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1、勤奋 严谨 求实 创新物理化学电子教案第十章2018/7/7勤奋 严谨 求实 创新u10.1 胶体及其基本特性第十章 胶体分散体系和大分子溶液u10.2 溶胶的制备与净化 u10.3 溶胶的动力性质 u10.4 溶胶的光学性质 u10.5 溶胶的电学性质 u10.6 溶胶的稳定性和聚沉作用 u10.7 乳状液 u10.8 大分子概说 u10.9 大分子的相对摩尔质量 u10.10 Donnan平衡2018/7/7勤奋 严谨 求实 创新10.1 胶体及其基本特性胶粒的结构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
2、的特性胶粒的形状2018/7/7勤奋 严谨 求实 创新分散相与分散介质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Date勤奋 严谨 求实 创新分散体系分类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Date勤奋 严谨 求实 创新（1）按分散相粒子的大小分类 1.分子分散体系分散相与分散介质以
3、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。 2.胶体分散体系分散相粒子的半径在1 nm100 nm之间的体系。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。 3.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。Date勤奋 严谨 求实 创新（2）按分散相和介质聚集状态分类1.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，
4、石油原油等乳状液C.液-气溶胶 如泡沫Date勤奋 严谨 求实 创新（2）按分散相和介质聚集状态分类2.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Date勤奋 严谨 求实 创新（2）按分散相和介质聚集状态分类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-液溶胶 如雾，云Date勤奋 严谨 求实
5、 创新（3）按胶体溶液的稳定性分类1.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。Date勤奋 严谨 求实 创新（3）按胶体溶液的稳定性分类2.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，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。Date勤奋 严谨 求实 创新憎液溶胶的特性（1）特有的分散程度 粒子的大小在10-910-7
6、 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。 （2）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。（3）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，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自 动聚结成大粒子。Date勤奋 严谨 求实 创新胶粒的结构形成憎液溶胶的必要条件是： （1）分散相的溶解度要小； （2）还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而 聚沉。 Date勤奋 严谨 求实 创新胶粒的结构胶粒的结构比较复杂，
7、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；胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。Date勤奋 严谨 求实 创新胶粒的结构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。 Date勤奋 严谨 求实 创新胶粒的结构例1：AgNO3 + KIKNO3 + AgI过量的 KI 作稳定剂胶团的结构表达式
8、 ： (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_|_|胶核 胶粒 胶团胶团的图示式：Date勤奋 严谨 求实 创新胶粒的结构例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：Date勤奋 严谨 求实 创新胶粒的形状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。Date勤奋 严谨 求实 创新胶粒的形状例如：（1）聚苯乙烯胶乳是球形质点 （2） V2O5
9、溶胶是带状的质点 （3） Fe(OH)3 溶胶是丝状的质点Date勤奋 严谨 求实 创新10.2 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勤奋 严谨 求实 创新溶胶的制备制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分散体系的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方法大致可分为两类： （1）分散法 用机械、化学等方法使固体的粒子变小。 （2）凝聚法 使分子或离子聚结成胶粒Date勤奋 严谨 求实 创新用这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。 溶胶的制备视具体制备条件不同，这
10、些粒子又可以聚集成较大的次级粒子。通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的，是一个多级分散体系。Date勤奋 严谨 求实 创新溶胶的制备-研磨法1.研磨法 用机械粉碎的方法将固体磨细。 这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。 胶体磨的形式很多，其分散能力因构造和 转速的不同而不同。Date勤奋 严谨 求实 创新溶胶的制备-研磨法盘式胶体磨Date勤奋 严谨 求实 创新溶胶的制备-研磨法转速约每分钟1万2万转。A为空心转轴，与C盘相连 ，向一个方向旋转，B盘向另一 方向旋转。分散相、分散介质和稳定剂 从空心轴A处加入，从C
11、盘与B盘的 狭缝中飞出，用两盘之间的应切 力将固体粉碎，可得1000 nm左右 的粒子。 Date勤奋 严谨 求实 创新溶胶的制备-胶溶法胶溶法又称解胶法，仅仅是将新鲜的凝聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的稳定剂。这种稳定剂又称胶溶剂。根据胶核所能吸附的离子而选用合适的电解质作胶溶剂。这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将多余的电解质离子去掉，先将胶粒过滤，洗涤，然后尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形成溶胶。 Date勤奋 严谨 求实 创新例如：溶胶的制备-胶溶法AgCl (新鲜沉淀） AgCl(溶胶）Fe(OH)3（新鲜沉淀） Fe(OH)3 (溶胶）Date勤奋 严谨 求实 创
12、新溶胶的制备-超声分散法 3.超声分散法 这种方法目前只用来制备乳状液 。如图所示，将分散相和分散 介质两种不混溶的液体放在样品 管4中。样品管固定在变压器油 浴中。在两个电极上通入高频电 流，使电极中间的石英片发生 机械振荡，使管中的两个液相 均匀地混合成乳状液。 Date勤奋 严谨 求实 创新超声分散法溶胶的制备-超声分散法 Date勤奋 严谨 求实 创新溶胶的制备-电弧法 电弧法主要用于制备金、 银、铂等金属溶胶。制备过程 包括先分散后凝聚两个过程。4.电弧法将金属做成两个电极，浸在 水中，盛水的盘子放在冷浴中。 在水中加入少量NaOH 作为稳定 剂。制备时在两电极上施加 100V 左右
13、的直流电，调节电极 之间的距离，使之发生电火花，这时表面金属蒸发，是 分散过程，接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。Date勤奋 严谨 求实 创新4.电弧法溶胶的制备-电弧法 Date勤奋 严谨 求实 创新溶胶的制备-凝聚法1.化学凝聚法 通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，使 初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存 在下形成溶胶，这种稳定剂一般是某一过量的反应 物。例如：A.复分解反应制硫化砷溶胶2H3AsO3（稀）+ 3H2S As2S3（溶胶）+6H2OB.水解反应制氢氧化铁溶胶FeCl3 （稀）+3H2O （热） Fe(OH)3 （溶胶）+3HClDate勤奋 严谨 求实 创新C.氧化还原反应制备硫溶胶2H2S(稀）+ SO2(g) 2H2O +3S (溶胶）Na2S2O3 +2HCl 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶胶） E.离子反应制氯化银溶胶AgNO3（稀）+ KCl（稀） AgCl (溶胶） +KNO3D.还原反应制金溶胶2HAuCl4(稀）+ 3HCHO +11KOH 2Au(溶胶）+3HCOOK + 8KCl + 8H2O 溶胶的制备-凝聚法Date勤奋 严谨 求实 创新2.物理凝聚法 A. 更换溶剂法 利用物质在不同溶剂中溶解度
