基础化学第九章 胶体分散系

第九章胶体分散系第一节分散系概述一、分散系的分类相和界面相：体系中物理和化学性质完全相同的部分称为相。比如：水，水蒸汽，冰各为一相。界面：两相接触时的分界面称为界面。比如：气-液、气-固、液-固界面。另外还有液-液、固-固界面。一、基本概念

分散系一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统称为分散系统，简称分散系。分散相分散系中被分散的物质称为分散相。分散介质分散系中容纳分散相的物质称为分散介质。按分散相粒子的直径的大小，分散系可分为粗分散系、胶体分散系和分子分散系。

分散相粒子大小分散系统类型分散相粒子的组成一般性质实例<1nm（10-9m）分子分散系（真溶液）小分子或离子均相；热力学稳定系统；分散相粒子扩散快，能透过滤纸和某些半透膜，形成真溶液NaCl、NaOHC6H12O6等水溶液1~100nm（10-9~10-7m）胶体分散系溶胶胶粒（分子、离子、原子的聚集体）非均相；热力学不稳定系统；分散相粒子扩散慢，能透过滤纸，不能透过半透膜氢氧化铁、硫化砷、碘化银及金、银、硫等单质溶胶高分子溶液高分子均相；热力学稳定系统；分散相粒子扩散慢，能透过滤纸，不能透过半透膜，形成溶液蛋白质、核酸等水溶液，橡胶的苯溶液缔合胶体胶束均相；热力学稳定系统；分散相粒子扩散慢，能透过滤纸，不能透过半透膜，形成胶囊溶液超过一定浓度的十二烷基硫酸钠溶液>100nm（10-7m）粗分散系（乳状液、悬浮液）粗粒子非均相；热力学不稳定系统；分散相粒子不能透过滤纸和半透膜乳汁、泥浆等根据分散相粒子直径小分子分散系离子分散系溶胶高分子溶液缔合胶体悬浊液乳状液胶体分散系1~100nm真溶液<1nm粗分散系>100nm（一）表面Gibbs自由能一、表面积与表面Gibbs自由能第二节表面现象减小表面能的途径：1.减小表面积2.减小表面张力（吸附）（二）表面积和比表面立方体的比表面球形的比表面多孔性固体二、表面活性剂（一）溶液表面上的吸附表面活性物质（二）表面活性剂结构特点：具有两亲性胶束缔合胶体临界胶束浓度（CMC）增溶三、乳化作用乳状液类型：水包油油包水O/WW/O

第三节溶胶

一、溶胶的基本性质

二、溶胶的稳定性与聚沉

(一）溶胶的光学性质1．Tyndall现象1869年，英国物理学家Tyndall发现：在暗室中让一束会聚的光通过溶胶，在与光束垂直的方向上可以看到一个圆锥形光柱，这种现象就称为Tyndall现象。溶胶的分散相粒子的直径在1~100nm之间，略小于可见光的波长（400~760nm)，因此当光通过溶胶时发生明显的散射作用，产生Tyndall现象。

一、溶胶的性质

1.Brown运动

溶胶的分散相粒子在分散介质中不停地做不规则的折线运动，这种运动称为Brown运动。

（二）溶胶的动力学性质

胶粒的Brown运动是由于胶粒受到处于不停运动的分散介质分子撞击，其合力不为零而引起的。2.扩散与沉降平衡

溶胶的分散相粒子由于Brown运动，能自动地从浓度较高处移向浓度较低处，这种现象称为扩散。在生物体内，扩散是物质输送或物质分子通过细胞膜的推动力之一。

溶胶在放置过程中，密度大于分散介质的胶粒，在重力作用下要沉降下来；另一方面由于胶粒的Brown运动引起的扩散作用又力图促使浓度均一。当上述两种方向相反的作用达到平衡时，越靠近容器的底部，单位体积溶液中的胶粒的数目越多；越靠近容器的上方，单位体积溶胶中的胶粒的数目越少，形成了一定的浓度梯度，这种现象称为沉降平衡。（三）溶胶的电学性质

1．电泳和电渗

质点在分散介质中的定向移动称为电泳。

在电场作用下，胶粒2．溶胶的双电层结构

（1）胶核的选择吸附：胶核的比表面很大，很容易吸附溶液中的离子。实验表明，与胶粒具有相同组成的离子优先被吸附。（2）胶粒表面分子的解离：胶粒与溶液中的分散介质接触时，表面分子发生解离，有一种离子进入溶液，而使胶粒带电。例如，硅酸溶胶的胶粒是由很多xSiO2·yH2O分子组成的表面上的H2SiO3分子在水分子作用下发生解离：，胶团的结构

溶胶的胶团结构也常用结构简式表示，如AgI负溶胶的结构简式表示为：[(AgI)m.nI-.(n-x)K+]x-.xK+AgI

溶胶的胶团结构示意图：1.KI过量2.AgNO3过量

[(AgI)m

·

nI-

·(n-x)K+]x-·xK+

胶核吸附离子反离子反离子

吸附层

胶粒

扩散层

胶团3.电动电势（ξ电势）ξ电势是滑动面与均匀液相之间的电势差。二、溶胶的稳定性与聚沉

溶胶具有一定的稳定性，其原因如下：（1）Brown运动：溶胶的胶粒的直径很小，Brown运动剧烈，能克服重力引起的沉降作用。（2）胶粒带电：同一种溶胶的胶粒带有相同电荷，当彼此接近时，由于静电作用相互排斥而分开。胶粒荷电量越多，胶粒之间静电斥力就越大，溶胶就越稳定。胶粒带电是大多数溶胶能稳定存在的主要原因。

（一）溶胶的稳定性

（3）溶剂化作用：溶胶的吸附层和扩散层的离子都是水化的（如为非水溶剂，则是溶剂化的），在水化膜保护下，胶粒较难因碰撞聚集变大而聚沉。水化膜越厚，胶粒就越稳定。(二）溶胶的聚沉

1．电解质对溶胶的聚沉作用

在溶胶中加入易溶强电解质，将使更多的反离子进入吸附层，减少了胶粒所带电荷，使水化膜变薄，使胶粒的Brown运动足以克服胶粒之间的静电斥力，导致胶粒在相互碰撞时可能聚集合并变大，最终从溶胶中聚沉下来。

通常用聚沉值来比较各种电解质对某一溶胶的聚沉能力。聚沉值是使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质溶液的最低浓度。电解质