第十二章--胶体化学.ppt

1,胶体化学是物理化学的一个重要分支。它所研究的领域是化学、物理学、材料科学、生物化学等诸多学科的交叉与重叠，它已成为这些学科的重要基础理论。胶体化学的理论和技术现在已广泛应用于化工、石油开采、催化、涂料、造纸、农药、纺织、食品、化妆品、染料、医药和环境保护等工业部门和技术领域。,2,胶体系统的光学性质胶体系统的动力性质胶体系统的电学性质憎液溶胶的胶团结构憎液溶胶的稳定理论DLVO理论憎液溶胶的聚沉乳状液,3,12.1胶体分散系统及其基本性质,胶体化学研究的对象是粒子直径至少在某个方向上在11000nm之间的分散系统。,分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质之中所构成的系统；,分散相：被分散的物质；,分散介质：另一种连续分布的物质,4,胶体系统中的分散相可以是一种物质，也可以是多种物质，可以是由许多原子或分子组成的粒子，也可以是一个大分子。,5,胶体系统通常还可分为三类：1）溶胶分散相不溶于分散介质，有很大的相界面，很高的界面能，因此是热力学不稳定系统；2）高分子溶液以分子形式溶于介质，没有相界面，为均相热力学稳定系统；3）缔合胶体分散相为表面活性剂缔合形成的胶束，分散相与分散介质间有很好的亲和性，也是均相热力学稳定系统。,6,分散相与分散介质之间有相界面,均相，无相界面高分子溶液,7,12.2胶体系统的光学性质,1、Tyndall（丁达尔）效应,丁达尔效应：在暗室里，将一束聚集的光投射到胶体系统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的光柱，其中并有微粒闪烁。,8,光散射：分子吸收一定波长的光，形成电偶极子，由其振荡向各个方向发射振动频率与入射光频率相同的光。,丁达尔效应是由于胶体粒子发生光散射而引起的,系统完全均匀：所有散射光相互抵消，看不到散射光；,系统不均匀：散射光不会被相互抵消，可看到散射光。,胶体系统的丁达尔效应是其高度的分散性和多相不均匀性的反应。,9,但粒子的直径不是越大越容易产生丁达尔效应：当粒子粒径波长时，发生光的反射；当粒子粒径1，质点表面可当作平面处理，有：,或,式中：v电泳速度，单位为ms-1；E电场强度（或称电位梯度），单位为Vm-1；u胶核的电迁移率，单位为m2V-1s-1，表示单位场强下的电泳速度；介质的介电常数，单位为Fm-1，=r0;r相对介电常数，0真空介电常数；介质的粘度，单位为Pas。,Smoluchowski公式(斯莫鲁科夫斯基),35,当球形粒子半径r较小双电层厚度-1较大即rRd+NH4+K+Na+Li+负离子的聚沉能力：FClBrNO3IOH,正离子水化能力强,r,水化能力,水化层厚,进入紧密层少,聚沉能力负离子水化能力弱,r,水化能力,水化层薄,进入紧密层多,聚沉能力,50,(2)高分子化合物的聚沉作用,搭桥效应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；脱水效应高分子对水的亲合力强，由于它的存在，使胶粒脱水，失去水化外壳而聚沉；电中和效应离子型的高分子，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。,51,12.6乳状液,由两种不互溶或部分互溶的液体所形成的粗分散系统，称为乳状液。,52,1.乳状液类型的鉴别,(1)染色法：将油（水）溶性染料滴入乳状液，在显微镜下观察，染色的一相为油（水）相。,(2)稀释法：将乳状液滴入水中或油中，若乳状液在水中能稀释，即为O/W型；在油中能稀释，即为W/O型。,(3)导电法：O/W型乳状液的导电性能远好于W/O型乳状液，通过测电导可区别两者。,53,2.乳状液的稳定,(1)降低界面张力(a)加入表面活性剂，G表，稳定性(b)表面活性剂的HLB值可决定形成乳状液的类型：HLB3-6:形成W/O型乳状液；HLB12-18:形成O/W型乳状液。,54,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。,（2）形成定向楔的界面,55,（3）形成扩散双电层离子型表面活性剂可形成扩散双电层，使乳状液稳定。,（4）界面膜的稳定作用增强界面膜的强度，可增加乳状液的稳定性。,（5）固体粉末的稳定作用某些固体粉末也可起乳化稳定剂的作用：水能润湿的固体粉末，可形成O/W型的乳状液，如粘土等，油能润湿的固体粉末，可形成W/O型的乳状液，如石墨，煤烟等。,56,根据Young方程：sosw=owcos,如sosw:cos为正，90o，水能润湿固体，固体大部分在水中，油水界面向油弯曲，形成O/W乳状液。,如so90o，油能润湿固体,固体大部分在油中，油水界面向水弯曲，形成W/O乳状液。,57,3.乳化剂的选择,1945年Griffin提出HLB法选择乳化剂：HLB:亲水亲油平衡hydrophilelipophilebalanceHLB，亲油性，8亲水。,58,HLB值可以从手册查出，也可以估算。,59,4.乳状液的去乳化,物理方法：离心分离，静电破乳，超声波破乳；物理化学方法：破坏乳化剂，加入破乳剂。,例如：加入异戊醇，它的表面活性很强，会替代原来的乳化剂吸附到界面上，但因它的链短又有分支，不能形成牢固的界面膜。加入某些能与乳化剂起化学反应的物质，破坏乳化剂，进而达到破乳的目的。,60,基本要求了解