第十二章胶体化学

1、第十二章 胶体化学121分散体系的分类 胶体胶体：物质以一定分散程度而存在的一种物质状态，属于多相的分散体系。 普通溶液：普通溶液： 悬浮液悬浮液：FeCl3Fe(OH)31nm1m胶体普通溶液悬浮体 1m胶体是一种多相的分散系统胶体是一种多相的分散系统分散相：分散体系中被分散的粒子分散相：分散体系中被分散的粒子分散介质：分散粒子所处的介质分散介质：分散粒子所处的介质粒子粒子大小大小类型类型分散相分散相性质性质实例实例100nm粗分散系粗分散系统统粗颗粒粗颗粒多相、热力学不稳定系统、扩散多相、热力学不稳定系统、扩散极慢、不能透过半透膜及滤纸、极慢、不能透过半透膜及滤纸、能形成胶悬浮液、乳状液或

2、泡沫能形成胶悬浮液、乳状液或泡沫浑浊泥水、浑浊泥水、牛奶、豆浆、牛奶、豆浆、肥皂泡肥皂泡分散系统的分类分散系统的分类胶体具有巨大的比表面，是热力学不稳定系统胶体具有巨大的比表面，是热力学不稳定系统s肥皂膜实验肥皂膜baF表面张力表面张力：沿着与液体表面相切的方向，垂直作用于表面任意单位长度上，使液体表面收缩的力表面能：表面能：单位表面上的分子比相同数量的内部分子过剩的能量表面功：表面功：恒温、恒压使液体的表面积增加所消耗的功比表面、表面能、表面张力比表面、表面能、表面张力分散相分散相分散介质分散介质名称名称体系名称体系名称气体气体液体液体固体固体液体液体（液）溶胶（液）溶胶泡沫泡沫乳状液乳状液

3、溶胶溶胶气体气体液体液体固体固体固体固体固溶胶固溶胶固体泡沫固体泡沫固体乳状液固体乳状液固溶胶固溶胶液体液体固体固体气体气体气溶胶气溶胶雾、云雾、云烟、尘烟、尘根据分散相和分散介质的聚集态分类：根据分散相和分散介质的聚集态分类：根据胶体化学的研究对象分类溶胶溶胶大分子溶液大分子溶液缔合胶体缔合胶体亲液溶胶亲液溶胶憎液溶胶憎液溶胶根据分散相和分散介质的亲和力大小分类：胶体的特性胶体的特性1.高分散程度2.不均匀性3.聚结不稳定性122 溶胶的动力性质一一.布朗布朗(Brown)运动运动一rtNRTxA 3 粒子的平均自由程介质的粘度粒子的半径溶胶具有热力学不稳定性而具有动力稳定性溶胶具有热力学不

4、稳定性而具有动力稳定性二.扩散与渗透压A3A346161Einsteindddd1FickNrMDNRTrrNRTDxcDtnAA 公公式式：定定律律：扩散系数扩散系数分散相密度 c1 c2爱因斯坦认为：扩散力与渗透力大小相等爱因斯坦认为：扩散力与渗透力大小相等,符号相反符号相反三.沉降平衡平衡时：高度分布公式为：0：粒子（分散相）密度 ：介质密度 k：波兹曼常数结论：结论：布朗运动是使溶胶稳定的因素之一，称为溶胶的动力稳定性布朗运动是使溶胶稳定的因素之一，称为溶胶的动力稳定性沉降沉降：粒子在重力作用下向下沉积而与流体分离的过程123 溶胶的光学性质波长： 大 小雷莱公式：丁达尔(Tyndal

5、l)效应和雷莱公式： (散色) 红红 橙橙 黄黄 绿绿 青青 蓝蓝 紫紫讨论1.散色光强与入射光波长的四次方成反比(蓝天定律)即： 波长越短，散色光越强波长越短，散色光越强2.散色光强与分散介质和分散相之间的折光率有关3. 4.2v I212121ccII 浊度计或乳光计12124 4 溶胶的电学性质溶胶的电学性质一.电动现象1.电泳 在外加电场作用下，溶胶的分散相粒子在分散介质中向某一电极定向移动的现象叫电泳溶胶溶胶辅助液：辅助液：KCl+- -电泳仪电泳仪2.电渗电渗在电场作用下分散介质通过毛细管或多孔性物质向某一电极移动的现象叫电渗+- -溶胶溶胶3.沉降电势沉降电势分散相粒子与介质发生

6、相对位移而产生的电位差叫沉降电势电泳的逆过程（天大教材定义）：分散相粒子在重力场或离心力场作用（天大教材定义）：分散相粒子在重力场或离心力场作用下迅速移动时，在移动方向的两端产生的电势差下迅速移动时，在移动方向的两端产生的电势差4.流动电势流动电势 加压使介质通过多孔膜，使膜两边产生电位差，叫流动电势反电渗（天大教材定义）：（天大教材定义）：在外压作用下，迫使液在外压作用下，迫使液体（分散介质）通过多体（分散介质）通过多孔膜定向流动，在多孔孔膜定向流动，在多孔膜的两端产生的电势差膜的两端产生的电势差电动现象总结：电泳电泳电渗电渗外加电场时分分 散散 相相 定向移动定向移动分散介质定向移动分散介

7、质定向移动外加压力时分散相引起分散相引起 沉降电位沉降电位分散介质引起分散介质引起 流动电位流动电位二.扩散双电层理论与电动电势1.热力学电势热力学电势2.紧密层与扩散紧密层与扩散层分界处电势层分界处电势 e 双电层结构双电层结构3.电动电势电动电势电解质对电动电势的影响电解质对电动电势的影响等电态：无电动现象的状态等电态：无电动现象的状态加入电解质可使加入电解质可使改变，改变，但是对热力学电势无影响但是对热力学电势无影响=0：等电态：等电态（此时不产生电动现象）（此时不产生电动现象）| 越大，溶胶越稳定越大，溶胶越稳定;0：溶胶带正电，：溶胶带正电， 0：胶粒带正电：胶粒带正电=0：不带电，

8、无电动现象：不带电，无电动现象Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+ F Cl- -Br- - NO3- - I- -一价正离子半径越大，聚沉能力越大一价正离子半径越大，聚沉能力越大一价负离子半径越小，聚沉能力越大一价负离子半径越小，聚沉能力越大感胶离子序感胶离子序Schulze-Hardy规则规则有机离子的聚沉能力强有机离子的聚沉能力强电解质电解质聚沉值聚沉值/molm-3电解质电解质聚沉值聚沉值/molm-3KCl氯化苯胺氯化苯胺氯化吗啡氯化吗啡(C2H5)NH3+Cl- -49.52.50.418.20(C2H5)2NH2+Cl- -(C2H5)3NH+Cl- -(C2H5)4N+Cl-

9、-9.962.790.89电解质中与胶粒同号的离子，价数越高，电解质中与胶粒同号的离子，价数越高，聚沉能力越小聚沉能力越小表面活性剂：少量即可显著降低水的表面张力的物质两亲分子，具有分子结构的不对称性，存在于两相（油水）界面上.溶胶的相互聚沉溶胶的相互聚沉相互聚沉的条件：相互聚沉的条件： 两种溶胶所带电荷相反，电量相同时，可以引起完全聚沉.温度、浓度的影响温度升高或浓度增加，聚沉速度加快四四.憎液溶胶的保护和敏化作用憎液溶胶的保护和敏化作用1.保护作用在溶胶中加入足够量的大分子化合物溶液，可增加溶胶对电解质溶液的稳定性2.敏化作用 在溶胶中加入大分子化合物溶液不足够时，在溶胶中加入大分子化合物

10、溶液不足够时，溶胶不稳定，易聚沉溶胶不稳定，易聚沉金数：保护金数：保护10ml0.006%的金溶胶的金溶胶，在加入，在加入1ml10%NaCl溶液后溶液后 不发生聚沉时所需大分子化合物的最小毫克数不发生聚沉时所需大分子化合物的最小毫克数红数：红数：0.01%刚果红溶胶刚果红溶胶五五. . 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化溶胶的制备一一. .分散法分散法1.机械研磨法2.超声波法二二. .凝聚法凝聚法 配制过饱和溶液1.化学反应法 FeCl3+3H2O(沸水) Fe(OH)3(溶胶)+HCl水解Fe2O3H2O2.2.更换溶剂法更换溶剂法 所用溶剂与水必须完全互溶 溶胶的净化大分子化合物溶液与用

11、憎液溶胶性质的比较大分子化合物溶液与用憎液溶胶性质的比较大分子化合物溶液大分子化合物溶液憎液溶胶憎液溶胶相相同同性性质质分子大小达到分子大小达到1100nm范围范围扩散慢扩散慢不能透过半透膜不能透过半透膜胶团大小达到胶团大小达到1110范围范围扩散慢扩散慢不能透过半透膜不能透过半透膜不不相相同同性性质质1.溶质与溶剂间有强的亲合力（能溶质与溶剂间有强的亲合力（能自动分散成溶液自动分散成溶液)有一定的溶解度有一定的溶解度2.热力学稳定系统，不需要第三组热力学稳定系统，不需要第三组分作稳定剂，稳定原因是溶剂化分作稳定剂，稳定原因是溶剂化3.对电解质稳定性较大。将溶剂蒸对电解质稳定性较大。将溶剂蒸发

12、除去后，成为干燥的大分子化合发除去后，成为干燥的大分子化合物。再加人溶剂，又能自动分散形物。再加人溶剂，又能自动分散形成大分子溶液，即具有可逆性成大分子溶液，即具有可逆性4.平衡系统，可用热力学函数来描平衡系统，可用热力学函数来描述述5.均相系统，丁达尔效应微弱均相系统，丁达尔效应微弱6.粘度大粘度大1.分散相与分散介质间没有或只有很分散相与分散介质间没有或只有很弱的亲合力（不分散、需制备弱的亲合力（不分散、需制备)难溶难溶或不溶或不溶2.热力学不稳定系统，需要第三组分热力学不稳定系统，需要第三组分作稳定剂，作稳定剂，稳定的主要原因是胶粒带电稳定的主要原因是胶粒带电3.加入微量电解质就会聚沉，

13、沉淀物加入微量电解质就会聚沉，沉淀物经过加热或加入溶剂等处理，不会复经过加热或加入溶剂等处理，不会复原成胶体溶液，即具有不可逆性原成胶体溶液，即具有不可逆性4.不平衡系统，只能进行动力学研究不平衡系统，只能进行动力学研究5.多相系统，丁达尔效应强多相系统，丁达尔效应强6.粘度小（与溶剂相近）粘度小（与溶剂相近）第六节第六节 大分子溶液简介与膜平衡大分子溶液简介与膜平衡一.高分子化合物的平均摩尔质量二.高分子溶液的渗透压三.唐南平衡（膜平衡）胶溶作用和触变作用胶溶作用和触变作用胶溶作用溶胶聚沉后又变成溶胶的过程溶胶沉淀聚沉胶溶溶胶凝胶胶凝搅拌触变作用触变作用胶凝作用胶凝作用1210凝胶8.33KNOAgClAgNOKCl 1210-30.0210010-30.005过量过量9. .Fe(OH)3