物理化学分散系统

1、分散系统分散系统把一种或几种物质分散在另一种把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。其中，物质中就构成分散体系。其中，被分散的物质称为分散相被分散的物质称为分散相，另一另一种物质称为分散介质种物质称为分散介质。例如：云，牛奶，珍珠例如：云，牛奶，珍珠分散相与分散介质分散相与分散介质分散体系分类分散体系分类分类体系通常有三种分类方法：分类体系通常有三种分类方法：分子分散体系分子分散体系胶体分散体系胶体分散体系粗分散体系粗分散体系按按分散相粒子的大小分散相粒子的大小分类：分类：按按分散相和介质的聚集状态分散相和介质的聚集状态分类：分类：液溶胶液溶胶固溶胶固溶胶气溶胶气溶胶按按胶体溶液的稳

2、定性胶体溶液的稳定性分类：分类： 憎液溶胶憎液溶胶亲液溶胶亲液溶胶按分散相粒子的大小分类按分散相粒子的大小分类 1.分子分散体系分子分散体系 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，是均均匀的单相匀的单相，分子半径大小在，分子半径大小在10-9 m以下以下 。通常把这种体系称为真溶液，。通常把这种体系称为真溶液，如如CuSO4、蔗糖溶液。蔗糖溶液。2.胶体分散体系胶体分散体系 分散相粒子的半径在分散相粒子的半径在10-9 10-7 m （ 1 nm100 nm ）以下以下 之间的体之间的体系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系

3、。也有的将系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将1 nm 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。如之间的粒子归入胶体范畴。如AgI溶胶、金溶胶等。溶胶、金溶胶等。3.粗分散体系粗分散体系 当分散相粒子大于当分散相粒子大于1000 nm,目测是混浊不均匀体系，放置后会沉目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。淀或分层，如黄河水。按分散相和介质聚集状态分类按分散相和介质聚集状态分类1.液溶胶液溶胶将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：成不同的液溶胶：A.液液-固溶胶固溶胶 如膏药，

4、如膏药，AgI溶胶溶胶B.液液-液溶胶液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液如牛奶，石油原油等乳状液C.液液-气溶胶气溶胶 如泡沫如泡沫按分散相和介质聚集状态分类按分散相和介质聚集状态分类2.固溶胶固溶胶将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶：不同的固溶胶：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，沸石分子筛按分散相和介质聚集状态分类按分散相和介质聚集状态分

5、类3.气溶胶气溶胶将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成气气-固或气固或气-液溶胶，液溶胶，但没有气但没有气-气溶胶气溶胶，因为不同的气体混合后是单相，因为不同的气体混合后是单相均一体系，不属于胶体范围均一体系，不属于胶体范围.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 如药用气雾剂如药用气雾剂按胶体溶液的稳定性分类按胶体溶液的稳定性分类1.憎液溶胶憎液溶胶 半径在半径在1 nm100 nm之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中，有之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中，有很大的相

6、界面，易聚沉，很大的相界面，易聚沉，是热力学上的不稳定体系。是热力学上的不稳定体系。一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是 一个不可逆一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。这是胶体分散体系中主要研究的内容。这是胶体分散体系中主要研究的内容。按胶体溶液的稳定性分类按胶体溶液的稳定性分类2.亲液溶胶亲液溶胶半径落在胶体粒子范围内的高分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂半径落在胶体粒子范围内的高分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，高分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，蒸发，高分子化合物凝聚，

7、再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。热力学上稳定、可逆的体系。胶体化合物胶体化合物(蛋白质及其他高分子化合物蛋白质及其他高分子化合物)的分子结构中含有许多亲水基的分子结构中含有许多亲水基团，能与水分子发生作用。质点水化后似分子状态分散于水中，形成团，能与水分子发生作用。质点水化后似分子状态分散于水中，形成亲水胶体溶液。如动物胶汁亲水胶体溶液。如动物胶汁(阿胶、鹿角胶、明胶及骨胶等阿胶、鹿角胶、明胶及骨胶等)、酶的水溶、酶的水溶液液(胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶、尿激酶等胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶、尿激酶等)及其他含蛋白质的生化制及其他含蛋白质的生化制剂，植物中

8、纤维素衍生物，天然的多糖类、粘液质及树胶等。剂，植物中纤维素衍生物，天然的多糖类、粘液质及树胶等。亲水胶体绝大多数为高分子化合物，所以亲水胶体溶液也称高分子水亲水胶体绝大多数为高分子化合物，所以亲水胶体溶液也称高分子水溶液。溶液。纳米粒技术新进展纳米粒技术新进展纳米技术已广泛用于现代药剂学研究领域，具体内容包括固体纳米技术已广泛用于现代药剂学研究领域，具体内容包括固体脂质纳米粒、微乳和聚合物胶束脂质纳米粒、微乳和聚合物胶束纳米粒药物传递系统纳米粒药物传递系统类型类型 粒径范围粒径范围 主要载体组分主要载体组分纳米级脂质体纳米级脂质体 10500nm 卵磷脂等表面活性剂卵磷脂等表面活性剂纳米级微

9、球纳米级微球 10500nm PLA等生物降解聚合物等生物降解聚合物固体脂质纳米粒固体脂质纳米粒 10500nm 硬脂酸等类脂质材料硬脂酸等类脂质材料微乳微乳 10100nm 表面活性剂、助剂等表面活性剂、助剂等聚合物胶束聚合物胶束 C2。 由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，可以观察到胶粒从由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，可以观察到胶粒从C1区向区向C2区迁区迁移的现象，这就是移的现象，这就是胶粒的扩散作用胶粒的扩散作用。设通过设通过AB面面的扩散质量为的扩散质量为m，则扩散速度为则扩散速度为d dm m/d/dt t，它与浓度梯度和它与浓度梯度和AB截面积截面积A成正比。成正比。斐克第一定

10、律斐克第一定律如图所示，设任一平行于如图所示，设任一平行于AB面的截面上浓度是均匀的，但水平方向面的截面上浓度是均匀的，但水平方向自左至右浓度变稀，梯度为自左至右浓度变稀，梯度为dc/dx。斐克第一定律斐克第一定律这就是这就是斐克第一定律斐克第一定律。 式中式中D为扩散系数，其物理意义为：为扩散系数，其物理意义为：单位浓单位浓度梯度、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。式中负号表示扩散发生在浓度降低的方向，式中负号表示扩散发生在浓度降低的方向，dc/dx 0。 用公式表示为：用公式表示为：xcDAtmdddd 溶胶的渗透压溶胶的渗透压由于胶粒不能透过半透膜，

11、而介质分子或外加的电解质离子可以透过由于胶粒不能透过半透膜，而介质分子或外加的电解质离子可以透过半透膜，所以有从化学势高的一方向化学势低的一方自发渗透的趋势。半透膜，所以有从化学势高的一方向化学势低的一方自发渗透的趋势。 溶胶的渗透压可以借用稀溶液渗透压公式计算：溶胶的渗透压可以借用稀溶液渗透压公式计算：cRT式中式中c为胶粒的浓度。由于憎液溶液不稳定，浓度不能太大，所以测为胶粒的浓度。由于憎液溶液不稳定，浓度不能太大，所以测出的渗透压及其它依数性质都很小。出的渗透压及其它依数性质都很小。但是亲液溶胶或胶体的电解质溶液，可以配制高浓度溶液，用渗透压但是亲液溶胶或胶体的电解质溶液，可以配制高浓度

12、溶液，用渗透压法可以求它们的摩尔质量。法可以求它们的摩尔质量。沉降平衡沉降平衡溶胶是高度分散体系，胶粒一方面受到重力溶胶是高度分散体系，胶粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗运动促使浓吸引而下降，另一方面由于布朗运动促使浓度趋于均一。度趋于均一。当这两种效应相反的力相等时，粒子的分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布达到平衡，粒子的浓度随高度不同有一定的梯度，如图所示。定的梯度，如图所示。这种平衡称为这种平衡称为沉降平衡沉降平衡。达到沉降平衡时，粒子随高度分布的情况与气体类达到沉降平衡时，粒子随高度分布的情况与气体类似，可以用高度分布定律。似，可以

13、用高度分布定律。高度分布定律高度分布定律如图所示，设容器截面积为如图所示，设容器截面积为A，粒子为球型，半粒子为球型，半径为径为r，粒子与介质的密度分别为粒子与介质的密度分别为 和和 0，在，在x1和和x2处单位体积的粒子数分别处单位体积的粒子数分别N1，N2， 为渗透压，为渗透压，g为重力加速度。为重力加速度。 达沉降平衡时。其浓度随高度分布的规律符合下达沉降平衡时。其浓度随高度分布的规律符合下列关系：列关系：这就是这就是高度分布公式高度分布公式。粒子质量愈大，其平衡浓度随高度的降低。粒子质量愈大，其平衡浓度随高度的降低亦愈大。亦愈大。)()(34ln120312xxgLrNNRT 高度分布

14、定律高度分布定律32021141exp()()3NrgL xxNRT或：或：电动现象电动现象胶粒在重力场作用下发生沉降，而产生胶粒在重力场作用下发生沉降，而产生沉降电势沉降电势；带电的介质发生；带电的介质发生流动，则产生流动，则产生流动电势流动电势。这是因动而产生电。这是因动而产生电。以上四种现象都称为以上四种现象都称为电动现象电动现象。由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质带与胶粒相反的电荷。由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质带与胶粒相反的电荷。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，就产生了生了电泳电泳和和电渗电渗

15、的电动现象，这是因电而动。的电动现象，这是因电而动。电泳电泳影响电泳的因素有：带电粒子的大小、形状；粒子表面电荷的数目；影响电泳的因素有：带电粒子的大小、形状；粒子表面电荷的数目；介质中电解质的种类、离子强度，介质中电解质的种类、离子强度，pH值和粘度；电泳的温度和外加值和粘度；电泳的温度和外加电压等。电压等。带电带电胶粒胶粒或高分子在外加电场的作用下向带相反电荷的电极作或高分子在外加电场的作用下向带相反电荷的电极作定向定向移动移动的现象称为的现象称为电泳电泳。 从电泳现象可以获得胶粒或高分子的结构、大小和形状等有关信息。从电泳现象可以获得胶粒或高分子的结构、大小和形状等有关信息。界面移动电泳

16、仪界面移动电泳仪首先在漏斗中装上待测溶胶，首先在漏斗中装上待测溶胶，U型管下部活塞内径与管径相同。型管下部活塞内径与管径相同。实验开始时，打开底部活塞，实验开始时，打开底部活塞，使溶胶进入使溶胶进入U型管，当液面略型管，当液面略高于左、右两活塞时即关上，高于左、右两活塞时即关上，并把多余溶胶吸走。在管中加并把多余溶胶吸走。在管中加入分散介质，使两臂液面等高。入分散介质，使两臂液面等高。界面移动电泳仪界面移动电泳仪小心打开活塞小心打开活塞 ，接通电源，观察液面的变化。若是无色溶胶，必须用，接通电源，观察液面的变化。若是无色溶胶，必须用紫外吸收等光学方法读出液面的变化。紫外吸收等光学方法读出液面的

17、变化。根据通电时间和液面升高根据通电时间和液面升高或下降的刻度计算电泳速或下降的刻度计算电泳速度。度。另外要选择合适的介质，另外要选择合适的介质，使电泳过程中保持液面清使电泳过程中保持液面清晰。晰。 在外加电场作用下，带电的在外加电场作用下，带电的介质介质通过多孔膜或半径为通过多孔膜或半径为110 nm的毛细的毛细管作管作定向移动定向移动，这种现象称为，这种现象称为电渗电渗。 外加电解质对电渗速度影响显著，随着电解质浓度的增加，电渗速度外加电解质对电渗速度影响显著，随着电解质浓度的增加，电渗速度降低，甚至会改变电渗的方向。降低，甚至会改变电渗的方向。 电渗方法有许多实际应用，如溶胶净化、海水淡

18、化、泥炭和染料的干电渗方法有许多实际应用，如溶胶净化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。燥等。电渗电渗在在U型管型管1,2中盛电解质溶液，将中盛电解质溶液，将电极电极5,6接通直流电后，可从有刻接通直流电后，可从有刻度的毛细管度的毛细管 4中，准确地读出液中，准确地读出液面的变化。面的变化。 电渗实验电渗实验图中，图中，3为多孔膜，可以用滤纸、玻璃或棉花等构成；也可以用氧化为多孔膜，可以用滤纸、玻璃或棉花等构成；也可以用氧化铝、碳酸钡、铝、碳酸钡、AgI等物质构成。等物质构成。如果多孔膜吸附阴离子，则介质如果多孔膜吸附阴离子，则介质带正电，通电时向阴极移动；反带正电，通电时向阴极移动；反之，多孔膜

19、吸附阳离子，带负电之，多孔膜吸附阳离子，带负电的介质向阳极移动。的介质向阳极移动。胶粒带电的本质胶粒带电的本质（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子，使胶粒带电。胶核优先吸附某种离子，使胶粒带电。 例如：在例如：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，则胶核优先，则胶核优先吸附吸附Ag+离子，使胶粒离子，使胶粒带正电带正电；如果；如果KI过量过量，则优先吸附，则优先吸附I-离子，胶离子，胶粒粒带负电带负电。 （2）离子型固体电解质形成溶胶时，由于正、负离子溶解量不同，）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。使

20、胶粒带电。 例如：将例如：将AgI制备溶胶时，由于制备溶胶时，由于Ag+较小，活动能力强，比较小，活动能力强，比I-容易容易脱离晶格而进入溶液，使胶粒带负电。脱离晶格而进入溶液，使胶粒带负电。（3） 可电离的高分子溶胶，由于高分子本身发生电离，而使胶粒带可电离的高分子溶胶，由于高分子本身发生电离，而使胶粒带电。电。胶粒带电的本质胶粒带电的本质例如例如蛋白质分子蛋白质分子，有许多羧基和胺基，在，有许多羧基和胺基，在pH较高较高的溶液中，离解生的溶液中，离解生成成PCOO-离子而离子而负带电负带电；在；在pH较低较低的溶液中，生成的溶液中，生成P-NH3+离子而离子而带正电带正电。在某一特定的在某

21、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，蛋白质分数量相等，蛋白质分子的子的净电荷为零净电荷为零，这，这pH称为蛋白质的称为蛋白质的等电点等电点 。由于吸附或电离，溶胶粒子带有电荷，而整个溶液一定保持电中性，由于吸附或电离，溶胶粒子带有电荷，而整个溶液一定保持电中性，分散介质必然带上电性相反的电荷。与电极分散介质必然带上电性相反的电荷。与电极- -溶液界面处相似，溶液界面处相似，溶胶溶胶粒子周围也会形成双电层的结构。粒子周围也会形成双电层的结构。 溶胶粒子双电层溶胶粒子双电层扩散双电层模型扩散双电层模型胶粒表面胶粒表面吸附离子吸附离子反号离子反号离子紧密层紧密层

22、扩散层扩散层(离子和溶剂化分子）离子和溶剂化分子）电势电势： 胶粒表面胶粒表面滑移界面滑移界面处的电势。处的电势。胶粒的扩散双电层与胶粒的扩散双电层与 电势电势Stern扩散扩散双电层模型双电层模型 反号离子反号离子溶剂分子溶剂分子滑移界面（滑移界面（Stern面）面）扩散层扩散层紧密层（紧密层（Stern层）层） 发生在不同的部位；发生在不同的部位； 大小不同，一般情况下大小不同，一般情况下电势只是热力学电势的一部分，其绝对值电势只是热力学电势的一部分，其绝对值小于小于。 即为电极电势，与电极本身及参与电极反应的离子（电位离子）即为电极电势，与电极本身及参与电极反应的离子（电位离子）活度有关

23、；活度有关；电势的值还与溶胶中的外加电解质有关。电势的值还与溶胶中的外加电解质有关。当溶胶中有外加电解质存在时，可使紧密层中反粒子浓度增加，扩当溶胶中有外加电解质存在时，可使紧密层中反粒子浓度增加，扩散层变薄，散层变薄，电势的绝对值减小，甚至变为零或相反的值。电势的绝对值减小，甚至变为零或相反的值。胶粒表面胶粒表面热力学电势热力学电势和和电动电势电动电势（电势）的区别电势）的区别 胶粒的电泳速率与胶粒的电泳速率与电势的关系：电势的关系：Eu ：分散介质的介电常数；分散介质的介电常数；：分散介质的粘度分散介质的粘度 E ： 外加电场强度外加电场强度药剂中常见胶体所带电荷药剂中常见胶体所带电荷u

24、带阳电荷的正胶体：金属氢氧化物（氢氧化铁、氢氧化铝等）、碱带阳电荷的正胶体：金属氢氧化物（氢氧化铁、氢氧化铝等）、碱性染料（龙胆紫、亚甲蓝等）、汞溴红、血红素、酸性溶液中的蛋白性染料（龙胆紫、亚甲蓝等）、汞溴红、血红素、酸性溶液中的蛋白质等。质等。u带阴电荷的负胶体：带阴电荷的负胶体： 金属及金属硫化物、酸性染料（苋红、靛蓝金属及金属硫化物、酸性染料（苋红、靛蓝等）、淀粉、西黄芪胶、羧甲基纤维素钠、碱性溶液中的蛋白质等。等）、淀粉、西黄芪胶、羧甲基纤维素钠、碱性溶液中的蛋白质等。u 了解胶体荷电之正负有助于胶体溶液型药剂的合理制备。如胃蛋白了解胶体荷电之正负有助于胶体溶液型药剂的合理制备。如胃

25、蛋白酶合剂中的胃蛋白酶，已知在酸性环境中荷正电，而一般滤纸，纱布酶合剂中的胃蛋白酶，已知在酸性环境中荷正电，而一般滤纸，纱布等纤维性滤材是荷负电，则在制备该合剂时，应该避免滤过，以免电等纤维性滤材是荷负电，则在制备该合剂时，应该避免滤过，以免电性中和，使胃蛋白酶析出在滤纸上而降低药效性中和，使胃蛋白酶析出在滤纸上而降低药效。胶团的结构胶团的结构形成憎液溶胶的形成憎液溶胶的必要条件必要条件是：是： （1 1）分散相的溶解度要小；分散相的溶解度要小； （2 2）还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而聚沉。还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而聚沉。 胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶

26、粒的中胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为心，称为胶核胶核；然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的了带与紧密层相同电荷的胶粒胶粒；胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团胶团。胶团的结构胶团的结构例例1：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 过量的过量的 KI 作稳定剂作稳定剂 胶团的结构表达式胶团的

27、结构表达式 ： (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |_|胶核胶粒（带负电）胶团（电中性）滑滑移移面面以滑移面为分界线，胶粒可作为一个整体移动。以滑移面为分界线，胶粒可作为一个整体移动。胶团的结构胶团的结构例例2：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 过量的过量的 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： (AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 |_|_|胶核胶粒（带正电）胶团（电中性）滑滑移移面面以滑移面为分界线，胶粒可作为一个整体移动。以滑移面为分界线，胶粒可作为一个整体移动。溶胶的聚沉和絮凝溶胶的聚沉和絮凝溶胶是热力学

28、不稳定系统，其不稳定性是绝对的，稳定性是暂时的、溶胶是热力学不稳定系统，其不稳定性是绝对的，稳定性是暂时的、相对的、有条件的，最终要聚集成大颗粒。相对的、有条件的，最终要聚集成大颗粒。当颗粒聚集到一定程度，溶胶失去表观上的均匀性，从而沉降下来，当颗粒聚集到一定程度，溶胶失去表观上的均匀性，从而沉降下来，称为称为“聚沉过程聚沉过程”。为促进聚沉过程，可以外加其它物质作为为促进聚沉过程，可以外加其它物质作为聚沉剂聚沉剂。溶胶的稳定性溶胶的稳定性抗聚结稳定性抗聚结稳定性 胶粒之间有相互吸引的能量胶粒之间有相互吸引的能量Va和相互排斥的能量和相互排斥的能量Vr，总总作用能作用能 为为Va+Vr。如图所

29、示：如图所示：动力学稳定性动力学稳定性 由于溶胶粒子小，布朗运动激烈，在重力场中不易沉由于溶胶粒子小，布朗运动激烈，在重力场中不易沉降，使溶胶具有动力稳定性。降，使溶胶具有动力稳定性。当粒子相距较大时，主要为吸力，当粒子相距较大时，主要为吸力，总势能为负值；当靠近到一定距离，总势能为负值；当靠近到一定距离，双电层重叠，排斥力起主要作用，双电层重叠，排斥力起主要作用，势能升高。要使粒子聚结必须克服势能升高。要使粒子聚结必须克服这个势垒。这个势垒。影响溶胶稳定性的因素影响溶胶稳定性的因素2. 浓度的影响。浓度的影响。浓度增加，粒子碰撞机会增多。浓度增加，粒子碰撞机会增多。3. 温度的影响。温度的影

30、响。温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加。温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加。4.胶体体系的相互作用。胶体体系的相互作用。带不同电荷的胶粒互吸而聚沉。带不同电荷的胶粒互吸而聚沉。1. 外加电解质的影响。外加电解质的影响。这影响最大，主要影响胶粒的带电情况，使这影响最大，主要影响胶粒的带电情况，使 电位下降，促使胶粒聚电位下降，促使胶粒聚结。结。在溶胶中加入少量电解质，可以使胶粒吸附的离子增加，在溶胶中加入少量电解质，可以使胶粒吸附的离子增加，电势提高，电势提高，增加溶胶的稳定性，称为增加溶胶的稳定性，称为稳定剂稳定剂。当电解质的浓度足够大当电解质的浓度足够大, 部分反粒子进入紧密层，

31、而使部分反粒子进入紧密层，而使电势降低电势降低, 扩扩散层变薄散层变薄, 胶粒之间静电斥力减小而导致聚沉，则称为胶粒之间静电斥力减小而导致聚沉，则称为聚沉剂聚沉剂。电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用聚沉值聚沉值 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。从已知的表值可见，对同一溶胶，外加电解质的离子价数越低，其聚从已知的表值可见，对同一溶胶，外加电解质的离子价数越低，其聚沉值越大。沉值越大。聚沉能力聚沉能力是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

32、聚沉能力越强。小；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能力越强。 LiCl 58.4 NaCl 51 KCl 501/2 K2SO4 65 HCl 31 CaCl2 0.65 BaCl2 0.69 MgSO4 0.801/2Al2(SO4)3 0.096 AlCl3 0.093负溶胶负溶胶(As2S3)正溶胶正溶胶(Al2O3)NaCl 43.5KCl 46KNO3 60K2SO4 0.30K2Cr2O7 0.63K2C2O4 0.69K3Fe(CN)6 0.08不同电解质的聚沉值不同电解质的聚沉值(mmol/dm3)(a) 主要取决于与胶粒所带电荷相反的离子（反离子）所带的电荷主要取决于与胶粒所

33、带电荷相反的离子（反离子）所带的电荷数（即价数）。反离子的价数越高，聚沉能力越强。数（即价数）。反离子的价数越高，聚沉能力越强。Schulze-Hardy 规则规则电解质的聚沉值与胶粒的异电性离子的价数的电解质的聚沉值与胶粒的异电性离子的价数的6次方成反比次方成反比 )31( :)21( :)11(: 666)3()2()1(jjjcccCj(i) : i 价电解质的聚沉值价电解质的聚沉值当离子在胶粒表面上有强烈吸附或发生表面化学反应时，舒当离子在胶粒表面上有强烈吸附或发生表面化学反应时，舒哈规哈规则不适用。则不适用。影响电解质聚沉能力的因素：影响电解质聚沉能力的因素：(b) 价数相同的反离子

34、的水合半径越小，聚沉能力越强。价数相同的反离子的水合半径越小，聚沉能力越强。例如例如: 对一价阳离子对一价阳离子,按聚沉能力排列：按聚沉能力排列： H+ Cs+ Rb+ NH4+ K+ Na+ Li+ 对一价阴离子：对一价阴离子： F- Cl- Br- NO3- I-这种次序称为这种次序称为感胶离子序感胶离子序（lyotropic series)。(c) 与胶粒电性相同的离子，一般说来，价数越高，水合半径越小，与胶粒电性相同的离子，一般说来，价数越高，水合半径越小，聚沉能力越弱。聚沉能力越弱。影响电解质聚沉能力的因素：影响电解质聚沉能力的因素：由于水土流失，江水中常常夹由于水土流失，江水中常常

35、夹带大量泥沙，到入海处河道变带大量泥沙，到入海处河道变宽，流速变慢，泥沙沉积。宽，流速变慢，泥沙沉积。另一原因是江水中的泥沙微粒另一原因是江水中的泥沙微粒是带负电的胶粒，碰到含有大是带负电的胶粒，碰到含有大量电解质的海水就凝聚下沉。量电解质的海水就凝聚下沉。这样长时间的沉积就形成了三这样长时间的沉积就形成了三角洲。角洲。江河入海处为什么会形成三角洲？江河入海处为什么会形成三角洲？溶胶的相互聚沉作用溶胶的相互聚沉作用当两种带相反电荷的溶胶所带电量相等时，相互混合也会发生聚沉。当两种带相反电荷的溶胶所带电量相等时，相互混合也会发生聚沉。明矾净水原理明矾净水原理:水中含有泥沙等污物的水中含有泥沙等污

36、物的负溶胶负溶胶，加入，加入KAl(SO4)2在水中在水中水解生成水解生成Al(OH)3正溶胶正溶胶。在适当量下，发生相互聚沉。在适当量下，发生相互聚沉。与加入电解质情况不同的是，当两种溶胶的用量恰能使其所带电荷的与加入电解质情况不同的是，当两种溶胶的用量恰能使其所带电荷的量相等时，才会完全聚沉，否则会不完全聚沉，甚至不聚沉。量相等时，才会完全聚沉，否则会不完全聚沉，甚至不聚沉。在中药药剂的制备过程中，往胶汁中加入少量明矾，使胶汁中微细的在中药药剂的制备过程中，往胶汁中加入少量明矾，使胶汁中微细的固体颗粒固体颗粒(粒径为粒径为1100nm的尘土等杂质的尘土等杂质)沉淀除去。沉淀除去。在溶胶中加

37、入少量高分子化合物可使溶胶聚沉，称为在溶胶中加入少量高分子化合物可使溶胶聚沉，称为敏化作用敏化作用(絮凝絮凝作用作用)。在憎液溶胶中加入某些高分子溶液，加入的量不同，会出现两种情况：在憎液溶胶中加入某些高分子溶液，加入的量不同，会出现两种情况：当加入的高分子物质的量不足时，憎液溶胶的当加入的高分子物质的量不足时，憎液溶胶的胶粒粘附在高分子上，高分子起了一个桥梁作胶粒粘附在高分子上，高分子起了一个桥梁作用，把胶粒联系在一起，使之更容易聚沉。用，把胶粒联系在一起，使之更容易聚沉。对对SiO2进行重量分析时，在进行重量分析时，在SiO2的溶胶中加入少量明胶，使的溶胶中加入少量明胶，使SiO2 的的胶

38、粒粘附在明胶上，便于聚沉后过滤，减少损失，使分析更准确。胶粒粘附在明胶上，便于聚沉后过滤，减少损失，使分析更准确。高分子化合物的作用高分子化合物的作用在溶胶中加入足够多的高分子化合物，则会阻止溶胶的聚沉，称为在溶胶中加入足够多的高分子化合物，则会阻止溶胶的聚沉，称为空空间保护作用间保护作用。当憎液溶胶中加入足量高分子溶液后，高分子吸附在胶粒周围起到保当憎液溶胶中加入足量高分子溶液后，高分子吸附在胶粒周围起到保护溶胶的作用。用护溶胶的作用。用“金值金值”作为高分子化合物保护金溶胶能力的一种作为高分子化合物保护金溶胶能力的一种量度，量度，金值越小，保护剂的能力越强。金值越小，保护剂的能力越强。中药

39、汤剂中凡含有胶剂中药汤剂中凡含有胶剂(阿胶、鹿角胶等阿胶、鹿角胶等)者，当将胶剂烊化汤液之中者，当将胶剂烊化汤液之中后，便可能产生保护胶体，使水溶性较差的成分分散于汤液中而利后，便可能产生保护胶体，使水溶性较差的成分分散于汤液中而利于药效。于药效。高分子化合物的作用高分子化合物的作用高分子化合物的作用高分子化合物的作用作业作业P320 习题习题25P325 思考题思考题1、2溶胶的制备溶胶的制备制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分散体系的范围之内，制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分散体系的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方法大致可分为两类：并加入适当的稳定剂。制备方法大致可分为两类

40、： （1）分散法分散法 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。 （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用这两种方法直接制出的粒子称为用这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。原级粒子。视具体制备条件不同，视具体制备条件不同，这些粒子又可以聚集成较大的这些粒子又可以聚集成较大的次级粒子次级粒子。通常所制备的溶胶中粒子的。通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的，是一个大小不是均一的，是一个多级分散体系多级分散体系。 溶胶的制备溶胶的制备-研磨法研磨法1.研磨法研磨法 用机械粉碎的方法将固体磨细。这种方法适用于脆而易碎用机械粉碎的方法将固体磨

41、细。这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废轮胎粉的物质，对于柔韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。 胶体磨的形式很多，其分散能力因构胶体磨的形式很多，其分散能力因构造和转速的不同而不同。造和转速的不同而不同。转速约每分转速约每分钟钟1万万 2万转。万转。 A为空心转轴，与为空心转轴，与C盘相连，向一个方盘相连，向一个方向旋转，向旋转，B盘向另一方向旋转。分散相、盘向另一方向旋转。分散相、分散介质和稳定剂从空心轴分散介质和稳定剂从空心轴A处加入，处加入，从从C盘与盘与B盘的狭缝中飞出，

42、用两盘之盘的狭缝中飞出，用两盘之间的应切力将固体粉碎，可得间的应切力将固体粉碎，可得1000 nm左右的粒子。左右的粒子。 溶胶的制备溶胶的制备-胶溶法胶溶法胶溶法胶溶法又称又称解胶法解胶法，仅仅是将新鲜的凝聚胶粒重新分散在介质中形成，仅仅是将新鲜的凝聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的稳定剂。溶胶，并加入适当的稳定剂。这种稳定剂又称这种稳定剂又称胶溶剂胶溶剂。根据胶核所能吸附的离子而选用合适的电解。根据胶核所能吸附的离子而选用合适的电解质作胶溶剂。质作胶溶剂。这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将多余的电解质离子去这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将多余的电解质离子去掉，先

43、将胶粒过滤，洗涤，然后尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形掉，先将胶粒过滤，洗涤，然后尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形成溶胶。成溶胶。 AgCl (新鲜沉淀）新鲜沉淀） AgCl(溶胶）溶胶）AgNOKCl3加或 Fe(OH)3（新鲜沉淀）新鲜沉淀） Fe(OH)3 ( (溶胶）溶胶）3FeCl加溶胶的制备溶胶的制备-超声分散法超声分散法 3. 超声分散法超声分散法 这种方法目前只用来制备乳状液。这种方法目前只用来制备乳状液。如图所示，将分散相和分散介质两种不如图所示，将分散相和分散介质两种不混溶的液体放在样品管混溶的液体放在样品管4中。样品管固定中。样品管固定在变压器油浴中。在变压器油浴中。在两

44、个电极上通入高频电流，使电极中在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石英片发生机械振荡，使管中的两间的石英片发生机械振荡，使管中的两个液相均匀地混合成乳状液。个液相均匀地混合成乳状液。 溶胶的制备溶胶的制备-电弧法电弧法 电弧法主要用于制备金、银、铂等金电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。制备过程包括先分散后凝聚两属溶胶。制备过程包括先分散后凝聚两个过程。个过程。4.电弧法电弧法 将金属做成两个电极，浸在水中，盛将金属做成两个电极，浸在水中，盛水的盘子放在冷浴中。在水中加入少量水的盘子放在冷浴中。在水中加入少量NaOH 作为稳定剂。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 1

45、00V 左右的直流电，调节电极之间的距离，左右的直流电，调节电极之间的距离，使之发生电火花，这时表面金属蒸发，是分散过程，使之发生电火花，这时表面金属蒸发，是分散过程，接着金属蒸气立接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。即被水冷却而凝聚为胶粒。溶胶的制备溶胶的制备-凝聚法凝聚法 1.化学凝聚法化学凝聚法 通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，使初生成的难溶物微粒结通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，使初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存在下形成溶胶，这种稳定剂一般是某一过合成胶粒，在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。例如：量的反应物。例如：A. 复分解反应制

46、硫化砷溶胶复分解反应制硫化砷溶胶 2H3AsO3（稀）稀）+ 3H2S As2S3（溶胶）溶胶）+6H2OB. 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 C. .氧化还原反应制备硫溶胶氧化还原反应制备硫溶胶 2H2S( (稀）稀）+ SO2( (g) ) 2H2O +3S ( (溶胶）溶胶） Na2S2O3 +2HCl 2NaCl +H2O +SO2 +S ( (溶胶）溶胶） E.离子反应制氯化银溶胶离子反应制氯化银溶胶 AgNO3（稀）稀）+ KCl（稀）稀） AgCl ( (溶胶）溶胶） +KNO3

47、D.还原反应制金溶胶还原反应制金溶胶 2HAuCl4( (稀）稀）+ 3HCHO +11KOH 2Au( (溶胶）溶胶）+3HCOOK + 8KCl + 8H2O 溶胶的制备溶胶的制备-凝聚法凝聚法 2.物理凝聚法物理凝聚法 A. 更换溶剂法更换溶剂法 利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制备溶胶，而且两种利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制备溶胶，而且两种溶剂要能完全互溶。溶剂要能完全互溶。 例例1.松香易溶于乙醇而难溶于水，将松香易溶于乙醇而难溶于水，将松香的乙醇溶液滴入水中可制备松松香的乙醇溶液滴入水中可制备松香的水溶胶香的水溶胶 。 例例2.将硫的丙酮溶液滴入将硫的丙酮溶液滴入9

48、0左右的左右的热水中，丙酮蒸发后，可得硫的水热水中，丙酮蒸发后，可得硫的水溶胶。溶胶。溶胶的制备溶胶的制备-凝聚法凝聚法将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶。将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶。4金属钠，金属钠，2苯苯,5液氮。液氮。 B.蒸气骤冷法蒸气骤冷法溶胶的制备溶胶的制备-凝聚法凝聚法罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶。罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶。 先将体系抽真空，然后适当加热管先将体系抽真空，然后适当加热管2和管和管4，使钠和苯的蒸气同时在管，使钠和苯的蒸气同时在管5 外壁凝聚。除去管外壁凝聚。除去管5中的液氮，凝聚中的液氮，凝聚在外壁的混合蒸气

49、融化，在管在外壁的混合蒸气融化，在管3中获中获得钠的苯溶胶。得钠的苯溶胶。溶胶的净化溶胶的净化在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备 Fe(OH)3溶溶胶时生成的胶时生成的HCl。少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电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，容易聚沉，所以必须除去。解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。净化的方法主要有净化的方法主要有渗析法渗析法和和超过滤法超过滤法。 （1）渗析法渗析法简单渗析简单渗析 将需要净化的溶胶放在羊皮将需要净化的溶胶放在羊皮纸或动物膀胱等半透膜制

50、成的容器内，纸或动物膀胱等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，多余的电解质离子不断利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗透，经常更换溶剂，就可以净向膜外渗透，经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶。化半透膜容器内的溶胶。电渗析电渗析 为了加快渗析速度，在装有溶胶为了加快渗析速度，在装有溶胶的半透膜两侧外的半透膜两侧外加一个电场加一个电场，使多余的电，使多余的电解质离子向相应的电极作定向移动。溶剂解质离子向相应的电极作定向移动。溶剂水不断自动更换，这样可以提高净化速度。水不断自动更换，这样可以提高净化速度。这种方法称为电渗析法。这种方法称为电渗析法。溶胶的净化溶

51、胶的净化用用半透膜作过滤膜半透膜作过滤膜，利用吸滤或加压的方，利用吸滤或加压的方法使胶粒与含有杂质的介质在压差作用下法使胶粒与含有杂质的介质在压差作用下迅速分离。迅速分离。将半透膜上的胶粒迅速用含有稳定剂的介将半透膜上的胶粒迅速用含有稳定剂的介质再次分散。质再次分散。（2）超过滤法超过滤法三种溶液性质的比较三种溶液性质的比较憎液溶胶憎液溶胶高分子溶液高分子溶液小分子溶液小分子溶液胶粒大小1100nm1100nm1nm分散相存在单元多分子组成的胶粒多分子组成的胶粒单分子单分子单分子单分子能否透过半透膜不能不能不能不能能能是否热力学稳定体系不是不是是是是是丁铎尔效应强强微弱微弱微弱微弱粘度小，与介

52、质相似小，与介质相似大大小小对外加电解质敏感敏感不太敏感不太敏感不敏感不敏感聚沉后再加分散介质不可逆不可逆可逆可逆可逆可逆33221bAbAbART一般取前两项，于是得：一般取前两项，于是得： bAMRTb21（A11/M） 维利公式：维利公式： 高分子电解质的膜平衡高分子电解质的膜平衡 膜平衡的三种情况膜平衡的三种情况 （1）不电离的高分子溶液）不电离的高分子溶液 （2）能电离的高分子溶液）能电离的高分子溶液 （3）外加电解质时的高分子溶液）外加电解质时的高分子溶液电解质电解质（1）不电离的高分子溶液不电离的高分子溶液 由于高分子物质的浓度不能配得很高，否则易发生凝聚，如等由于高分子物质的浓

53、度不能配得很高，否则易发生凝聚，如等电点时的蛋白质，所以产生的渗透压很小，用这种方法测定高电点时的蛋白质，所以产生的渗透压很小，用这种方法测定高分子的摩尔质量误差太大。分子的摩尔质量误差太大。12c RT 其中其中 是高分子溶液的浓度。是高分子溶液的浓度。 2c由于高分子由于高分子P不能透过半透膜，而不能透过半透膜，而H2O分子可以，所以在膜两边分子可以，所以在膜两边会产生渗透压。会产生渗透压。渗透压可以用不带电粒子的范霍夫公式计算，即：渗透压可以用不带电粒子的范霍夫公式计算，即：电解质电解质（2）能电离的高分子溶液能电离的高分子溶液 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

54、膜，而Na+可以，但为了保持溶液可以，但为了保持溶液的电中性，的电中性，Na+也必须留在也必须留在Pz-同一侧同一侧 。由于高分子中由于高分子中z的数值不确定，就是测定了的数值不确定，就是测定了 也无法正确地计算也无法正确地计算高分子的摩尔质量。高分子的摩尔质量。2zNa PNaPZz以蛋白质的钠盐为例，它在水中发生以蛋白质的钠盐为例，它在水中发生如下离解：如下离解： 这种这种Na+在膜两边浓度不等的状态就是在膜两边浓度不等的状态就是唐南平衡唐南平衡。因为渗透压只。因为渗透压只与粒子的数量有关，所以：与粒子的数量有关，所以： 电解质电解质在蛋白质钠盐的另一侧加入浓度为在蛋白质钠盐的另一侧加入浓度为 的小的小分子电解质，如上图。分子电解质，如上图。1c虽然膜两边虽然膜两边NaCl的浓度不等，但达到膜平的浓度不等，但达到膜平衡时衡时NaCl在两边的化学势应该相等，即：在两边的化学势应该相等，即：（3）外加电解质时的高分子溶液外加电解质时的高分子溶液 (NaCl,NaCl,左） （右）达到膜平衡时（如下图），为了保持电中达到膜平衡时（如下图），为了保持电中性，有相同数量的性，有相同数量的Na+ 和和Cl-扩散到了左边。扩散到了左边。(N