物理化學(xué)第十章,膠體化學(xué)

1、2022-3-270第十章第十章 膠體化學(xué)膠體化學(xué)2022-3-271概論概論分散系統(tǒng)：一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)之中分散系統(tǒng)：一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)之中, 所所 構(gòu)成的系統(tǒng)；構(gòu)成的系統(tǒng)；分散相：被分散的物質(zhì)；分散相：被分散的物質(zhì)；分散介質(zhì)：另一種連續(xù)分布的物質(zhì)；分散介質(zhì)：另一種連續(xù)分布的物質(zhì)；膠膠 體是一種分散系統(tǒng)體是一種分散系統(tǒng)2022-3-272真溶液（真溶液（d 100nm ) )分分散散系系統(tǒng)統(tǒng)2022-3-273(1)(1)溶膠：溶膠： 分散相不溶于分散介質(zhì)，有很大相分散相不溶于分散介質(zhì)，有很大相界面，是熱力學(xué)界面，是熱力學(xué)不穩(wěn)定不穩(wěn)定系統(tǒng)。系統(tǒng)。( (憎液溶膠憎液溶膠

2、) )(2)(2)高分子溶液高分子溶液: : 高分子以分子形式溶于高分子以分子形式溶于 介質(zhì)，分散相與分散介質(zhì)間無相界面，介質(zhì)，分散相與分散介質(zhì)間無相界面， 是熱力學(xué)是熱力學(xué)穩(wěn)定穩(wěn)定系統(tǒng)。系統(tǒng)。( (親液溶膠親液溶膠) )(3)(3)締合膠體締合膠體. .： 分散相為表面活性分子締合形分散相為表面活性分子締合形 成的膠束，在水中，表面活性劑分子的親油成的膠束，在水中，表面活性劑分子的親油 基團(tuán)向里，親水基團(tuán)向外，分散相與分散介基團(tuán)向里，親水基團(tuán)向外，分散相與分散介 質(zhì)親和性良好，是熱力學(xué)質(zhì)親和性良好，是熱力學(xué)穩(wěn)定穩(wěn)定系統(tǒng)系統(tǒng)。膠膠體體系系統(tǒng)統(tǒng)2022-3-274憎液溶膠憎液溶膠: 分散相與分散

3、介質(zhì)之間有相界面分散相與分散介質(zhì)之間有相界面 溶膠溶膠親液溶膠親液溶膠: : 均相，無相界面均相，無相界面 高分子溶液高分子溶液2022-3-275高度分散的多相性和熱力學(xué)不穩(wěn)定性是膠體系統(tǒng)的主要特點(diǎn)高度分散的多相性和熱力學(xué)不穩(wěn)定性是膠體系統(tǒng)的主要特點(diǎn)（高度分散性、多相性和熱力學(xué)不穩(wěn)定性）高度分散性、多相性和熱力學(xué)不穩(wěn)定性）2022-3-276 溶膠質(zhì)點(diǎn)大小溶膠質(zhì)點(diǎn)大小1100nm粗分散系統(tǒng)質(zhì)點(diǎn)大小粗分散系統(tǒng)質(zhì)點(diǎn)大小 d 100nm 大變小大變小分散法分散法研磨法研磨法電弧法電弧法超聲分散法超聲分散法小分子溶液質(zhì)點(diǎn)小分子溶液質(zhì)點(diǎn)大小大小 d 100nm 小變大小變大凝聚法凝聚法更換溶劑法更換溶

4、劑法物理凝聚法物理凝聚法化學(xué)反應(yīng)法化學(xué)反應(yīng)法1 膠體系統(tǒng)的制備：膠體系統(tǒng)的制備：2022-3-278凝聚法：凝聚法： (1) (1) 物理凝聚法：物理凝聚法： a.a.蒸氣凝聚法；例：固態(tài)苯與鈉蒸氣凝聚法；例：固態(tài)苯與鈉, ,在真空下氣化在真空下氣化, , 到冷到冷 卻的器壁上冷凝。卻的器壁上冷凝。 b.b.過飽和法：過飽和法： 改變?nèi)軇┓?；例改變?nèi)軇┓?；? :硫的酒精溶液倒入水中，硫的酒精溶液倒入水中， 形成硫在水中的溶膠形成硫在水中的溶膠 冷卻法：用冰驟冷苯在水中的飽和溶液，冷卻法：用冰驟冷苯在水中的飽和溶液， 得到苯在水中的溶膠得到苯在水中的溶膠 松香乙醇溶液松香乙醇溶液+ + 水水

5、松香水溶膠松香水溶膠 9(2)(2)化學(xué)凝聚法：化學(xué)凝聚法：利用生成不溶性物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，控制析利用生成不溶性物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，控制析晶過程，使其停留在膠核尺度的階段，而得到溶膠。所謂控晶過程，使其停留在膠核尺度的階段，而得到溶膠。所謂控制析晶過程，系指采用有利于大量形成晶核，減緩于晶體生制析晶過程，系指采用有利于大量形成晶核，減緩于晶體生長的條件，例：采用較大的過飽和濃度，較低的操作溫度。長的條件，例：采用較大的過飽和濃度，較低的操作溫度。 例：在不斷攪拌條件下，將例：在不斷攪拌條件下，將FeClFeCl3 3稀溶液，滴入沸騰的水稀溶液，滴入沸騰的水中水解，即可生成棕紅色中水解，即可生成棕紅色

6、透明的透明的Fe(OH)Fe(OH)3 3 溶膠。溶膠。 FeCl3(稀水溶液稀水溶液)+3H2O Fe(OH)2溶膠溶膠 + 3HCl為了獲得穩(wěn)定的溶膠，還需滿足兩個(gè)條件：為了獲得穩(wěn)定的溶膠，還需滿足兩個(gè)條件：一是分散相在介質(zhì)中的溶解度要??；一是分散相在介質(zhì)中的溶解度要??；二是需要加入第三者作為穩(wěn)定劑。二是需要加入第三者作為穩(wěn)定劑。 2022-3-2710三三. . 溶膠的凈化溶膠的凈化: :常用滲析法，利用膠體粒子不能透過半透膜的特點(diǎn)常用滲析法，利用膠體粒子不能透過半透膜的特點(diǎn)，分離出溶膠中多余的電解質(zhì)或其它雜質(zhì)。，分離出溶膠中多余的電解質(zhì)或其它雜質(zhì)。一般用羊皮紙，動(dòng)物膀胱膜，硝酸或醋酸纖

7、維素，等作為半透膜，將一般用羊皮紙，動(dòng)物膀胱膜，硝酸或醋酸纖維素，等作為半透膜，將溶膠裝于膜內(nèi)，再放入流動(dòng)的水中，經(jīng)過一段時(shí)間的滲透作用，即可達(dá)到溶膠裝于膜內(nèi)，再放入流動(dòng)的水中，經(jīng)過一段時(shí)間的滲透作用，即可達(dá)到凈化的目的。若加大滲透面積，適當(dāng)提高溫度，或加外電場(chǎng)，可加速滲透凈化的目的。若加大滲透面積，適當(dāng)提高溫度，或加外電場(chǎng)，可加速滲透。2022-3-27112 膠體系統(tǒng)的性質(zhì)膠體系統(tǒng)的性質(zhì)一一. 膠體系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì)膠體系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì)- 、Tyndall（丁鐸爾）效應(yīng)（丁鐸爾）效應(yīng)丁丁鐸鐸爾效應(yīng)：在暗室里，將一束聚集的光投射到膠體系統(tǒng)爾效應(yīng)：在暗室里，將一束聚集的光投射到膠體系統(tǒng)上，在與入射光

8、垂直的方向上，可觀察到一個(gè)發(fā)亮的光柱，上，在與入射光垂直的方向上，可觀察到一個(gè)發(fā)亮的光柱，其中并有微粒閃爍。其中并有微粒閃爍。1869年年 Tyndall發(fā)現(xiàn)膠體系統(tǒng)有光散射現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)膠體系統(tǒng)有光散射現(xiàn)象2022-3-27122022-3-2713 入射光波長入射光波長 分散粒子尺寸分散粒子尺寸散射散射（可見光波長（可見光波長 400 760 nm；膠粒；膠粒 1100nm) 入射光波長入射光波長 = 分子固有尺寸分子固有尺寸 吸收吸收 無作用無作用 透過透過 丁達(dá)爾現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是溶膠對(duì)光的散射作用。丁達(dá)爾現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是溶膠對(duì)光的散射作用。2022-3-2714丁丁鐸鐸爾效應(yīng)可用來區(qū)分爾效應(yīng)可用來區(qū)

9、分膠體溶液膠體溶液小分子真溶液小分子真溶液系統(tǒng)完全均勻，所有散射光相互抵銷，看不到散射光；系統(tǒng)完全均勻，所有散射光相互抵銷，看不到散射光；系統(tǒng)不均勻，散射光不會(huì)被相互抵銷，可看到散射光。系統(tǒng)不均勻，散射光不會(huì)被相互抵銷，可看到散射光。2022-3-2716二二. 膠體系統(tǒng)的動(dòng)力性質(zhì)膠體系統(tǒng)的動(dòng)力性質(zhì)1.1.Brown 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 1827年年,植物學(xué)家布朗植物學(xué)家布朗( Brown)在顯微鏡下在顯微鏡下, ,看到懸浮在水中的花看到懸浮在水中的花粉粒子處于不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。粉粒子處于不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。1/23rLtRTx2022-3-2717布朗運(yùn)動(dòng)是分子熱運(yùn)動(dòng)的必然結(jié)果。布朗運(yùn)動(dòng)是分

10、子熱運(yùn)動(dòng)的必然結(jié)果。 以后發(fā)現(xiàn)，線度小于以后發(fā)現(xiàn)，線度小于d c3 c2 c1距距離離反離子濃度反離子濃度斯特恩模型斯特恩模型 : 給出了給出了 電勢(shì)明確的物理意義，電勢(shì)明確的物理意義， 解釋了解釋了溶膠的電動(dòng)現(xiàn)象溶膠的電動(dòng)現(xiàn)象, 定性地解釋了定性地解釋了電解質(zhì)濃度對(duì)溶膠電解質(zhì)濃度對(duì)溶膠 穩(wěn)定性的影響，穩(wěn)定性的影響，使人們對(duì)雙電層的使人們對(duì)雙電層的結(jié)構(gòu)有了更深入的認(rèn)識(shí)。結(jié)構(gòu)有了更深入的認(rèn)識(shí)。）電解質(zhì)溶液濃度對(duì)）電解質(zhì)溶液濃度對(duì) 的影響的影響2022-3-2734（1）電泳）電泳 在外電場(chǎng)的作用下，膠體粒子在分散介質(zhì)中定向移動(dòng)在外電場(chǎng)的作用下，膠體粒子在分散介質(zhì)中定向移動(dòng) 的現(xiàn)象，稱為的現(xiàn)象，稱

11、為電泳電泳。2.2.溶膠的電動(dòng)現(xiàn)象溶膠的電動(dòng)現(xiàn)象 首先，在首先，在U形管中加入形管中加入NaCl溶液，然后，從下方支管緩慢溶液，然后，從下方支管緩慢壓入棕紅色壓入棕紅色 Fe(OH)3溶膠，以溶膠，以使其與使其與 NaCl溶液溶液間有清晰的間有清晰的界面存在。通入直流電后，可界面存在。通入直流電后，可觀察到，電泳管中陽極一端界觀察到，電泳管中陽極一端界面下降，陰極一端界面上升。面下降，陰極一端界面上升。 Fe(OH)3溶膠溶膠NaCl溶液溶液界面法測(cè)電泳裝置示意圖界面法測(cè)電泳裝置示意圖+2022-3-2735 實(shí)驗(yàn)測(cè)出在實(shí)驗(yàn)測(cè)出在一定時(shí)間內(nèi)一定時(shí)間內(nèi)界面界面移動(dòng)的距離移動(dòng)的距離，可求得，可求得

12、粒子的粒子的電泳速度電泳速度，由電泳，由電泳速度可求出膠體粒子的速度可求出膠體粒子的 電勢(shì)電勢(shì)。Fe(OH)3溶膠溶膠NaCl溶液溶液界面法測(cè)電泳裝置示意圖界面法測(cè)電泳裝置示意圖+2022-3-2736（2 2）電滲）電滲 在多孔膜（或毛細(xì)管）兩端施加一定在多孔膜（或毛細(xì)管）兩端施加一定電壓，液體通過電壓，液體通過多孔膜多孔膜而而定向流動(dòng)定向流動(dòng)的現(xiàn)象，稱為的現(xiàn)象，稱為電滲電滲。電滲示意圖電滲示意圖L1 、L2 導(dǎo)線管導(dǎo)線管 ； E1 、E2 電極；電極； M 多孔塞；多孔塞；M 及及 C 間的循環(huán)管路間的循環(huán)管路 充水或其它溶液；充水或其它溶液； T 向毛細(xì)管向毛細(xì)管C 充氣，使在毛細(xì)管中形

13、成一個(gè)小氣泡管路。充氣，使在毛細(xì)管中形成一個(gè)小氣泡管路。2022-3-2737（3 3）流動(dòng)電勢(shì)）流動(dòng)電勢(shì)定義：定義：在外力作用下，迫使液體通在外力作用下，迫使液體通過多孔隔膜（或毛細(xì)管）定過多孔隔膜（或毛細(xì)管）定向流動(dòng)，在多孔隔膜兩端所向流動(dòng)，在多孔隔膜兩端所產(chǎn)生的電勢(shì)差，稱為產(chǎn)生的電勢(shì)差，稱為流動(dòng)電流動(dòng)電勢(shì)勢(shì)。 該過程可認(rèn)為是電滲的該過程可認(rèn)為是電滲的逆過程逆過程液槽液槽氣體氣體加壓加壓多多孔孔塞塞電位差計(jì)電位差計(jì)2022-3-2738定義：定義： 分散相粒子在重力場(chǎng)或離分散相粒子在重力場(chǎng)或離心力場(chǎng)的作用下迅速移動(dòng)時(shí)，心力場(chǎng)的作用下迅速移動(dòng)時(shí)，在移動(dòng)方向的兩端所產(chǎn)生的電在移動(dòng)方向的兩端所產(chǎn)

14、生的電勢(shì)差，稱為勢(shì)差，稱為沉降電勢(shì)沉降電勢(shì)。（可視為電泳的逆過程）（可視為電泳的逆過程）- 233222SiO2HSiOHOHSiO （4）沉降電勢(shì)）沉降電勢(shì):2022-3-2739（固相不動(dòng)，液體移動(dòng)）（固相不動(dòng)，液體移動(dòng)） 電滲外加電場(chǎng)引起外加電場(chǎng)引起相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)四種電現(xiàn)象的相互關(guān)系： 電泳流動(dòng)電勢(shì)（液體靜止，固體粒子運(yùn)動(dòng)）（液體靜止，固體粒子運(yùn)動(dòng)）沉降電位相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電位差生電位差2022-3-27403. 3. 溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 由吸附及擴(kuò)散雙電層理論可以想象溶膠的結(jié)構(gòu)為由吸附及擴(kuò)散雙電層理論可以想象溶膠的結(jié)構(gòu)為: 1)由分子由分子、原子或離子構(gòu)成的、原子或離

15、子構(gòu)成的,具有晶體結(jié)構(gòu)的具有晶體結(jié)構(gòu)的,固態(tài)固態(tài) 微粒微粒 膠核。膠核。2）過剩反離子，一部分在滑動(dòng)面內(nèi)，一部分在滑動(dòng)）過剩反離子，一部分在滑動(dòng)面內(nèi)，一部分在滑動(dòng) 面外，呈擴(kuò)散狀態(tài)分布于分散介質(zhì)中。若分散介面外，呈擴(kuò)散狀態(tài)分布于分散介質(zhì)中。若分散介 質(zhì)是水，反離子應(yīng)當(dāng)是水化的。質(zhì)是水，反離子應(yīng)當(dāng)是水化的。3）被包圍在滑動(dòng)面內(nèi)的）被包圍在滑動(dòng)面內(nèi)的膠核膠核+反離子反離子=膠體粒子。膠體粒子。4）整個(gè)擴(kuò)散層整個(gè)擴(kuò)散層 + 被包圍的膠體粒子被包圍的膠體粒子 = 膠團(tuán)膠團(tuán)（電中性）（電中性） 固相固相 (AgI)m nAg+緊密層緊密層（n-x）NO3-x+膠核膠核膠粒膠?；瑒?dòng)面滑動(dòng)面膠團(tuán)膠團(tuán)擴(kuò)散層擴(kuò)

16、散層xNO3-溶液溶液本體本體例：膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式見圖例：膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式見圖例：例： AgNO3(稀稀aq) + KI (稀稀aq) AgI + KNO3KI為少量，為少量，：AgI溶膠吸附溶膠吸附Ag帶正電帶正電(正溶膠）正溶膠），NO3為反離為反離 子子 ，AgNO3為穩(wěn)定劑。為穩(wěn)定劑。2022-3-2742KI 過量過量 ：AgI溶膠吸附溶膠吸附I帶負(fù)電，帶負(fù)電，K為反離子；為反離子； KI為穩(wěn)定劑為穩(wěn)定劑。例：例： KI (稀稀aq) + AgNO3(稀稀aq) AgI + KNO3膠團(tuán)結(jié)構(gòu)表示：膠團(tuán)結(jié)構(gòu)表示： 例：例：AgAg+ +少少量，生成帶量，生成帶負(fù)負(fù)電的膠粒，電的膠粒，K K為反離子

17、為反離子 膠粒膠粒 AgIm nI (n-x)K+ x x K+ 膠核膠核 膠團(tuán)膠團(tuán)可滑動(dòng)面可滑動(dòng)面 m及及n 對(duì)每對(duì)每個(gè)膠?？梢源髠€(gè)膠?？梢源笮〔坏刃〔坏?022-3-2743膠核：首先吸附過量的膠核：首先吸附過量的 成核離子，然后吸附反成核離子，然后吸附反 離子形成膠粒，包在滑動(dòng)離子形成膠粒，包在滑動(dòng) 層內(nèi)；層內(nèi)；2) 2) 膠團(tuán)整體為電中性，在擴(kuò)膠團(tuán)整體為電中性，在擴(kuò)散層內(nèi)。散層內(nèi)。KI為穩(wěn)定劑的膠團(tuán)剖面圖：為穩(wěn)定劑的膠團(tuán)剖面圖：KKKKAgImIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK膠核膠核 滑動(dòng)面滑動(dòng)面 （內(nèi)部為膠粒）（內(nèi)部為膠粒） 擴(kuò)

18、散層邊緣擴(kuò)散層邊緣（包括整個(gè)膠團(tuán)）（包括整個(gè)膠團(tuán)）特點(diǎn)：特點(diǎn)：2022-3-27 以上是由于以上是由于吸附吸附離子使膠核帶電的情況。以下討論離子使膠核帶電的情況。以下討論由于產(chǎn)生由于產(chǎn)生電離電離產(chǎn)物使膠核帶電的情況。產(chǎn)物使膠核帶電的情況。 當(dāng)當(dāng) SiO2 微粒與水接觸時(shí)，生成弱酸，微粒與水接觸時(shí)，生成弱酸，H2SiO3 ，它的，它的電離產(chǎn)物電離產(chǎn)物 SiO32 有一部分仍有一部分仍固定在固定在 SiO2 上，未擴(kuò)散到上，未擴(kuò)散到溶液中去。這就形成了帶溶液中去。這就形成了帶負(fù)電的膠核負(fù)電的膠核。反離子反離子是是H+。SiO2 溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)為：溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)為： SiO2m nSiO32 2(n

19、-x)H+ 2 2x 2x H+2022-3-27 所以，要使溶膠聚沉也要從中和粒子電荷、所以，要使溶膠聚沉也要從中和粒子電荷、降低溶劑化降低溶劑化作用等入手。作用等入手。一一.溶膠穩(wěn)定的原因：溶膠穩(wěn)定的原因： 1) 1) 膠粒帶電膠粒帶電 增加膠粒間的排斥作用；增加膠粒間的排斥作用； 2 2) ) 溶劑化作用溶劑化作用 形成彈性水化外殼，增加溶膠聚合的形成彈性水化外殼，增加溶膠聚合的 阻力；阻力； 3) 3) BrownBrown運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 使膠粒受重力的影響而不下沉。使膠粒受重力的影響而不下沉。3 溶膠的穩(wěn)定與聚沉溶膠的穩(wěn)定與聚沉 2022-3-272.2.溶膠的聚沉：溶膠的聚沉：定義：定義

20、： 溶膠中分散相微?；ハ嗑劢Y(jié)，顆粒變大，進(jìn)而溶膠中分散相微?；ハ嗑劢Y(jié)，顆粒變大，進(jìn)而 發(fā)生沉淀的現(xiàn)象稱為發(fā)生沉淀的現(xiàn)象稱為聚沉。聚沉。 通過加熱、輻射或加入電解質(zhì)都可導(dǎo)致溶膠聚沉。以下主要討論電解通過加熱、輻射或加入電解質(zhì)都可導(dǎo)致溶膠聚沉。以下主要討論電解質(zhì)對(duì)溶膠的作用。質(zhì)對(duì)溶膠的作用。（1 1）電解質(zhì)的聚沉作用：）電解質(zhì)的聚沉作用：適量的電解質(zhì)對(duì)溶膠起到穩(wěn)定劑的作用。適量的電解質(zhì)對(duì)溶膠起到穩(wěn)定劑的作用。 但過量的電解質(zhì)，特別是含高價(jià)反離子的電解質(zhì)，往往會(huì)使溶膠聚但過量的電解質(zhì)，特別是含高價(jià)反離子的電解質(zhì)，往往會(huì)使溶膠聚沉。沉。2022-3-27其原因是：其原因是： 1）因?yàn)殡娊赓|(zhì)的濃度或）因

21、為電解質(zhì)的濃度或價(jià)數(shù)增加時(shí)，會(huì)壓縮擴(kuò)散層價(jià)數(shù)增加時(shí)，會(huì)壓縮擴(kuò)散層，擴(kuò)散層變薄，斥力勢(shì)能降，擴(kuò)散層變薄，斥力勢(shì)能降低。當(dāng)電解質(zhì)濃度足夠大時(shí)低。當(dāng)電解質(zhì)濃度足夠大時(shí)，即使溶膠聚沉。，即使溶膠聚沉。距離距離 0 SternStern面面 斯特恩層斯特恩層擴(kuò)散層擴(kuò)散層2022-3-272）若加入的反離子發(fā)生特）若加入的反離子發(fā)生特性吸附時(shí)，斯特恩層內(nèi)的性吸附時(shí)，斯特恩層內(nèi)的反離子數(shù)增加，使膠粒帶反離子數(shù)增加，使膠粒帶電量降低，而導(dǎo)致碰撞聚電量降低，而導(dǎo)致碰撞聚沉。沉。距離距離 0 SternStern面面 斯特恩層斯特恩層擴(kuò)散層擴(kuò)散層聚沉值聚沉值使溶膠發(fā)生明顯的聚沉所需該電解質(zhì)的使溶膠發(fā)生明顯的聚沉所

22、需該電解質(zhì)的最小最小濃度濃度聚沉能力聚沉能力聚沉值的聚沉值的倒數(shù)倒數(shù)。 1)反離子的價(jià)數(shù)起主要作用：反離子反離子的價(jià)數(shù)起主要作用：反離子價(jià)數(shù)越高，價(jià)數(shù)越高，聚沉能聚沉能 力力越大越大。 粗略估計(jì)：粗略估計(jì)： 聚沉值聚沉值 1/Z 6，聚沉能力聚沉能力 Z 6 舒爾策舒爾策-哈迪（哈迪（ Schultz-Hardy）規(guī)則規(guī)則電解質(zhì)對(duì)溶膠的聚沉規(guī)律：電解質(zhì)對(duì)溶膠的聚沉規(guī)律： 電解質(zhì)中使溶膠發(fā)生聚沉的離子，是與膠體粒子帶電符號(hào)電解質(zhì)中使溶膠發(fā)生聚沉的離子，是與膠體粒子帶電符號(hào)相反的離子，即相反的離子，即反離子反離子。Me+ : Me2+ : Me3+ =16 : 26 : 36 = 1 : 64 :

23、 729例外：例外：H+雖為一價(jià)，卻有很強(qiáng)聚沉能力。雖為一價(jià)，卻有很強(qiáng)聚沉能力。電解質(zhì)對(duì)溶膠的聚沉作用電解質(zhì)對(duì)溶膠的聚沉作用2) 2) 同價(jià)同價(jià)正離子，半徑越小正離子，半徑越小，水化能力越強(qiáng)，水化層越厚，水化能力越強(qiáng)，水化層越厚 ，進(jìn)入斯特恩層數(shù)量越少，進(jìn)入斯特恩層數(shù)量越少，聚沉能力減弱聚沉能力減弱。 同價(jià)同價(jià)負(fù)離子，負(fù)離子，水化能力不起主要作用，水化能力不起主要作用，半徑越小半徑越小，吸，吸 附能力越強(qiáng)，附能力越強(qiáng)，聚沉能力越強(qiáng)。聚沉能力越強(qiáng)。 對(duì)某些一價(jià)正、負(fù)離子，按聚沉能力的大小，可以排對(duì)某些一價(jià)正、負(fù)離子，按聚沉能力的大小，可以排成所謂的成所謂的“感膠離子序感膠離子序”： 正正離子的聚

24、沉能力：離子的聚沉能力：H+ Cs+ Rd+ NH4+ K+ Na+ Li+ 負(fù)負(fù)離子的聚沉能力離子的聚沉能力 ：F Cl Br NO3 I OH與溶膠電性同號(hào)的離子也有一定的作用，大的或高價(jià)與溶膠電性同號(hào)的離子也有一定的作用，大的或高價(jià)的負(fù)（或正）離子對(duì)負(fù)（或正）電性膠體有一定的穩(wěn)定的負(fù)（或正）離子對(duì)負(fù)（或正）電性膠體有一定的穩(wěn)定作用。作用。？ 若將若將AgNO3溶液滴加至過量溶液滴加至過量KI溶液中，形成的溶液中，形成的 AgI溶溶膠中加入下列不同電解質(zhì)溶液，則使溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完膠中加入下列不同電解質(zhì)溶液，則使溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉所需電解質(zhì)的量最少者為（全聚沉所需電解質(zhì)的量最少者為（

25、 ）。）。 (A)La(NO3)3 (B) Mg(NO3)2 (C) NaNO3 (D) KNO3A2022-3-2752(2) 高分子化合物的聚沉作用高分子化合物的聚沉作用 在溶膠中加入高分子化合物既可使溶膠穩(wěn)定，也可使溶在溶膠中加入高分子化合物既可使溶膠穩(wěn)定，也可使溶膠聚沉。好的聚沉劑應(yīng)當(dāng)是相對(duì)分子質(zhì)量很大的線性聚合膠聚沉。好的聚沉劑應(yīng)當(dāng)是相對(duì)分子質(zhì)量很大的線性聚合物。物。 1 1）搭橋效應(yīng)）搭橋效應(yīng) 一個(gè)長碳鏈高分子一個(gè)長碳鏈高分子化合物，通過吸附在許多膠粒上，化合物，通過吸附在許多膠粒上，從而把膠粒聯(lián)結(jié)起來，變成較大從而把膠粒聯(lián)結(jié)起來，變成較大的聚集體而聚沉。的聚集體而聚沉。H H L

26、 L B B 用用 途途 3 3 6 6 W /O 乳乳 化化 劑劑 7 7 9 9 潤潤 濕濕 劑劑 8 8 1 1 8 8 O /W 乳乳 化化 劑劑 1 1 3 3 1 1 5 5 洗洗 滌滌 劑劑 1 1 5 5 1 1 8 8 加加 溶溶 劑劑 它們的聚沉作用主要有三個(gè)方面：它們的聚沉作用主要有三個(gè)方面：2022-3-27532 2）脫水效應(yīng)脫水效應(yīng) 高分子對(duì)水有更強(qiáng)的的親合力，高分子對(duì)水有更強(qiáng)的的親合力， 由于它的溶解與水化，使膠粒脫水，失去水化由于它的溶解與水化，使膠粒脫水，失去水化 外殼而聚沉。外殼而聚沉。3 3）電中和效應(yīng)電中和效應(yīng) 離子型的高分子，吸附到帶電膠離子型的高分子

27、，吸附到帶電膠 粒上，中和了膠粒表面電荷，使粒子間斥力降粒上，中和了膠粒表面電荷，使粒子間斥力降 低，進(jìn)而聚沉。低，進(jìn)而聚沉。2022-3-2754H H L L B B 用用 途途 3 3 6 6 W /O 乳乳 化化 劑劑 7 7 9 9 潤潤 濕濕 劑劑 8 8 1 1 8 8 O /W 乳乳 化化 劑劑 1 1 3 3 1 1 5 5 洗洗 滌滌 劑劑 1 1 5 5 1 1 8 8 加加 溶溶 劑劑 但是，若在溶膠中加入較但是，若在溶膠中加入較多的高分子化合物，同一個(gè)分多的高分子化合物，同一個(gè)分散相粒子表面吸附了多個(gè)高分散相粒子表面吸附了多個(gè)高分子，如左圖?；蛟S多高分子線子，如左圖。

28、或許多高分子線團(tuán)環(huán)繞在分散相粒子周圍，形團(tuán)環(huán)繞在分散相粒子周圍，形成水化外殼，包圍了分散相粒成水化外殼，包圍了分散相粒子，則對(duì)溶膠起到保護(hù)作用。子，則對(duì)溶膠起到保護(hù)作用。（3） 異號(hào)溶膠的聚沉作用異號(hào)溶膠的聚沉作用2022-3-2755一一 乳狀液乳狀液 1.定義：由兩種不互溶或部分互溶的液體所形成的粗分定義：由兩種不互溶或部分互溶的液體所形成的粗分 散系統(tǒng)，稱為乳狀液。散系統(tǒng)，稱為乳狀液。 例：牛奶、煉油廠的廢水、乳化農(nóng)藥例：牛奶、煉油廠的廢水、乳化農(nóng)藥。若一為水，可用。若一為水，可用“W”表示；另一相為有機(jī)物，如苯、煤油表示；另一相為有機(jī)物，如苯、煤油，習(xí)慣上稱之為，習(xí)慣上稱之為“油油”，

29、可用可用“O”表示。表示。 乳狀液乳狀液 可分為可分為兩大類型兩大類型水包油，水包油，O/W，油分散在水中油分散在水中油包水，油包水，W/O，水分散在油中水分散在油中4 粗分散系統(tǒng)粗分散系統(tǒng) （a）水包油型（）水包油型（O/W） （b）油包水型（）油包水型（W/O）乳狀液的乳狀液的分散相分散相被稱為被稱為內(nèi)內(nèi)相，相，分散介質(zhì)分散介質(zhì)被稱為被稱為外相。外相。若若某相某相體積分?jǐn)?shù)大于體積分?jǐn)?shù)大于74%，它只能是乳狀液的，它只能是乳狀液的外相外相。2022-3-2757乳化劑乳化劑的種類的種類表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì)某些固體粉末某些固體粉末OW乳化劑乳化劑 乳狀液乳狀液要得到比較穩(wěn)定的乳狀液，必須加

30、入要得到比較穩(wěn)定的乳狀液，必須加入乳化劑。乳化劑。 乳化劑能使乳狀液比較穩(wěn)定存在的作用乳化劑能使乳狀液比較穩(wěn)定存在的作用乳化作用乳化作用 乳化劑使乳狀液比較穩(wěn)定的原因：乳化劑使乳狀液比較穩(wěn)定的原因： 降低油降低油- -水的界面張力，水的界面張力， 形成堅(jiān)固的界面膜，形成堅(jiān)固的界面膜， 液滴雙電層的排斥作用，液滴雙電層的排斥作用， 2022-3-27582 2乳狀液類型的鑒別乳狀液類型的鑒別 (1)染色法染色法：將：將油溶性油溶性染料滴入乳狀液，振蕩染料滴入乳狀液，振蕩 后在顯微鏡下觀察，后在顯微鏡下觀察，鑒別乳狀液是鑒別乳狀液是O/W型，還是型，還是W/O型的方法主要有：型的方法主要有：若若內(nèi)

31、相被染色內(nèi)相被染色，則為，則為O/W型；型；若若外相染色外相染色，則為，則為W/O型。型。 (也可用水溶性染料做試也可用水溶性染料做試 驗(yàn)驗(yàn))。2022-3-2759(3)導(dǎo)電法導(dǎo)電法：因?yàn)椋阂驗(yàn)樗畬?dǎo)電性強(qiáng)水導(dǎo)電性強(qiáng)于油，于油，O/W型乳狀液的型乳狀液的導(dǎo)電性能導(dǎo)電性能 遠(yuǎn)好遠(yuǎn)好于于W/O型乳狀液，型乳狀液， 通過測(cè)電導(dǎo)可區(qū)別兩者。（通過測(cè)電導(dǎo)可區(qū)別兩者。（但但若若 乳狀液中有乳狀液中有離子型乳化劑離子型乳化劑，也有較好導(dǎo)電性。），也有較好導(dǎo)電性。）(2)稀釋法稀釋法：取少量乳狀液滴入水中或油中，若乳狀液取少量乳狀液滴入水中或油中，若乳狀液在水在水中能稀釋中能稀釋，即為，即為O/W型；在型；在

32、油中能稀釋油中能稀釋，即為，即為W/O型。型。3.3.乳狀液的穩(wěn)定乳狀液的穩(wěn)定 添加少量的添加劑就能使乳狀液比較穩(wěn)定的存在，解添加少量的添加劑就能使乳狀液比較穩(wěn)定的存在，解釋這種現(xiàn)象的理論就是釋這種現(xiàn)象的理論就是乳狀液的穩(wěn)定理論乳狀液的穩(wěn)定理論，它大致有以，它大致有以下幾個(gè)方面：下幾個(gè)方面：2022-3-27601)1)降低界面張力降低界面張力： 乳狀液系統(tǒng)的相界面面積比構(gòu)成它的純液體要大得多乳狀液系統(tǒng)的相界面面積比構(gòu)成它的純液體要大得多，是不穩(wěn)定分散系統(tǒng)。加入少量表面活性劑，表面活性劑，是不穩(wěn)定分散系統(tǒng)。加入少量表面活性劑，表面活性劑在兩相界面產(chǎn)生正吸附，在兩相界面產(chǎn)生正吸附，明顯降低界面張

33、力明顯降低界面張力，使表面吉布使表面吉布斯函數(shù)降低斯函數(shù)降低，穩(wěn)定性增加。穩(wěn)定性增加。 表面活性劑的表面活性劑的HLBHLB值可決定形成值可決定形成乳狀液的類型：乳狀液的類型： HLB 26: 形成形成W/O型乳狀液；型乳狀液； HLB 1218: :形成形成O/W型乳狀液。型乳狀液。 IIIIII2022-3-2761附附: : 乳化劑的選擇乳化劑的選擇可根據(jù)可根據(jù)HLBHLB值選擇乳化劑：值選擇乳化劑： HLBHLB ，親油性親油性 ， 8 8 8 親水親水。/MRTBHLB值可以從手冊(cè)查出，也可以估算值可以從手冊(cè)查出，也可以估算2022-3-272 2）形成定向楔的界面）形成定向楔的界面

34、 乳化劑分子的一端極性基團(tuán)親水，一端非極性基團(tuán)親油，在界面乳化劑分子的一端極性基團(tuán)親水，一端非極性基團(tuán)親油，在界面層中層中, ,“大頭大頭”向外，向外，“小頭小頭” 密集釘在分散相小液滴上密集釘在分散相小液滴上, ,使它表面積使它表面積最小最小, ,界面吉布斯函數(shù)最低，界面膜更牢固。界面吉布斯函數(shù)最低，界面膜更牢固。 一價(jià)堿金屬皂類，形狀是：一價(jià)堿金屬皂類，形狀是： 親水端為大頭，作親水端為大頭，作為乳化劑時(shí)，容易形成為乳化劑時(shí)，容易形成O/W型型乳狀液：乳狀液：油油水水2022-3-2763 二價(jià)堿金屬皂類，極性基團(tuán)為二價(jià)堿金屬皂類，極性基團(tuán)為小頭，小頭， 作為乳化劑，容作為乳化劑，容易形成

35、易形成W/O型乳狀液：型乳狀液：油油水 大頭朝外，小頭向內(nèi)，表面活性劑可緊密排列，大頭朝外，小頭向內(nèi)，表面活性劑可緊密排列，形成厚壁，使乳狀液穩(wěn)定。形成厚壁，使乳狀液穩(wěn)定。例外例外：一價(jià)銀肥皂，作為乳化劑形成：一價(jià)銀肥皂，作為乳化劑形成W/O型型乳狀液乳狀液2022-3-27643 3）形成擴(kuò)散雙電層）形成擴(kuò)散雙電層-雙電層的排斥作用雙電層的排斥作用 離子型表面活性劑在水中電離，若正離子在水中的溶解度離子型表面活性劑在水中電離，若正離子在水中的溶解度大于負(fù)離子，則水帶正電，油帶負(fù)電。帶電的一端指向水，大于負(fù)離子，則水帶正電，油帶負(fù)電。帶電的一端指向水，正離子在在水中呈擴(kuò)散狀分布，形成擴(kuò)散雙電層

36、。它有較大正離子在在水中呈擴(kuò)散狀分布，形成擴(kuò)散雙電層。它有較大的熱力學(xué)電勢(shì)及較厚的雙電層，使乳狀液處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。的熱力學(xué)電勢(shì)及較厚的雙電層，使乳狀液處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。2022-3-27654 4）界面膜的穩(wěn)定作用）界面膜的穩(wěn)定作用-形成堅(jiān)固的界面膜形成堅(jiān)固的界面膜 乳化過程也是分散相液滴表面界面膜的成膜過程，界面膜乳化過程也是分散相液滴表面界面膜的成膜過程，界面膜的強(qiáng)度、韌性和厚度，對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性起重要作用。的強(qiáng)度、韌性和厚度，對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性起重要作用。 配制特定組成的乳化劑，以形成較牢固的界面膜，可增配制特定組成的乳化劑，以形成較牢固的界面膜，可增加乳狀液的穩(wěn)定性。例水溶性的十六烷基

37、磺酸鈉加乳狀液的穩(wěn)定性。例水溶性的十六烷基磺酸鈉+ +油溶性的乳油溶性的乳化劑異辛甾烯醇，可形成帶負(fù)電荷的穩(wěn)定的化劑異辛甾烯醇，可形成帶負(fù)電荷的穩(wěn)定的O/W乳狀液。乳狀液。2022-3-27665 5）固體粉末的穩(wěn)定作用：）固體粉末的穩(wěn)定作用： 分布在分布在乳狀液界面層的乳狀液界面層的固體微粒固體微粒, ,也能起到穩(wěn)定劑的作也能起到穩(wěn)定劑的作用。光滑球形粒子，若不考慮重力，在油用。光滑球形粒子，若不考慮重力，在油- -水界面上的分布水界面上的分布情況，情況，油油根據(jù)根據(jù)YoungYoung方程有：方程有： os ws = ow cos 固固 so ow水水 sw 為油水界面與水固界面的夾角為油

38、水界面與水固界面的夾角。cos =（ os ws ）/ ow 2022-3-2767 固固 so ow水水 swa. os ws， 900 水能潤濕固體，水能潤濕固體， 大部分粒子浸入水中；大部分粒子浸入水中；有如下三種情況：有如下三種情況： 固固 os ow水水 ws油油b.b. os 900 油能潤濕固體，油能潤濕固體， 大部分固體粒子在油中。大部分固體粒子在油中。2022-3-2768 ow ws 固固 os水水油油c. os = ws， = 900 ， 粒子在油水之間。粒子在油水之間。2022-3-2769 所以，容易被水潤濕的固體，如粘土、所以，容易被水潤濕的固體，如粘土、AlAl2

39、 2O O3 3，可，可形成形成O/W乳狀液乳狀液。油油水水 若要使固體微粒在分散相周圍排列成緊密固體膜，若要使固體微粒在分散相周圍排列成緊密固體膜，固體粒子大部分應(yīng)當(dāng)在分散介質(zhì)中固體粒子大部分應(yīng)當(dāng)在分散介質(zhì)中。2022-3-2770 容易被油潤濕的炭黑、石墨粉等容易被油潤濕的炭黑、石墨粉等，可作為，可作為W/O型型乳狀乳狀液的穩(wěn)定劑液的穩(wěn)定劑。水水油油2022-3-27714. 4. 乳狀液的去乳化乳狀液的去乳化定義：使乳狀液破壞的過程稱為定義：使乳狀液破壞的過程稱為破乳破乳或去或去乳化。乳化。其過程分為兩步：其過程分為兩步： 第一，分散相小液滴第一，分散相小液滴絮凝成團(tuán)絮凝成團(tuán)； 第二，凝

40、聚，即分散相第二，凝聚，即分散相結(jié)合成更大的液滴結(jié)合成更大的液滴，在重力場(chǎng)，在重力場(chǎng) 下自動(dòng)下自動(dòng)分層分層。 乳狀液穩(wěn)定存在的主要原因是乳化劑的存在，所以，乳狀液穩(wěn)定存在的主要原因是乳化劑的存在，所以，要破乳就要要破乳就要消除消除或或削弱乳化劑的保護(hù)能力。削弱乳化劑的保護(hù)能力。2022-3-2772常用方法為：常用方法為：1)用用不能形成不能形成牢固牢固膜膜的表面活性物質(zhì)代替原來的乳化劑。的表面活性物質(zhì)代替原來的乳化劑。 例如，異戊醇，表面活性強(qiáng)而碳?xì)滏湺?，不能形成牢固的界面膜。例如，異戊醇，表面活性?qiáng)而碳?xì)滏湺?，不能形成牢固的界面膜?）加入能與乳化劑發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，將它變成無乳化）加入能與

41、乳化劑發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，將它變成無乳化 作用的物質(zhì)。作用的物質(zhì)。例如，油酸鈉可使乳狀液穩(wěn)定，加無機(jī)酸，可使例如，油酸鈉可使乳狀液穩(wěn)定，加無機(jī)酸，可使油酸鈉變?yōu)椴痪哂腥榛饔玫挠退?，而達(dá)到破乳的油酸鈉變?yōu)椴痪哂腥榛饔玫挠退幔_(dá)到破乳的 目的。目的。3）加入類型相反的乳化劑，加入類型相反的乳化劑，如向如向O/W型的乳型的乳狀液，加入狀液，加入W/O型乳化劑型乳化劑2022-3-27735）物理方法：）物理方法：離心分離，電泳破乳，超聲波破乳離心分離，電泳破乳，超聲波破乳4）加熱。溫度升高，可降低乳化劑在油加熱。溫度升高，可降低乳化劑在油- -水界面的吸水界面的吸 附量，削弱保護(hù)膜對(duì)乳狀液的保護(hù)作

42、用，降低介質(zhì)的附量，削弱保護(hù)膜對(duì)乳狀液的保護(hù)作用，降低介質(zhì)的粘度。粘度。5、泡沫、泡沫 氣體分散在液體或固體中所形成的分散系統(tǒng)稱之為泡沫。氣體分散在液體或固體中所形成的分散系統(tǒng)稱之為泡沫。 泡沫浮選泡沫浮選 6、懸浮液、懸浮液 不溶性固體粒子分散在液體中所形成的分散系統(tǒng)稱為懸浮液。不溶性固體粒子分散在液體中所形成的分散系統(tǒng)稱為懸浮液。 2022-3-27757 高分子化合物溶液的滲透壓高分子化合物溶液的滲透壓 這里，所謂的高分子化合物是指其摩爾質(zhì)量這里，所謂的高分子化合物是指其摩爾質(zhì)量 M 1104 kg/mol 的大分的大分子化合物。在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，它們可自?dòng)分散為高分子（或大分子）溶子化合

43、物。在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，它們可自?dòng)分散為高分子（或大分子）溶液。液。 在這種溶液中，在這種溶液中，高分子化合物以分子或離子狀態(tài)均勻分布高分子化合物以分子或離子狀態(tài)均勻分布在溶液中，分散質(zhì)與分散介質(zhì)之間并無相界面存在。所以高在溶液中，分散質(zhì)與分散介質(zhì)之間并無相界面存在。所以高分子溶液是均勻分布的真溶液分子溶液是均勻分布的真溶液，是熱力學(xué)平衡系統(tǒng)，與溶膠，是熱力學(xué)平衡系統(tǒng)，與溶膠有本質(zhì)的不同。有本質(zhì)的不同。 只是由于高分子化合物分子的大小，恰好在膠體范圍內(nèi)只是由于高分子化合物分子的大小，恰好在膠體范圍內(nèi)( 1nm103nm )，而且它具有某些膠體的特性，所以又稱高分子溶液為親液溶膠。它與，而且它具有某

44、些膠體的特性，所以又稱高分子溶液為親液溶膠。它與溶膠性質(zhì)上的比較，列于下表。溶膠性質(zhì)上的比較，列于下表。2022-3-2776 分散相粒子尺寸分散相粒子尺寸 1103 nm 擴(kuò)散慢擴(kuò)散慢 不能通過半透膜不能通過半透膜相相同同之之處處高分子溶液高分子溶液溶溶 膠膠不不同同之之處處具有具有可逆性：可逆性：蒸發(fā)除去溶劑蒸發(fā)除去溶劑，可得干燥的高分子化合物，可得干燥的高分子化合物；再加入溶劑，又可自動(dòng)溶；再加入溶劑，又可自動(dòng)溶解成溶液。解成溶液。具有具有不可逆性不可逆性：蒸發(fā)除去溶劑：蒸發(fā)除去溶劑，可得干燥的沉淀物；若再加，可得干燥的沉淀物；若再加入溶劑，不能復(fù)原成溶膠入溶劑，不能復(fù)原成溶膠 熱力學(xué)熱

45、力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng) 熱力學(xué)熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)不穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定原因主要穩(wěn)定原因主要是溶劑化是溶劑化 穩(wěn)定原因主要是穩(wěn)定原因主要是分散相粒子帶電分散相粒子帶電均均相系統(tǒng)相系統(tǒng)，丁鐸爾效應(yīng)微弱，丁鐸爾效應(yīng)微弱 多多相系統(tǒng)相系統(tǒng)，丁鐸爾效應(yīng)強(qiáng)，丁鐸爾效應(yīng)強(qiáng) 對(duì)電解質(zhì)對(duì)電解質(zhì)穩(wěn)定性大穩(wěn)定性大 加入少量電解質(zhì)就會(huì)聚沉加入少量電解質(zhì)就會(huì)聚沉 粘度粘度大大 粘度粘度小，與純?nèi)軇┱扯认嗨菩?，與純?nèi)軇┱扯认嗨?022-3-27771.高分子溶液的滲透壓高分子溶液的滲透壓 在第四章討論稀溶液的依數(shù)性時(shí)，曾推導(dǎo)出理想稀溶液的在第四章討論稀溶液的依數(shù)性時(shí)，曾推導(dǎo)出理想稀溶液的滲透壓滲透壓 與溶質(zhì)濃度與溶質(zhì)濃度 cB 的關(guān)

46、系式：的關(guān)系式：B2B1AMRT它對(duì)高分子溶液也適用。它對(duì)高分子溶液也適用。 由于在高分子溶液中，分散質(zhì)與分散介質(zhì)之間存在較強(qiáng)由于在高分子溶液中，分散質(zhì)與分散介質(zhì)之間存在較強(qiáng)的親和力，所以有明顯的溶劑化效應(yīng)。這樣就影響滲透壓，的親和力，所以有明顯的溶劑化效應(yīng)。這樣就影響滲透壓，對(duì)以上公式產(chǎn)生偏差。若對(duì)以上公式產(chǎn)生偏差。若 B 為溶質(zhì)的質(zhì)量濃度，為溶質(zhì)的質(zhì)量濃度，M 為溶質(zhì)為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量，上式成為：的摩爾質(zhì)量，上式成為：RTcB2022-3-2778B2B1AMRT 在恒溫下，在恒溫下， / B 應(yīng)當(dāng)是常數(shù)，但是實(shí)驗(yàn)表明，在恒溫下，應(yīng)當(dāng)是常數(shù)，但是實(shí)驗(yàn)表明，在恒溫下， / B 隨隨 B 變化而

47、變化。所以以用維里變化而變化。所以以用維里( virial )方程來表示方程來表示 與與 B 的關(guān)系為好。的關(guān)系為好。 /MRTB 式中的式中的A2 、A3 均為常數(shù)，稱為均為常數(shù)，稱為維里系數(shù)維里系數(shù)。若質(zhì)量濃度。若質(zhì)量濃度 B 很小，可以忽略高次項(xiàng)，上式成為：很小，可以忽略高次項(xiàng)，上式成為：.AAMRT/2B3B2B1zzzPNaPNa由由可見可見 在恒溫下，若以在恒溫下，若以 / B 對(duì)對(duì) B 作圖，應(yīng)得一直線，由直線的作圖，應(yīng)得一直線，由直線的斜率可得斜率可得A2 ，由直線的截距可得高分子化合物的摩爾質(zhì)量，由直線的截距可得高分子化合物的摩爾質(zhì)量 M 。 滲透壓法測(cè)定高分子滲透壓法測(cè)定高

48、分子摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量 M 的范圍是：的范圍是：10 103 kg/mol。摩爾質(zhì)量太小時(shí)，高分子化合物容易通過半透膜，摩爾質(zhì)量。摩爾質(zhì)量太小時(shí)，高分子化合物容易通過半透膜，摩爾質(zhì)量 M太大時(shí)，太大時(shí)，滲透壓很小，測(cè)量誤差大滲透壓很小，測(cè)量誤差大。對(duì)于能電離的高分子稀。對(duì)于能電離的高分子稀溶液，溶液，(12.10.3) 并不適用。并不適用。 對(duì)于蛋白質(zhì)水溶液，只有在等電狀態(tài)時(shí)，才適用。這個(gè)問題對(duì)于蛋白質(zhì)水溶液，只有在等電狀態(tài)時(shí)，才適用。這個(gè)問題，在下一節(jié)中，還要詳盡討論。，在下一節(jié)中，還要詳盡討論。2. 唐南平衡唐南平衡 在第四章中討論稀溶液依數(shù)性時(shí)，只討論了非電解質(zhì)溶液在第四章中討論稀溶液依數(shù)

49、性時(shí)，只討論了非電解質(zhì)溶液。一個(gè)溶質(zhì)分子在溶液中只是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。但對(duì)于電解質(zhì)溶液。一個(gè)溶質(zhì)分子在溶液中只是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。但對(duì)于電解質(zhì)溶液，一個(gè)強(qiáng)電解質(zhì)分子，一個(gè)強(qiáng)電解質(zhì)分子 可以電離出可以電離出 + + - 個(gè)質(zhì)點(diǎn)，所以個(gè)質(zhì)點(diǎn)，所以依數(shù)性的公式要作相應(yīng)的修改。依數(shù)性的公式要作相應(yīng)的修改。 RTcz 1 許多高分子化合物是電解質(zhì)，例如蛋許多高分子化合物是電解質(zhì)，例如蛋白質(zhì)白質(zhì)NazP 在水中發(fā)生如下電離：在水中發(fā)生如下電離：ACh溶劑溶劑蛋白質(zhì)溶液蛋白質(zhì)溶液半透膜半透膜 若隔開蛋白質(zhì)水溶液與純水的半透若隔開蛋白質(zhì)水溶液與純水的半透膜只能透過溶劑與小的電解質(zhì)離子，膜只能透過溶劑與小的電解質(zhì)離子，不能透過

50、不能透過 Pz- ，而且，而且 NazP 濃度為濃度為 c 。因?yàn)榘胪改蓚?cè)均為電中性的，所以因?yàn)榘胪改蓚?cè)均為電中性的，所以溶液中一個(gè)溶液中一個(gè)NazP分子產(chǎn)生分子產(chǎn)生 z + 1 個(gè)離子個(gè)離子，而純?nèi)軇┲袩o離子。所以，溶液的，而純?nèi)軇┲袩o離子。所以，溶液的滲透壓為：滲透壓為：h純水純水蛋白質(zhì)溶液蛋白質(zhì)溶液半透膜半透膜AC ,Cl,NalnNaClNaCl,Cl,NalnNaClNaCl,200200cccRTcccRT/右右右右右右左左左左左左h NaCl水溶液水溶液蛋白質(zhì)溶液蛋白質(zhì)溶液半透膜半透膜 若半透膜右側(cè)是若半透膜右側(cè)是 NaCl 水溶液，不是純水溶液，不是純水。由于水。由于Na+

51、 與與Cl 均可通過半透膜，在均可通過半透膜，在達(dá)到滲透壓平衡時(shí)，不僅兩側(cè)溶液達(dá)到達(dá)到滲透壓平衡時(shí)，不僅兩側(cè)溶液達(dá)到平衡，電解質(zhì)也要達(dá)到平衡。此即平衡，電解質(zhì)也要達(dá)到平衡。此即唐南唐南平衡平衡 。Na+ zc Na+ cP z c Cl c 設(shè)在開始時(shí)情況如右圖：左側(cè)設(shè)在開始時(shí)情況如右圖：左側(cè) NazP 水溶液濃度為水溶液濃度為 c ，右側(cè)，右側(cè) NaCl水溶液濃度為水溶液濃度為 c。 由于由于Cl 可由右側(cè)通過半透膜到達(dá)左側(cè)，而為了維持電中性可由右側(cè)通過半透膜到達(dá)左側(cè)，而為了維持電中性，每通過一個(gè)，每通過一個(gè)Cl 到左側(cè)，同時(shí)必有一個(gè)到左側(cè)，同時(shí)必有一個(gè)Na+ 透過半透膜到左透過半透膜到左側(cè)

52、。側(cè)。 設(shè)平衡時(shí)有濃度為設(shè)平衡時(shí)有濃度為 x 的的 NaCl 從從右側(cè)到達(dá)左側(cè)。情況如右圖。右側(cè)到達(dá)左側(cè)。情況如右圖。 這時(shí)，兩側(cè)溶液的這時(shí)，兩側(cè)溶液的NaCl的化學(xué)勢(shì)的化學(xué)勢(shì)為：為：Na+ zc + x Na+ c - xCl x Cl c - x P z c 右右右右左左左左,Cl,Na,Cl,Nacccc因?yàn)檫_(dá)到滲透平衡時(shí)，膜兩側(cè)化學(xué)勢(shì)相等，所以有：因?yàn)檫_(dá)到滲透平衡時(shí)，膜兩側(cè)化學(xué)勢(shì)相等，所以有：RTxc-czcRTcc)42()()B()B(右右左左Na+ zc + x Na+ c - xCl x Cl c - x P z c代入右圖中的濃度值，得到：代入右圖中的濃度值，得到：RTxc-

53、czcRTcc)42()()B()B(右右左左)(22zcccxRTcRTccc22 所以滲透壓為：所以滲透壓為：2)()(xcxxzc2cx代入代入 x 的解，得到：的解，得到： 當(dāng)鹽的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蛋白質(zhì)的濃度時(shí)，即當(dāng)鹽的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蛋白質(zhì)的濃度時(shí)，即 c c 時(shí)：時(shí)：RTczRTzczccz1)(2222029vr g此時(shí)此時(shí)即幾乎有一半濃度的鹽透過了半透膜。即幾乎有一半濃度的鹽透過了半透膜。 所以在半透膜另一側(cè)加入不同量的電解質(zhì)所以在半透膜另一側(cè)加入不同量的電解質(zhì) NaCl 時(shí)，可使時(shí)，可使蛋白質(zhì)的滲透壓在蛋白質(zhì)的滲透壓在 ( z + 1 ) cRT 到到 cRT 之間變化。之間變化。

54、唐南平衡的最重要功能是控制物質(zhì)的滲透壓，這對(duì)醫(yī)學(xué)唐南平衡的最重要功能是控制物質(zhì)的滲透壓，這對(duì)醫(yī)學(xué)、生物等研究細(xì)胞膜內(nèi)外的滲透平衡有重要意義。生物等研究細(xì)胞膜內(nèi)外的滲透平衡有重要意義。8 氣溶膠氣溶膠 以氣體為分散介質(zhì)，固體或液體為分散相，所形成的膠以氣體為分散介質(zhì)，固體或液體為分散相，所形成的膠體系統(tǒng)，稱為氣溶膠。體系統(tǒng)，稱為氣溶膠。 在氣溶膠中，以粉塵的分散度最低，線度在氣溶膠中，以粉塵的分散度最低，線度 103 106 nm， 煙（固煙（固 氣分散系統(tǒng)）和霧（液氣分散系統(tǒng)）和霧（液氣分散系統(tǒng)）為氣分散系統(tǒng)）為10103 nm。 粗粗 分分 散散 系系 統(tǒng)統(tǒng)100 nm101 nm102 n

55、m103 nm104 nm105 nm106 nm 粉粉 塵塵 煙煙 和和 霧霧 膠膠 體體 系系 統(tǒng)統(tǒng) 泡泡 沫沫懸懸 浮浮 液液 粒粒 子子真溶液真溶液氣溶膠的實(shí)際應(yīng)用：氣溶膠的實(shí)際應(yīng)用： 在礦山開采在礦山開采、機(jī)械加工、金屬冶煉等工藝過程中，會(huì)產(chǎn)生、機(jī)械加工、金屬冶煉等工藝過程中，會(huì)產(chǎn)生大量煙霧及粉塵，污染環(huán)境，危害健康。例如長期吸入含有硅大量煙霧及粉塵，污染環(huán)境，危害健康。例如長期吸入含有硅酸鹽的粉塵會(huì)引起矽肺病。在煤煙表面，也有致癌的碳?xì)浠纤猁}的粉塵會(huì)引起矽肺病。在煤煙表面，也有致癌的碳?xì)浠衔?，如物，?,4-苯并芘等。此外還有苯并芘等。此外還有As2S3、Sb2S3 、Cu 、

56、 Pb、Zn 、 。 這些物質(zhì)粒子隨煤煙排入大氣，嚴(yán)重污染空氣，危害這些物質(zhì)粒子隨煤煙排入大氣，嚴(yán)重污染空氣，危害人類健康，而且也是一種浪費(fèi)。所以如何除塵，也是一個(gè)重要人類健康，而且也是一種浪費(fèi)。所以如何除塵，也是一個(gè)重要的課題。的課題。 而另一方面，氣溶膠在科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用也十分廣泛。例而另一方面，氣溶膠在科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用也十分廣泛。例如將液體燃料噴成霧狀，或?qū)⒐腆w燃料以粉塵形式進(jìn)行燃燒，如將液體燃料噴成霧狀，或?qū)⒐腆w燃料以粉塵形式進(jìn)行燃燒，都可以提高燃燒效率，減少污染。又如，將催化劑分散為顆粒都可以提高燃燒效率，減少污染。又如，將催化劑分散為顆粒狀，懸浮于氣流中的流態(tài)化技術(shù)，可以加大氣狀，

57、懸浮于氣流中的流態(tài)化技術(shù)，可以加大氣-固傳質(zhì)速率，提固傳質(zhì)速率，提高催化效果；軍事上也常用煙霧，來掩蔽自已。高催化效果；軍事上也常用煙霧，來掩蔽自已。 以下，我們以粉塵為代表，來研究氣溶膠的性質(zhì)。以下，我們以粉塵為代表，來研究氣溶膠的性質(zhì)。 1. 粉塵的分類粉塵的分類分類法分類法按化學(xué)性質(zhì)分按化學(xué)性質(zhì)分按有無毒性分按有無毒性分按沉降性質(zhì)分按沉降性質(zhì)分(1) 塵埃塵埃 直徑直徑 104 105 nm ，在靜止空氣中加速沉降。，在靜止空氣中加速沉降。(2)塵霧塵霧 直徑直徑 250 104 nm ，在靜止空氣中等速沉降。，在靜止空氣中等速沉降。(3)塵云塵云 直徑直徑 104 nm的塵粒，的塵粒，

58、 （ 103 nm 為粗分散系統(tǒng)，已經(jīng)為為粗分散系統(tǒng)，已經(jīng)為塵埃部分），在靜止的空氣中表現(xiàn)為加速沉降。塵埃部分），在靜止的空氣中表現(xiàn)為加速沉降。 粗粗 分分 散散 系系 統(tǒng)統(tǒng)100 nm101 nm102 nm103 nm104 nm105 nm106 nm 粉粉 塵塵 煙煙 和和 霧霧 膠膠 體體 系系 統(tǒng)統(tǒng)真溶液真溶液 塵埃塵埃 塵塵 霧霧 塵塵 云云 氣氣 溶溶 膠膠 直徑小于該值的，在靜止的空氣中表現(xiàn)為等速沉降的塵粒直徑小于該值的，在靜止的空氣中表現(xiàn)為等速沉降的塵粒，才可用斯托克斯方程計(jì)算其沉降速度：，才可用斯托克斯方程計(jì)算其沉降速度：0222022022422cos1229 Innn

59、nlCVI 上式中，上式中， 0 為空氣密度，因?yàn)樗h(yuǎn)小于粉塵密度為空氣密度，因?yàn)樗h(yuǎn)小于粉塵密度 ，所以，所以可忽略不計(jì)?？珊雎圆挥?jì)。 為靜止空氣的粘度，為靜止空氣的粘度， g 為重力加速度，為重力加速度，r 為球?yàn)榍蛐瘟Ｗ影霃健Ｏ卤砹谐霾煌笮∏蛐问⒘Ｗ釉诔叵碌撵o形粒子半徑。下表列出不同大小球形石英粒子在常溫下的靜止空氣中的沉降速度：止空氣中的沉降速度：塵粒的直徑塵粒的直徑 d / m沉降速度沉降速度 v/(mh-1) 1 0.284 10 28.4 50 710 5 7.10 由此可見，直徑小于由此可見，直徑小于 1 m 的塵粒將長期飄浮于空氣中，的塵粒將長期飄浮于空氣中，難于沉降到

60、地面。而直徑在難于沉降到地面。而直徑在10 m (即即 104 nm)以上的粒子（可以上的粒子（可見塵粒，塵埃）在靜止空氣中很快地沉降下來。見塵粒，塵埃）在靜止空氣中很快地沉降下來。 實(shí)際上，由于自然界大氣的流動(dòng)，工廠廠房內(nèi)及礦井內(nèi)機(jī)械實(shí)際上，由于自然界大氣的流動(dòng)，工廠廠房內(nèi)及礦井內(nèi)機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及人的運(yùn)動(dòng)造成的空氣流動(dòng)，加上粉塵形狀的不規(guī)則設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及人的運(yùn)動(dòng)造成的空氣流動(dòng)，加上粉塵形狀的不規(guī)則，所有這一切因素都會(huì)使粉塵的沉降速度變得更慢。，所有這一切因素都會(huì)使粉塵的沉降速度變得更慢。（3）粉塵的荷電性：）粉塵的荷電性： 在粉塵產(chǎn)生的過程中，由于物料間激烈地摩擦與撞擊，由于在粉塵產(chǎn)生的過程中，由