《物理化学第九章_胶体教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理化学第九章_胶体教材（117页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 Chapter 9 Colloid Chemistry 2019/11/16 2 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 9.1分散体系 第九章 胶体化学 9.2 溶胶的制备与净化 9.3 溶胶的光学性质 9.4 溶胶的动力学性质 9.5 溶胶的电学性质 9.6 溶胶的流变性质 9.7溶胶稳定性与聚沉 2019/11/16 3 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 乳状液 大分子概说 大分子的相对摩尔质量 Donnan平衡 Date 4 Physi
2、cal Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 一、胶体及其基本特性 胶粒的结构 1.分散相与分散介质 分散体系分类 （1）按分散相粒子的大小分类 （2）按分散相和介质的聚集状态分类 （3）按胶体溶液的稳定性分类 憎液溶胶的特性 胶粒的形状 2019/11/16 5 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 把一种或几种物 质分散在另一种物质 中就构成分散体系。 其中，被分散的物质 称为分散相（ dispersed phase）， 另一种物质称为分散 介质（dispersing medium)。 例如：云，牛奶，珍珠 分散相与分散介质 Date
3、6 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 分类体系通常有三种分类方法： 分子分散体系 胶体分散体系 粗分散体系 按分散相粒子的大小分类： 按分散相和介质的聚集状态分类： 液溶胶 固溶胶 气溶胶 按胶体溶液的稳定性分类： 憎液溶胶 亲液溶胶 2.分散体系分类 Date 7 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 分子分散体系 分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶， 没有界面，是均匀的单相，分子半径大小在10-9 m以 下 。通常把这种体系称为真溶液，如CuSO4溶液。 胶体分散体系 分散相粒子的半径在1 nm100 nm之
4、间的体系。目 测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将1 nm 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。 粗分散体系 当分散相粒子大于1000 nm,目测是混浊不均匀体 系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。 1）按分散相粒子的大小分类 Date 8 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散 相为不同状态时，则形成不同的液溶胶： A.液-固溶胶 如油漆，AgI溶胶 B.液-液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液 C.液-气溶胶 如泡沫 2）按分散相和介质聚集状态分类 按分散相和介质聚集状态分类 Date 9 Physica
5、l Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为 不同状态时，则形成不同的固溶胶： A.固-固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金 B.固-液溶胶 如珍珠，某些宝石 C.固-气溶胶 如泡沫塑料，沸石分子筛 按分散相和介质聚集状态分类 Date 10 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 3.气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为 固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有 气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一 体系，不属于胶体范围. A.气-固溶胶 如烟，含尘的空气 B.气-液溶
6、胶 如雾，云 按分散相和介质聚集状态分类 Date 11 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 憎液溶胶 半径在1 nm100 nm之间的难溶物固体粒子 分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是 热力学上的不稳定体系。 一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成 溶胶，是 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘 化银溶胶等。 这是胶体分散体系中主要研究的内容。 3）按胶体溶液的稳定性分类 按胶体溶液的稳定性分类 Date 12 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 亲液溶胶 半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在 合适的溶剂中
7、，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝 聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力 学上稳定、可逆的体系。 按胶体溶液的稳定性分类 Date 13 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 特有的分散程度 粒子的大小在10-910-7 m之间，因而扩散较慢，不能透 过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性 和乳光现象。 多相不均匀性 具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构 复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小 不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。 热力学不稳定性 因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不 稳定体系，有自发降低表面
8、自由能的趋势，即小粒子会自 动聚结成大粒子。 4）憎液溶胶的特性 Date 14 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 形成憎液溶胶的必要条件是： 分散相的溶解度要小； 还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而 聚沉。 5）胶粒的结构 Date 15 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子 聚结形成胶粒的中心，称为胶核； 然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形 成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形 成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电 荷的胶粒； 胶粒与扩散层中
9、的反号离子，形成一个电中性的胶团。 胶粒的结构 Date 16 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中 相同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。 若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱的负 离子，所以自然界中的胶粒大多带负电，如泥浆水 、豆浆等都是负溶胶。 胶粒的结构 Date 17 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 例1：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 过量的 KI 作稳定剂胶团的结构表 达式 ： (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |_| 胶
10、核 胶粒 胶团 胶团的图示式： 胶粒的结构 Date 18 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 例2：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 过量的 AgNO3 作稳定剂 胶团的结构表达式： (AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 |_| |_| 胶核 胶粒 胶团 胶团的图示式： 胶粒的结构 Date 19 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 作为憎液溶胶基本质点的胶粒并非都是球形 ，而胶粒的形状对胶体性质有重要影响。 质点为球形的，流动性较好；若为带状的， 则流动性较差，易产生触变现象。 6）胶
11、粒的形状 胶粒的形状 Date 20 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 例如：（1）聚苯乙烯胶乳是球形质点 （2） V2O5 溶胶是带状的质点 （3） Fe(OH)3 溶胶是丝状的质点 胶粒的形状 Date 21 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 二、 溶胶的制备与净化 溶胶的制备 （1）分散法 1.研磨法 2.胶溶法 3.超声波分散法 4.电弧法 （2）凝聚法 1.化学凝聚法 2.物理凝聚法 溶胶的净化 （1）渗析法 （2）超过滤法 Date 22 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目
12、录O返回 三、溶胶的光学性质 光散射现象 Tyndall效应 Rayleigh公式 乳光计原理 浊度 超显微镜 Date 23 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 当光束通过分散体系时，一部分自由地通过， 一部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在 400700 nm之间。 （1）当光束通过粗分散体系，由于粒子大于入射 光的波长，主要发生反射，使体系呈现混浊。 （2）当光束通过胶体溶液，由于胶粒直径小于可 见光波长，主要发生散射，可以看见乳白色的光柱。 （3）当光束通过分子溶液，由于溶液十分均匀，散 射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。 1.光散射现象
13、 Date 24 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 光是一种电磁波，照射溶胶时，分子中的电子 分布发生位移而产生偶极子，这种偶极子像小天线 一样向各个方向发射与入射光频率相同的光，这就 是散射光。 分子溶液十分均匀，这种散射光因相互干涉而完 全抵消，看不到散射光。 溶胶是多相不均匀体系，在胶粒和介质分子上产 生的散射光不能完全抵消，因而能观察到散射现象。 光散射的本质 Date 25 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 Tyndall效应实 际上已成为判别溶 胶与分子溶液的最 简便的方法。 1869年Tyndall发
14、现，若令一束会聚光通过溶胶，从 侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥 体，这就是Tyndall效应。其他分散体系也会产生一点散 射光，但远不如溶胶显著。 Tyndall效应 Date 26 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 Date 27 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 丁达尔效应：由于溶胶的高度分散性和多 相不均匀性, 当一束波长大于溶胶分散相粒 子尺寸的入射光照射到溶胶系统, 可发生散 射现象丁达尔现象. 透镜 溶胶 丁铎尔效应 光 源 Date 28 Physical Chemistry 上一内
15、容 下一内容 回主目录O返回 光源光源 Fe(OH)3溶胶 Tyndall效应 Date 29 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 丁达尔现象原理 Date 30 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 1871年，Rayleigh研究了大量的光散射现象，对 于粒子半径在47nm以下的溶胶，导出了散射光总能 量的计算公式，称为Rayleigh公式： 式中：A 入射光振幅， 单位体积中粒子数 入射光波长， 每个粒子的体积 分散相折射率， 分散介质的折射率 粒子r47nm Rayleigh公式 Date 31 Physical Chemistry 上一内容 下一内容 回主目录O返回 从Rayleigh公式可得出如下结论： 1. 散射光总能量与入射光波长的四次方成反比。入 射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光中，蓝、 紫色光散射作用强。 2.
