第12章胶体化学

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1、1PageWWH H第章胶体化学2PageWWH H第一节第一节分散系统及其分类分散系统及其分类l所谓分散系统分散系统，是一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统。如牛奶中奶油液滴分散在水中，颜料分散在有机液体中形成油漆等等。通常把被分散的物质称为分散相分散相，起分散作用的物质叫分散介质分散介质。l分散系统可分为均相分散系统均相分散系统和非均相分散系统非均相分散系统。l均相分散系统均相分散系统是物质彼此以分子形态分散或混合所形成的系统。此类系统的分散相及分散介质之间无相界面存在，是热力学稳定的系统。l非均相分散系统非均相分散系统是物质以微相形态分散在分散介质中所形成的多相系统。3PageW

2、WH H第一节第一节分散系统及其分类分散系统及其分类分散相分散相分散介质分散介质通称通称举例举例气气液液泡沫泡沫肥皂及灭火泡沫肥皂及灭火泡沫液液液液乳状液乳状液牛奶及含水原油牛奶及含水原油固固液液溶胶或悬溶胶或悬浮液浮液银溶胶、油墨、泥浆银溶胶、油墨、泥浆气气固固固体泡沫固体泡沫沸石、泡沫玻璃、泡沫金属沸石、泡沫玻璃、泡沫金属液液固固珍珠珍珠固固固固加颜料的塑料加颜料的塑料液液气气气溶胶气溶胶雾雾固固气气悬浮体悬浮体烟、沙尘暴烟、沙尘暴l 按分散质（分散相）及分散介质的聚集态分类 4PageWWH H第一节第一节分散系统及其分类分散系统及其分类l按分散质的质点大小分类小分子或小离子分散系统小分

3、子或小离子分散系统 10-9m 空气、乙醇的水溶液空气、乙醇的水溶液胶体分散系统胶体分散系统 10-910-6m Al(OH)3水溶胶水溶胶粗分散系统粗分散系统 10-6m 泥浆泥浆 类 型 粒子的大小粒子的大小 实实 例例5PageWWH H第二节第二节胶体溶液的制备与纯化胶体溶液的制备与纯化l胶体的制备胶体的制备通常有两种方法获得分散相粒子大小在胶体范围内的溶胶：分散法分散法即直接将大块物质粉碎为小颗粒，并使之分散于介质中。凝聚法凝聚法即将分子或离子凝聚成胶体颗粒。为了获得稳定的溶胶，还需满足两个条件：一是分散相在介质中的溶解度要小；二是需要加入第三者作为稳定剂。例:更换溶剂法:松香乙醇溶

4、液+水 松香水溶胶 化学反应法:FeCl3(稀水溶液)+3H2O Fe(OH)2溶胶+HCl电弧法电弧法超声分散法超声分散法研磨法研磨法更换溶剂法更换溶剂法化学反应法化学反应法物理凝聚法物理凝聚法 溶胶质点大小 1nm 1000nm大颗粒质点大小 1mm大变小大变小分散法分散法小分子溶液质点大小 0.1nm小变大小变大凝聚法凝聚法6PageWWH H第二节第二节胶体溶液的制备与纯化胶体溶液的制备与纯化纯化胶体常用的方法有两种渗析法渗析法将待纯化的胶体装入只允许较小的离子通过而不允许胶体粒子通过的半透膜袋中，浸入相应的干净的分散剂中，不断将原胶体中的杂质去除电渗析法电渗析法在上述过程中施加电场，

5、以加快渗析速度的方法 l胶体的纯化胶体的纯化7PageWWH H第三节第三节胶体的特性胶体的特性一一.胶体系统的光学性质胶体系统的光学性质l丁达尔效应丁达尔效应由于溶胶的光学不均匀性，当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统，可发生散射现象丁达尔现象丁达尔现象溶胶透镜光源丁达尔效应8PageWWH H第三节第三节胶体的特性胶体的特性一一.胶体系统的光学性质胶体系统的光学性质l丁达尔效应丁达尔效应由于溶胶的光学不均匀性，当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统，可发生散射现象丁达尔现象丁达尔现象 丁达尔现象的实质是溶胶对光的散射作用丁达尔现象的实质是溶胶对光的散射作用

6、9PageWWH H第三节第三节胶体的特性胶体的特性一一.2222222104222219(,)(1cos)22nnI RIRnn I0是入射光强度，是波长，和分别是粒子的数密度（=N/V，N 为体积V 中的粒子数）和单个粒子的体积，n1和n2分别为分散介质和分散相的折射率l散射光的强度与入射光波长的四次方成反比l散射光的强度与分散相和分散介质的折射率有关l散射光强度与粒子的数密度成正比10PageWWH H第三节第三节胶体的特性胶体的特性二二.l布朗运动与扩散布朗运动与扩散11PageWWH H第三节第三节胶体的特性胶体的特性二二.l布朗运动与扩散布朗运动与扩散 12PageWWH H第三节

7、第三节胶体的特性胶体的特性二二.l布朗运动与扩散布朗运动与扩散A3RTtXNr13PageWWH H第三节第三节胶体的特性胶体的特性二二.l布朗运动与扩散布朗运动与扩散ddddsncDAtx A6RTDNr 14PageWWH H第三节第三节胶体的特性胶体的特性二二.l沉降与沉降平衡沉降与沉降平衡15PageWWH H第三节第三节胶体的特性胶体的特性二二.l粒子的大小与沉降速率粒子的大小与沉降速率2029gru16PageWWH H第三节第三节胶体的特性胶体的特性三三.l电泳与电渗电泳与电渗+17PageWWH H第三节第三节胶体的特性胶体的特性三三.l电泳与电渗电泳与电渗18PageWWH

8、H第四节第四节憎液溶胶胶团结构、憎液溶胶胶团结构、电势电势一一.l胶团结构胶团结构（AgNO3）NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-（AgI）mAg+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+（KI）K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+（AgI）mI I I I I I I I I I I I 固相固相紧密层紧密层扩散层扩散层 (AgI)m nAg+（n-x）NO3-x+xNO3-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19PageWWH H第四节第四节憎液溶胶胶团结构、憎液溶胶胶团结构

9、、电势电势l胶体粒子在分散介胶体粒子在分散介质中运动质中运动(例如布朗例如布朗运动、电泳等运动、电泳等)时，时，胶体颗粒与分散介胶体颗粒与分散介质是在靠近紧密层质是在靠近紧密层外的滑动面处外的滑动面处二二.20PageWWH H+-+0+Surface charge-Ion of opposite chargedouble-layer二二.第四节第四节憎液溶胶胶团结构、憎液溶胶胶团结构、电势电势21PageWWH H双电层厚度第四节第四节憎液溶胶胶团结构、憎液溶胶胶团结构、电势电势二二.22PageWWH H双电层厚度第四节第四节憎液溶胶胶团结构、憎液溶胶胶团结构、电势电势二二.23PageW

10、WH H双电层厚度第四节第四节憎液溶胶胶团结构、憎液溶胶胶团结构、电势电势二二.24PageWWH H双电层厚度第四节第四节憎液溶胶胶团结构、憎液溶胶胶团结构、电势电势二二.25PageWWH HrDrDrDrD1 222DRTrF I4EuSmoluchowski equation第四节第四节憎液溶胶胶团结构、憎液溶胶胶团结构、电势电势二二.26PageWWH H第四节第四节憎液溶胶胶团结构、憎液溶胶胶团结构、电势电势总结总结l胶体分散系统中的胶团具有层状结构，从内到外分胶体分散系统中的胶团具有层状结构，从内到外分别是胶核、紧密吸附层别是胶核、紧密吸附层(又称又称Stern层层)和扩散层。和

11、扩散层。l胶核的表面带有固定数目的电荷胶核的表面带有固定数目的电荷(对于不同类型的胶对于不同类型的胶体颗粒，有的胶核带正电，有的胶核带负电荷体颗粒，有的胶核带正电，有的胶核带负电荷)；紧；紧密吸附层中的电荷总是与胶核所带电荷相反，电荷密吸附层中的电荷总是与胶核所带电荷相反，电荷量比胶核的电荷量小；扩散层也带有与胶核相反的量比胶核的电荷量小；扩散层也带有与胶核相反的电荷，电荷量也比胶核的电荷量小，但紧密吸附层电荷，电荷量也比胶核的电荷量小，但紧密吸附层和扩散层中的电荷总量等于胶核的电荷总量，使得和扩散层中的电荷总量等于胶核的电荷总量，使得整个胶团呈电中性。扩散层的电荷分布随距胶核表整个胶团呈电中

12、性。扩散层的电荷分布随距胶核表面的距离的增大而下降，直到溶液本体处下降为面的距离的增大而下降，直到溶液本体处下降为027PageWWH H第四节第四节憎液溶胶胶团结构、憎液溶胶胶团结构、电势电势总结总结l当胶体颗粒运动时，紧密吸附层与之一起运动，胶当胶体颗粒运动时，紧密吸附层与之一起运动，胶粒与分散介质的相对运动处在紧靠紧密吸附层外的粒与分散介质的相对运动处在紧靠紧密吸附层外的滑动面处，滑动面处的电势称为电动电势滑动面处，滑动面处的电势称为电动电势(又称又称-电电势势)l从胶核表面向外，随着距胶核表面距离的增大，电从胶核表面向外，随着距胶核表面距离的增大，电势逐渐降低，直到扩散层外，电势降为势

13、逐渐降低，直到扩散层外，电势降为0l当分散介质中的电解质浓度增大时，反离子的浓度当分散介质中的电解质浓度增大时，反离子的浓度也增大，导致扩散层的厚度减小，此过程称为电解也增大，导致扩散层的厚度减小，此过程称为电解质对双电层的压缩，在双电层被压缩的过程，反离质对双电层的压缩，在双电层被压缩的过程，反离子也会被挤入紧密吸附层，导致电动电势下降子也会被挤入紧密吸附层，导致电动电势下降28PageWWH H第五节第五节 憎液溶胶的聚沉憎液溶胶的聚沉l胶体颗粒彼此碰撞，并结合在一起形成更大颗粒，胶体颗粒彼此碰撞，并结合在一起形成更大颗粒，在重力的作用下发生沉降，使稳定的胶体分散系统在重力的作用下发生沉降

14、，使稳定的胶体分散系统遭到破坏的现象，称为溶胶的聚沉。遭到破坏的现象，称为溶胶的聚沉。29PageWWH H第五节第五节 憎液溶胶的聚沉憎液溶胶的聚沉l当稳定的胶体系统中增加电解质的浓度时，相应地当稳定的胶体系统中增加电解质的浓度时，相应地会也会增加反离子的浓度，压缩了双电层的厚度，会也会增加反离子的浓度，压缩了双电层的厚度，降低了胶粒表面的电荷和电动势。当电解质的浓度降低了胶粒表面的电荷和电动势。当电解质的浓度增大到一定值，胶粒之间的静电排斥能就降低到小增大到一定值，胶粒之间的静电排斥能就降低到小于胶粒布朗运动能量，碰撞后的胶粒就一再分离，于胶粒布朗运动能量，碰撞后的胶粒就一再分离，形成较大

15、的颗粒，更多的胶粒碰撞在一起形成更大形成较大的颗粒，更多的胶粒碰撞在一起形成更大的颗粒，发生聚沉。的颗粒，发生聚沉。胶体的聚沉速率与系统分解介胶体的聚沉速率与系统分解介质中电解质的浓度有关质中电解质的浓度有关一一.电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用30PageWWH H第五节第五节 憎液溶胶的聚沉憎液溶胶的聚沉一一.电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用聚沉速率聚沉速率电解质浓度电解质浓度聚沉值聚沉值 使溶胶发使溶胶发生明显聚沉作用时生明显聚沉作用时所需电解质的最小所需电解质的最小浓度，称为该电解浓度，称为该电解质对某溶胶的质对某溶胶的31PageWWH H第五节第五节 憎液溶胶的聚沉憎液溶胶的聚沉一

16、一.电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用l所有电解质浓度如达到一定浓度，都能使胶体聚沉所有电解质浓度如达到一定浓度，都能使胶体聚沉l使胶体聚沉，起作用的是与胶体粒子电荷相反的离子使胶体聚沉，起作用的是与胶体粒子电荷相反的离子l离子的聚沉能力与它的价数有关，同价离子的聚沉相离子的聚沉能力与它的价数有关，同价离子的聚沉相差不大，但存在着如下的感胶离子序差不大，但存在着如下的感胶离子序(聚沉能力排序聚沉能力排序)432222HCsRbNHKNaLiFClBrNOISCNOHBaSrCaMg32PageWWH H第五节第五节 憎液溶胶的聚沉憎液溶胶的聚沉一一.电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用l异价离子相比

17、，高价离子比低价离子的聚沉能力大，异价离子相比，高价离子比低价离子的聚沉能力大，即高价离子的聚沉值比低价离子的聚沉值小。遵守即高价离子的聚沉值比低价离子的聚沉值小。遵守Hardy-Schulze价数规则价数规则(1)(2)(3):500:8:1CCC异价离子聚沉值之比异价离子聚沉值之比33PageWWH H第五节第五节 憎液溶胶的聚沉憎液溶胶的聚沉一一.电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用l混合电解质对胶体发生聚沉时，分三种情况，即混合电解质对胶体发生聚沉时，分三种情况，即加合作用、对抗作用和敏化作用。加合作用、对抗作用和敏化作用。加合作用加合作用 混合电解质的聚沉能力为各电解质聚沉混合电解质的聚

18、沉能力为各电解质聚沉能力之和能力之和 对抗作用对抗作用 混合电解质的聚沉力小于各电解质聚沉混合电解质的聚沉力小于各电解质聚沉能力之和能力之和 敏化作用敏化作用 混合电解质的聚沉力小于各电解质聚沉混合电解质的聚沉力小于各电解质聚沉能力之和能力之和34PageWWH H第五节第五节 憎液溶胶的聚沉憎液溶胶的聚沉二二.溶胶相互聚沉溶胶相互聚沉l两种带相电荷的溶胶混合时，当它们的总电量能两种带相电荷的溶胶混合时，当它们的总电量能相互中和时，即会发生相互聚沉相互中和时，即会发生相互聚沉35PageWWH H第五节第五节 憎液溶胶的聚沉憎液溶胶的聚沉三三.高分子聚沉剂的应用高分子聚沉剂的应用l某些可溶性高分子化合物可以通过搭桥作用、脱某些可溶性高分子化合物可以通过搭桥作用、脱水作用或电中和作用使胶体发生聚沉水作用或电中和作用使胶体发生聚沉36PageWWH H37PageWWH H第六节第六节 乳状液和泡沬乳状液和泡沬l异价离子相比，高价离子比低价离子的聚沉能力异价离子相比，高价离子比低价离子的聚沉能力大，即高价离子的聚沉值比低价离子的聚沉值小。大，即高价离子的聚沉值比低价离子的聚沉值小。遵守遵守Hardy-Schulze价数规则价数规则38PageWWH H39PageWWH H40PageWWH H