7章-表面化学与胶体化学.ppt

1、第七章 表面化学和胶体化学,1 引 言,界面无处不在，没有界面的世界是无法想象的。,界面(表面)现象随处可见 球型的液滴和气泡、它们碰撞后的自动聚集长大； 桌面上水滴与汞滴的不同、及在玻璃管中呈凹和凸液面； 液体的过热、过冷，溶液的过饱和； 活性炭的脱色、多孔硅胶的吸水干燥功能等。,一、几个概念 表面化学：研究物质相界面上发生的现象的规律。 1. 界面和表面 界面（interface）：密切接触的两相间的过渡区， 约10-910 -8 m， 有几个分子层厚。相界面的性质与相邻两个相的性质不同，通常又将相界面称为表面相，而将相邻两个相称为体相。表面相的分子和体相的分子是有差异的。正是由于这种差异

2、而在各种相界面上发生一系列表面现象。,由于人们看不到气相，故常将气-液和气-固界面称为表面，而把其余的相界面称为界面。实质上都是相间界面。 五类界面：气(g)-液(l),气(g)- 固(s), 液(l)- 固(s) ，液(l1)-液(l2) ，固(s1)- 固(s2) 表面（surface）： 若其中的一相为气相（习惯）。如l-g，s-g。,2. 界面现象和表面现象： 在相的界面上发生的行为 。 如： 露珠为球形 微小液滴易蒸发 水在毛细管中会自动上升,将边长为10-2m的立方体逐渐分割成小立方体时，表面积将发生很大的变化，当边长为10-9m时，总表面积达6000m2。这样巨大的表面，其表面效

3、应就不能忽略了。 可见：体系的分散程度越高，比表面积越大。,3. 比表面A0 单位（量纲）：长度-1,或 单位（量纲）：面积质量-1,分割成边长为 的小立方体，,例如：有边长为 的立方体，,表面（界面）现象的形成： 处于表面(界面)的分子具有比其内部分子过剩的能量。系统分散度愈大过剩能量愈大。,分散度的度量比表面：单位质量(或体积)的物质的表面积。,高的表面能必将引起特殊的表面性质。 人脑的总表面积比猿脑大10倍； 绿叶具有大的质量表面，提高了光合作用的量子效率； 固体催化剂的催化作用，在于其高活性的表面； 达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和多相催

4、化方面的研究热点。,二、表面化学和胶体化学的关系 胶体：粒子粒径在1nm100nm间的高度分散的多相体系。 胶体粒子的比表面积极大，表面效应极为显著。,界面性质的应用： 轻工业(日化、造纸、涂料、橡胶); 催化化工; 材料制备及加工； 採油、选矿及冶金； 生物医药； 环境治理等。,2 表 面 热 力 学 性 质,表面层粒子受力分析,一、表面张力及其影响,表面相分子和体相分子所具有的能量是不同的，因它们所处的力场不同。以气-液界面为例，如右图所示，表面相分子处于一个不对称,的力场，因而其所受的合力不为0。在不对称的力场作用下，表面相分子有钻向体相的趋势。所以液体都有缩小表面而取球形的趋势。这就意

5、味着若要把液体内部分子移至表面（即扩大表面），就必须克服此力而做功。,例：记 ，金属丝移动 到一定位置时，可以保持不再滑动,表面张力,1. 表面张力 表面层粒子受力不均匀，产生内压力。 表面有自动缩小的趋势，产生表面收缩力。,金属键离子键极性键非极性键, 与压强有关, 与温度有关 一般：温度升高,；温度升高到临界温度Tc时，0,其它：分散度 ,运动情况等, 与接触相的性质有关,一般：压强升高,；,2. 影响表面张力的因素, 与物质本性有关,分子间的作用力越大，越大：,接触相相同,固体液体,二、比表面Gibbs自由能与表面Gibbs自由能,恒T、P、恒组成、可逆过程，生成dAs新表面需环境作功：

6、dGT，p=Wr=dAs,表面分子具有比内部分子高的能量 例如：一滴水（1克水），比表面积A0=4.85cm2g-1 表面能约为4.8572.810-7 = 3.510-5 J r =10-7cm小水滴，比表面积 A0=3.0107 cm2g-1 表面能达到 220J，是原有表面能的6.3106倍。,积分：,则：= Gs/As= Wr/As,得：,：（比）表面Gibbs自由能，表面自由能。也表示恒T，p，ni下，增加单位面积所必须对体系作的非体积功，又称比表面功。 单位量纲：Jm-2 Jm-2 = Nmm-2 = Nm-1,讨论：dU =TdS pdV +dAs+idni dH =TdS +

7、Vdp +dAs+idni dA =-SdT pdV +dAs+idni dG =-SdT +Vdp +dAs+idni,注意：表面自由能与表面张力的代表符相同，均为，量纲相通，但两者的概念不同！ 表面自由能是单位表面积的能量，标量； 表面张力是单位长度上的力，矢量。,GT,p =As+ini ，GT,p =ini =（GT,p - GT,p）/As = Gs/As Gs：(比)表面过剩Gibbs自由能，表面过剩自由能 恒T，p下的表面过程有： dGT,p = dGs =dAs+ Asd0 体系中各相组成（ni）恒定，确定，则： dGs = dAs 0，表面积减小为自动过程；微物 表面积不能改

8、变时， dGs = Asd 0， 减小为自动过程，吸附，润湿等表面过程。,自动,平衡,自动,平衡,平衡,自动,要点： 1） 表面分子所受到不对称力场 表面张力 2） 一切减小 ，As 的过程为自动过程 提问：表面Gibbs自由能、比表面Gibbs自由能、 表面张力三者的概念、单位是否相同？ 如何表示？ 固体表面有过剩的Gibbs自由能吗？它与 液体的有何不同？,一、弯曲液面下的附加压强 弯曲液面的附加压强:由于表面张力的作用，弯曲液面下的液体要受到一个附加的压力,如图。,3 弯曲表面的特性,其大小与表面的弯曲程度、表面张力的大小相关,Young-Laplace公式,球面,任意曲面,附加压强ps

9、：由表面张力的合力产生，指向“球心”的压强,适用范围： 1)适用毛细管直径0.5mm情形 2)适用于r为定值的小液滴或液体中小气泡。 注意： 1) r 的符号： 凸液面，r0，ps0， r 指向液相(固相)内部 凹液面，r 0，ps0， r 指向气相 平液面，r,ps0， 2）气泡的附加压强： 肥皂泡两个l-g界面，r1r2 ps=ps,1+ ps,2= 4/r,r1,r2,ps,1,ps,2,气,气,例:有完全为水润湿的两似球形固体微粒，其接触点周围有水,气/液界面的形状类似于滑轮槽，气/液界面的曲率半径为0.02mm，滑轮槽的最小内径为0.16mm，已知20时水的表面张力为72.810-3

10、 Nm-1。请定量说明水对微粒的聚结是否有利？ 解：r1= 210-5 m r2= 810-5 m,毛细现象：毛细管插入液相中，毛细管内液体上升或下降的现象。 原因：附加压强 ps=p静压时， 在液面处达力平衡,p大气,h,p大气,pS,r,rm,ps= 2/r p静压=gh cos=rm/r 2/r =gh 2cos/rm=gh h = 2cos/rmg rm , , h 90o，h0； 90o ，h0；rm，h 0,rm：毛细管半径 r：凹液面曲率半径,公式应用：测表面张力 最大气泡压力法,气泡长大，最终逸出 气泡曲率半径r 变化： 大小大 ps变化：小大小 ps,max= 2/r (r曲

11、率=r毛细管),显然，当 r=R 时，p最大,二、微小物质的特性 微小物质：比表面积大，Gs=As大 1.弯曲液面的饱和蒸气压与表面曲率半径的关系,定T 下，质量为dg的液体 从小液滴大液滴：,另设质量为dg的液体从小液滴蒸发 扩散(dG)凝结大液滴：,Kelvin方程,),1,1,(,2,ln,1,2,1,2,r,r,RT,M,p,p,r,r,-,=,r,当r1 时，即为平面液体，则pr1 p0, 气泡或凹液面，r0，则：pr= p凹 p0， 且|r|越小，p凹越小； 液滴或凸液面，r0，则：pr= p凸 p0， r/m 10-6 10-7 10-8 10-9 pr / p0 1.001 1

12、.011 1.114 2.95 物质要小到一定程度，表面效应才显著 微小物质的饱和蒸气压 pr 增大， 其化学势增高, 微小物质的熔点低（凸面） 微小物质的饱和蒸气压大块物质饱和蒸气压,微小物质化学势,大块物质化学势,微物熔融应满足：,只有降低熔点，才能使 减小，故有：,Tf（微小） Tf（大块）, 微小固体物质的溶解度大 溶解度：恒Tp下，溶质在溶剂中达到溶解平衡时的（饱和）浓度。 将开尔文公式与亨利定律结合，推导得：,若r2r1，则c2 c1， 即：物质颗粒越小，其溶解度越大；如果溶液中既有大颗粒，也有小颗粒，则小颗粒将不断溶解，大颗粒不断长大，这就是重量分析中所谓沉淀物陈化的依据。陈化过

13、的沉淀易于过滤，且较纯净。, 微小物质化学活性大 微小物质化学势高，所以化学活性大, 介安状态与新相难成 易蒸发，易升华，易融化，易溶解，其逆过程难冷凝，难凝华，难凝固，难结晶。 共同特征：从原体系中形成新的相态，初成的新相颗粒是极微小的，则i大，微粒很快蒸发(升华，融化，溶解)。形成亚稳（介安）体系 过饱和蒸气 过冷液体 过热液体 过饱和溶液,介安状态（热力学不稳定状态）,pB,B,p,pA,蒸气压，因此对平面液体饱和的蒸气对微小液滴却未饱和。这种对平面液体而言应当凝结而未凝结的蒸气称过饱和蒸气。人工降雨就是向过饱和云层喷撒AgI颗粒作为凝结中心。, 过冷液体 原因：凝固点下降。 只有当液体

14、的温度降到其凝固点时，液体才会凝固。但液体凝固时最初总是要生成极微小的固体，而微小固体具有较低的熔点，因此对平面固体平衡的液体对微小固体却未平衡。这种对平面固体而言应当凝固而未凝固的液体称过冷液体。如纯净水可到-40不结冰。如果液体中有微小固体，则液体可在较小的过冷程度下凝固，因微小固体可作为凝固种子。,过热液体 液体在正常沸腾温度不沸腾，要温度超过正常沸腾温度才沸腾。 原因：液体表面气化，液体内部的极微小气泡（新相）不能长大逸出（气泡内为凹液面）。 小气泡受到的压力为： p = p大气+ ps+ p静 p静=gh ps = 2/r,p大气,ps,h,如 r =-10-8m，T = 373.1

15、5K时， = 58.8510-3N.m-1， ps= 2 /r =11.77103kPa,h = 0.02m，=958.1kgm-3 p静=gh = 958.19.80.02=0.1878kPa p大气=100kPa p =100 + 0.1878 + 11.77103 = 11.87103kPa 根据开尔文公式 得： 气泡内液面上的液体饱和蒸气压为： pr=94.34kPa p pr, 过饱和溶液 原因：微小物质的溶解度大。解决方法：加晶种 只有当溶质的浓度大到其饱和浓度时，溶质才会从溶液中结晶出来。但溶质结晶时最初总是要生成极微小的晶体，而微小晶体具有较大的溶解度，因此对平面固体饱和的溶液

16、对微小晶体却未饱和。这种对平面固体而言应当结晶而未结晶的溶液称过饱和溶液。如果溶液中有晶种，则溶液可在较小的过饱和程度下结晶。,亚稳状态是热力学不稳定状态，打破时自发倾向很大(如爆沸)。实际过程中，可根据需要消除或造成亚稳状态。,dGs=Asd0是自动过程，降低程度不同，润湿程度不同。,4 固/液界面现象,一、润湿定义： 液体与固体（或液体与液体）接触时，系统的Gibbs能降低者为润湿。G值降低愈多，润湿程度愈高。 润湿时，两介质相亲；不润湿时，两介质相憎。 润湿过程可能 、 AS皆变，根据界面热力学有：,时为自发。,0,+,=,d,A,dA,dG,S,S,s/g s/l l/g 沾湿的条件,

17、Wa愈大(Ga愈负) 界面结合力 愈强附着润湿程度愈高。,内聚功（Wc） 内聚：其实质是某种液体在与之完全相同的液体 表面铺展的逆向过程。 内聚功：Wc = 2l/g = WaWc = 若WaWc ，则 0， G展 0，自动铺展。,Gs 增大 更难于进行 润湿层次增高,GT,p,沾湿=Gs,沾湿=s/l -s/g -l/g GT,p,浸湿 = Gs,浸湿 =s/l -s/g GT,p,铺展= Gs,铺展=s/l -s/g+l/g,3.铺展润湿（完全润湿） 少量的某液体在光滑的s/g界面（或l/g界面） 上自动展开，形成一层液态薄膜的过程。 特点： l/g界面增加很多，A l/g,始Al/g,末

18、；原有的s/g界面（或l/g界面）消失，为新的l/g界面取代。 始态：一个s/g界面；末态：一个s/l和l/g界面； G展 = l/g +s/ls/g 0,自动,平衡,l-g,s-l,x(l-g) (x1),比较几种润湿，并将杨氏方程代入,提问：液体润湿固体，对同一液体来说，固体表面张力大的容易润湿还是小的容易润湿？对同一固体来说，液体表面张力大的容易 润湿还是小的容易润湿？,二、接触角（润湿角） 1.接触角（）： 固、液、气三相交点处，固-液界面的水平线与气-液界面在交点处切线之间的夹角，且总在液滴内。,2 杨氏方程(Young方程） o点受力分析： 表面张力，s/g，s/l，l/g 的方向

19、确定：使界面缩小 三个力处于平衡状态，合力为0（水平方向）,Young方程,l,s,g,l/g,s/l,s/g,o,3与润湿现象的关系, 若 ，则= 0，符合铺展润湿的最低条件，故发生完全润湿(可逆)； 若0 ，则090o s/g s/l 是浸湿的最低条件，故在此范围内发生浸润； 90o 是润湿与否的分界线 90o 液体润湿固体；90o液体不润湿固体； 若 0 ，则90o 180o 在此范围内不润湿，=180o为完全不润湿,4接触角测量 1）直接观察法：照相，测角度。 例：高温x-射线透射仪测金属(冰铜)与炉渣间 2）显微测算,四润湿现象的应用 利用润湿：金属Al电解（熔液润湿电极）、金属 焊

20、接印染洗涤农药、机械设备润滑 利用不润湿：注水采油矿物浮选 应用很多，其它自学。,分子在物体界面富集的现象或物体界面层中物质浓度发生变化的现象皆称为吸附。被吸附的物质叫吸附质，起吸附作用的物质叫吸附剂。固体表面的原子，由于受到不对称的力场的作用，可吸附气体或液体分子，以减弱这种不对称的力场。氯化钙和硅胶用于吸潮，即是固体吸附气体的例子。吸附作用可发生在各种相界面上，如气-液、气-固、液-固和液-液界面上。本节只讨论气-固界面的吸附。,5 固/气界面的吸附作用,一、吸附热力学 1.吸附热 固体吸附气体时，气体分子运动自由度下降， 则：Ss0 ，表面过程Gs0，可逆条件下， Qr = TSs 0

21、，故吸附过程为放热反应 且：Hs= Gs + TSs 0,2吸附热的确定 量热方法：用热量计 由克-克公式计算（等量吸附热）,吸附热的大小 吸附强弱，吸附性质小：与气体的液化热接近，气体液化为物理过程大：与化学反应的热效应接近，吸附 化学过程,二、物理吸附与化学吸附 吸收光谱，有新的特征谱线出现 化学吸附原有特征谱线出现位移或加强 物理吸附共同之处是吸附热服从同一规律，吸附量也服从同一规律。化学吸附和物理吸附的比较见表格 1,表格 1 化学吸附和物理吸附的比较,物理吸附与化 学并不一定是 截然分开的， 由物理吸附转 到化学吸附也 许是捷径。,Ed Ea,|QC| |QP |,三、吸附曲线类型

22、1吸附量： 吸附达到平衡时单位质量的吸附剂吸附气体的 体积V（标准状态下）或物质的量（摩尔数）。 = V/m m3g-1 m3kg-1 或 = n/m molg-1 molkg-1 显然 = f (T,p) ,T, p之间的关系(三维),2. 吸附曲线： 恒 T = f (p) 吸附等温式 吸附等温线 恒 p = f (T) 吸附等压式 吸附等压线 恒 p= f (T) 吸附等量式 吸附等量线,根据吸附等量线数据，作出吸附压强(p)与温度(1/T)曲线，可以求出吸附热。 最常用的是吸附等温线，有五种类型(P182),四、固体吸附气体的等温方程式（三个） 1Freundlich公式 - 经验(实

23、验)式,2. Langmuir单分子层吸附理论 三点假设：吸附剂表面是均匀的 吸附是单分子层吸附 被吸附分子间无相互作用 动态平衡：吸附和解吸可建立动态平衡 b = k吸/k解（吸附平衡常数）,Freundlich公式在中等压力下（等温线中段）与实验事实吻合,但常数和物理意义不明确。,用符号表示固相表面上的吸附点被气体分子覆盖的分数（ 01 ），则（1- ）代表尚未被分子覆盖的固相表面吸附点的分数。,k,=,=,又由： 则：,=,q,m,压强低(p小)，吸附弱(b小)， bp1，p1； 压强高(p大)，吸附强(b大)， bp1，p0； 一般状态下， p01 p1/n (弗伦德利希表达)。,重要

24、应用：固体催化剂催化气相反应，见反应动力学,3BET多分子层吸附理论（Brunauer-Emmett-Teller提出） 是实验测定比表面积的理论基础。 改进之处：表面吸附一层分子之后被吸附分子本身因具有范德华引力还可以发生多分子层吸附；第一层的吸附与以后的吸附有本质上的不同，第一层吸附热与以后各层的吸附热不相同，但第二层后各层的吸附热相同，接近气体凝聚热。 c为与首层吸附量和冷凝热有关的参数； p*为吸附质在测量温度下的饱和蒸气压。 (p/p*=0.050.35)均能较好地描述。重要的应用：测定固体的比表面as 提问：为什么气体在固体表面上的吸附总是放热？ 但确有些气体在固体表面上的吸附是吸

25、热的（如H2在玻璃上的吸附），如何解释？,五、固/液界面现象,若cB,0 cB，则B 0。,一、固/液界面的吸附 1.固/液界面吸附的特点 固体在溶液中吸附较为复杂，至今尚未有完满的理论。因为吸附剂除了吸附溶质外还可以吸附溶剂。,2.固/液界面吸附的一些经验规律 自学,3.固/液界面吸附等温线 非稀溶液复合吸附等温线 稀溶液吸附等温线,6 液/气 界 面 现 象,一、溶液表面吸附 1. 溶液表面的吸附现象 降低表面张力(d0)的表面过程为自动过程。 形成溶液时，若溶质 溶剂，则溶质将自动、大 量进入表面层，形成溶质在溶液表面的自动聚集。 这就符合吸附的定义，称为溶液表面的吸附现象。,吸附量定义

26、(简单)为：,溶质 溶剂，出现 cin cs，B 0，正吸附 溶质 溶剂，出现 cin cs，B 0，负吸附,改变表面张力趋势溶质的扩散趋势(动态平衡),2表面张力等温线（三种类型） 1）A线：c , ，负吸附 例：不挥发酸（碱）， 含多个OH-基的有机化合物 2）B线： c，, 正吸附。 例：大部分低脂肪酸，醇， 醛等极性有机物，比水小。,3) C线： c，到一定浓度后，几乎 不再变化，正吸附。 例： 含八个C原子的有机酸，有机胺盐，磺酸盐， 苯磺酸盐。最低点，可能是杂质影响的结果。,4.溶液表面吸附的Gibbs吸附等温式 （1） 推导 二元溶液：溶剂量：n1(本体相) ，n1s(表面相),

27、 溶质量：n2 (本体相)，n2s(表面相) dG = - SdT+Vd p+dAs+idni 恒T，p下：dG =dAs+ idni 表面层：dGs =dAs+ 1sdn1s+ 2sdn2s （1） 积分：Gs =As+ 1sn1s+ 2sn2s dGs =dAs+ Asd +1sdn1s+2sdn2s + n1sd1s +n2sd 2s （2） Asd= -（ n1sd1s +n2sd 2s ） (3),由溶液本体的Gibbs-Duhem 方程 n1d1+ n2d2=0 得：,(5) 将(4)、(5)代入(3)得：Asd= -(n2s - n1s )d 2 又：d2=RTdlna2=a2-

28、1RTda2 （2=2+RTlna2）,平衡时，,Gibbs吸附等温式,2意义：单位面积的表面层中，所含溶质的量与同量溶剂在溶液本体中所含溶质的量的差值，称溶质的表面吸附量（表面超额）。 若为稀溶液，则 a 用 c 代替，故有：,Gibbs吸附等温式,：也是一种溶质的表面活性,（2） c 关系 A类线 ，d/dc0，0，负吸附， 表面浓度低于本体浓度；, B类线：d/dc0， 0，正吸附， 表 面浓度高于本体浓度； C类线：达极小值 后，几乎不变，具 有饱和吸附量，即， 表面浓度与 内部浓度 有确定差值(不变)。,c,C,B, (d/dc) 越大，越大。,A,5.表面惰性物质与表面活性物质 1

29、）表面惰性物质： 凡是使溶液表面张力增加的物质， 例A； 2）表面活性物质： 凡是使溶液表面张力减小的物质， 例B，C。 习惯上：加入少量就能显著降低表面张力的物 质，又称表面活性剂，例C 。,二、表面活性剂 加入少量就能显著降低溶液表面张力的物质 1. 结构特点和分类 结构特点：具有不对称性，含两亲基团， 用 表 示，以水的表面活性剂为例， 亲水(憎油)极性基团：易溶于极性溶剂中 亲油(憎水)非极性基团：一般为碳氢链 分类：可按用途、物理性质或化学结构分类,按化学结构分： 离子型：在水中能电离为离子 阴离子型 RCOONaRCOO 阳离子型 RNH3ClRNH3+ 两性型 R1NHR2COO

30、H R1NHR2COO R1NH2R2COOH+ 非离子型：在水中不能电离为离子 HOCH2CH2OCH2nCH2OH 混合型：含有两种亲水基团，一个带电，一个不带电 R(C2H4O)n SO4 Na,位置：对应-c 曲线上转折处,胶团：稳定存在， 无表面活性,形状：球，棒， 层，椭圆,CMC,临界胶团浓度（CMC）： 形成一定形状的胶团所需表面活性物质的 最低浓度。CMC越小，表面活性越大。 CMC测定：通过物理化学性质的转折点。 L-B膜形成,3.表面活性剂的应用 润湿作用 ， 改变 ，可以改变润湿状态（程度） 助磨：干磨效率 湿磨效率,4. 表面活性剂的HLB值 HLB值：亲水亲油平衡值

31、, 增溶作用 起泡作用与消泡作用 洗涤去污作用 润湿、起泡、增溶、乳化, 估算 Davies提出： HLB=7+（基团HLB） 离子型表面活性剂也适用,（非离子型）,一、分散体系的分类 1定义:把一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的体系叫分散体系,被分散的物质叫分散相；另一种物质叫分散介质。 2. 按分散度分 分散系统 粒子线度 实 例 分子分散 1nm 乙醇水溶液、空气 胶体分散 1nm100nm AgI或Al(OH)3 粗分散 100nm 悬浊液、乳浊液、泡沫,7 胶体化学基本概念,3. 不同分散系统的性质 分子分散：透明，不能发生光的散射，扩散 速度快，溶质和溶剂均可透过半透膜，溶质

32、和溶 剂不会自动的分散成两相，热力学稳定体系，溶 质、溶剂间无相界面，为均相系统。 胶体分散：分散质与分散相间存在界面，微 小粒子高度分散，恒T、p下： dGs= dAs+Asd 微小粒子有自动聚集成大颗粒或降低的趋势，扩,散速度慢，渗透压低，不能透过半透膜（热力学 不稳定体系，但动力学稳定体系-布朗运动） 粗分散体系：分散质与分散相间存在界面。 与胶体存在共同特性，也是胶体化学的研究对象 注意：高分子化合物从分散度（线度大小）为胶 体分散系统，具有溶胶性质（如扩散速率慢，不 能通过半透膜），与水或其它溶剂具有很强亲和 力，过去称为亲液溶胶，为热力学稳定系统，为 真溶液均相体系。,憎液溶胶：

33、其它溶胶分散系（具有明显的憎水性）。 二、 胶体的制备与纯化（自学） 1制备 亲液胶体：直接溶解 憎液胶体：分散法(胶磨法 、超声波法、胶溶法) 凝聚法(物理凝聚与化学凝聚方法) 2纯化： 除去胶体中的电解质及杂质，常用：半透膜渗析。,三、胶体的基本性质 1. 动力性质：胶体粒子不规则热运动引起。 （1）布朗运动：线度40nm的粒子，在分散介质中处于不停的，无规则的热运动状态。,（2）扩散：有浓度梯度时，物质粒子因热运动而发生宏观上的定向迁移(高浓度低浓度)。T一定：动能=(3/2)kT = (1/2) mv2 = const 胶体粒子运动速率溶液中的溶质运动速率 布朗运动公式，爱因斯坦-布朗

34、位移公式， 可求出胶团的摩尔质量：M = (4/3)r3L,（3）渗透压,n: 体积为V的溶液中所含溶质的量。 对大分子溶液，注意唐南平衡。,（4）沉降与沉降平衡 沉降与沉降平衡 沉降：多相分散系统中的物质粒子，因受重力作用下沉的过程。 扩散沉降 沉降平衡：扩散速率=沉降速率, 沉降速度： 当重力场中净力（重力与浮力差）等于介质中质点所受阻力时，质点作匀速运动，此运动速率为沉降速率。,解释一些现象， 如离心分离技术。,2.光学性质 丁达尔（Tyndall）现象： 一束光通过溶胶，从侧面（与光垂直方向） 可以看到一个光的圆锥体，区分溶胶与溶液 原因：发生了光的散射作用 分散相粒子尺寸 入射光波长

35、：反射或折散 分散相粒子尺寸 入射光波长：散射 胶体1100nm，可见光波长400 700nm,散射光强瑞利公式：, I-4 ：可解释现实中多彩的散射光； In ：可解释憎液溶胶与亲液溶胶的差异； n2(n0)2 = ( n + n0)( nn0) = n( n+n0) IV 2： 可解释真溶液为什么难见光散射； IN ： 可解释浊度计的基本原理；等等。,四、胶体的电性质 1.电动现象：在外场作用下，分散相与分散介质之间发生相对移动的现象。 电泳：在外电场作用下，胶体粒子（分散相）在分散介质中定向移动的现象。 胶体粒子带电 实验结果： 在相同的电势梯度下，胶体粒子与一般离子 具有相近的移动速率 胶体粒子带电量大 胶体粒子质量为一般离子的1000倍，胶体离子带电量也应为一般离子的1000倍。,电渗：在多孔膜(或毛细管) 的两端施加一定电压， 分散介质将通过多孔 膜而定向移动液 体带电，多孔膜带电 与液体相反。, 向溶胶中加入电解质，电泳速率降低甚至降为零 外加电解质可以改变胶体粒子带电的多少甚至带电符号相反。,实验结果：外加电解压对电渗速度影响大。