第十二章 胶体化学.ppt

1、第十二章,胶体化学,121 基本概念,一、分散系统定义,把一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统，称为分散系统。,分散相：分散系统中被分散的物质。,分散介质：分散系统中呈连续分布的物质。,二、分散系统的类型,1、按分散相粒子大小分类,分散系统,真溶液 （d1nm）,胶体系统 （1nmd1000nm）,粗分散系统 （d1000nm）,溶胶 （憎液溶胶 ）,高分子溶液 （亲液溶胶）,缔合胶体,2、按分散相和分散介质聚集状态的不同分类,二、胶体的特性,1、胶体系统可透明或不透明；,2、胶体系统可发生光散射；,3、胶体粒子扩散速率慢；,4、胶体粒子不能透过半透膜，有较高的渗透压。,122 胶体的

2、制备及性质,一、胶体的制备,1、分散法：,利用机械设备，将粗分散的物料分散成胶体。, 胶体磨粉碎法, 气流粉碎机粉碎法, 电弧法,2、凝聚法, 物理凝聚法,将蒸气状态的物质或溶解状态的物质凝聚为胶体状态的方法。, 蒸气凝聚法, 过饱和法, 化学凝聚法,利用生成不溶性物质的化学反应，控制析晶过程，使其停留在胶核尺度的阶段，而得到溶胶的方法。,3、溶胶的净化,渗析法：利用胶体粒子不能透过半透膜的特点，分离出溶胶中多余的电解质或其它杂质，此法称为渗析法。,二、胶体系统的性质,1、胶体系统的光学性质,丁铎尔（Tyndall）效应（乳光效应）,参见P304 图12.2.1,瑞利公式,单位体积液溶胶的散射

3、光强度,入射光的强度,入射光的波长,每个分散相粒子的体积,单位体积中的粒子数（数密度）,分散相和介质的折射率,散射角（观察方向与入射光方向间的夹角,观察者与散射中心的距离,、,粒子大小的近似测定,超显微镜：根据丁铎尔效应设计出的显微镜，在与入射光垂直的方向上及黑暗视野的条件下观察，由此可以观察到胶体粒子的存在及运动。,对球形粒子,2、胶体系统的动力性质, 布朗（Brown）运动,参见P307 图12.3.1,爱因斯坦布朗平均位移公式,t时间间隔内粒子的平均位移,粒子的半径,分散介质的粘度,热力学温度,阿伏加德罗常数,普适气体常数,参见P307表12.3.1, 扩散,在有浓度梯度存在时，物质粒子

4、因热运动（布朗运动）而发生宏观上的定向迁移现象，称为扩散。,对球形粒子：, 沉降与沉降平衡,沉降：多相分散系统中的粒子，因受重力作用而下沉的过程，称为沉降。,沉降平衡：当沉降与扩散处于平衡时，则称为沉降平衡。,贝林公式：,、,分别是在高度h1、h2处粒子,的数密度,M粒子的摩尔质量,、,分别为粒子及介质的密度,g重力加速度,对地球表面上的大气分子：,3、胶体系统的电学性质, 电动现象,在外力作用下，迫使固液两相发生相对运动时，可产生电势差。溶胶的这种与电势差有关的相对运动，称为电动现象。,注:溶胶粒子表面带电是溶胶能够稳定存在相当长时间的一个重要原因。,溶胶粒子表面带电的原因：,固体表面可以从

5、溶液中有选择地吸附某种粒子而带电；,法扬斯帕尼斯（FajansPancth）规则：离子晶体表面对溶液中能与晶格上电荷符号相反的离子生成难溶或电离度很小的化合物的那些离子，具有优先吸附作用。若吸附正离子，晶体表面带正电荷；反之，带负电荷。,固体表面上的某些分子、原子，在溶液中发生电离，也可导致固体表面带电。, 双电层理论,平板电容器模型,电动电势（电势）：质点运动时固液两相发生相对移动时边界处与液体内部的电势差。,扩散双电层理论,斯特恩扩散双电层理论,只有在固、液两相发生相对移动时，才能呈现出电势。电势的大小，反映了胶粒带电的程度。电势高表明胶粒带电越多，其滑动面与溶液本体之间的电势差越大，扩散

6、层也越厚。,滑动面,0, 溶胶的电动现象,电泳,在外电场的作用下，胶体粒子在分散介质中定向移动的现象，称为电泳。,斯莫鲁科夫斯基公式：,对球形粒子：,电渗,在多孔膜两端施加一定电压，液体将通过多孔膜而定向运动，这种现象称为电渗。,流动电势,在外力的作用下，迫使液体通过多孔膜定向流动，多孔膜两端所产生的电势差，称为流动电势。,沉降电势,分散相粒子在重力场或离心力场的作用下迅速移动时，在移动方向的两端所产生的电势差，称为流动电势。, 溶胶的胶团结构,123 溶胶的稳定与聚沉,一、溶胶的经典稳定理论DLVO理论,DLVO理论的理论要点：,1、胶团之间既存在着斥力势能，也存在着引力势能；,2、溶胶的相

7、对稳定性或聚沉取决于斥力势能或引力势能的相对大小；,3、斥力势能、引力势能及总势能都随着粒子间距离的变化而变化；,4、加入电解质时，对引力势能影响不大，但对斥力势能的影响却十分明显。适当调节电解质的浓度，可以得到相对稳定的溶胶。,胶体粒子能较长时间稳定存在的三个因素：, 分散相粒子带电；,溶剂化作用；,布朗运动。,二、溶胶的聚沉,溶液中的分散相微粒相互聚结，颗粒变大，进而发生沉淀的现象，称为聚沉。,聚沉值：使溶胶发生明显的聚沉所需电解质的最小浓度，称为聚沉值。,聚沉能力：聚沉值的倒数。,2、影响聚沉能力的因素,离子的价数；,舒尔第哈迪（SchulzeHardy）价数规则：电解质中能使溶胶发生聚沉的离子，是与胶体粒子带电符号相反的离子（即反离子），反离