第十四章_膠體及大分子溶液2010

1、O返回2022-1-18u14.1 膠體及其基本特性u(píng)14.2 溶膠的制備與凈化u14.3 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)u14.4 溶膠的光學(xué)性質(zhì)u14.5 溶膠的電學(xué)性質(zhì)u14.6 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用u14.8 大分子概說(shuō)u14.9 大分子的相對(duì)摩爾質(zhì)量u14.10 Donnan平衡O返回2022-1-18 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O返回2022-1-18分散體系通常有三種分類方法：分散體系通常有三種分類方法：按分散相粒子的大小分類

2、：按分散相粒子的大小分類：按分散相和按分散相和介質(zhì)介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類：的聚集狀態(tài)分類：按膠體溶液的穩(wěn)定性分類：按膠體溶液的穩(wěn)定性分類： O返回2022-1-18（1）分子分散體系）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，分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，沒(méi)有界面，是沒(méi)有界面，是均勻的單相均勻的單相，分子半徑大小在，分子半徑大小在10-9 m以以下下 。通常把這種體系稱為真溶液，如。通常把這種體系稱為真溶液，如CuSO4溶液。溶液。（2）膠體分散體系）膠體分散體系 分散相粒子的半徑在分散相粒子的半徑在1 nm100 nm之間的體系。目之間的體系。目測(cè)是均勻的，但實(shí)際是多相

3、不均勻體系。測(cè)是均勻的，但實(shí)際是多相不均勻體系。也有的將也有的將1 nm 1000 nm之間的粒子歸入膠體范疇。之間的粒子歸入膠體范疇。（3）粗分散體系）粗分散體系 當(dāng)分散相粒子當(dāng)分散相粒子大于大于1000 nm,目測(cè)是混濁不均勻體目測(cè)是混濁不均勻體系，放置后會(huì)沉淀或分層，如黃河水。系，放置后會(huì)沉淀或分層，如黃河水。O返回2022-1-18（1）液溶膠）液溶膠將液體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散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(shí)，則形成不同的液溶膠：相為不同狀態(tài)時(shí)，則形成不同的液溶膠：A.液液-固溶膠固溶膠 如油漆，如油漆，AgI溶膠溶膠B. .液液- -液溶膠液溶膠 如牛

4、奶，石油原油等乳狀液如牛奶，石油原油等乳狀液C. .液液- -氣溶膠氣溶膠 如泡沫（滅火的泡沫）如泡沫（滅火的泡沫）O返回2022-1-18（2）固溶膠）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(shí)，則形成不同的固溶膠：不同狀態(tài)時(shí)，則形成不同的固溶膠：A.固固-固溶膠固溶膠 如有色玻璃，不完全互溶的合金如有色玻璃，不完全互溶的合金B(yǎng). .固固- -液溶膠液溶膠 如珍珠，某些寶石如珍珠，某些寶石C. .固固- -氣溶膠氣溶膠 如泡沫塑料，沸石分子篩如泡沫塑料，沸石分子篩O返回2022-1-18（3）氣溶膠）氣溶膠將氣體作為分散介質(zhì)所形成的溶

5、膠。當(dāng)分散相為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(shí)，形成氣固體或液體時(shí)，形成氣-固或氣固或氣-液溶膠，液溶膠，但沒(méi)有但沒(méi)有氣氣-氣溶膠氣溶膠，因?yàn)椴煌臍怏w混合后是單相均一，因?yàn)椴煌臍怏w混合后是單相均一體系，不屬于膠體范圍體系，不屬于膠體范圍.A.氣氣-固溶膠固溶膠 如煙，含塵的空氣如煙，含塵的空氣B. .氣氣- -液溶膠液溶膠 如霧，云如霧，云O返回2022-1-18（1）憎液溶膠）憎液溶膠 半徑在半徑在1 nm100 nm之間的難溶物固體粒子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，易聚分散在液體介質(zhì)中，有很大的相界面，易聚沉，沉，是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系。是

6、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(wú)法再形一旦將介質(zhì)蒸發(fā)掉，再加入介質(zhì)就無(wú)法再形成溶膠，是成溶膠，是 一個(gè)不可逆體系，如氫氧化鐵溶一個(gè)不可逆體系，如氫氧化鐵溶膠、碘化銀溶膠等。膠、碘化銀溶膠等。O返回2022-1-18（2）親液溶膠）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，聚，再加入溶劑，又可形成溶膠，親液溶膠是親液溶膠是熱力學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系。熱力學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系。O返回2022-1-18（1）特有的分散程度）

7、特有的分散程度 粒子的大小在粒子的大小在10-910-7 m之間，因而擴(kuò)散較慢，不能透之間，因而擴(kuò)散較慢，不能透過(guò)半透膜，滲透壓低但有較強(qiáng)的動(dòng)力穩(wěn)定性過(guò)半透膜，滲透壓低但有較強(qiáng)的動(dòng)力穩(wěn)定性 和乳光現(xiàn)象。和乳光現(xiàn)象。（2）多相不均勻性多相不均勻性 具有納米級(jí)的粒子是由許多離子或分子聚結(jié)而成，結(jié)構(gòu)具有納米級(jí)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)，而且粒子大小復(fù)雜，有的保持了該難溶鹽的原有晶體結(jié)構(gòu)，而且粒子大小不一，與介質(zhì)之間有明顯的相界面，比表面很大。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)定性熱力學(xué)不穩(wěn)定性 因?yàn)榱Ｗ有。缺砻娲?，表面自?/p>

8、能高，是熱力學(xué)不因?yàn)榱Ｗ有?，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(shì)，即小粒子會(huì)自穩(wěn)定體系，有自發(fā)降低表面自由能的趨勢(shì)，即小粒子會(huì)自動(dòng)聚結(jié)成大粒子。動(dòng)聚結(jié)成大粒子。O返回2022-1-18 （1 1）分散相的溶解度要?。环稚⑾嗟娜芙舛纫?； （2 2）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易聚結(jié)而聚沉。聚結(jié)而聚沉。 O返回2022-1-18 膠粒的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，先有一定量的難溶物分子膠粒的結(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，稱為聚結(jié)形成膠粒的中心，稱為膠核膠核； 然后膠核選擇性的吸附穩(wěn)定劑中的一種離子，形然后膠核選擇性的吸附

9、穩(wěn)定劑中的一種離子，形成緊密吸附層；由于正、負(fù)電荷相吸，在緊密層外形成緊密吸附層；由于正、負(fù)電荷相吸，在緊密層外形成反號(hào)離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電成反號(hào)離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電荷的荷的膠粒膠粒；膠粒與擴(kuò)散層中的反號(hào)離子，形成一個(gè)電中性的膠粒與擴(kuò)散層中的反號(hào)離子，形成一個(gè)電中性的膠團(tuán)膠團(tuán)。O返回2022-1-18 膠核吸附離子是有選擇性的，首先膠核吸附離子是有選擇性的，首先吸附與膠核吸附與膠核中相同的某種離子中相同的某種離子，用同離子效應(yīng)使膠核不易溶解。，用同離子效應(yīng)使膠核不易溶解。 若無(wú)相同離子，則首先吸附水化能力較弱的負(fù)若無(wú)相同離子，則首先吸附水化能力較弱的負(fù)離

10、子，所以自然界中的膠粒大多帶負(fù)電，如泥漿水、離子，所以自然界中的膠粒大多帶負(fù)電，如泥漿水、豆?jié){等都是負(fù)溶膠。豆?jié){等都是負(fù)溶膠。 O返回2022-1-18例例1 1：AgNO3 + + KIKNO3 + + AgI 過(guò)量的過(guò)量的 KI 作穩(wěn)定劑作穩(wěn)定劑 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式 ： (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |_|膠核膠粒（帶負(fù)電）膠團(tuán)（電中性）膠核膠核膠粒膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)O返回2022-1-18例例2 2：AgNO3 + + KIKNO3 + + AgI 過(guò)量的過(guò)量的 AgNO3 作穩(wěn)定劑作穩(wěn)定劑 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式：膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式： (AgI)m n Ag+

11、 (n-x)NO3x+ x NO3 |_|_|膠核膠粒（帶正電）膠團(tuán)（電中性）膠核膠核膠粒膠粒膠團(tuán)膠團(tuán) 膠團(tuán)的圖示式：膠團(tuán)的圖示式：O返回2022-1-18 作為憎液溶膠基本質(zhì)點(diǎn)的膠粒作為憎液溶膠基本質(zhì)點(diǎn)的膠粒并非都并非都是球形是球形，而膠粒的形狀對(duì)膠體性質(zhì)有重要影，而膠粒的形狀對(duì)膠體性質(zhì)有重要影響。響。 質(zhì)點(diǎn)為球形的，流動(dòng)性較好；若為帶質(zhì)點(diǎn)為球形的，流動(dòng)性較好；若為帶狀的，則流動(dòng)性較差狀的，則流動(dòng)性較差。O返回2022-1-18例如：（例如：（1 1）聚苯乙烯膠乳是球形質(zhì)點(diǎn)）聚苯乙烯膠乳是球形質(zhì)點(diǎn)（2 2） V2 2O5 5 溶膠是帶狀的質(zhì)點(diǎn)溶膠是帶狀的質(zhì)點(diǎn)（3 3） Fe(OH)3 溶膠是

12、絲狀（針狀）的質(zhì)點(diǎn)溶膠是絲狀（針狀）的質(zhì)點(diǎn)O返回2022-1-18溶膠的制備溶膠的制備 （1 1）分散法）分散法 1 1. .研磨法研磨法 2. 2.膠溶法膠溶法 3. 3.超聲波分散法超聲波分散法 4. 4.電弧法電弧法（2 2）凝聚法）凝聚法 1. 1.化學(xué)凝聚法化學(xué)凝聚法 2. 2.物理凝聚法物理凝聚法溶膠的凈化溶膠的凈化 （1 1）滲析法）滲析法（2 2）超過(guò)濾法）超過(guò)濾法O返回2022-1-18 制備溶膠必須使分散相粒子的大小落在膠體分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：法大

13、致可分為兩類： （一一）分散法分散法 用機(jī)械、化學(xué)等方法使固體的粒子變小。用機(jī)械、化學(xué)等方法使固體的粒子變小。 （二二）凝聚法凝聚法 使分子或離子聚結(jié)成膠粒使分子或離子聚結(jié)成膠粒O返回2022-1-18用機(jī)械粉碎的方法將固體磨細(xì)。用機(jī)械粉碎的方法將固體磨細(xì)。 這種方法適用于脆而易碎的物質(zhì)，對(duì)這種方法適用于脆而易碎的物質(zhì)，對(duì)于柔韌性的物質(zhì)必須先硬化后再粉碎。例于柔韌性的物質(zhì)必須先硬化后再粉碎。例如，將廢輪胎粉碎，先用液氮處理，硬化如，將廢輪胎粉碎，先用液氮處理，硬化后再研磨。后再研磨。 膠體磨的形式很多，其分散能力因膠體磨的形式很多，其分散能力因構(gòu)造和轉(zhuǎn)速的不同而不同。構(gòu)造和轉(zhuǎn)速的不同而不同。O

14、返回2022-1-18 膠溶法膠溶法又稱又稱解膠法解膠法，僅僅是將新鮮的凝聚膠粒重，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。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)定劑又稱這種穩(wěn)定劑又稱膠溶劑膠溶劑。根據(jù)膠核所能吸附的離。根據(jù)膠核所能吸附的離子而選用合適的電解質(zhì)作膠溶劑。子而選用合適的電解質(zhì)作膠溶劑。 這種方法一般用在化學(xué)凝聚法制溶膠時(shí)，為了將這種方法一般用在化學(xué)凝聚法制溶膠時(shí)，為了將多余的電解質(zhì)離子去掉，先將膠粒過(guò)濾，洗滌，然后多余的電解質(zhì)離子去掉，先將膠粒過(guò)濾，洗滌，然后盡快分散在含有膠溶劑的介質(zhì)中，形成溶膠。盡快分散在含有膠溶劑的介質(zhì)中，形成溶膠。

15、 O返回2022-1-18例如：例如：AgCl (新鮮沉淀）新鮮沉淀） AgCl(溶膠）溶膠）AgNOKCl3加或 Fe(OH)3（新鮮沉淀）新鮮沉淀） Fe(OH)3 ( (溶膠）溶膠）3FeCl加O返回2022-1-18這種方法目前只用來(lái)制備乳狀液。這種方法目前只用來(lái)制備乳狀液。 如圖所示，將分散相和分如圖所示，將分散相和分散介質(zhì)兩種不混溶的液體放在散介質(zhì)兩種不混溶的液體放在樣品管樣品管4 4中。樣品管固定在變壓中。樣品管固定在變壓器油浴中。器油浴中。 在兩個(gè)電極上通入高頻電在兩個(gè)電極上通入高頻電流，使電極中間的石英片發(fā)生流，使電極中間的石英片發(fā)生機(jī)械振蕩，使管中的兩個(gè)液相機(jī)械振蕩，使管中

16、的兩個(gè)液相均勻地混合成乳狀液。均勻地混合成乳狀液。 O返回2022-1-18 電弧法主要用于制備金、電弧法主要用于制備金、銀、鉑等金屬溶膠。制備過(guò)程銀、鉑等金屬溶膠。制備過(guò)程包括先分散后凝聚兩個(gè)過(guò)程。包括先分散后凝聚兩個(gè)過(guò)程。 將金屬做成兩個(gè)電極，浸在將金屬做成兩個(gè)電極，浸在水中，盛水的盤子放在冷浴中。水中，盛水的盤子放在冷浴中。在水中加入少量在水中加入少量NaOH 作為穩(wěn)定作為穩(wěn)定劑。劑。 制備時(shí)在兩電極上施加制備時(shí)在兩電極上施加 100V 左右的直流電，調(diào)節(jié)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(shí)表面金屬蒸發(fā)，電極之間的距離，使之發(fā)生電火花，這時(shí)表面金屬蒸發(fā)，是分散過(guò)程，是分

17、散過(guò)程，接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。O返回2022-1-18 1 1. .化學(xué)凝聚法化學(xué)凝聚法 通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)使生成物呈過(guò)飽和狀態(tài)，通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)使生成物呈過(guò)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(guò)量劑存在下形成溶膠，這種穩(wěn)定劑一般是某一過(guò)量的反應(yīng)物。例如：的反應(yīng)物。例如：A. .復(fù)分解反應(yīng)制硫化砷溶膠復(fù)分解反應(yīng)制硫化砷溶膠 As2O3（稀）?。? 3H2S As2S3（溶膠）溶膠）+3H2OB.水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠 FeCl

18、3 （?。┫。?3H2O （熱）熱） Fe(OH)3 （溶膠）溶膠）+3HClO返回2022-1-18 C. .氧化還原反應(yīng)制備硫溶膠氧化還原反應(yīng)制備硫溶膠 2H2S( (稀）?。? SO2( (g) ) 2H2O +3S ( (溶膠）溶膠） Na2S2O3 +2HCl 2NaCl +H2O +SO2 +S ( (溶膠）溶膠） D.離子反應(yīng)制氯化銀溶膠離子反應(yīng)制氯化銀溶膠 AgNO3（?。┫。? KCl（稀）?。?AgCl ( (溶膠）溶膠） +KNO3O返回2022-1-18 2. 2.物理凝聚法物理凝聚法 A. . 更換溶劑法更換溶劑法 利用物質(zhì)在不同溶劑中溶解度的顯著差別來(lái)制利用物質(zhì)在不

19、同溶劑中溶解度的顯著差別來(lái)制備溶膠，而且兩種溶劑要能完全互溶。備溶膠，而且兩種溶劑要能完全互溶。 例例1 1. .松香易溶于乙醇而難溶于水，將松香的乙醇溶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香的水溶膠液滴入水中可制備松香的水溶膠 。 例例2 2. .將硫的丙酮溶液滴入將硫的丙酮溶液滴入90左右的熱水中，丙酮左右的熱水中，丙酮蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。O返回2022-1-18例圖：O返回2022-1-18將汞的蒸氣通入冷水中就可以得到汞的將汞的蒸氣通入冷水中就可以得到汞的水溶膠。水溶膠。 B. .蒸氣驟冷法蒸氣驟冷法O返回2022-1-18 在制備溶膠

20、的過(guò)程中，常生成一些多余的電解質(zhì)，在制備溶膠的過(guò)程中，常生成一些多余的電解質(zhì)，如制備如制備 Fe(OH)3溶膠時(shí)生成的溶膠時(shí)生成的HCl。 少量電解質(zhì)可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過(guò)多的電少量電解質(zhì)可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過(guò)多的電解質(zhì)存在會(huì)使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。解質(zhì)存在會(huì)使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。 凈化的方法主要有凈化的方法主要有滲析法滲析法和和超過(guò)濾法超過(guò)濾法。 O返回2022-1-18 （1）滲析法滲析法簡(jiǎn)單滲析簡(jiǎn)單滲析 將需要凈化的溶將需要凈化的溶膠放在羊皮紙或動(dòng)物膀胱等膠放在羊皮紙或動(dòng)物膀胱等半透膜制成的容器內(nèi)，膜外半透膜制成的容器內(nèi)，膜外放純?nèi)軇?。放純?nèi)軇?/p>

21、 利用濃差因素，多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲利用濃差因素，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。透，經(jīng)常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。 如將裝有溶膠的半透膜容器不斷旋轉(zhuǎn)，可以加快如將裝有溶膠的半透膜容器不斷旋轉(zhuǎn)，可以加快滲析速度。滲析速度。O返回2022-1-18電滲析電滲析 為了加快滲析速度，為了加快滲析速度，在裝有溶膠的半透膜兩側(cè)外在裝有溶膠的半透膜兩側(cè)外加一個(gè)電場(chǎng)加一個(gè)電場(chǎng)，使多余的電解，使多余的電解質(zhì)離子向相應(yīng)的電極作定向質(zhì)離子向相應(yīng)的電極作定向移動(dòng)。溶劑水不斷自動(dòng)更換，移動(dòng)。溶劑水不斷自動(dòng)更換，這樣可以提高凈化速度。這這樣可以提高凈化速

22、度。這種方法稱為電滲析法。種方法稱為電滲析法。（1）滲析法滲析法 O返回2022-1-18 用用半透膜作過(guò)濾膜半透膜作過(guò)濾膜，利，利用吸濾或加壓的方法使膠粒用吸濾或加壓的方法使膠粒與含有雜質(zhì)的介質(zhì)在壓差作與含有雜質(zhì)的介質(zhì)在壓差作用下迅速分離。用下迅速分離。（2）超過(guò)濾法超過(guò)濾法 將半透膜上的膠粒迅將半透膜上的膠粒迅速用含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)再速用含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)再次分散。次分散。O返回2022-1-182）電超過(guò)濾：電超過(guò)濾： 有時(shí)為了加快過(guò)濾速度，在半透膜兩邊有時(shí)為了加快過(guò)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(guò)安放電極，施以一定電壓，使電滲析和超過(guò)濾合并使用，這樣可以降低超過(guò)濾

23、壓力。濾合并使用，這樣可以降低超過(guò)濾壓力。O返回2022-1-18 Brown 運(yùn)動(dòng) 膠粒的擴(kuò)散 溶膠的滲透壓 沉降平衡 高度分布定律O返回2022-1-18 1827 年植物學(xué)家年植物學(xué)家布朗（布朗（Brown)用顯微鏡觀察用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。 后來(lái)又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、后來(lái)又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、 化石、金屬等化石、金屬等的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運(yùn)動(dòng)的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運(yùn)動(dòng)為為布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)。 但在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒(méi)有但在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)

24、沒(méi)有得到闡明。得到闡明。 O返回2022-1-18 1903年發(fā)明了年發(fā)明了超顯微超顯微鏡鏡，為研究布朗運(yùn)動(dòng)提供，為研究布朗運(yùn)動(dòng)提供了物質(zhì)條件。了物質(zhì)條件。 用超顯微鏡可以觀察用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則規(guī)則“之之”字形的運(yùn)動(dòng)，字形的運(yùn)動(dòng)，從而能夠測(cè)出在一定時(shí)從而能夠測(cè)出在一定時(shí)間內(nèi)粒子的平均位移。間內(nèi)粒子的平均位移。 通過(guò)大量觀察，得出結(jié)論：通過(guò)大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，布朗運(yùn)動(dòng)粒子越小，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。越激烈。其運(yùn)動(dòng)激烈的程度不隨時(shí)間而改變，但其運(yùn)動(dòng)激烈的程度不隨時(shí)間而改變，但隨溫隨溫度的升高而增加。度的升高而增加。O返回2022-1-18 1905年

25、和年和1906年愛(ài)因斯坦（年愛(ài)因斯坦（Einstein)和斯莫魯霍和斯莫魯霍夫斯基（夫斯基（Smoluchowski)分別闡述了分別闡述了Brown運(yùn)動(dòng)的本運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)。質(zhì)。當(dāng)半徑大于當(dāng)半徑大于5 m，Brown運(yùn)動(dòng)消失運(yùn)動(dòng)消失。O返回2022-1-18uBrown運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)認(rèn)為認(rèn)為Brown運(yùn)動(dòng)是分散介質(zhì)分子以不同大小運(yùn)動(dòng)是分散介質(zhì)分子以不同大小和不同方向的力對(duì)膠體粒子不斷撞擊而產(chǎn)生和不同方向的力對(duì)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(yùn)動(dòng)。隨著粒子增方向、不同速度作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。隨著粒子增大，撞擊的次數(shù)增多，而作

26、用力抵消的可能大，撞擊的次數(shù)增多，而作用力抵消的可能性亦大。性亦大。O返回2022-1-18 膠粒也有熱運(yùn)動(dòng)，因此也具有擴(kuò)散和滲透壓。只膠粒也有熱運(yùn)動(dòng)，因此也具有擴(kuò)散和滲透壓。只是溶膠的濃度較稀，這種現(xiàn)象很不顯著。是溶膠的濃度較稀，這種現(xiàn)象很不顯著。 如圖所示，在如圖所示，在CDFE的桶的桶內(nèi)盛溶膠，在某一截面內(nèi)盛溶膠，在某一截面AB的的兩側(cè)溶膠的濃度不同，兩側(cè)溶膠的濃度不同，C1 1 C2。 由于分子的熱運(yùn)動(dòng)和膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)，可以觀察到由于分子的熱運(yùn)動(dòng)和膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)，可以觀察到膠粒從膠粒從C1區(qū)向區(qū)向C2區(qū)遷移的現(xiàn)象，這就是區(qū)遷移的現(xiàn)象，這就是膠粒的擴(kuò)散作用膠粒的擴(kuò)散作用。O返回2022-

27、1-18O返回2022-1-18 由于膠粒不能透過(guò)半透膜，而介質(zhì)分子或外加由于膠粒不能透過(guò)半透膜，而介質(zhì)分子或外加的電解質(zhì)離子可以透過(guò)半透膜，所以有從化學(xué)勢(shì)高的電解質(zhì)離子可以透過(guò)半透膜，所以有從化學(xué)勢(shì)高的一方向化學(xué)勢(shì)低的一方自發(fā)滲透的趨勢(shì)。的一方向化學(xué)勢(shì)低的一方自發(fā)滲透的趨勢(shì)。 溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式計(jì)算：溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式計(jì)算：cRT式中式中c為膠粒的濃度。由于憎液溶液不穩(wěn)定，濃度不為膠粒的濃度。由于憎液溶液不穩(wěn)定，濃度不能太大，所以測(cè)出的滲透壓及其它依數(shù)性質(zhì)都很小。能太大，所以測(cè)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，可以配制高但是

28、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。濃度溶液，用滲透壓法可以求它們的摩爾質(zhì)量。O返回2022-1-18 溶膠是高度分散體系，膠溶膠是高度分散體系，膠粒一方面受到重力吸引而下降，粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗運(yùn)動(dòng)促使?jié)饬硪环矫嬗捎诓祭蔬\(yùn)動(dòng)促使?jié)舛融呌诰弧６融呌诰弧?當(dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相當(dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相等時(shí)，粒子的分布達(dá)到平衡，等時(shí)，粒子的分布達(dá)到平衡，粒子的濃度隨高度不同有一定粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，如圖所示。的梯度，如圖所示。 這種平衡稱為這種平衡稱為沉降平衡沉降平衡。O返回2022-1-18 達(dá)到沉降平衡時(shí)達(dá)到沉

29、降平衡時(shí)，粒子隨高度分布粒子隨高度分布的情況與氣體類似，可以用高度分布定的情況與氣體類似，可以用高度分布定律。律。 如圖所示，設(shè)容器截面積為如圖所示，設(shè)容器截面積為A，粒子為球型，半徑為粒子為球型，半徑為r，粒子與介質(zhì)粒子與介質(zhì)的密度分別為的密度分別為 和和 ，在，在 x1和和x2處單處單位體積的粒子數(shù)分別位體積的粒子數(shù)分別N1，N2， 為滲透壓，為滲透壓，g為重力加速度。為重力加速度。 0304d()3NA xrg 在高度為在高度為dx的這層的這層溶膠中，使溶膠中，使N個(gè)粒子下個(gè)粒子下降的重力為：降的重力為：O返回2022-1-18dddNAART cARTL 該層中粒子所受的擴(kuò)散力為該層中

30、粒子所受的擴(kuò)散力為 ，負(fù)號(hào)表示擴(kuò)散，負(fù)號(hào)表示擴(kuò)散力與重力相反。力與重力相反。 ，則，則cRTdA30d4d()3NRTN xrgL達(dá)到沉降平衡時(shí)，這兩種力相等，得達(dá)到沉降平衡時(shí)，這兩種力相等，得O返回2022-1-18 這就是這就是高度分布公式高度分布公式。粒子質(zhì)量愈大，其平衡濃度。粒子質(zhì)量愈大，其平衡濃度隨高度的降低亦愈大。隨高度的降低亦愈大。積分得：積分得：)()(34ln120312xxgLrNNRT32021141exp()()3NrgL xxNRT或：或：O返回2022-1-18 光散射現(xiàn)象 Tyndall效應(yīng) Rayleigh公式 乳光計(jì)原理 濁度O返回2022-1-18 當(dāng)光束通

31、過(guò)分散體系時(shí)，一部分自由地通過(guò)，當(dāng)光束通過(guò)分散體系時(shí)，一部分自由地通過(guò)，一部分被吸收、反射或散射?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)約在一部分被吸收、反射或散射?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)約在400700 nm之間。之間。 （1）當(dāng)光束通過(guò)）當(dāng)光束通過(guò)粗分散體系粗分散體系，由于粒子大于入射，由于粒子大于入射光的波長(zhǎng)，主要發(fā)生光的波長(zhǎng)，主要發(fā)生反射或折射反射或折射，使體系呈現(xiàn)混濁。，使體系呈現(xiàn)混濁。 （2）當(dāng)光束通過(guò)）當(dāng)光束通過(guò)膠體溶液膠體溶液，由于膠粒直徑小于可，由于膠粒直徑小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)，主要發(fā)生見(jiàn)光波長(zhǎng)，主要發(fā)生散射散射，可以看見(jiàn)乳白色的光柱。，可以看見(jiàn)乳白色的光柱。 （3）當(dāng)光束通過(guò)）當(dāng)光束通過(guò)分子溶液分子溶液，由于溶液十

32、分均勻，散，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，射光因相互干涉而完全抵消，看不見(jiàn)散射光看不見(jiàn)散射光。O返回2022-1-18O返回2022-1-18 1871年，年，Rayleigh研究了大量的光散射現(xiàn)象，對(duì)研究了大量的光散射現(xiàn)象，對(duì)于粒子半徑在于粒子半徑在47nm以下的溶膠，導(dǎo)出了散射光總能以下的溶膠，導(dǎo)出了散射光總能量的計(jì)算公式，稱為量的計(jì)算公式，稱為Rayleigh公式：公式：222222122212424()2A VnnInn式中：式中：A 入射光振幅，入射光振幅， 單位體積中粒子數(shù)單位體積中粒子數(shù) 入射光波長(zhǎng)，入射光波長(zhǎng)， 每個(gè)粒子的體積每個(gè)粒子的體積 分散相折射率，分散相

33、折射率， 分散介質(zhì)的折射率分散介質(zhì)的折射率1n2nVO返回2022-1-18 當(dāng)分散相和分散介質(zhì)等條件當(dāng)分散相和分散介質(zhì)等條件都相同時(shí)，都相同時(shí)，Rayleigh公式可改寫成：公式可改寫成：42VKI 當(dāng)入射光波長(zhǎng)不變，當(dāng)入射光波長(zhǎng)不變， ， ，)/(Vc334rV323121rrII 保持濃度相同，保持濃度相同，2121ccII 保持粒子大小相保持粒子大小相同同3IKcr代入上式可得：代入上式可得： 如果已知一種溶液的散射光強(qiáng)度和粒子半徑（或如果已知一種溶液的散射光強(qiáng)度和粒子半徑（或濃度），測(cè)定未知溶液的散射光強(qiáng)度，就可以知道其粒濃度），測(cè)定未知溶液的散射光強(qiáng)度，就可以知道其粒徑（或濃度），

34、這就是徑（或濃度），這就是乳光計(jì)乳光計(jì)。O返回2022-1-18濁度的物理意義：l1濁度計(jì)的用處： 當(dāng)光源、波長(zhǎng)、粒子大小相同時(shí)，溶膠的濃度不同，其透射光的強(qiáng)度亦不同。 濁度的定義為：0ltI /IetI0Il 透射光強(qiáng)度 入射光強(qiáng)度 樣品池長(zhǎng)度 濁度/e/IIt10當(dāng)O返回2022-1-18 膠粒帶電的本質(zhì) 電動(dòng)現(xiàn)象（2）電滲（3）流動(dòng)電勢(shì)（4）沉降電勢(shì) 雙電層(1) 電泳Tiselius電泳儀 界面移動(dòng)電泳儀顯微電泳儀區(qū)帶電泳O返回2022-1-18 （1）吸附：吸附：膠粒在形成過(guò)程中，膠粒在形成過(guò)程中，膠核優(yōu)先吸附某膠核優(yōu)先吸附某種離子，使膠粒帶電。種離子，使膠粒帶電。 （2）溶解量的不

35、均衡：溶解量的不均衡： 離子型固體電解質(zhì)形成溶離子型固體電解質(zhì)形成溶膠時(shí)，由于正、負(fù)離子溶解量不同，使膠粒帶電。膠時(shí)，由于正、負(fù)離子溶解量不同，使膠粒帶電。 例如：將例如：將AgI制備溶膠時(shí)，由于制備溶膠時(shí)，由于Ag+較小，活動(dòng)能力較小，活動(dòng)能力強(qiáng)，比強(qiáng)，比I-容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使膠粒帶負(fù)電。容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使膠粒帶負(fù)電。 例如：在例如：在AgI溶膠的制備過(guò)程中，如果溶膠的制備過(guò)程中，如果AgNO3過(guò)過(guò)量量，則膠核優(yōu)先吸附，則膠核優(yōu)先吸附Ag+離子，使膠粒離子，使膠粒帶正電帶正電；如果；如果KI過(guò)量過(guò)量，則優(yōu)先吸附，則優(yōu)先吸附I -離子，膠粒離子，膠粒帶負(fù)電帶負(fù)電。O返回2022

36、-1-18 （3）電離：電離： 可電離的大分子溶膠，由于大分子本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。身發(fā)生電離，而使膠粒帶電。 例如例如蛋白質(zhì)分子蛋白質(zhì)分子，有許多羧基和胺基，在，有許多羧基和胺基，在pH較較高高的溶液中，離解生成的溶液中，離解生成COO-離子而離子而帶負(fù)電帶負(fù)電；在；在pH較低較低的溶液中，生成的溶液中，生成-NH3+離子而離子而帶正電帶正電。 在某一特定的在某一特定的pH條件下，生成的條件下，生成的-COO-和和-NH3+數(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的數(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的凈電荷為零凈電荷為零，這，這pH稱為蛋稱為蛋白質(zhì)的白質(zhì)的等電點(diǎn)等電點(diǎn) 。O返回2022-

37、1-18（4）同晶置換同晶置換：晶體中的離子被其他離子代替。：晶體中的離子被其他離子代替。粘土礦物中如高嶺土，主要由鋁氧四面體和硅氧粘土礦物中如高嶺土，主要由鋁氧四面體和硅氧四面體組成，而鋁離子與周圍四面體組成，而鋁離子與周圍4個(gè)氧的電荷不平個(gè)氧的電荷不平衡，要由氫離子或鈉離子等正離子來(lái)平衡電荷。衡，要由氫離子或鈉離子等正離子來(lái)平衡電荷。這些正離子在介質(zhì)中會(huì)電離并擴(kuò)散，所以使粘土這些正離子在介質(zhì)中會(huì)電離并擴(kuò)散，所以使粘土微粒帶負(fù)電。如果鋁離子被鎂離子或鈣離子同晶微粒帶負(fù)電。如果鋁離子被鎂離子或鈣離子同晶置換，則粘土微粒帶的負(fù)電更多。置換，則粘土微粒帶的負(fù)電更多。O返回2022-1-18 膠粒在

38、重力場(chǎng)作用下發(fā)生沉降，而產(chǎn)生膠粒在重力場(chǎng)作用下發(fā)生沉降，而產(chǎn)生沉降沉降電勢(shì)電勢(shì)；帶電的介質(zhì)發(fā)生流動(dòng)，則產(chǎn)生；帶電的介質(zhì)發(fā)生流動(dòng)，則產(chǎn)生流動(dòng)電勢(shì)流動(dòng)電勢(shì)。這是因動(dòng)而產(chǎn)生電。這是因動(dòng)而產(chǎn)生電。 以上四種現(xiàn)象都稱為以上四種現(xiàn)象都稱為電動(dòng)現(xiàn)象電動(dòng)現(xiàn)象。 由于膠粒帶電，而溶膠是電中性的，則介質(zhì)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(chǎng)作用下，膠粒和帶與膠粒相反的電荷。在外電場(chǎng)作用下，膠粒和介質(zhì)分別向帶相反電荷的電極移動(dòng)，就產(chǎn)生了介質(zhì)分別向帶相反電荷的電極移動(dòng)，就產(chǎn)生了電電泳泳和和電滲電滲的電動(dòng)現(xiàn)象，這是因電而動(dòng)。的電動(dòng)現(xiàn)象，這是因電而動(dòng)。O返回2022-1-18 影響電泳的因素有

39、：帶電粒子的大小、形狀；影響電泳的因素有：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、離子粒子表面電荷的數(shù)目；介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度，強(qiáng)度，pH值和粘度；電泳的溫度和外加電壓等。值和粘度；電泳的溫度和外加電壓等。 帶電帶電膠粒膠?；虼蠓肿釉谕饧与妶?chǎng)的作用下向帶或大分子在外加電場(chǎng)的作用下向帶相反電荷的電極作相反電荷的電極作定向移動(dòng)定向移動(dòng)的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為電泳電泳。 從電泳現(xiàn)象可以獲得膠?；虼蠓肿拥慕Y(jié)構(gòu)、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。大小和形狀等有關(guān)信息。O返回2022-1-18根據(jù)通電時(shí)根據(jù)通電時(shí)間和液面升間和液面升高或下降的高或下降的刻

40、度計(jì)算電刻度計(jì)算電泳速度。泳速度。要選擇合適要選擇合適的介質(zhì)，使的介質(zhì)，使電泳過(guò)程中電泳過(guò)程中保持液面清保持液面清晰。晰。 O返回2022-1-18O返回2022-1-18 區(qū)帶電泳實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便、易行，樣品用量少，分離區(qū)帶電泳實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)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。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，圓盤電泳和板常用的區(qū)帶電泳有：紙上電泳，圓盤電泳和板上電泳等。上電泳等。 將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、負(fù)電極，在其上面進(jìn)行電泳，從而將電泳速度不同負(fù)電極，在其上面進(jìn)行電泳，從而將電泳速度不

41、同的各組成分離。的各組成分離。 O返回2022-1-18 a. .紙上電泳紙上電泳 用濾紙作為支持物的電泳稱為紙上電泳。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先將一厚濾紙條在一定pH的緩沖溶液中浸泡，取出的緩沖溶液中浸泡，取出后兩端夾上電極，在濾紙中后兩端夾上電極，在濾紙中央滴少量待測(cè)溶液，電泳速央滴少量待測(cè)溶液，電泳速度不同的各組分即以不同速度不同的各組分即以不同速度沿紙條運(yùn)動(dòng)。度沿紙條運(yùn)動(dòng)。 經(jīng)一段時(shí)間后，在紙條上形成距起點(diǎn)不同距離的區(qū)經(jīng)一段時(shí)間后，在紙條上形成距起點(diǎn)不同距離的區(qū)帶，區(qū)帶數(shù)等于樣品中的組分?jǐn)?shù)。將紙條干燥并加熱，帶，區(qū)帶數(shù)等于樣品中的組分?jǐn)?shù)。將紙條干燥并加

42、熱，將蛋白質(zhì)各組分固定在紙條上，再用適當(dāng)方法進(jìn)行分析。將蛋白質(zhì)各組分固定在紙條上，再用適當(dāng)方法進(jìn)行分析。O返回2022-1-18 b. .凝膠電泳凝膠電泳 用淀粉凝膠、瓊膠或聚丙烯酰胺等用淀粉凝膠、瓊膠或聚丙烯酰胺等凝膠作為載體，則稱為凝膠電泳。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；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，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(gè)組分，紙上電泳只能將血清分成五個(gè)組分，而用聚丙烯酰胺凝膠作的圓盤電泳而用聚丙烯酰胺凝膠作的圓盤電泳可將血清分成可將

43、血清分成25個(gè)組分。個(gè)組分。O返回2022-1-18如果將凝膠鋪在玻板上進(jìn)行的電泳稱為平板電泳。如果將凝膠鋪在玻板上進(jìn)行的電泳稱為平板電泳。 C.C.板上電泳板上電泳O返回2022-1-18 在外加電場(chǎng)作用下，帶電的在外加電場(chǎng)作用下，帶電的介質(zhì)介質(zhì)通過(guò)多孔膜或通過(guò)多孔膜或半徑為半徑為110 nm的毛細(xì)管作的毛細(xì)管作定向移動(dòng)定向移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱，這種現(xiàn)象稱為為電滲電滲。 外加電解質(zhì)對(duì)電滲速度影響顯著，隨著電解質(zhì)外加電解質(zhì)對(duì)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的方濃度的增加，電滲速度降低，甚至?xí)淖冸姖B的方向。向。 電滲方法有許多實(shí)際應(yīng)用，如溶膠凈化、海水電滲方法有

44、許多實(shí)際應(yīng)用，如溶膠凈化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。淡化、泥炭和染料的干燥等。O返回2022-1-18O返回2022-1-18 含有離子的液體含有離子的液體在加壓或重力等外力在加壓或重力等外力的作用下，流經(jīng)多孔的作用下，流經(jīng)多孔膜或毛細(xì)管時(shí)會(huì)產(chǎn)生膜或毛細(xì)管時(shí)會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。電勢(shì)差。 這種因流動(dòng)而產(chǎn)生這種因流動(dòng)而產(chǎn)生的電勢(shì)稱為的電勢(shì)稱為流動(dòng)電勢(shì)流動(dòng)電勢(shì)。O返回2022-1-18 因?yàn)楣鼙跁?huì)吸附某種離因?yàn)楣鼙跁?huì)吸附某種離子，使固體表面帶電，電荷子，使固體表面帶電，電荷從固體到液體有個(gè)從固體到液體有個(gè)分布梯度。分布梯度。 當(dāng)外力迫使擴(kuò)散層移當(dāng)外力迫使擴(kuò)散層移動(dòng)時(shí)，即液體將雙電層的動(dòng)時(shí)，即液體將雙電

45、層的擴(kuò)散層中的離子帶走，因擴(kuò)散層中的離子帶走，因而與固體表面之間會(huì)產(chǎn)生而與固體表面之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，當(dāng)流速很快時(shí)，電勢(shì)差，當(dāng)流速很快時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花。有時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花。 O返回2022-1-18 在重力場(chǎng)的作用在重力場(chǎng)的作用下，帶電的分散相下，帶電的分散相粒粒子子，在分散介質(zhì)中，在分散介質(zhì)中迅迅速沉降速沉降時(shí)，使底層與時(shí)，使底層與表面層的粒子濃度懸表面層的粒子濃度懸殊，從而產(chǎn)生電勢(shì)差，殊，從而產(chǎn)生電勢(shì)差，這就是這就是沉降電勢(shì)沉降電勢(shì)。 O返回2022-1-1814.6 雙電層理論和電動(dòng)電勢(shì)雙電層理論電動(dòng)電勢(shì)O返回2022-1-18 當(dāng)固體與液體接觸時(shí)，可以是固體從溶液中選擇當(dāng)固體與液體接觸

46、時(shí)，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(jìn)入溶液，以致使固液兩相分別帶有不同用而使離子進(jìn)入溶液，以致使固液兩相分別帶有不同符號(hào)的電荷，符號(hào)的電荷，在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。 對(duì)于雙電層的具體結(jié)構(gòu)，一百多年來(lái)不同學(xué)者提出了不對(duì)于雙電層的具體結(jié)構(gòu)，一百多年來(lái)不同學(xué)者提出了不同的看法。最早于同的看法。最早于1879年年Helmholz提出提出平板型模型平板型模型； 1910年年Gouy和和1913年年Chapman修正了平板型模型，修正了平板型模型，提出了提出了擴(kuò)散雙電層模型擴(kuò)散雙電

47、層模型；后來(lái)后來(lái)Stern又提出了又提出了Stern模型模型。O返回2022-1-18 亥姆霍茲認(rèn)為固體的表面電荷與溶液中帶相反電荷亥姆霍茲認(rèn)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(gè)平板電容器。的（即反離子）構(gòu)成平行的兩層，如同一個(gè)平板電容器。整個(gè)雙電層厚度為整個(gè)雙電層厚度為 0 0。固體表面與液體內(nèi)部的總的電位固體表面與液體內(nèi)部的總的電位差即等于熱力學(xué)電勢(shì)差即等于熱力學(xué)電勢(shì) 0 0 ，在雙電，在雙電層內(nèi)，熱力學(xué)電勢(shì)呈直線下降。層內(nèi)，熱力學(xué)電勢(shì)呈直線下降。 在電場(chǎng)作用下，帶電質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)作用下，帶電質(zhì)點(diǎn)和溶液中的反離子分別向相反和溶液中的反離子分別向相反方向運(yùn)動(dòng)。

48、方向運(yùn)動(dòng)。O返回2022-1-18 Gouy和和Chapman認(rèn)為，由于正、負(fù)離子靜電吸引認(rèn)為，由于正、負(fù)離子靜電吸引和熱運(yùn)動(dòng)兩種效應(yīng)的結(jié)果，溶液中的反離子只有一部和熱運(yùn)動(dòng)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(gè)離子厚分緊密地排在固體表面附近，相距約一、二個(gè)離子厚度稱為度稱為緊密層緊密層； 另一部分離子按一定的另一部分離子按一定的濃度梯度擴(kuò)散到本體溶液中，濃度梯度擴(kuò)散到本體溶液中，離子的分布可用玻茲曼公式離子的分布可用玻茲曼公式表示，稱為表示，稱為擴(kuò)散層擴(kuò)散層。雙電層由緊密層和擴(kuò)散層構(gòu)雙電層由緊密層和擴(kuò)散層構(gòu)成。移動(dòng)的切動(dòng)面為成。移動(dòng)的切動(dòng)面為AB面。面。

49、O返回2022-1-18O返回2022-1-18 Stern對(duì)擴(kuò)散雙電層模對(duì)擴(kuò)散雙電層模型作進(jìn)一步修正。型作進(jìn)一步修正。 他認(rèn)為吸附在固體表他認(rèn)為吸附在固體表面的緊密層約有一、二面的緊密層約有一、二個(gè)分子層的厚度，后被個(gè)分子層的厚度，后被稱為稱為Stern層；層； 由反號(hào)離子電性中心由反號(hào)離子電性中心構(gòu)成的平面稱為構(gòu)成的平面稱為Stern平面平面。O返回2022-1-18 由于離子的由于離子的溶劑化作溶劑化作用用，膠粒在移動(dòng)時(shí)，緊密，膠粒在移動(dòng)時(shí)，緊密層會(huì)結(jié)合一定數(shù)量的溶劑層會(huì)結(jié)合一定數(shù)量的溶劑分子一起移動(dòng)，所以滑移分子一起移動(dòng)，所以滑移的的切動(dòng)面切動(dòng)面由比由比Stern層略右層略右的曲線表示

50、。的曲線表示。從固體表面到從固體表面到Stern平面，平面，電位從電位從 0 0直線下降為直線下降為 。O返回2022-1-18 在在Stern模型中，帶有溶劑化層的滑移界面與溶液模型中，帶有溶劑化層的滑移界面與溶液之間的電位差稱為之間的電位差稱為 電位。電位。電動(dòng)電勢(shì)亦稱為電動(dòng)電勢(shì)亦稱為 電勢(shì)。電勢(shì)。 在擴(kuò)散雙電層模型中，切動(dòng)面在擴(kuò)散雙電層模型中，切動(dòng)面AB與溶液本體之間與溶液本體之間的電的電位差為位差為 電位；電位； 電位總是比熱力學(xué)電位低，外加電解質(zhì)會(huì)使電位總是比熱力學(xué)電位低，外加電解質(zhì)會(huì)使 電位電位變小甚至改變符號(hào)。只有在質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)才顯示出變小甚至改變符號(hào)。只有在質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)才顯示出 電

51、位，電位，所以又稱所以又稱電動(dòng)電勢(shì)電動(dòng)電勢(shì)。 帶電的固體或膠粒在移動(dòng)時(shí)，帶電的固體或膠粒在移動(dòng)時(shí)，移動(dòng)的切動(dòng)面與液移動(dòng)的切動(dòng)面與液體本體之間的電位差稱為電動(dòng)電勢(shì)。體本體之間的電位差稱為電動(dòng)電勢(shì)。O返回2022-1-18 溶膠的穩(wěn)定性溶膠的穩(wěn)定性 影響溶膠穩(wěn)定性的因素影響溶膠穩(wěn)定性的因素 聚沉值與聚沉能力聚沉值與聚沉能力 Schulze-Hardy規(guī)則規(guī)則 電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響 不同膠體的相互作用不同膠體的相互作用1.敏化作用敏化作用2.金值金值O返回2022-1-18抗聚結(jié)穩(wěn)定性抗聚結(jié)穩(wěn)定性 膠粒之間有相互吸引的能量膠粒之間有相互吸引的能量Va和相互排和相互排斥的能

52、量斥的能量Vr，總作用能總作用能 為為Va+Vr。如圖所示：如圖所示：動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性 由于溶膠粒子小，布朗運(yùn)動(dòng)激烈，在由于溶膠粒子小，布朗運(yùn)動(dòng)激烈，在重力場(chǎng)中不易沉降，使溶膠具有動(dòng)力穩(wěn)定性。重力場(chǎng)中不易沉降，使溶膠具有動(dòng)力穩(wěn)定性。 當(dāng)粒子相距較大時(shí)，主當(dāng)粒子相距較大時(shí)，主要為吸力，總勢(shì)能為負(fù)值；要為吸力，總勢(shì)能為負(fù)值；當(dāng)靠近到一定距離，雙電層當(dāng)靠近到一定距離，雙電層重疊，排斥力起主要作用，重疊，排斥力起主要作用，勢(shì)能升高。要使粒子聚結(jié)必勢(shì)能升高。要使粒子聚結(jié)必須克服這個(gè)勢(shì)壘。須克服這個(gè)勢(shì)壘。O返回2022-1-18O返回2022-1-182.濃度的影響。濃度的影響。濃度增加，粒子碰撞

53、機(jī)會(huì)增多。濃度增加，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多。3.溫度的影響。溫度的影響。溫度升高，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多，碰撞強(qiáng)度增加。溫度升高，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多，碰撞強(qiáng)度增加。4.膠體體系的相互作用。膠體體系的相互作用。帶不同電荷的膠?；ノ鄢?。帶不同電荷的膠?；ノ鄢痢?.外加電解質(zhì)的影響。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，使這影響最大，主要影響膠粒的帶電情況，使 電電 位下降，促使膠粒聚結(jié)。位下降，促使膠粒聚結(jié)。O返回2022-1-18聚沉值聚沉值使一定量的溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉使一定量的溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉所需電解質(zhì)的最小濃度所需電解質(zhì)的最小濃度,又稱臨界聚沉濃度。又稱臨界聚沉濃度。

54、從已知的表值可見(jiàn)，對(duì)同一溶膠，外加電解質(zhì)的離子從已知的表值可見(jiàn)，對(duì)同一溶膠，外加電解質(zhì)的離子價(jià)數(shù)越低，其聚沉值越大。價(jià)數(shù)越低，其聚沉值越大。聚沉能力聚沉能力是是聚沉值的倒數(shù)聚沉值的倒數(shù)。聚沉值越大的電解質(zhì)。聚沉值越大的電解質(zhì) 聚沉能力越??；反之，聚沉值越小的電解質(zhì)，其聚聚沉能力越??；反之，聚沉值越小的電解質(zhì)，其聚沉能力越強(qiáng)。沉能力越強(qiáng)。O返回2022-1-18 聚沉能力主要決定于膠粒帶相反電荷的離子的價(jià)數(shù)。聚沉能力主要決定于膠粒帶相反電荷的離子的價(jià)數(shù)。聚沉值與異電性離子價(jià)數(shù)的六次方成反比聚沉值與異電性離子價(jià)數(shù)的六次方成反比，這就是，這就是Schulze-Hardy規(guī)則規(guī)則。 例如，對(duì)于給定的溶

55、膠，異電性離子分別為一、例如，對(duì)于給定的溶膠，異電性離子分別為一、二、三價(jià)，則聚沉值的比例為：二、三價(jià)，則聚沉值的比例為： 100 1.6 0.14 即為：即為： 666111 123 :O返回2022-1-18（1） 與膠粒帶相反電荷的離子的價(jià)數(shù)影響最大，與膠粒帶相反電荷的離子的價(jià)數(shù)影響最大，價(jià)數(shù)越高，聚沉能力越強(qiáng)。價(jià)數(shù)越高，聚沉能力越強(qiáng)。（2） 相同價(jià)數(shù)的反離子的聚沉能力依賴于反離子的相同價(jià)數(shù)的反離子的聚沉能力依賴于反離子的大小。大小。 例如，對(duì)膠粒帶負(fù)電的溶膠，一價(jià)陽(yáng)離子硝酸例如，對(duì)膠粒帶負(fù)電的溶膠，一價(jià)陽(yáng)離子硝酸鹽的聚沉能力次序?yàn)椋蝴}的聚沉能力次序?yàn)椋篐+Cs+Rb+NH4+K+Na+

56、Li+ 對(duì)帶正電的膠粒，一價(jià)陰離子的鉀鹽的聚沉能對(duì)帶正電的膠粒，一價(jià)陰離子的鉀鹽的聚沉能力次序?yàn)椋毫Υ涡驗(yàn)椋?F-Cl-Br-NO3-I- 這種次序稱為這種次序稱為感膠離子序（感膠離子序（lyotropic series)。O返回2022-1-18（3） 有機(jī)化合物的離子都有很強(qiáng)的聚沉能力，這可有機(jī)化合物的離子都有很強(qiáng)的聚沉能力，這可能與其具有強(qiáng)吸附能力有關(guān)。能與其具有強(qiáng)吸附能力有關(guān)。（4）在相同反離子的情況下，則另一同性離子的價(jià)在相同反離子的情況下，則另一同性離子的價(jià)數(shù)也會(huì)影響聚沉值，價(jià)數(shù)愈高，聚沉能力愈低。這可數(shù)也會(huì)影響聚沉值，價(jià)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)。能

57、與這些同性離子的吸附作用有關(guān)。（Na2SO4MgSO4) 例如，對(duì)亞鐵氰化銅溶膠的聚沉值：例如，對(duì)亞鐵氰化銅溶膠的聚沉值： KBr 為為 27.5 。而而 K4Fe(CN)6 為為 260.0 。 3mol m3mol mO返回2022-1-18 在憎液溶膠中加入某些大分子溶液，加入的量不同，在憎液溶膠中加入某些大分子溶液，加入的量不同，會(huì)出現(xiàn)兩種情況：會(huì)出現(xiàn)兩種情況： 將膠粒帶相反電荷的溶膠互相混合，也會(huì)發(fā)生聚沉。將膠粒帶相反電荷的溶膠互相混合，也會(huì)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(shí)，才會(huì)完全聚沉，否則

58、會(huì)不能使其所帶電荷的量相等時(shí)，才會(huì)完全聚沉，否則會(huì)不完全聚沉，甚至不聚沉。完全聚沉，甚至不聚沉。 加入大分子溶液太少時(shí)，會(huì)促使溶膠的聚沉，稱加入大分子溶液太少時(shí)，會(huì)促使溶膠的聚沉，稱為為敏化作用敏化作用； 當(dāng)加入大分子溶液的量足夠多時(shí)，會(huì)保護(hù)溶膠不聚當(dāng)加入大分子溶液的量足夠多時(shí)，會(huì)保護(hù)溶膠不聚沉，常用沉，常用金值金值來(lái)表示大分子溶液對(duì)金溶液的保護(hù)能力。來(lái)表示大分子溶液對(duì)金溶液的保護(hù)能力。O返回2022-1-18 當(dāng)加入的大分子物質(zhì)的量不足時(shí)，憎液溶膠的膠當(dāng)加入的大分子物質(zhì)的量不足時(shí)，憎液溶膠的膠粒粘附在大分子上，大分子起了一個(gè)橋梁作用，把膠粒粘附在大分子上，大分子起了一個(gè)橋梁作用，把膠粒聯(lián)系在

59、一起，使之更容易聚沉。粒聯(lián)系在一起，使之更容易聚沉。（ 1）敏化作用）敏化作用 例如，對(duì)例如，對(duì)SiO2進(jìn)行重量分析時(shí)，在進(jìn)行重量分析時(shí)，在SiO2的溶膠的溶膠中加入少量明膠，使中加入少量明膠，使SiO2 的膠粒粘附在明膠上，便的膠粒粘附在明膠上，便于聚沉后過(guò)濾，減少損失，使分析更準(zhǔn)確。于聚沉后過(guò)濾，減少損失，使分析更準(zhǔn)確。O返回2022-1-18 齊格蒙弟提出的金值含義：齊格蒙弟提出的金值含義： 為了保護(hù)為了保護(hù)10cm3 0.006%的金溶膠，在加入的金溶膠，在加入1 cm310% NaCl溶液后不致聚沉，所需高分子的最少質(zhì)量稱溶液后不致聚沉，所需高分子的最少質(zhì)量稱為為金值金值，一般用，一

60、般用mg表示。表示。 當(dāng)憎液溶膠中加入足量大分子溶液后，大分子吸附當(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(hù)溶膠的作用。用在膠粒周圍起到保護(hù)溶膠的作用。用“金值金值”作為大分作為大分子化合物保護(hù)金溶膠能力的一種量度，子化合物保護(hù)金溶膠能力的一種量度，金值越小，保護(hù)金值越小，保護(hù)劑的能力越強(qiáng)。劑的能力越強(qiáng)。 2. 金值（金值（gold number) O返回2022-1-18O返回2022-1-18三種溶液性質(zhì)的比較大分子分類O返回2022-1-18 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