物理化學(xué)電子教案—第十三章

1、上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 物理化學(xué)電子教案第十三章 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 u13.1 膠體及其基本特性 第十三章 膠體分散體系和大分子溶液 u13.2 溶膠的制備與凈化 u13.3 溶膠的動力性質(zhì) u13.4 溶膠的光學(xué)性質(zhì) u13.5 溶膠的電學(xué)性質(zhì) u13.6 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用 u13.7 乳狀液（見十二章） u13.8 大分子概說 u13.9 大分子的相對摩爾質(zhì)量 u13.10 Donnan平衡 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 13.1 膠體及其基本特性 膠粒的結(jié)構(gòu) 分散相與分散介質(zhì) 分散體系分類 （1）按

2、分散相粒子的大小分類 （2）按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類 （3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類 憎液溶膠的特性 膠粒的形狀 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 分散相與分散介質(zhì) 把一種或幾種物 質(zhì)分散在另一種物質(zhì) 中就構(gòu)成分散體系。 其中，被分散的物質(zhì) 稱為分散相 （dispersed phase）， 另一種物質(zhì)稱為分散 介質(zhì)（dispersing medium)。 例如：云，牛奶，珍珠 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 分散體系分類 分類體系通常有三種分類方法： 分子分散體系 膠體分散體系 粗分散體系 按分散相粒子的大小分類： 按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類： 液溶膠

3、 固溶膠 氣溶膠 按膠體溶液的穩(wěn)定性分類： 憎液溶膠 親液溶膠 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 （1）按分散相粒子的大小分類 1.分子分散體系 分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶， 沒有界面，是均勻的單相，分子半徑大小在10-9 m以 下 。通常把這種體系稱為真溶液，如CuSO4溶液。 2.膠體分散體系 分散相粒子的半徑在1 nm100 nm之間的體系。目 測是均勻的，但實際是多相不均勻體系。也有的將1 nm 1000 nm之間的粒子歸入膠體范疇。 3.粗分散體系 當(dāng)分散相粒子大于1000 nm,目測是混濁不均勻體 系，放置后會沉淀或分層，如黃河水。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容

4、回主目錄O返回 2021-6-20 （2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類 1.液溶膠 將液體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散 相為不同狀態(tài)時，則形成不同的液溶膠： A.液-固溶膠 如油漆，AgI溶膠 B.液-液溶膠 如牛奶，石油原油等乳狀液 C.液-氣溶膠 如泡沫 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 （2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類 2.固溶膠 將固體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為 不同狀態(tài)時，則形成不同的固溶膠： A.固-固溶膠 如有色玻璃，不完全互溶的合金 B.固-液溶膠 如珍珠，某些寶石 C.固-氣溶膠 如泡沫塑料，沸石分子篩 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-

5、6-20 （2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類 3.氣溶膠 將氣體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為 固體或液體時，形成氣-固或氣-液溶膠，但沒有 氣-氣溶膠，因為不同的氣體混合后是單相均一 體系，不屬于膠體范圍. A.氣-固溶膠 如煙，含塵的空氣 B.氣-液溶膠 如霧，云 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 （3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類 1.憎液溶膠 半徑在1 nm100 nm之間的難溶物固體粒子 分散在液體介質(zhì)中，有很大的相界面，易聚沉，是 熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系。 一旦將介質(zhì)蒸發(fā)掉，再加入介質(zhì)就無法再形成 溶膠，是 一個不可逆體系，如氫氧化鐵溶膠、碘 化銀溶膠等。 這是膠體分

6、散體系中主要研究的內(nèi)容。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 （3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類 2.親液溶膠 半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的大分子溶解在 合適的溶劑中，一旦將溶劑蒸發(fā)，大分子化合物凝 聚，再加入溶劑，又可形成溶膠，親液溶膠是熱力 學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 憎液溶膠的特性 （1）特有的分散程度 粒子的大小在10-910-7 m之間，因而擴散較慢，不能透 過半透膜，滲透壓低但有較強的動力穩(wěn)定性 和乳光現(xiàn)象。 （2）多相不均勻性 具有納米級的粒子是由許多離子或分子聚結(jié)而成，結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，有的保持了該難溶鹽的原有晶體結(jié)構(gòu)，而且粒子大

7、小 不一，與介質(zhì)之間有明顯的相界面，比表面很大。 （3）熱力學(xué)不穩(wěn)定性 因為粒子小，比表面大，表面自由能高，是熱力學(xué)不 穩(wěn)定體系，有自發(fā)降低表面自由能的趨勢，即小粒子會自 動聚結(jié)成大粒子。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 膠粒的結(jié)構(gòu) 形成憎液溶膠的必要條件是： （1）分散相的溶解度要??； （2）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易聚結(jié)而 聚沉。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 膠粒的結(jié)構(gòu) 膠粒的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，先有一定量的難溶物分子 聚結(jié)形成膠粒的中心，稱為膠核； 然后膠核選擇性的吸附穩(wěn)定劑中的一種離子，形 成緊密吸附層；由于正、負電荷相吸，在緊密層外形 成反號

8、離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電 荷的膠粒； 膠粒與擴散層中的反號離子，形成一個電中性的膠團。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 膠粒的結(jié)構(gòu) 膠核吸附離子是有選擇性的，首先吸附與膠核 中相同的某種離子，用同離子效應(yīng)使膠核不易溶解。 若無相同離子，則首先吸附水化能力較弱的負 離子，所以自然界中的膠粒大多帶負電，如泥漿水、 豆?jié){等都是負溶膠。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 膠粒的結(jié)構(gòu) 例1：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 過量的 KI 作穩(wěn)定劑 膠團的結(jié)構(gòu)表達式 ： (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |_| 膠核 膠粒

9、（帶負電） 膠團（電中性） 膠核 膠粒 膠團 膠團的圖示式： 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 膠粒的結(jié)構(gòu) 例2：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 過量的 AgNO3 作穩(wěn)定劑 膠團的結(jié)構(gòu)表達式： (AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 |_| |_| 膠核 膠粒（帶正電） 膠團（電中性） 膠核 膠粒 膠團 膠團的圖示式： 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 膠粒的形狀 作為憎液溶膠基本質(zhì)點的膠粒并非都是球形， 而膠粒的形狀對膠體性質(zhì)有重要影響。 質(zhì)點為球形的，流動性較好；若為帶狀的， 則流動性較差，易產(chǎn)生觸變現(xiàn)象。 上一內(nèi)容下一內(nèi)

10、容回主目錄O返回 2021-6-20 膠粒的形狀 例如：（1）聚苯乙烯膠乳是球形質(zhì)點 （2） V2O5 溶膠是帶狀的質(zhì)點 （3） Fe(OH)3 溶膠是絲狀的質(zhì)點 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 13.2 溶膠的制備與凈化 溶膠的制備 （1）分散法 1.研磨法 2.膠溶法 3.超聲波分散法 4.電弧法 （2）凝聚法 1.化學(xué)凝聚法 2.物理凝聚法 溶膠的凈化 （1）滲析法 （2）超過濾法 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 溶膠的制備 制備溶膠必須使分散相粒子的大小落在膠體分 散體系的范圍之內(nèi)，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。制備方 法大致可分為兩類： （1）分散法 用

11、機械、化學(xué)等方法使固體的粒子變小。 （2）凝聚法 使分子或離子聚結(jié)成膠粒 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 用這兩種方法直接制出的粒子稱為原級粒子。 溶膠的制備 視具體制備條件不同，這些粒子又可以 聚集成較大的次級粒子。 通常所制備的溶膠中粒子的大小不是均一 的，是一個多級分散體系。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 溶膠的制備-研磨法 1.研磨法 用機械粉碎的方法將固體磨細。 這種方法適用于脆而易碎的物質(zhì)，對于柔 韌性的物質(zhì)必須先硬化后再粉碎。例如，將廢 輪胎粉碎，先用液氮處理，硬化后再研磨。 膠體磨的形式很多，其分散能力因構(gòu)造和 轉(zhuǎn)速的不同而不同。 上一

12、內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 溶膠的制備-研磨法 盤式膠體磨 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 溶膠的制備-研磨法 轉(zhuǎn)速約每分鐘1萬 2萬轉(zhuǎn)。 A為空心轉(zhuǎn)軸，與C盤相連， 向一個方向旋轉(zhuǎn)，B盤向另一方 向旋轉(zhuǎn)。 分散相、分散介質(zhì)和穩(wěn)定劑 從空心軸A處加入，從C盤與B盤的 狹縫中飛出，用兩盤之間的應(yīng)切 力將固體粉碎，可得1000 nm左右 的粒子。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 溶膠的制備-膠溶法 膠溶法又稱解膠法，僅僅是將新鮮的凝聚膠粒重 新分散在介質(zhì)中形成溶膠，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。 這種穩(wěn)定劑又稱膠溶劑。根據(jù)膠核所能吸附的離 子而選用

13、合適的電解質(zhì)作膠溶劑。 這種方法一般用在化學(xué)凝聚法制溶膠時，為了將 多余的電解質(zhì)離子去掉，先將膠粒過濾，洗滌，然后 盡快分散在含有膠溶劑的介質(zhì)中，形成溶膠。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 例如： 溶膠的制備-膠溶法 AgCl (新鮮沉淀） AgCl(溶膠） AgNOKCl 3 加或 Fe(OH)3（新鮮沉淀） Fe(OH)3 (溶膠） 3 FeCl加 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 溶膠的制備-超聲分散法 3.超聲分散法 這種方法目前只用來制備乳狀液。 如圖所示，將分散相和分散 介質(zhì)兩種不混溶的液體放在樣品 管4中。樣品管固定在變壓器油 浴中。 在兩個

14、電極上通入高頻電 流，使電極中間的石英片發(fā)生 機械振蕩，使管中的兩個液相 均勻地混合成乳狀液。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 超聲分散法 溶膠的制備-超聲分散法 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 溶膠的制備-電弧法 電弧法主要用于制備金、 銀、鉑等金屬溶膠。制備過程 包括先分散后凝聚兩個過程。 4.電弧法 將金屬做成兩個電極，浸在 水中，盛水的盤子放在冷浴中。 在水中加入少量NaOH 作為穩(wěn)定 劑。 制備時在兩電極上施加 100V 左右的直流電，調(diào)節(jié)電 極之間的距離，使之發(fā)生電火花，這時表面金屬蒸發(fā)， 是分散過程，接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。

15、上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 4.電弧法 溶膠的制備-電弧法 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 溶膠的制備-凝聚法 1.化學(xué)凝聚法 通過各種化學(xué)反應(yīng)使生成物呈過飽和狀態(tài)，使 初生成的難溶物微粒結(jié)合成膠粒，在少量穩(wěn)定劑存 在下形成溶膠，這種穩(wěn)定劑一般是某一過量的反應(yīng) 物。例如： A.復(fù)分解反應(yīng)制硫化砷溶膠 2H3AsO3（?。? 3H2S As2S3（溶膠）+6H2O B.水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠 FeCl3 （稀）+3H2O （熱） Fe(OH)3 （溶膠）+3HCl 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 C.氧化還原反應(yīng)制備硫溶膠 2H2S

16、(稀）+ SO2(g) 2H2O +3S (溶膠） Na2S2O3 +2HCl 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶膠） E.離子反應(yīng)制氯化銀溶膠 AgNO3（?。? KCl（?。?AgCl (溶膠） +KNO3 D.還原反應(yīng)制金溶膠 2HAuCl4(?。? 3HCHO +11KOH 2Au(溶膠）+3HCOOK + 8KCl + 8H2O 溶膠的制備-凝聚法 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 2.物理凝聚法 A. 更換溶劑法 利用物質(zhì)在不同溶劑中溶解度的顯著差別來制 備溶膠，而且兩種溶劑要能完全互溶。 例1.松香易溶于乙醇而難溶于水，將松香的乙醇溶 液滴入水中可制備松

17、香的水溶膠 。 例2.將硫的丙酮溶液滴入90左右的熱水中，丙酮 蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。 溶膠的制備-凝聚法 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 例圖： 溶膠的制備-凝聚法 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 將汞的蒸氣通入冷水中就可以得到汞的水溶膠。 4金屬鈉，2苯,5液氮。 B.蒸氣驟冷法 溶膠的制備-凝聚法 羅金斯基等人利用下列裝置，制備堿金屬的苯溶膠。 先將體系抽真空，然后 適當(dāng)加熱管2和管4，使鈉和 苯的蒸氣同時在管5 外壁凝 聚。除去管5中的液氮，凝 聚在外壁的混合蒸氣融化， 在管3中獲得鈉的苯溶膠。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-2

18、0 蒸氣驟冷法 溶膠的制備-凝聚法 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 溶膠的凈化 在制備溶膠的過程中，常生成一些多余的電解質(zhì)， 如制備 Fe(OH)3溶膠時生成的HCl。 少量電解質(zhì)可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過多的電 解質(zhì)存在會使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。 凈化的方法主要有滲析法和超過濾法。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 （1）滲析法 簡單滲析 將需要凈化的溶 膠放在羊皮紙或動物膀胱等 半透膜制成的容器內(nèi)，膜外 放純?nèi)軇?溶膠的凈化 利用濃差因素，多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲 透，經(jīng)常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。 如將裝有溶膠的半

19、透膜容器不斷旋轉(zhuǎn)，可以加快 滲析速度。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 簡單滲析 溶膠的凈化 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 電滲析 為了加快滲析速度， 在裝有溶膠的半透膜兩側(cè)外 加一個電場，使多余的電解 質(zhì)離子向相應(yīng)的電極作定向 移動。溶劑水不斷自動更換， 這樣可以提高凈化速度。這 種方法稱為電滲析法。 （1）滲析法 溶膠的凈化 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 電滲析 溶膠的凈化 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 用半透膜作過濾膜，利 用吸濾或加壓的方法使膠粒 與含有雜質(zhì)的介質(zhì)在壓差作 用下迅速分離。 （2）超過濾

20、法 溶膠的凈化 將半透膜上的膠粒迅 速用含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)再 次分散。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 1）超過濾裝置： 溶膠的凈化 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 2）電超過濾： 溶膠的凈化 有時為了加快 過濾速度，在半透 膜兩邊安放電極， 施以一定電壓，使 電滲析和超過濾合 并使用，這樣可以 降低超過濾壓力。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 13.3 溶膠的動力性質(zhì) Brown 運動 膠粒的擴散 溶膠的滲透壓 沉降平衡 高度分布定律 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 Brown運動(Brownian motion)

21、 1827 年植物學(xué)家布朗（Brown)用顯微鏡觀察到 懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運動。 后來又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、 化石、金屬等 的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運動 為布朗運動。 但在很長的一段時間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒有 得到闡明。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 Brown運動(Brownian motion) 1903年發(fā)明了超顯微 鏡，為研究布朗運動提供 了物質(zhì)條件。 用超顯微鏡可以觀察 到溶膠粒子不斷地作不規(guī) 則“之”字形的運動，從 而能夠測出在一定時間內(nèi) 粒子的平均位移。 通過大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，布朗運動 越激烈。其運動激烈的程

22、度不隨時間而改變，但隨溫 度的升高而增加。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 Brown運動的本質(zhì) 1905年和1906年愛因 斯坦（Einstein)和斯莫魯霍 夫斯基（Smoluchowski)分 別闡述了Brown運動的本質(zhì)。 認為Brown運動是分散介質(zhì)分子以不同大小和不同方向的力 對膠體粒子不斷撞擊而產(chǎn)生的，由于受到的力不平衡，所 以連續(xù)以不同方向、不同速度作不規(guī)則運動。隨著粒子增 大，撞擊的次數(shù)增多，而作用力抵消的可能性亦大。 當(dāng)半徑大于5 m，Brown運動消失。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 Brown運動的本質(zhì) 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄

23、O返回 2021-6-20 Brown運動的本質(zhì) Einstein認為，溶膠粒子的Brown運動與分子運動類 似，平均動能為 。并假設(shè)粒子是球形的，運用分子運 動論的一些基本概念和公式，得到Brown運動的公式為： 3 2 kT 式中 是在觀察時間t內(nèi)粒子 沿x軸方向的平均位移； x r為膠粒的半徑； 為介質(zhì)的粘度； L為阿伏加德羅常數(shù)。 2 1 3 r t L RT x 這個公式把粒子的位移與粒子的大小、介質(zhì)粘度、 溫度以及觀察時間等聯(lián)系起來。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 膠粒的擴散 膠粒也有熱運動，因此也具有擴散和滲透壓。只 是溶膠的濃度較稀，這種現(xiàn)象很不顯著。 如

24、圖所示，在CDFE的桶 內(nèi)盛溶膠，在某一截面AB的兩 側(cè)溶膠的濃度不同，C1C2。 由于分子的熱運動和膠粒的布朗運動，可以觀察到 膠粒從C1區(qū)向C2區(qū)遷移的現(xiàn)象，這就是膠粒的擴散作用。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 膠粒的擴散 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 設(shè)通過AB面的擴散質(zhì)量為m，則擴散速度為 ， 它與濃度梯度和AB截面積A成正比。 d d m t 斐克第一定律（Ficks first law） 如圖所示，設(shè)任一平行于AB面的截面上濃度是均 勻的，但水平方向自左至右濃度變稀，梯度為 。 d d c x 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6

25、-20 斐克第一定律（Ficks first law） 這就是斐克第一定律。 式中D為擴散系數(shù)，其物理意義為：單位濃度梯 度、單位時間內(nèi)通過單位截面積的質(zhì)量。 式中負號表示擴散發(fā)生在濃度降低的方向， 0。 d d c x d d m t dd = - dd mc DA tx 用公式表示為： 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 在ABFE體積內(nèi)粒子凈增速率為(1)-(2)，即： DA （3） dd ()d dd c x xx 離開EF面的擴散量為 -DA （2） ddd ()d ddd cc x xxx 設(shè)進入AB面的擴散量為： -DA （1） d d c x 斐克第二定律（Fi

26、cks second law） 斐克第二定律適用于濃度梯度變化的情況。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 單體積內(nèi)粒子濃度隨時間的變化率為 這就是斐克第二定律。 2 2 dd ()d dd dd ddd c DAx cc xx D tA xx 若考慮到擴散系數(shù)受濃度的影響，則 這個斐克第二定律的表示式是擴散的普遍公式。 ddd () ddd cc D txx 斐克第二定律（Ficks second law） 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 如圖，設(shè)截面為單位面積， 為時間t 內(nèi)在水平方向的平均 位移。截面間的距離均為 。 x x Einstein-Brow

27、n位移方程 找出距AB面 處的兩根 虛線，其濃度恰好為 和 。 1 2 x 2 c 1 c 在t 時間內(nèi)，從兩個方向通過AB面的粒子數(shù)分別 為 和 ，因 ，則自左向右通過AB面 的凈粒子數(shù)為： 2 2 1 cx 21 cc 1 1 2 xc 2 121 111 () 222 ccxcxx c 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 設(shè) 很小，濃度梯度： x 12 d d c cc xx t x cc D cc x)()( 2 121 21 2 2 x D t 這就是Einstein-Brown 位移方程。 從布朗運動實驗測出 ，就可 求出擴散系數(shù)D。 x Einstein-Brow

28、n位移方程 則擴散通過AB面的凈粒 子數(shù)與濃度梯度和擴散 時間t 成正比，得到 ： 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 將布朗運動公式代入： )( 3 2 1 r t L RT x 1 6 RT D Lr 從上式可以求粒子半徑 r。 已知 r 和粒子密度 ，可以計算粒子的摩爾質(zhì)量。 3 4 3 MrL Einstein-Brown位移方程 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 溶膠的滲透壓 由于膠粒不能透過半透膜，而介質(zhì)分子或外加 的電解質(zhì)離子可以透過半透膜，所以有從化學(xué)勢高 的一方向化學(xué)勢低的一方自發(fā)滲透的趨勢。 溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式計算： cR

29、T 式中c為膠粒的濃度。由于憎液溶液不穩(wěn)定，濃度不 能太大，所以測出的滲透壓及其它依數(shù)性質(zhì)都很小。 但是親液溶膠或膠體的電解質(zhì)溶液，可以配制高 濃度溶液，用滲透壓法可以求它們的摩爾質(zhì)量。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 沉降平衡（sedimentation equilibrium） 溶膠是高度分散體系，膠 粒一方面受到重力吸引而下降， 另一方面由于布朗運動促使?jié)?度趨于均一。 當(dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相 等時，粒子的分布達到平衡， 粒子的濃度隨高度不同有一定 的梯度，如圖所示。 這種平衡稱為沉降平衡。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 達到沉降平衡時，粒子隨高

30、度分布的 情況與氣體類似，可以用高度分布定律。 高度分布定律 如圖所示，設(shè)容器截面積為A， 粒子為球型，半徑為r，粒子與介質(zhì) 的密度分別為 和 ，在 x1和x2處單 位體積的粒子數(shù)分別N1，N2， 為滲透壓，g為重力加速度。 0 3 0 4 d() 3 NA xrg 在高度為dx的這層 溶膠中，使N個粒子下 降的重力為： 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 d dd N AART cART L 該層中粒子所受的擴散力為 ，負號表示擴散 力與重力相反。 ，則cRT dA 3 0 d4 d() 3 N RTN xrg L 達到沉降平衡時，這兩種力相等，得 高度分布定律 上一內(nèi)容下一

31、內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 這就是高度分布公式。粒子質(zhì)量愈大，其平衡濃度 隨高度的降低亦愈大。 積分得： )()( 3 4 ln 120 3 1 2 xxgLr N N RT 高度分布定律 3 2 021 1 41 exp()() 3 N rgL xx NRT 或： 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 13.4 溶膠的光學(xué)性質(zhì) 光散射現(xiàn)象 Tyndall效應(yīng) Rayleigh公式 乳光計原理 濁度 超顯微鏡 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 光散射現(xiàn)象 當(dāng)光束通過分散體系時，一部分自由地通過， 一部分被吸收、反射或散射?？梢姽獾牟ㄩL約在 40070

32、0 nm之間。 （1）當(dāng)光束通過粗分散體系，由于粒子大于入射 光的波長，主要發(fā)生反射，使體系呈現(xiàn)混濁。 （2）當(dāng)光束通過膠體溶液，由于膠粒直徑小于可 見光波長，主要發(fā)生散射，可以看見乳白色的光柱。 （3）當(dāng)光束通過分子溶液，由于溶液十分均勻，散 射光因相互干涉而完全抵消，看不見散射光。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 光散射的本質(zhì) 光是一種電磁波，照射溶膠時，分子中的電子 分布發(fā)生位移而產(chǎn)生偶極子，這種偶極子像小天線 一樣向各個方向發(fā)射與入射光頻率相同的光，這就 是散射光。 分子溶液十分均勻，這種散射光因相互干涉而完 全抵消，看不到散射光。 溶膠是多相不均勻體系，在膠粒和介

33、質(zhì)分子上產(chǎn) 生的散射光不能完全抵消，因而能觀察到散射現(xiàn)象。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 Tyndall效應(yīng) Tyndall效應(yīng)實 際上已成為判別溶 膠與分子溶液的最 簡便的方法。 1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會聚光通過溶膠，從 側(cè)面（即與光束垂直的方向）可以看到一個發(fā)光的圓錐 體，這就是Tyndall效應(yīng)。其他分散體系也會產(chǎn)生一點散 射光，但遠不如溶膠顯著。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 Tyndall效應(yīng) 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 Rayleigh公式 1871年，Rayleigh研究了大量的光散射現(xiàn)象，對 于

34、粒子半徑在47nm以下的溶膠，導(dǎo)出了散射光總能 量的計算公式，稱為Rayleigh公式： 22222 2 12 22 12 4 24 () 2 A Vnn I nn 式中：A 入射光振幅， 單位體積中粒子數(shù) 入射光波長， 每個粒子的體積 分散相折射率， 分散介質(zhì)的折射率 1 n 2 n V 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 Rayleigh公式 從Rayleigh公式可得出如下結(jié)論： 1. 散射光總能量與入射光波長的四次方成反比。入 射光波長愈短，散射愈顯著。所以可見光中，藍、 紫色光散射作用強。 2.分散相與分散介質(zhì)的折射率相差愈顯著，則散射作 用亦愈顯著。 3.散射光強度

35、與單位體積中的粒子數(shù)成正比。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 乳光計原理 當(dāng)分散相和分散介質(zhì)等條件 都相同時，Rayleigh公式可改寫成： 4 2 V KI 當(dāng)入射光波長不變， ， ，)/(Vc 3 3 4 rV 3 2 3 1 2 1 r r I I 保持濃度相同， 2 1 2 1 c c I I 保持粒子大小相同 3 IKcr 代入上式可得： 如果已知一種溶液的散射光強度和粒子半徑（或濃 度），測定未知溶液的散射光強度，就可以知道其粒徑 （或濃度），這就是乳光計。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 濁度（turbidity ） 濁度的物理意義： l

36、1 濁度計的用處： 當(dāng)光源、波長、粒子大小相同時，溶膠的濃度 不同，其透射光的強度亦不同。 濁度的定義為： 0 l t I /Ie t I 0 I l 透射光強度 入射光強度 樣品池長度 濁度 /e/IIt1 0 當(dāng) 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 超顯微鏡的特點 普通顯微鏡分辨率不高，只能分辨出半徑在200 nm以上的粒子，所以看不到膠體粒子。 超顯微鏡分辨率高，可以研究半徑為5150 nm 的粒子。但是， 超顯微鏡觀察的不是膠粒本身，而是 觀察膠粒發(fā)出的散射光。是目前研究憎液溶膠非常有 用的手段之一。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 超顯微鏡的類型

37、1. 狹縫式 照射光從碳弧光源 射擊，經(jīng)可調(diào)狹縫后， 由透鏡會聚，從側(cè)面射 到盛膠體溶液的樣品池 中。 超顯微鏡的目鏡看 到的是膠粒的散射光。 如果溶液中沒有膠粒， 視野將是一片黑暗。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 超顯微鏡的類型 2. 有心形聚光器 這種超顯微鏡有一個 心形腔，上部視野涂黑， 強烈的照射光通入心形腔 后不能直接射入目鏡，而 是在腔壁上幾經(jīng)反射，改 變方向，最后從側(cè)面會聚 在試樣上。 目鏡在黑暗的背景上看到的是膠粒發(fā)出的的散射光。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 從超顯微鏡可以獲得哪些有用信息？ （1） 可以測定球狀膠粒的平均半徑。 （

38、2） 間接推測膠粒的形狀和不對稱性。例如，球狀 粒子不閃光，不對稱的粒子在向光面變化時有 閃光現(xiàn)象。 （3） 判斷粒子分散均勻的程度。粒子大小不同，散 射光的強度也不同。 （4） 觀察膠粒的布朗運動 、電泳、沉降和凝聚等 現(xiàn)象。 超顯微鏡的類型 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 13.5 溶膠的電學(xué)性質(zhì) 膠粒帶電的本質(zhì) 電動現(xiàn)象 （2）電滲 （3）流動電勢 （4）沉降電勢 雙電層 動電電位 (1) 電泳 Tiselius電泳儀 界面移動電泳儀 顯微電泳儀 區(qū)帶電泳 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 膠粒帶電的本質(zhì) （1）膠粒在形成過程中，膠核優(yōu)先吸附某種離子

39、， 使膠粒帶電。 （2） 離子型固體電解質(zhì)形成溶膠時，由于正、負 離子溶解量不同，使膠粒帶電。 例如：將AgI制備 溶膠時，由于Ag+較小，活動能力強，比I-容易脫離 晶格而進入溶液，使膠粒帶負電。 例如：在AgI溶膠的制備過程中，如果AgNO3過量， 則膠核優(yōu)先吸附Ag+離子，使膠粒帶正電；如果KI過 量，則優(yōu)先吸附I -離子，膠粒帶負電。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 （3） 可電離的大分子溶膠，由于大分子本身發(fā)生 電離，而使膠粒帶電。 膠粒帶電的本質(zhì) 例如蛋白質(zhì)分子，有許多羧基和胺基，在pH較 高的溶液中，離解生成PCOO-離子而負帶電；在pH 較低的溶液中，生成P

40、-NH3+離子而帶正電。 在某一特定的pH條件下，生成的-COO-和-NH3+ 數(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的凈電荷為零，這pH稱為蛋 白質(zhì)的等電點 。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 電動現(xiàn)象 膠粒在重力場作用下發(fā)生沉降，而產(chǎn)生沉降電 勢；帶電的介質(zhì)發(fā)生流動，則產(chǎn)生流動電勢。這 是因動而產(chǎn)生電。 以上四種現(xiàn)象都稱為電動現(xiàn)象。 由于膠粒帶電，而溶膠是電中性的，則介質(zhì) 帶與膠粒相反的電荷。在外電場作用下，膠粒和 介質(zhì)分別向帶相反電荷的電極移動，就產(chǎn)生了電 泳和電滲的電動現(xiàn)象，這是因電而動。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 電泳（electrophoresis） 影

41、響電泳的因素有：帶電粒子的大小、形狀； 粒子表面電荷的數(shù)目；介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子 強度，pH值和粘度；電泳的溫度和外加電壓等。 帶電膠?；虼蠓肿釉谕饧与妶龅淖饔孟孪驇?反電荷的電極作定向移動的現(xiàn)象稱為電泳。 從電泳現(xiàn)象可以獲得膠?；虼蠓肿拥慕Y(jié)構(gòu)、大 小和形狀等有關(guān)信息。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 沿aa,bb和cc都可以水平滑移。實驗開始時，從 bb處將上部移開，下面A，B部分裝上溶膠，然后將上 部移到原處，在C部裝上超濾液，在bb處有清晰界面。 Tiselius電泳儀 提賽留斯電泳儀的縱、橫剖面圖如圖所示。 接通直流電源， 在電泳過程中可以清 楚的觀察到界面的

42、移 動。從而可以判斷膠 粒所帶電荷和測定電 泳速度等。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 Tiselius電泳儀 提賽留斯電泳儀的縱、橫剖面圖如圖所示。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 界面移動電泳儀 首先在漏斗中裝上待測溶膠，U型管下部活塞內(nèi)徑 與管徑相同。 實驗開始時，打 開底部活塞，使溶膠 進入U型管，當(dāng)液面 略高于左、右兩活塞 時即關(guān)上，并把多余 溶膠吸走。在管中加 入分散介質(zhì)，使兩臂 液面等高。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 界面移動電泳儀 小心打開活塞 ，接通電源，觀察液面的變化。若是 無色溶膠，必須用紫外吸收等光學(xué)方法讀

43、出液面的變化。 根據(jù)通電時間 和液面升高或下降 的刻度計算電泳速 度。 另外要選擇合適 的介質(zhì)，使電泳過程 中保持液面清晰。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 顯微電泳儀 該方法簡單、快速，膠體用量少，可以在膠粒所 處的環(huán)境中測定電泳速度和電動電位。但只能測定顯 微鏡可分辨的膠粒，一般在200nm以上。 裝置中用的是鉑黑電 極，觀察管用玻璃制成。 電泳池是封閉的，電泳和 電滲同時進行。 物鏡觀察位置選在靜止層處（即電滲流動與反流 動剛好相消），這時觀察到的膠粒運動速度可以代表 真正的電泳速度。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 顯微電泳儀 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回

44、主目錄O返回 2021-6-20 區(qū)帶電泳實驗簡便、易行，樣品用量少，分離 效率高，是分析和分離蛋白質(zhì)的基本方法。 常用的區(qū)帶電泳有：紙上電泳，圓盤電泳和板上 電泳等。 區(qū)帶電泳 將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、 負電極，在其上面進行電泳，從而將電泳速度不同 的各組成分離。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 a.紙上電泳 區(qū)帶電泳 用濾紙作為支持物的電泳稱為紙上電泳。 先將一厚濾紙條在一定 pH的緩沖溶液中浸泡，取出 后兩端夾上電極，在濾紙中 央滴少量待測溶液，電泳速 度不同的各組分即以不同速 度沿紙條運動。 經(jīng)一段時間后，在紙條上形成距起點不同距離的區(qū) 帶，區(qū)帶數(shù)等

45、于樣品中的組分數(shù)。將紙條干燥并加熱， 將蛋白質(zhì)各組分固定在紙條上，再用適當(dāng)方法進行分析。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 b.凝膠電泳 用淀粉凝膠、瓊膠或聚丙烯酰胺等 凝膠作為載體，則稱為凝膠電泳。 將凝膠裝在玻管中，電泳后各組 分在管中形成圓盤狀，稱為圓盤電泳； 凝膠電泳的分辨率極高。例如， 紙上電泳只能將血清分成五個組分， 而用聚丙烯酰胺凝膠作的圓盤電泳 可將血清分成25個組分。 區(qū)帶電泳 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 區(qū)帶電泳 如果將凝膠鋪在玻板上進行的電泳稱為平板電泳。 C.板上電泳 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 在外加電

46、場作用下，帶電的介質(zhì)通過多孔膜或 半徑為110 nm的毛細管作定向移動，這種現(xiàn)象稱為 電滲。 外加電解質(zhì)對電滲速度影響顯著，隨著電解質(zhì)濃 度的增加，電滲速度降低，甚至?xí)淖冸姖B的方向。 電滲方法有許多實際應(yīng)用，如溶膠凈化、海水淡 化、泥炭和染料的干燥等。 （2）電滲（electro-osmosis) 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 在U型管1,2中盛電解質(zhì)溶 液，將電極5,6接通直流電后， 可從有刻度的毛細管 4中， 準(zhǔn)確地讀出液面的變化。 電滲實驗 圖中，3為多孔膜，可以用濾紙、玻璃或棉花等 構(gòu)成；也可以用氧化鋁、碳酸鋇、AgI等物質(zhì)構(gòu)成。 如果多孔膜吸附陰離子， 則介質(zhì)

47、帶正電，通電時向陰 極移動；反之，多孔膜吸附 陽離子，帶負電的介質(zhì)向陽 極移動。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 電滲實驗 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 含有離子的液體 在加壓或重力等外力 的作用下，流經(jīng)多孔 膜或毛細管時會產(chǎn)生 電勢差。 （3）流動電勢（streaming potential) 這種因流動而產(chǎn)生 的電勢稱為流動電勢。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 （3）流動電勢（streaming potential) 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 因為管壁會吸附某種離子， 使固體表面帶電，電荷從固體 到液

48、體有個分布梯度。 在用泵輸送原油或易燃化工原料時，要使管道 接地或加入油溶性電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，防止流 動電勢可能引發(fā)的事故。 （3）流動電勢（streaming potential) 當(dāng)外力迫使擴散層移動時， 流動層與固體表面之間會產(chǎn)生 電勢差，當(dāng)流速很快時，有時 會產(chǎn)生電火花。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 （3）流動電勢（streaming potential) 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 在重力場的作用下，帶電的分散 相粒子，在分散介質(zhì)中迅速沉降時， 使底層與表面層的粒子濃度懸殊，從 而產(chǎn)生電勢差，這就是沉降電勢。 貯油罐中的油內(nèi)常會有水

49、滴，水滴 的沉降會形成很高的電勢差，有時會引 發(fā)事故。通常在油中加入有機電解質(zhì)， 增加介質(zhì)電導(dǎo)，降低沉降電勢。 (4)沉降電勢 (sedimentation potential) 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 當(dāng)固體與液體接觸時，可以是固體從溶液中選擇 性吸附某種離子，也可以是固體分子本身發(fā)生電離作 用而使離子進入溶液，以致使固液兩相分別帶有不同 符號的電荷，在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。 對于雙電層的具體結(jié)構(gòu)，一百多年來不同學(xué)者提出 了不同的看法。最早于1879年Helmholz提出平板型模型； 雙電層（double layer) 1910年Gouy和1913年Chapm

50、an修正了平板型模型， 提出了擴散雙電層模型； 后來Stern又提出了Stern模型。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 平板型模型 亥姆霍茲認為固體的表面電荷與溶液中帶相反電荷 的（即反離子）構(gòu)成平行的兩層，如同一個平板電容器。 整個雙電層厚度為0 。 固體表面與液體內(nèi)部的總的電 位差即等于熱力學(xué)電勢0 ，在雙電 層內(nèi)，熱力學(xué)電勢呈直線下降。 在電場作用下，帶電質(zhì)點和溶 液中的反離子分別向相反方向運動。 這模型過于簡單，由于離子熱 運動，不可能形成平板電容器。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 擴散雙電層模型 Gouy和Chapman認為，由于正、負離子靜

51、電吸引 和熱運動兩種效應(yīng)的結(jié)果，溶液中的反離子只有一部 分緊密地排在固體表面附近，相距約一、二個離子厚 度稱為緊密層； 另一部分離子按一定的 濃度梯度擴散到本體溶液中， 離子的分布可用玻茲曼公式 表示，稱為擴散層。 雙電層由緊密層和擴散層構(gòu) 成。移動的切動面為AB面。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 擴散雙電層模型 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 Stern模型 Stern對擴散雙電層模 型作進一步修正。 他認為吸附在固體表 面的緊密層約有一、二個 分子層的厚度，后被稱為 Stern層； 由反號離子電性中心 構(gòu)成的平面稱為Stern平面。 上一內(nèi)容下一內(nèi)

52、容回主目錄O返回 2021-6-20 由于離子的溶劑化作 用，膠粒在移動時，緊密 層會結(jié)合一定數(shù)量的溶劑 分子一起移動，所以滑移 的切動面由比Stern層略右 的曲線表示。 Stern模型 從固體表面到Stern平面， 電位從0直線下降為 。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 電動電勢（electrokinetic potential） 在Stern模型中，帶有溶劑化層的滑移界面與溶液 之間的電位差稱為 電位。 電動電勢亦稱為 電勢。 在擴散雙電層模型中，切動面AB與溶液本體之間 的電位差為 電位； 電位總是比熱力學(xué)電位低，外加電解質(zhì)會使 電位 變小甚至改變符號。只有在質(zhì)點移

53、動時才顯示出 電位， 所以又稱電動電勢。 帶電的固體或膠粒在移動時，移動的切動面與液 體本體之間的電位差稱為電動電勢。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 13.6 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用 溶膠的穩(wěn)定性 影響溶膠穩(wěn)定性的因素 聚沉值與聚沉能力 Schulze-Hardy規(guī)則 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響 不同膠體的相互作用 1.敏化作用 2.金值 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 溶膠的穩(wěn)定性 抗聚結(jié)穩(wěn)定性 膠粒之間有相互吸引的能量Va和相互排 斥的能量Vr，總作用能 為Va+Vr。如圖所示： 動力學(xué)穩(wěn)定性 由于溶膠粒子小，布朗運動激烈，在 重力場中不易沉降，使溶

54、膠具有動力穩(wěn)定性。 當(dāng)粒子相距較大時，主 要為吸力，總勢能為負值； 當(dāng)靠近到一定距離，雙電層 重疊，排斥力起主要作用， 勢能升高。要使粒子聚結(jié)必 須克服這個勢壘。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 溶膠的穩(wěn)定性 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 影響溶膠穩(wěn)定性的因素 2.濃度的影響。 濃度增加，粒子碰撞機會增多。 3.溫度的影響。 溫度升高，粒子碰撞機會增多，碰撞強度增加。 4.膠體體系的相互作用。 帶不同電荷的膠?；ノ鄢?。 1.外加電解質(zhì)的影響。 這影響最大，主要影響膠粒的帶電情況，使 電 位下降，促使膠粒聚結(jié)。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 202

55、1-6-20 聚沉值與聚沉能力 聚沉值使一定量的溶膠在一定時間內(nèi)完全聚沉 所需電解質(zhì)的最小濃度。從已知的表值 可見，對同一溶膠，外加電解質(zhì)的離子 價數(shù)越低，其聚沉值越大。 聚沉能力是聚沉值的倒數(shù)。聚沉值越大的電解質(zhì)， 聚沉能力越?。环粗?，聚沉值越小的 電解質(zhì)，其聚沉能力越強。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 Schulze-Hardy規(guī)則 聚沉能力主要決定于膠粒帶相反電荷的離子的價數(shù)。 聚沉值與異電性離子價數(shù)的六次方成反比，這就是 Schulze-Hardy規(guī)則。 例如，對于給定的溶膠，異電性離子分別為一、 二、三價，則聚沉值的比例為： 100 1.6 0.14 即為： 6

56、66 111 123 : 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 （1） 與膠粒帶相反電荷的離子的價數(shù)影響最大， 價數(shù)越高，聚沉能力越強。 （2） 與膠粒帶相反電荷的離子就是價數(shù)相同，其 聚沉能力也有差異。 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響 例如，對膠粒帶負電的溶膠，一價陽離子硝酸鹽 的聚沉能力次序為：H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+ 對帶正電的膠粒，一價陰離子的鉀鹽的聚沉能力 次序為： F-Cl-Br-NO3-I- 這種次序稱為感膠離子序（lyotropic series)。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 （3） 有機化合物的離子都有很強的聚沉能力，這可 能

57、與其具有強吸附能力有關(guān)。 （4）當(dāng)與膠體帶相反電荷的離子相同時，則另一同 性離子的價數(shù)也會影響聚沉值，價數(shù)愈高，聚沉能力 愈低。這可能與這些同性離子的吸附作用有關(guān)。 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響 例如，對亞鐵氰化銅溶膠的聚沉值： KBr 為 27.5 。 而 K4Fe(CN)6 為 260.0 。 3 mol m 3 mol m 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 不同膠體的相互作用 在憎液溶膠中加入某些大分子溶液，加入的量不同， 會出現(xiàn)兩種情況： 將膠粒帶相反電荷的溶膠互相混合，也會發(fā)生聚沉。 與加入電解質(zhì)情況不同的是，當(dāng)兩種溶膠的用量恰 能使其所帶電荷的量相等時，才會完全聚沉，

58、否則會不 完全聚沉，甚至不聚沉。 加入大分子溶液太少時，會促使溶膠的聚沉，稱 為敏化作用； 當(dāng)加入大分子溶液的量足夠多時，會保護溶膠不聚 沉，常用金值來表示大分子溶液對金溶液的保護能力。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 當(dāng)加入的大分子物質(zhì)的量不足時，憎液溶膠的膠 粒粘附在大分子上，大分子起了一個橋梁作用，把膠 粒聯(lián)系在一起，使之更容易聚沉。 1.敏化作用 不同膠體的相互作用 例如，對SiO2進行重量分析時，在SiO2的溶膠中 加入少量明膠，使SiO2 的膠粒粘附在明膠上，便于 聚沉后過濾，減少損失，使分析更準(zhǔn)確。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 齊格蒙弟

59、提出的金值含義： 為了保護10cm3 0.006%的金溶膠，在加入1 cm3 10% NaCl溶液后不致聚沉，所需高分子的最少質(zhì)量稱 為金值，一般用mg表示。 當(dāng)憎液溶膠中加入足量大分子溶液后，大分子吸附 在膠粒周圍起到保護溶膠的作用。用“金值”作為大分 子化合物保護金溶膠能力的一種量度，金值越小，保護 劑的能力越強。 2. 金值（gold number) 不同膠體的相互作用 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 不同膠體的相互作用 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 13.8 大分子概說 三種溶液性質(zhì)的比較 大分子分類 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-

60、6-20 溶液類型 性質(zhì) 憎液溶膠 大分子溶 液 小分子溶液 膠粒大小1100nm1100nm1nm 分散相存在單元多分子組成的膠 粒 單分子單分子 能否透過半透膜不能不能能 是否熱力學(xué)穩(wěn)定體 系 不是是是 丁鐸爾效應(yīng)強微弱微弱 粘度小，與介質(zhì)相似大小 對外加電解質(zhì)敏感不太敏感不敏感 聚沉后再加分散介 質(zhì) 不可逆可逆可逆 三種溶液性質(zhì)的比較 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回 2021-6-20 大分子分類 Staudinger 把相對分子質(zhì)量大于104的物質(zhì)稱之為大 分子，主要有： 天然大分子： 如淀粉、蛋白質(zhì) 、纖維素、核酸 和各種生物大分子等。 人工合成大分子： 如合成橡膠、聚烯烴、樹脂和合