高起本胶体1课件

第八章胶体化学

colloidchemistry

第八章胶体化学胶体：象牛奶，墨汁，油漆，胶水等这类物质从分散系统的粒度大小理解胶体典型的胶体溶胶大分子粒径与溶胶相近粗分数系表面积仍很大小分子溶液微多相（溶胶）粗分散大分子溶液r<10–9mr>10–7m分散系均相分散系(单相)非均相分散系(多相)胶体化学研究对象r=10–7~10–9m第一节溶胶的分类和基本特征二.基本特性溶胶是一定条件下形成的特殊状态，并非物质的本性，如NaCl有机胶体NaCl溶液

水硫磺水溶胶真溶液乙醇这种特殊状态，有三个基本特征1.特定分散度

10–7~10–9m2.相不均匀性（多相性）对介质不溶憎液胶体大分子溶液亲液胶体3.热力学不稳定性

高分散度，巨大表面积，表面能大，有自发聚集倾向，以降低表面能大分子溶液：热力学稳定系统三.溶胶质点形状椭球形棒形线形球形第二节溶胶的制备和净化一.分散法（物理的）1.研磨法（胶体磨）2.超声粉碎3.气流粉碎4.高压匀浆二．凝聚法

1.物理凝聚法(1)冷冻干燥溶液冰粉粒胶体冷冻真空升华不溶性介质(2)改变溶剂法

使溶解度骤变，如松香乙醇溶液（溶）演示水（不溶）溶胶二．凝聚法

1.物理凝聚法(1)冷冻干燥(2)改变溶剂法

C6H6Na(3)蒸气凝聚法

冷却剂真空泵(4)电弧法例Ag溶胶(5)包膜法利用表面活性剂形成胶囊包容分散相演示冰0.1NNaOHAg~演示二．凝聚法

溶胶溶胶3.溶胶净化

化学法制备的溶胶，往往含有过多的电解质一定量电解质是溶胶稳定的必要条件过量电解质使溶胶不稳定(1)渗析法

普通渗析

半透膜电渗析水+–半透膜水水二．凝聚法

4.溶胶净化

(2)超虑法：小分子电解质滤去，再用介质重新分散减压过滤加压过滤真空泵压缩空气半透膜半透膜第三节溶胶的动力性质一.扩散物质高浓度（大）低浓度（小）为扩散，结果自由能G，熵S

1．扩散速度与浓梯关系Fick定律mols–1

扩散系数面积浓度梯度演示一.扩散2．扩散系数与粒子大小关系Einstein导出：(球形粒子)扩散时平衡力：F阻=F扩F扩F阻扩散力（由浓度梯度驱动）：F阻=6rv

Stokes定律粘度位移速度（ms–1）阻力（由运动产生）：——由此可导出扩散系数公式二.Browm运动与Einstein方程Browm运动：溶胶质点在介质中无规则运动Einstein公式：时间t

内Brown运动位移与扩散系数D关系很容易在显微镜下观察，由此可求得溶胶粒子半径x演示x三.重力沉降与沉降平衡1.重力沉降重力场是不太强的力场，粗分散系（10–4m）可发生沉降力平衡：

F沉

=F阻

F沉

=F重

–F浮=Vg–V0g

F沉

F阻F阻=6rv

沉降速度沉降分析法，测v求粒径r(2)落球式粘度计，测v求

应用

三.重力沉降与沉降平衡2.沉降平衡

如果粒径不太大时力平衡：

F沉

=F扩

平衡浓度：F沉

F扩三.重力沉降与沉降平衡2.沉降平衡

平衡浓度：h1h2此式表明相同粒度r，h，c

相同高度h，r，c2/c1

小粒h1h2大粒四.离心沉降和沉降平衡1.离心沉降速度离心力场中，沉降速度v与所加的离心力场大小有关(1)离心沉降系数S

离心加速度=2x

：角速度，弧度s–1

x：离转轴距离定义S为单位力场中沉降速度观察时间t1

t2时，移动x1

x2，计算S

t1t2x1x2四.离心沉降和沉降平衡(2)由S计算颗粒大小r

和摩尔质量M

力平衡：F阻

=F沉

F沉F阻F沉

=F离–F浮

6rv

沉降速度或用于计算r：用于计算M：有时用比容代替密度四.离心沉降和沉降平衡例

25C，r=10–7m溶胶，=1.15103kgm–3，介质

=10–3Pas，求下列情况下粒子移动210–4m时所需用的时间(1)只考虑扩散(2)只考虑重力沉降(3)在104rpm转速的离心机中沉降（从x=0.05m处开始）解(1)扩散=210–4t=9265s(2)重力沉降t=6.1104s四.离心沉降和沉降平衡例

25C，r=10–7m溶胶，=1.15103kgm–3，介质

=10–3Pas，求下列情况下粒子移动210–4m时所需用的时间(3)在104rpm转速的离心机中沉降（从x=0.05m处开始）解(1)扩散t=9265s(2)重力沉降t=6.1104s(3)离心沉降t1=0，x1=0.05m，x2=0.05+210–4m（弧度/秒）t=11s第四节溶胶的光学性质一．溶胶的光散射现象光通过溶液时基本现象粒径<波长粒径>波长粒径~波长真溶液粗分散溶胶透明有色（补色）浑浊乳光透射吸收反射散射Tyndall效应一．溶胶的光散射现象Tyndall效应现象：暗室中光线通过溶胶时形成的“光柱”成因：

二次光源散射是溶胶特有的现象入射光电磁场作用光线二．光散射定律Reyleigh公式I

散射光强度I0

入射光强度

波长

粒子浓度(粒子数/体积)V

单个粒子体积n1，n2

粒子，介质折光率二．光散射定律Reyleigh公式可见光400～700nm

（兰红）从侧面看溶胶，呈兰色（散射）(2) I

，粒子浓度越大，散射光越强 浊度法测定溶胶的浓度(3)

I

V，粒子体积越大，散射光越强 从乳光强度分布确定粒度分布尘粒测定仪(4)

I

与折光率差n有关，n越大，散射光越强 因此散射光是由于光学不均匀性引起的 大分子溶液单相，n小，I

就小波长越短，散射光越强(1)

，三.溶胶的颜色吸收，与观察方向无关散射，与观察方向有关若吸收很弱，主要表现为散射，如AgCl，BaSO4溶胶：乳光若吸收较强，主要表现为其补色， 如Au溶胶（红），As2S3溶胶（黄）粒子大小可改变吸收~散射相对比 如Au溶胶 高度分散时，吸收为主：红 放置后粒子增大，散射为主：兰二个因素四.光学方法测定粒子大小