《胶体生工08级》PPT课件.ppt

1 第六章胶体分散体系 胶体是物质的一种特定分散状态 是一种或几种物质以一定分散度分散于另一种物质中构成的分散体系 胶体体系因具有高分散度和巨大表面积 因而表现出许多独特性质 基本内容 溶胶大 高 分子溶液乳状液凝胶 制备性质应用 分散体系 一种或者几种物质分散在另一种物质中所形成的体系分散相 被分散的物质分散介质 分散相所处的介质 例如 云 牛奶 珍珠 第一节胶体的概念 2 3 第一节胶体的概念 分散体系类型 按分散相颗粒大小分 4 分散体系类型 按分散相 分散介质的聚集状态分 5 第二节溶胶的制备 纯化及性质 分散法 凝聚法 更换溶剂法制硫溶胶 利用硫在不同溶剂中溶解度的差异 硫磺 酒精溶液 水 乳白色硫溶胶 水解反应制Fe OH 3溶胶 FeCl3 aq 3H2O 沸水 Fe OH 3 红棕色溶胶 3HCl 6 As2S3溶胶 金溶胶 控制溶液浓度可制得不同大小的胶粒 7 球形质点金溶胶 带状的质点氧化铁溶胶 丝状的质点V2O5溶胶 不同溶胶中胶粒的形状不同同一溶胶中胶粒的大小是不均匀的 8 溶胶的净化 利用半透膜进行渗析或超滤 除去多余的电解质离子 Fe OH 3溶胶 Cl Fe3 硝化纤维 火棉胶 溶于乙醚和乙醇的混合液中 将此溶液涂成薄膜 溶剂挥发完后即得半透膜 9 光学性质 丁达尔效应 光散射 动力学性质 布朗运动 沉降电学性质 电动现象 双电层结构 胶团的结构流变性质 黏度的物理意义 测定稳定性与聚沉 稳定的原因影响稳定性的因素 溶胶的性质 电解质 两种溶胶 高分子溶液 10 溶胶的光学性质 1 Tyndall效应 现象 溶胶粒子小于波长光的透射及散射 粗分散体系粒子大于波长光的反射及折射 2 产生的原因 可见光波长 400 700nm 11 超显微镜是用普通显微镜观察胶体粒子的Tyndall现象 3 服从的规律 Rayleigh光散射公式 散射光强度I 可见光波长 400 700nm 蓝紫光散射作用比红橙光强 可用于观察胶粒的数目 形状 Brown运动等 12 溶胶的动力学性质 布朗运动 胶体粒子 光点 不停地做无规则运动原因 胶粒自身的热运动 次要 分散介质分子对胶粒的撞击 主要 规律 温度越高 粒子越小 介质的黏度越小 布朗运动越剧烈 13 沉降 在重力作用下 胶粒下沉的过程 水中悬浮粒子 1cm所需时间 或 14 如何降低沉降速度 提高体系的稳定性 果蔬汁饮料植物蛋白饮料动物蛋白 乳 制品 减小粒子半径 粉碎 打浆 胶体磨 均质机处理 2 增加介质的粘度 使用增稠剂 15 溶胶的电学性质 电动现象 电泳 在外电场作用下 固体粒子在介质中的定向移动电渗 在外电场作用下 介质在固体粒子间隙中的定向移动 胶粒表面电荷的来源 吸附产生双电层 16 双电层结构 1 Helmholtz模型 17 2 Gouy Chapman模型 18 3 Stern模型 滑移面 滑移面 19 胶体粒子的结构 AgNO3 aq KI aq 过量 AgI 溶胶 KNO3 胶核 电势离子 紧密层反离子 扩散层反离子 胶粒 滑移面 胶团 20 Fe OH 3溶胶的胶团结构 FeCl3 aq 3H2O 沸水 Fe OH 3 红棕色溶胶 3HCl 胶粒带正电 As2S3溶胶的胶团结构 胶粒带负电 21 电解质对双电层 电势的影响 交换作用压缩作用 胶粒之间的排斥作用 胶体的稳定 22 溶胶的流变性质 黏度的物理意义 反映了液体流动时内摩擦力的大小 流动的难易程度 的单位为Pa s或mPa s 水 20 1 002mPa s 2 黏度的的测定 毛细管流动法 转筒法 落球法等 23 毛细管黏度计 旋转式黏度计 黏度计常数 24 溶胶的稳定性和聚沉 1 溶胶的相对稳定性 半径在10 9 10 6m之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中形成溶胶 因为胶粒小 比表面大 表面自由能高 可通过小粒子聚结成大粒子的方式 自发降低表面自由能 因此溶胶是热力学不稳定体系 相对稳定的原因 胶粒布朗运动而不沉降 动力学稳定性 胶粒双电层之间的排斥作用而不聚结 抗聚结稳定性 25 胶粒沉淀 排斥作用减弱发生聚结 布朗运动减弱发生沉降 失去稳定性的表现 聚沉 26 2 电解质对溶胶的聚沉 聚沉的外观标志 颜色的改变 由澄清透明变浑浊 静置后产生沉淀 聚沉机理 通过交换或压缩作用 使双电层 电势减小 排斥作用削弱 从而导致聚沉 聚沉值 使溶胶聚沉所需电解质的最小浓度单位一般以mmol L 1 聚沉力 27 规律 电解质的聚沉力主要决定于与胶粒所带电性相反 与反离子电性相同 离子的价数 离子价数越高 聚沉值越小 聚沉力越强 交换作用压缩作用 同价离子 聚沉力大体接近 28 3 两种溶胶的相互聚沉 需满足的条件 胶粒所带电性相反 Fe OH 3溶胶As2S3溶胶 二者用量适当 电量相等 作用机理 正 负电性胶粒靠静电引力 Al OH 3溶胶 水中悬浮的泥沙粒子 29 4 高分子对溶胶稳定性的影响 稳定 保护 作用 絮凝作用 多 少 二者的区别 决定因素不是高分子的种类 而是高分子的相对用量二者的作用机理 原因解释 30 稳定 保护 作用 吸附 絮凝作用 桥联 作用 体积限制效应渗透压效应 31 应用 稳定作用 絮凝作用 稳定剂 絮凝剂 澄清剂 混浊型果蔬汁饮料植物蛋白饮料动物蛋白 乳 制品 澄清型果汁饮料果酒 琼脂 明胶 羧甲基纤维素钠 黄原胶 卡拉胶 海藻酸钠等 0 3 0 5 0 02 0 1 32 对照0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 用明胶澄清山茱萸汁 33 第三节乳状液和微乳状液 分散相 内相 油滴 O W型 水滴 W O型 OilWater 分散介质 外相 乳状液中液滴分散度高 表面积大 有自发聚结合并成大液滴的趋势 G 0 属于热力学不稳定体系 如何提高乳状液的稳定性 34 乳化剂的乳化作用 吸附到油 水界面上 降低界面能 减缓小液珠自发合并的趋势 吸附到油 水界面上 形成界面膜 阻止小液珠合并 对于离子型表面活性剂 可以形成界面双电层 如 单甘酯 蔗糖酯等 35 第四节高 大 分子溶液 分子量大于10000的化合物称为高 大 分子化合物 天然高分子 淀粉 蛋白质 天然橡胶 合成高分子 聚乙烯 聚氯乙烯塑料 多数高分子化合物都是由许多链节联结而成的 但各自所含的链节数目 聚合度 并不相同 故其分子量并不均一 呈一定范围的分布 不同测定方法得到的分子量含义和数值是不同的 36 高分子化合物的溶解过程 高分子化合物 有限溶胀 无限溶胀 溶解 聚沉作用 盐析作用 减小双电层 电势 削弱其排斥作用 争夺溶剂 使高分子的溶解度减小而析出 所需电解质量较多 所需电解质量较少 向高分子水溶液中加入与水互溶的有机溶剂 如乙醇 可降低高分子的溶解度 从而使其沉淀出来 如蛋白质的提取分离 中成药加工中的水提醇沉工艺 果汁加工中果胶的检测 37 溶液中高分子的形态 柔性 线型高分子中链段的内旋转 使其呈现不同的构象 空间排布方式 无规线团 构象数最多的自然弯曲形态 影响因素 内因 主链上有侧链或其它基团时 会对链的内旋转造成阻碍外因 温度 溶剂 外加电解质 38 高分子溶液的性质 高分子溶液与溶胶的比较 39 高分子溶液的黏度 高分子溶液的黏度很大 是其主要特性之一 其主要原因在于 1 高分子在溶液中以无规线团存在 所占体积很大 阻碍了介质的流动 2 高分子的溶剂化作用 使大量溶剂束缚于高分子无规线团中 自由溶剂减少 流动性变差 3 在较大浓度的高分子溶液中 不同高分子链段间因相互作用而形成一定结构 所占体积更大 流动阻力增大 40 影响黏度的因素 高分子种类 温度 浓度等 41 黏度法测定高分子的平均摩尔质量 设纯溶剂的黏度为 0 大分子溶液的黏度为 相对粘度 增比粘度 比浓粘度 特性粘度 42 应用 增稠剂 稳定剂 能改善食品的物理性质 增加食品的粘稠性 赋予食品柔滑适口感 且具有稳定乳化状态和悬浮状态的高分子化合物 果蔬汁饮料植物蛋白饮料动物蛋白 乳 制品 43 44 45 46 0 04 0 12 0 2 0 08 0 16 0 2 0 0 2 0 4 47 高分子溶液的渗透压 由于高分子的溶剂化作用较强 其渗透压比相同浓度的小分子溶液的渗透压大 A 维利系数 与高分子在溶剂中的形态有关 斜率 A c 浓度g LM 高分子的分子量 48 高分子溶液的超速离心沉降 目前超速离心分离技术常用于天然高分子化合物的分离 提纯以及高分子物质相对分子量的测定 沉降速率法 离心力 沉降阻力 x1t1 49 蛋白质溶液的特性 等电点时 分子卷曲 柔性差 黏度小 溶解度低 偏离等电点时 分子舒展 柔性好 黏度升高 溶解度增大 50 pH值对花生蛋白 1 核桃仁蛋白 2 溶解度的影响 pH值对芝麻蛋白溶解度的影响 1 2 加工此类植物蛋白饮料时 应避开其等电点 51 第五节凝胶 凝胶由网状骨架和充斥其中的液体介质构成 处于固态和液态之间 兼具固体和液体的某些特点 但与固体和液体又不完全相同 刚性凝胶 颗粒是刚性的 弹性凝胶 颗粒是柔性的 溶胶 高分子溶液 胶凝 凝胶的类型 干凝胶 市售的含液量 30 冻胶 软胶 含液量 90 52 凝胶的制备 胶凝作用 干凝胶 有限溶胀 凝胶 溶胶 高分子溶液 凝胶 影响因素 温度 温度高时为溶液 当温度降至室温时形成凝胶 5 明胶溶液降温至18 开始胶凝浓度 需大于一定的浓度才能胶凝明胶1 5 琼脂0 25 电解质 约为聚沉值的一半pH值 蛋白质溶液等电点时胶凝 53 联结力 凝胶的稳定性 范德华引力 易受外力破坏氢键 盐键 加热可破坏化学键 网状结构不易被破坏 54 凝胶的特性 溶胀 干凝胶在液体介质中吸收液体而体积膨胀 触变性 凝胶在外力作用下 如搅拌 振动 成为流体 外力撤消后又逐渐恢复为凝胶 钻井泥浆油漆 涂料牙膏中性笔芯 脱液收缩 新制备的凝胶在放置过程中析出部分液体 凝胶自身体积缩小 55 56 凝胶