移动，这种现象称为电渗。 3 3流动电势流动电势含有离子的液体在加压或重力等外力的作用下，流含有离子的液体在加压或重力等外力的作用下，流经

6、多孔膜或毛细管时会产生电势差。这种因流动而经多孔膜或毛细管时会产生电势差。这种因流动而产生的电势称为流动电势。产生的电势称为流动电势。三、溶胶的电学性质三、溶胶的电学性质 在重力场的作用下，带电的分散相粒子，在分散介质中迅速沉降时，使底层与表面层的粒子浓度悬殊，从而产生电势差，这就是沉降电势。 4)4)沉降电势沉降电势三、溶胶的电学性质三、溶胶的电学性质 当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选择性吸附某种离子(法扬斯规则：与溶胶粒子有相同化学元素的离子能优先被吸附) ，也可以是固体分子本身发生电离作用而使离子进入溶液，以致使固液两相分别带有不同符号的电荷，在界面上形成了双电层的结构。 2 2

7、、 双电层理论双电层理论三、溶胶的电学性质三、溶胶的电学性质SternStern模型模型吸附在固体表面的紧密层吸附在固体表面的紧密层约有一、二个分子层的厚约有一、二个分子层的厚度，后被称为度，后被称为SternStern层；层；由反号离子电性中心构成由反号离子电性中心构成的平面称为的平面称为SternStern平面。平面。三、溶胶的电学性质三、溶胶的电学性质 由于离子的溶剂化作用，胶粒在移动时，紧密层会结合一定数量的溶剂分子一起移动，所以滑移的切动面由比Stern层略右的曲线表示。三、溶胶的电学性质三、溶胶的电学性质 电位总是比热力学电位低，外加电解质会使 电位变小甚至改变符号。只有在质点移动

8、时才显示出 电位。分散相固体表面与溶液本体之间的电势差称为热力分散相固体表面与溶液本体之间的电势差称为热力学电势。学电势。 滑动面与溶液本体之间的电势差决定溶胶粒子在电场中的运动速度，故称为电动电势()电势。电动电势（电动电势（电势电势) )三、溶胶的电学性质三、溶胶的电学性质24(3 0 0 )()uVD E D:介质的介电常数；介质的介电常数； :介质的粘度泊）；介质的粘度泊）；E :电场强度单位长度上的电势差）；电场强度单位长度上的电势差）；u:电泳速度单位时间内移动的距离）；电泳速度单位时间内移动的距离）；:电动电势固液两相发生相对移动时所产生的电动电势固液两相发生相对移动时所产生的

9、电势差。电势差。 三、溶胶的电学性质三、溶胶的电学性质例例1 1：AgNO3 + KIKNO3 + AgIAgNO3 + KIKNO3 + AgI 过量的过量的 KI KI 作稳定剂作稳定剂 胶团的结构表达式胶团的结构表达式 ： 胶核胶核胶粒胶粒胶团胶团胶团的图示式：胶团的图示式：9-3憎液溶胶的胶团结构憎液溶胶的胶团结构例例2 2：AgNO3 + KIKNO3 + AgIAgNO3 + KIKNO3 + AgI 过量的过量的 AgNO3 AgNO3 作稳定剂作稳定剂 胶团的结构表达式：胶团的结构表达式： 固相固相紧密层紧密层扩散层扩散层 (AgI)m nAg+ （n-xNO3-x+xNO3-

10、溶液溶液本体本体胶核胶核胶粒胶粒滑动面滑动面胶团胶团一、溶胶的聚沉和絮凝一、溶胶的聚沉和絮凝(1)(1)外加电解质对溶胶聚沉的影响外加电解质对溶胶聚沉的影响1 1、聚沉值、聚沉值: :使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的最小浓度。所需电解质的最小浓度。2 2、聚沉能力、聚沉能力: :是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质，是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质，聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能力越强。力越强。（2 2舒尔策舒尔策- -哈迪哈迪Schulze-HardySchulze-Hardy价

11、数规则价数规则1、反离子、反离子 与胶粒带相反电荷的离子。与胶粒带相反电荷的离子。反离子价数越高，聚沉能力越强，聚沉值越小。反离子价数越高，聚沉能力越强，聚沉值越小。 Schulze-Hardy规则规则9-5憎液溶胶的聚沉憎液溶胶的聚沉（3 3与胶粒带相反电荷的离子就是价数相同，其与胶粒带相反电荷的离子就是价数相同，其聚沉能力也有差异。聚沉能力也有差异。 例如，对胶粒带负电的溶胶，一价阳离子的聚沉能力次序为： H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+ 对带正电的胶粒，一价阴离子的聚沉能力次序为： F-Cl-Br-NO3-I- SCN- OH- 这种将带有相同电荷的离子按聚沉能力大小排列的次序称

12、为感胶离子序lyotropic series)。（4 4当与胶体带相反电荷的离子相同时，则另一同当与胶体带相反电荷的离子相同时，则另一同性离子的价数也会影响聚沉值，价数愈高，聚沉能力性离子的价数也会影响聚沉值，价数愈高，聚沉能力愈低。这可能与这些同性离子的吸附作用有关。愈低。这可能与这些同性离子的吸附作用有关。例题例题 以等体积的以等体积的0.08mol/LKI和和0.1 mol/LAgNO3溶液溶液混合制备混合制备AgI溶胶，试写出该溶胶的胶团结构示意式，溶胶，试写出该溶胶的胶团结构示意式，并比较电解质并比较电解质CaCl2,MgSO4,Na2SO4,NaNO3对该溶胶对该溶胶聚沉能力的强弱

13、。聚沉能力的强弱。解：制备解：制备AgI溶胶时由于溶胶时由于AgNO3过量，胶核吸附过量，胶核吸附Ag+而形成正溶胶而形成正溶胶: (AgI)mnAg+ (n-x) NO3-x+ xNO3-由于为由于为AgI正溶胶，主要起聚沉作用的是负离子。根据正溶胶，主要起聚沉作用的是负离子。根据舒尔策舒尔策-哈迪哈迪Schulze-Hardy价数规则二价负离子的价数规则二价负离子的聚沉能力强。聚沉能力强。MgSO4,Na2SO4, CaCl2 , NaNO3根据感胶离子序根据感胶离子序, Cl- NO3-, CaCl2 NaNO3MgSO4,Na2SO4具有相同的负离子，再根据当与胶体具有相同的负离子，再根据当与胶体带相反电荷的离子相同时，则另一同性离子的价数也带相反电荷的离子相同时，则另一同性离子的价数也会影响聚沉值，价数愈高，聚沉能力愈低。会影响聚沉值，价数愈高，聚沉能力愈低。Na+ Mg2+综上所述，对综上所述，对AgI正溶胶聚沉能力强弱的顺序为：正溶胶聚沉能力强弱的顺序为： Na2SO4 MgSO4