物理化学 第十二章

1、第十二章第十二章 把一种或几把一种或几种物质分散在另种物质分散在另一种物质中所构一种物质中所构成的系统称为成的系统称为分分散系统散系统。被分散。被分散的物质称为的物质称为分散分散相相，而另一种呈而另一种呈连续分布的物质连续分布的物质称为称为分散介质分散介质。例如：云，牛奶，珍珠例如：云，牛奶，珍珠1. 真溶液真溶液 分散相与分散介质以分子或离子形式彼此分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是混溶，没有界面，是均匀的单相均匀的单相，分散相粒子，分散相粒子半径小于半径小于1nm 。2. 粗分散系统粗分散系统 当分散相粒子的半径大于当分散相粒子的半径大于1000 nm，目测是，目测是不

2、均匀体系，放置后会沉淀或分层。不均匀体系，放置后会沉淀或分层。悬浮液、乳状液、泡沫、粉尘悬浮液、乳状液、泡沫、粉尘3. 胶体分散系统胶体分散系统 分散相粒子的半径在分散相粒子的半径在1 nm1000nm之间之间的体系。目测是均匀的，但实际是多相不均的体系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。匀体系。溶胶溶胶高分子溶液高分子溶液缔合胶体缔合胶体1. 液溶胶液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。将液体作为分散介质所形成的溶胶。A 液液-固溶胶固溶胶 如油漆，如油漆，AgI溶胶溶胶 B 液液-液溶胶液溶胶 如牛奶，含水原油如牛奶，含水原油 C 液液-气溶胶气溶胶 如泡沫如泡沫 按分散相和分散介质

3、聚集状态的不同，溶胶可按分散相和分散介质聚集状态的不同，溶胶可分为以下三大类（八个小类）：分为以下三大类（八个小类）：2. 固溶胶固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。将固体作为分散介质所形成的溶胶。 A 固固-固溶胶固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金如有色玻璃，不完全互溶的合金 B 固固-液溶胶液溶胶 如珍珠，某些宝石如珍珠，某些宝石 C 固固-气溶胶气溶胶 如泡沫塑料，沸石分子筛如泡沫塑料，沸石分子筛 3. 气溶胶气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶。将气体作为分散介质所形成的溶胶。A 气气-固溶胶固溶胶 如烟，含尘的空气如烟，含尘的空气 B 气气-液溶胶液溶胶 如雾，云如雾，云 （

4、1）高度分散性高度分散性 粒子较大，扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压粒子较大，扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压高，但有动力稳定性和乳光现象。高，但有动力稳定性和乳光现象。 （2）多相不均匀性多相不均匀性 粒子是由许多离子或分子聚结而成，粒子大小不粒子是由许多离子或分子聚结而成，粒子大小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。（3）热力学不稳定性热力学不稳定性 因为粒子有很大的界面，很高的界面能，因此是因为粒子有很大的界面，很高的界面能，因此是热力学不稳定体系。热力学不稳定体系。溶胶的特征：溶胶的特征： 粒子粒子直径直径类类 型型体系体系相态相态分分

5、 散散 相相性质性质实例实例稳定性稳定性 渗透性渗透性 扩散性扩散性cmc)溶胶溶胶多相多相胶粒胶粒热力学热力学不稳定不稳定金溶胶金溶胶1m mm粗分散系统粗分散系统(乳状液、泡乳状液、泡沫、悬浮液沫、悬浮液)粗颗粒粗颗粒不稳定不稳定不能透不能透过滤纸过滤纸很慢很慢泥水泥水牛奶牛奶分散系统分类（按分散相粒子大小）分散系统分类（按分散相粒子大小） 胶体的制备，或者是将粗分散系统进一步胶体的制备，或者是将粗分散系统进一步分散，或者是将小分子或离子聚集。分散，或者是将小分子或离子聚集。制备方法制备方法大致可分为两类：大致可分为两类： 1. 分散法分散法 12.1 12.1 溶胶的制备溶胶的制备（1）

6、胶体磨）胶体磨（2）气流粉碎机（又称喷射磨）气流粉碎机（又称喷射磨） （3）电弧法）电弧法用于制备贵金属的水溶胶用于制备贵金属的水溶胶 用机械、化学等方法使固体的粒子变小。用机械、化学等方法使固体的粒子变小。 电弧法主要用于制备金、电弧法主要用于制备金、银、铂等贵金属的水溶胶。银、铂等贵金属的水溶胶。制备过程包括先分散后凝聚制备过程包括先分散后凝聚两个过程。两个过程。电弧法电弧法 将欲分散的金属做成两将欲分散的金属做成两个电极，浸在水中。在水中个电极，浸在水中。在水中加入少量碱作为稳定剂。加入少量碱作为稳定剂。 制备时在两电极上施加制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电，调左右的直流电，

7、调节电极之间的距离，使之发生电火花，这时表面金属节电极之间的距离，使之发生电火花，这时表面金属蒸发，蒸发，接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。 (1) 物理凝聚法物理凝聚法 A 过饱和法过饱和法 例例 用冰急骤冷却苯的饱和水溶液，或用液态空气冷用冰急骤冷却苯的饱和水溶液，或用液态空气冷却硫的酒精溶液，得到苯的水溶胶或硫的醇溶胶却硫的酒精溶液，得到苯的水溶胶或硫的醇溶胶 2. 凝聚法凝聚法 使分子或离子聚结成胶粒使分子或离子聚结成胶粒。 改变溶剂或用冷却的方法使溶质的溶改变溶剂或用冷却的方法使溶质的溶解度降低，由于过饱和，溶质从溶剂中分解度降低，由于过饱和

8、，溶质从溶剂中分离出来凝聚成溶胶。离出来凝聚成溶胶。 B 蒸气凝聚法蒸气凝聚法罗金斯基罗金斯基用此法用此法制备碱金属的苯溶胶。制备碱金属的苯溶胶。 先将体系抽真空，然后先将体系抽真空，然后适当加热管适当加热管2和管和管4，使钠和，使钠和苯的蒸气同时在管苯的蒸气同时在管5 外壁凝外壁凝聚。停止冷冻，凝聚在外壁聚。停止冷冻，凝聚在外壁的混合蒸气融化，在管的混合蒸气融化，在管3中中获得钠的苯溶胶。获得钠的苯溶胶。 (2) 化学凝聚法化学凝聚法 利用生成不溶性物质的化学反应，控制利用生成不溶性物质的化学反应，控制析晶过程，使其停留在胶核尺度的阶段，在析晶过程，使其停留在胶核尺度的阶段，在少量稳定剂存在

9、下形成溶胶，这种稳定剂一少量稳定剂存在下形成溶胶，这种稳定剂一般是某一过量的反应物。般是某一过量的反应物。例例 水解反应制氢氧化铁溶胶水解反应制氢氧化铁溶胶 FeCl3 (稀稀)+3H2O (热热) Fe(OH)3 (溶胶溶胶) +3HCl 在制备溶胶的过程中，常生成一些多在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备余的电解质，如制备 Fe(OH)3溶胶时生成溶胶时生成的的HCl。 少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电解质存在会使溶胶不稳定，但是过多的电解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。容易聚沉，所以必须除去。 净化的方法主要有净化的

10、方法主要有渗析法渗析法。3. 溶胶的净化溶胶的净化 渗析法渗析法 将需要净化的溶胶放将需要净化的溶胶放在半透膜制成的容器内，在半透膜制成的容器内，膜外放纯溶剂。膜外放纯溶剂。 利用浓差因素，多余利用浓差因素，多余 的电解质离子不断向膜外渗透，经常更换溶的电解质离子不断向膜外渗透，经常更换溶剂，就可以净化半透膜内的溶胶。剂，就可以净化半透膜内的溶胶。 为了加快渗透作用，可加大渗透面积、为了加快渗透作用，可加大渗透面积、适当提高温度或外加电场。适当提高温度或外加电场。 1869年年丁铎尔丁铎尔发现，若令一束会聚光通过发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面（即溶胶，从侧面（即与光束垂直的方向与光束垂直

11、的方向）可以看）可以看到一个发光的圆锥体，这就是到一个发光的圆锥体，这就是丁铎尔丁铎尔效应效应。1. 丁铎尔效应丁铎尔效应12.2 12.2 溶胶的光学性质溶胶的光学性质 当光束通过分散系统时，一部分自由地通过，当光束通过分散系统时，一部分自由地通过，一部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在一部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在400760 nm之间。之间。 (1) 当光束通过粗分散系统，由于粒子大于入射光的当光束通过粗分散系统，由于粒子大于入射光的波长，主要发生波长，主要发生反射反射，使体系呈现混浊。，使体系呈现混浊。 (2) 当光束通过当光束通过胶体溶液胶体溶液，由于胶粒直径小于可见

12、光，由于胶粒直径小于可见光波长，主要发生波长，主要发生散射散射，可以看见光柱。，可以看见光柱。 (3) 当光束通过真溶液，由于溶液十分均匀，散射光当光束通过真溶液，由于溶液十分均匀，散射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。2. 瑞利公式瑞利公式 1871年，瑞利研究了大量的光散射现象，导年，瑞利研究了大量的光散射现象，导出了散射光总能量的计算公式，称为瑞利公式：出了散射光总能量的计算公式，称为瑞利公式： 式中：式中： I0 入射光强度，入射光强度， 单位体积中粒子数单位体积中粒子数 入射光波长，入射光波长， 每个粒子的体积每个粒子的体积 分散相折射率，分散

13、相折射率， 分散介质的折射率分散介质的折射率nC0nV（2） 散射光强度与入射光波长的四次方成反比。散射光强度与入射光波长的四次方成反比。入射光波长愈短，散射愈显著。所以可见入射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光中，蓝、紫色光散射作用强。光中，蓝、紫色光散射作用强。 （3）分散相与分散介质的折射率相差愈大，则）分散相与分散介质的折射率相差愈大，则散射光愈强。散射光愈强。 （4）散射光强度与粒子的数密度成正比。）散射光强度与粒子的数密度成正比。 （1）单位体积的散射光强度与每个粒子体积的）单位体积的散射光强度与每个粒子体积的平方成正比。平方成正比。 对于对于普通显微镜，由于观测者处于透射光的普通

14、显微镜，由于观测者处于透射光的方向，胶粒的散射光受投射光的严重干扰，看不方向，胶粒的散射光受投射光的严重干扰，看不到胶体粒子。到胶体粒子。 超显微镜超显微镜分辨率高，可以研究半径为分辨率高，可以研究半径为5150 nm的粒子。但是，的粒子。但是， 超显微镜观察的不是胶粒本超显微镜观察的不是胶粒本身，而是观察胶粒发出的散射光。特点是在强光身，而是观察胶粒发出的散射光。特点是在强光源照射，在源照射，在与入射光垂直的方向上及黑暗的视野与入射光垂直的方向上及黑暗的视野的条件下观察。的条件下观察。 3. 超显微镜与粒子大小的近似测定超显微镜与粒子大小的近似测定 （1） 可以测定球状胶粒的平均半径。可以测

15、定球状胶粒的平均半径。 超显微镜的目镜看到的是胶粒的超显微镜的目镜看到的是胶粒的散射光散射光。如果溶液中没有胶粒，视野将是一片黑暗。如果溶液中没有胶粒，视野将是一片黑暗。 从超显微镜可以获得的信息从超显微镜可以获得的信息：（2） 判断粒子分散均匀的程度。粒子大小不同，判断粒子分散均匀的程度。粒子大小不同，散射光的强度也不同。散射光的强度也不同。（3） 观察胶粒的布朗运动观察胶粒的布朗运动 、电泳、沉降和凝、电泳、沉降和凝聚等现象。聚等现象。溶胶粒子平均大小的估算：（假设粒子为球形）溶胶粒子平均大小的估算：（假设粒子为球形）m: 单个溶胶单个溶胶粒子的质量粒子的质量 ： 单个溶胶粒子的密度单个溶

16、胶粒子的密度 B：单位体积溶胶中分散相的质量单位体积溶胶中分散相的质量C： 分散相粒子的数浓度分散相粒子的数浓度12.3 12.3 溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质1. 布朗运动布朗运动 1827 年植物学家年植物学家布朗布朗用显微镜观察到悬浮用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粒子不断地作无规则的运动。在液面上的花粉粒子不断地作无规则的运动。 后来又发现凡是线度小于后来又发现凡是线度小于4m的粒子，在的粒子，在分散介质中皆呈现这种运动。人们称微粒的这分散介质中皆呈现这种运动。人们称微粒的这种运动为种运动为布朗运动布朗运动。 用超显微镜观察到溶胶粒子不断地做无规则用超显微镜观察到溶胶粒子不断地做无

17、规则运动，能够测出在一定时间内粒子的平均位移。运动，能够测出在一定时间内粒子的平均位移。爱因斯坦布朗爱因斯坦布朗平均位移公式：平均位移公式： 爱因斯坦认为布朗运动是分散介质分子爱因斯坦认为布朗运动是分散介质分子以不同大小和不同方向的力对胶体粒子不断以不同大小和不同方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的，由于受到的力不平衡，所以撞击而产生的，由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不规则运动。连续以不同方向、不同速度作不规则运动。 胶粒也有热运动，因此也与溶液中溶质胶粒也有热运动，因此也与溶液中溶质相似具有扩散和渗透压。只是溶胶的浓度较相似具有扩散和渗透压。只是溶胶的浓度较稀，这种现象很不

18、显著。稀，这种现象很不显著。 由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，在有浓度梯度存在时，物质粒子会发生宏观在有浓度梯度存在时，物质粒子会发生宏观上的定向迁移现象，称为上的定向迁移现象，称为扩散扩散。2. 扩散扩散 式中式中D为扩散系数，其物理意义为：单位浓为扩散系数，其物理意义为：单位浓度梯度、单位时间内通过单位截面积的质量。度梯度、单位时间内通过单位截面积的质量。 用公式表示为：用公式表示为：菲克第一定律菲克第一定律 如分散相粒子大小一致，结合平均位移公式得：如分散相粒子大小一致，结合平均位移公式得：胶体粒子的摩尔质量胶体粒子的摩尔质量： 沉降沉降 扩散扩散 结

19、果结果真溶液真溶液 均相均相粗分散系统粗分散系统 分散相沉于底部分散相沉于底部胶体系统胶体系统 平衡平衡 分散相形成浓梯分散相形成浓梯沉降：沉降：多相分散系统中的粒子受重力作多相分散系统中的粒子受重力作用而下沉的过程用而下沉的过程 3. 沉降与沉降平衡沉降与沉降平衡 对微小粒子的沉降平衡，贝林对微小粒子的沉降平衡，贝林(Perrin)导出粒子导出粒子浓度随高度的分布定律：浓度随高度的分布定律：1) 该式只适用于粒子大小相等的体系，该式只适用于粒子大小相等的体系，但形状不限；但形状不限；2) 粒子越重（粒子越重（M 大），随大），随 h 增加，浓度增加，浓度降低越快。降低越快。C: 粒子数密度；

20、粒子数密度； 0：介质密度：介质密度可用于计算大气压力可用于计算大气压力 p 与高度与高度 h 的关系：的关系： 不考虑温度影响时：不考虑温度影响时： p2/p1=C2/C1大气中的分子不必做浮力校正大气中的分子不必做浮力校正:胶粒在重力场作用下发生沉降，而产胶粒在重力场作用下发生沉降，而产生生沉降电势沉降电势；带电的介质发生流动，则产；带电的介质发生流动，则产生生流动电势流动电势。在外电场作用下，胶粒和介质分别向在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷的电极移动，就产生了带相反电荷的电极移动，就产生了电泳电泳和和电渗电渗的电动现象。的电动现象。12.4 12.4 溶胶的电学性质溶胶的电学性

21、质1. 溶胶的电动现象溶胶的电动现象 在外加电场的作用下在外加电场的作用下胶体粒子胶体粒子在分散介在分散介质中质中定向移动定向移动的现象称为的现象称为电泳电泳。 (1) 电泳电泳NaCl溶液溶液Fe(OH)3 溶胶溶胶粒子的种类粒子的种类运动速度运动速度H+OHNa+K+ClC3H7COOC8H17COO溶胶粒子溶胶粒子32.618.04.56.76.83.12.024外电场作用下，溶胶粒子不动外电场作用下，溶胶粒子不动( (如将其如将其吸附固定于棉花或凝胶等多孔性物质中吸附固定于棉花或凝胶等多孔性物质中) )，而液体介质做定向流动的现象称为而液体介质做定向流动的现象称为电渗电渗。 应用：应用

22、：溶胶净化、溶胶净化、海水淡化、海水淡化、泥炭和染料泥炭和染料的干燥等。的干燥等。 (2) 电渗电渗 （3）流动电势流动电势 在外力作用下，在外力作用下，迫使液体通过多孔隔迫使液体通过多孔隔膜（或毛细管）定向膜（或毛细管）定向流动，在多孔隔膜两流动，在多孔隔膜两端所产生的电势差，端所产生的电势差，称为称为流动电势流动电势 电渗的逆过程电渗的逆过程（4）沉降电势沉降电势 分散相粒子在重力分散相粒子在重力场或离心力场的作用下场或离心力场的作用下迅速移动时，在移动方迅速移动时，在移动方向的两端所产生的电势向的两端所产生的电势差，称为差，称为沉降电势沉降电势电泳的逆过程电泳的逆过程胶粒带电的原因有以下

23、几种：胶粒带电的原因有以下几种： （2）离子型固体电解质形成溶胶时，由于正、离子型固体电解质形成溶胶时，由于正、负离子溶解量不同，使胶粒带电。负离子溶解量不同，使胶粒带电。 （1）胶粒在形成过程中，胶粒在形成过程中，胶核优先吸附某种离胶核优先吸附某种离子，使胶粒带电。子，使胶粒带电。例：以例：以AgI制备溶胶时，由于制备溶胶时，由于Ag+较小，活动能力强，较小，活动能力强，比比I-容易脱离晶格而进入溶液，使胶粒带负电。容易脱离晶格而进入溶液，使胶粒带负电。例：在例：在AgI溶胶的制备过程中，如果溶胶的制备过程中，如果AgNO3过量过量，则，则胶核优先吸附胶核优先吸附Ag+离子，使胶粒离子，使胶

24、粒带正电带正电；如果；如果KI过量过量，则优先吸附，则优先吸附I -离子，胶粒离子，胶粒带负电带负电。 （3）可电离的大分子溶胶，由于大分子本身发生）可电离的大分子溶胶，由于大分子本身发生电离，而使胶粒带电。电离，而使胶粒带电。 在某一特定的在某一特定的pH条件下，生成的条件下，生成的-COO-和和-NH3+数量相等，蛋白质分子的数量相等，蛋白质分子的净电荷为零净电荷为零，这，这pH称为蛋称为蛋白质的白质的等电点等电点 。 （4）晶格取代）晶格取代例如蛋白质分子，有许多羧基和胺基：例如蛋白质分子，有许多羧基和胺基：在在pH较高较高的溶液中，生成的溶液中，生成PCOO-离子而离子而负带电负带电；

25、在在pH较低较低的溶液中，生成的溶液中，生成PNH3+离子而离子而带正电带正电。例：比如例：比如Al3+或或Si4取代取代Mg2，使溶胶带正电。，使溶胶带正电。 (1) 亥姆霍兹平板电容器模型亥姆霍兹平板电容器模型：正负离子整齐地：正负离子整齐地排列于固液两相之间的界面上。排列于固液两相之间的界面上。 2. 扩散双电层理论扩散双电层理论2)不能解释电解质对不能解释电解质对 电势的影响电势的影响表面电势表面电势 0 ：带电质点表面与液体的带电质点表面与液体的电势差电势差 缺点：缺点：1)不能解释表面电势不能解释表面电势 0 与与 电势电势的区别的区别 电势电势： 固液两相发生相对运动的边固液两相

26、发生相对运动的边界处与液体内部的电界处与液体内部的电势势差差 静电力：使反离子趋向表面静电力：使反离子趋向表面 热运动：使反离子均匀分布热运动：使反离子均匀分布 总结果：反离子呈扩散状态分布总结果：反离子呈扩散状态分布 (2) 古依和查普曼模型古依和查普曼模型缺点：缺点： 1) 把离子视为点电荷，没把离子视为点电荷，没有考虑离子的溶剂化有考虑离子的溶剂化 2) 没有考虑胶粒表面上的没有考虑胶粒表面上的固定吸附层固定吸附层 (3) 斯特恩模型斯特恩模型离子有一定的大小；离子有一定的大小；部分反离子被牢固吸部分反离子被牢固吸附，形成固定吸附层附，形成固定吸附层或斯特恩层或斯特恩层三个面三个面三个电

27、势三个电势固体表面固体表面斯特恩面斯特恩面滑动面滑动面表面电势表面电势斯特恩电势斯特恩电势电动电势电动电势电解质的影响电解质的影响 溶液中电解质浓度增加时，溶液中电解质浓度增加时，介质中反离子的浓度加大，介质中反离子的浓度加大，将压缩扩散层使其变薄，把将压缩扩散层使其变薄，把更多的反离子挤进滑动面以更多的反离子挤进滑动面以内，使内，使 电势在数值上变小电势在数值上变小直至为直至为0 电势的大小，反映了胶粒带电的程度电势的大小，反映了胶粒带电的程度 = 0 时为等电点，胶粒间无静电斥力，时为等电点，胶粒间无静电斥力，溶胶极易聚沉溶胶极易聚沉 3. 溶胶的胶团结构溶胶的胶团结构 例：例： AgNO

28、3 + KI AgI + KNO3 KI 过量过量: AgI 溶胶吸附溶胶吸附 I 带负电，带负电， K为反离子为反离子 AgNO3过量过量: AgI 溶胶吸附溶胶吸附 Ag带正电，带正电，NO3为反离子为反离子 胶核（常有晶体结构）优先吸附能与组胶核（常有晶体结构）优先吸附能与组成固体表面的离子生成难溶物或电离度很小成固体表面的离子生成难溶物或电离度很小化合物的离子。化合物的离子。 法扬斯法扬斯帕尼思规则帕尼思规则例：例：AgNO3过量过量时，时，吸附吸附 Ag带正电，带正电，NO3为反离子为反离子KI 过量时，过量时，吸附吸附 I 带负电，带负电， K为反离为反离子子 胶团结构表示胶团结构

29、表示胶团剖面图胶团剖面图（2）溶胶的相对稳定性或聚沉取决于斥力势能或引）溶胶的相对稳定性或聚沉取决于斥力势能或引力势能的相对大小。力势能的相对大小。 （1）胶团之间既存在斥力势能，也存在着引力势能。）胶团之间既存在斥力势能，也存在着引力势能。 （4）加入电解质时，对引力势能影响不大，但对斥）加入电解质时，对引力势能影响不大，但对斥力势能的影响却十分明显。力势能的影响却十分明显。适当调整电解质的适当调整电解质的浓度，可以得到相对稳定的溶胶。浓度，可以得到相对稳定的溶胶。 （3）斥力势能、引力势能以及总势能都随着粒子间）斥力势能、引力势能以及总势能都随着粒子间距离的变化而变化，各有占优的情况。距离

30、的变化而变化，各有占优的情况。 12.5 12.5 溶胶的稳定与聚沉溶胶的稳定与聚沉 1. 溶胶的经典稳定理论溶胶的经典稳定理论DLVO理论理论形成结构紧密而形成结构紧密而又稳定的聚沉物又稳定的聚沉物 形成较疏松的沉积物形成较疏松的沉积物 第一极小值第一极小值 不可逆聚沉或不可逆聚沉或永久性聚沉永久性聚沉 第二极小值第二极小值 可逆聚沉可逆聚沉 2. 溶剂化作用溶剂化作用 3. 布朗运动布朗运动1. 分散相粒子带电分散相粒子带电影响溶胶稳定性的因素影响溶胶稳定性的因素 是影响溶胶稳定的主要原因，是影响溶胶稳定的主要原因， 由由DLVO理论理论来说明、解释。来说明、解释。若水为分散介质，构成胶团

31、双电层结构的全若水为分散介质，构成胶团双电层结构的全部离子都应当是水化的，在分散相粒子的周围，部离子都应当是水化的，在分散相粒子的周围，形成一个具有一定弹性的水化外壳。形成一个具有一定弹性的水化外壳。布朗运动足够强时，就能够克服重力场的影响。布朗运动足够强时，就能够克服重力场的影响。 （1 1）电解质的聚沉作用）电解质的聚沉作用2. 溶胶的聚沉溶胶的聚沉聚沉值聚沉值对同一溶胶，外加电解质的离子价数对同一溶胶，外加电解质的离子价数越低，其聚沉值越大。越低，其聚沉值越大。使一定量的溶胶在一定时间内完全聚使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉沉所需电解质的最小浓度所需电解质的最小浓度。聚沉能力聚沉能力是

32、是聚沉值的倒数聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质，聚沉能力越小聚沉值越大的电解质，聚沉能力越小 聚沉值越小的电解质，聚沉能力越强聚沉值越小的电解质，聚沉能力越强 1c2c3cx0E电解质的浓度对胶体粒子势能的影响电解质的浓度对胶体粒子势能的影响c1c2Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+ 阴离子：半径越小，吸附能力越强，聚沉能力越强阴离子：半径越小，吸附能力越强，聚沉能力越强 F-Cl-Br-NO3-I- 与胶粒带相同电荷的离子，价数越低，聚沉与胶粒带相同电荷的离子，价数越低，聚沉能力越强。能力越强。AgCl正溶胶正溶胶: MgCl2, NaCl, NaI, Na2SO4, Na3PO4 (2)

33、 高分子化合物的聚沉作用高分子化合物的聚沉作用搭桥效应搭桥效应脱水效应脱水效应电中和效应电中和效应一个大分子通过吸附，把许多胶粒联结起来，一个大分子通过吸附，把许多胶粒联结起来，变成较大的聚集体而聚沉变成较大的聚集体而聚沉 高分子对水的亲合力强，它的存在，使胶粒高分子对水的亲合力强，它的存在，使胶粒脱水，失去水化外壳而聚沉脱水，失去水化外壳而聚沉 离子型的高分子吸附到带电胶粒上，中和了粒离子型的高分子吸附到带电胶粒上，中和了粒子表面电荷，使粒子间斥力降低，进而聚沉子表面电荷，使粒子间斥力降低，进而聚沉 高分子化合物对溶胶聚沉和保护作用示意图高分子化合物对溶胶聚沉和保护作用示意图 乳状液分为：乳

34、状液分为：油包水型油包水型以符号以符号W/O表示表示 水包油型水包油型以符号以符号O/W表示表示 因油水互不相溶，要得到比较稳定的乳状因油水互不相溶，要得到比较稳定的乳状液，必须加入液，必须加入乳化剂乳化剂。乳化剂能使乳状液比较乳化剂能使乳状液比较稳定存在的作用，称为稳定存在的作用，称为乳化作用乳化作用。由两种不互溶或部分互溶的液体所形成由两种不互溶或部分互溶的液体所形成的粗分散系统，称为的粗分散系统，称为乳状液乳状液。12.6 12.6 乳状液乳状液 1.乳状液类型的鉴别乳状液类型的鉴别（1 1）染色法染色法：在乳状液中加入少许油溶性的：在乳状液中加入少许油溶性的染料，通过观察内相和外相的染

35、料，通过观察内相和外相的颜色判断乳状液类型。颜色判断乳状液类型。 （2 2）稀释法稀释法：取少量乳状液滴入水中或油中，：取少量乳状液滴入水中或油中，看能否被稀释。看能否被稀释。 （3 3）导电法导电法：一般来说，水导电性强，油导：一般来说，水导电性强，油导电性差。电性差。 2. 乳状液的稳定乳状液的稳定(a) 加入表面活性剂，加入表面活性剂， ，G表表 ，稳定性，稳定性 (1) 降低界面张力降低界面张力(b) 表面活性剂的表面活性剂的HLB值可决定形成乳状液值可决定形成乳状液 的类型：的类型： HLB值值 3 - 6: 形成形成W/O型乳状液型乳状液 HLB值值12-18: 形成形成O/W型乳

36、状液型乳状液 大头朝外，小头向内，表面活性剂可紧密排列，大头朝外，小头向内，表面活性剂可紧密排列，形成厚壁，使乳状液稳定。形成厚壁，使乳状液稳定。（2）形成定向楔的界面）形成定向楔的界面 二价碱金属皂类，二价碱金属皂类，形成形成W/OW/O型乳状液：型乳状液：一价碱金属皂类，一价碱金属皂类， 形成形成O/WO/W型型乳状液：乳状液：离子型表面活性剂可形成扩散双电离子型表面活性剂可形成扩散双电层，使乳状液稳定。层，使乳状液稳定。增强界面膜的强度，可增加乳状液增强界面膜的强度，可增加乳状液的稳定性。的稳定性。（3）形成扩散双电层）形成扩散双电层（4 4）界面膜的稳定作用）界面膜的稳定作用某些固体粉

37、末也可起乳化稳定剂的作用：某些固体粉末也可起乳化稳定剂的作用：亲水亲水的固体粉末，可形成的固体粉末，可形成O/W型的乳状液，型的乳状液，如粘土等如粘土等亲油亲油的固体粉末，可形成的固体粉末，可形成W/O型的乳状液，型的乳状液，如石墨、煤烟等如石墨、煤烟等 （5）固体粉末的稳定作用）固体粉末的稳定作用3. 乳状液的去乳化乳状液的去乳化使乳状液破坏的过程，称为使乳状液破坏的过程，称为破乳破乳或或去乳化作用去乳化作用 破乳方法破乳方法物理方法物理方法物理化学方法物理化学方法加热，离心分离，加热，离心分离，静电破乳，超声波破乳静电破乳，超声波破乳 加入破乳剂加入破乳剂(1) 不能形成牢固膜的表面活性物

38、质代替原来的乳不能形成牢固膜的表面活性物质代替原来的乳化剂。例如异戊醇，它的表面活性很强，但因化剂。例如异戊醇，它的表面活性很强，但因碳氢链分叉而无法形成牢固的界面膜。碳氢链分叉而无法形成牢固的界面膜。 (2)加入某些能与乳化剂发生化学反应的物质，消除加入某些能与乳化剂发生化学反应的物质，消除乳化乳化 剂的保护作用。例如在以油酸钠为稳定剂剂的保护作用。例如在以油酸钠为稳定剂的乳状液中加入无机酸，使油酸钠变成不具有的乳状液中加入无机酸，使油酸钠变成不具有乳化作用的油酸，而达到破乳的目的。乳化作用的油酸，而达到破乳的目的。 (3)加入类型相反的乳化剂，如向加入类型相反的乳化剂，如向OW型的乳状液型

39、的乳状液中加入中加入WO型的乳化剂。型的乳化剂。 不溶性气体分散在液体或熔融固体中所形不溶性气体分散在液体或熔融固体中所形成的分散系统称之为成的分散系统称之为泡沫泡沫。前者为液体泡沫；。前者为液体泡沫；后者为固体泡沫。后者为固体泡沫。 12.7 12.7 泡沫泡沫要得到比较稳定的液体泡沫，必须加入要得到比较稳定的液体泡沫，必须加入起起泡剂泡剂，起泡剂一般为表面活性剂物质。，起泡剂一般为表面活性剂物质。 泡沫技术的应用很广泛，如矿物的浮选。泡沫技术的应用很广泛，如矿物的浮选。有时要设法防止泡沫出现或破坏泡沫存在。有时要设法防止泡沫出现或破坏泡沫存在。 测定粒度分布最常用的方法是测定粒度分布最常用

40、的方法是沉降分析沉降分析。粒子受到重力的作用而沉降，还会受到介质的粒子受到重力的作用而沉降，还会受到介质的阻力作用。随着粒子沉降速度的加快，阻力增阻力作用。随着粒子沉降速度的加快，阻力增加，在某一速度，重力与阻力相等：加，在某一速度，重力与阻力相等：将不溶性固体粒子分散在液体中所形成的粗分将不溶性固体粒子分散在液体中所形成的粗分散系统，称为散系统，称为悬浮液悬浮液。 12.8 12.8 悬浮液悬浮液 以液体或固体为分散相，气体为分散介质以液体或固体为分散相，气体为分散介质所形成的胶体系统，称为所形成的胶体系统，称为气溶胶气溶胶。12.9 12.9 气溶胶气溶胶（1）尘埃尘埃 粒子直径为粒子直径

41、为10-100m，颗粒较大，颗粒较大，在静止的空气中呈加速沉降的尘粒。在静止的空气中呈加速沉降的尘粒。 （2）尘雾尘雾 粒子直径为粒子直径为0.25-10m，在静止的空，在静止的空气中呈等速沉降的尘粒。气中呈等速沉降的尘粒。 （3）尘云尘云 粒子直径为粒子直径为0.10m以下，在静止的空以下，在静止的空气中不能自动地下沉，而是处于无规气中不能自动地下沉，而是处于无规则布朗运动状态的浮土。则布朗运动状态的浮土。 1. 粉尘的分类粉尘的分类（1）润湿性）润湿性（2）粉尘沉降的速度）粉尘沉降的速度（3）粉尘的荷电性）粉尘的荷电性（4）粉尘的爆炸性）粉尘的爆炸性（5）气溶胶的光学性质）气溶胶的光学性质

42、 （6）粉尘的凝聚性）粉尘的凝聚性高电压高电压静电除尘器2. 粉尘的性质粉尘的性质3. 气体除尘气体除尘大分子溶液也叫大分子溶液也叫亲液胶体亲液胶体，其主要特征是：，其主要特征是：高度分散的、均相的、热力学稳定系统。高度分散的、均相的、热力学稳定系统。 与与溶胶有本质的差别。溶胶有本质的差别。高分子化合物高分子化合物是指摩尔质量是指摩尔质量M1-104kgmol-1的大分子化合物。它们在适当的溶剂中，可自的大分子化合物。它们在适当的溶剂中，可自动地分散成为高分子动地分散成为高分子( (或大分子或大分子) )溶液。溶液。12.10 12.10 高分子化合物的渗透压和粘度高分子化合物的渗透压和粘度

43、 当质量浓度很小时，忽略高次方项当质量浓度很小时，忽略高次方项小分子稀溶液产生的渗透压小分子稀溶液产生的渗透压=cBRT，由于大，由于大分子溶液的非理想性，它所产生的分子溶液的非理想性，它所产生的渗透压渗透压可采可采用维里方程模型表示为用维里方程模型表示为1. 高分子溶液的渗透压高分子溶液的渗透压 在半透膜两边，一边放大分子电解质，一在半透膜两边，一边放大分子电解质，一边放纯水。大分子离子不能透过半透膜，而离边放纯水。大分子离子不能透过半透膜，而离解出的小离子和杂质电解质离子可以。解出的小离子和杂质电解质离子可以。 膜两边要保持电中性，使得达到渗透平衡膜两边要保持电中性，使得达到渗透平衡时小离

44、子在两边的浓度不等，这种平衡称为膜时小离子在两边的浓度不等，这种平衡称为膜平衡或平衡或唐南平衡唐南平衡。 由于离子分布的不平衡会造成额外的渗透由于离子分布的不平衡会造成额外的渗透压，影响大分子摩尔质量的测定，所以又称之压，影响大分子摩尔质量的测定，所以又称之为为唐南效应唐南效应，要设法消除。，要设法消除。 2. 唐南平衡唐南平衡蛋白质分子蛋白质分子Pz-不能透过半透膜，而不能透过半透膜，而Na+可以，但为可以，但为了保持溶液的电中性，了保持溶液的电中性，Na+也必须留在也必须留在Pz-同一侧同一侧 。由于大分子中由于大分子中z的数值不确定，就是测定了的数值不确定，就是测定了也无法也无法正确地计

45、算大分子的摩尔质量。正确地计算大分子的摩尔质量。 以蛋白质的钠盐为例，它在水中发生如下离解：以蛋白质的钠盐为例，它在水中发生如下离解： 渗透压只与粒子的数量有关，渗透压只与粒子的数量有关，=(z+1)cRT 。在蛋白质钠盐的另一侧加在蛋白质钠盐的另一侧加入浓度为入浓度为c0的小分子电解质。的小分子电解质。 虽然膜两边虽然膜两边NaCl的浓度不等，的浓度不等，但达到膜平衡时但达到膜平衡时NaCl在两边的化在两边的化学势应该相等，即：学势应该相等，即： 达到膜平衡时，为了保持达到膜平衡时，为了保持电中性，有相同数量的电中性，有相同数量的Na+ 和和Cl-扩散到了左边。扩散到了左边。Pz- cNa+

46、 zcCl- c0 Na+ c0 Pz- cNa+ zc+xCl- x Cl- c0-x Na+ c0-x 由于渗透压是因为膜两边的粒子数不同而引起的，所以：由于渗透压是因为膜两边的粒子数不同而引起的，所以：即即(zx+x)x=(c0-x)2（A）当加入电解质很少，当加入电解质很少，c0zc 这就是加入足量的小分子电解质，消除了这就是加入足量的小分子电解质，消除了唐南效应的影响，使得用渗透压法测定大分子唐南效应的影响，使得用渗透压法测定大分子的摩尔质量比较准确。的摩尔质量比较准确。 在稳态流动时，推动液体流动的外力在在稳态流动时，推动液体流动的外力在数值上应等于液体流动时产生的内摩擦力：数值上

47、应等于液体流动时产生的内摩擦力： 假设液体在一个截面均匀的圆管中作层假设液体在一个截面均匀的圆管中作层流流动，则可以把液体分为许多层，吸附在流流动，则可以把液体分为许多层，吸附在管壁上的一层液体是不流动的，管中心的流管壁上的一层液体是不流动的，管中心的流速则为最大值。速则为最大值。3. 高分子溶液的粘度高分子溶液的粘度 黏度黏度：相隔单位距离的两液层相差单位速度时，相隔单位距离的两液层相差单位速度时，作用于单位面积上的内摩擦力作用于单位面积上的内摩擦力设纯溶剂的粘度为设纯溶剂的粘度为 ，大分子溶液的粘度为，大分子溶液的粘度为 ，两者不同的组合得到不同的粘度表示方法：两者不同的组合得到不同的粘度表示方法： 相对粘