第十二章膠體化學(xué)

1、第十二章 膠體化學(xué)121分散體系的分類 膠體膠體：物質(zhì)以一定分散程度而存在的一種物質(zhì)狀態(tài)，屬于多相的分散體系。 普通溶液：普通溶液： 懸浮液懸浮液：FeCl3Fe(OH)31nm1m膠體普通溶液懸浮體 1m膠體是一種多相的分散系統(tǒng)膠體是一種多相的分散系統(tǒng)分散相：分散體系中被分散的粒子分散相：分散體系中被分散的粒子分散介質(zhì)：分散粒子所處的介質(zhì)分散介質(zhì)：分散粒子所處的介質(zhì)粒子粒子大小大小類型類型分散相分散相性質(zhì)性質(zhì)實(shí)例實(shí)例100nm粗分散系粗分散系統(tǒng)統(tǒng)粗顆粒粗顆粒多相、熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)、擴(kuò)散多相、熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)、擴(kuò)散極慢、不能透過半透膜及濾紙、極慢、不能透過半透膜及濾紙、能形成膠懸浮液、乳狀液或

2、泡沫能形成膠懸浮液、乳狀液或泡沫渾濁泥水、渾濁泥水、牛奶、豆?jié){、牛奶、豆?jié){、肥皂泡肥皂泡分散系統(tǒng)的分類分散系統(tǒng)的分類膠體具有巨大的比表面，是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)膠體具有巨大的比表面，是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)s肥皂膜實(shí)驗(yàn)肥皂膜baF表面張力表面張力：沿著與液體表面相切的方向，垂直作用于表面任意單位長度上，使液體表面收縮的力表面能：表面能：單位表面上的分子比相同數(shù)量的內(nèi)部分子過剩的能量表面功：表面功：恒溫、恒壓使液體的表面積增加所消耗的功比表面、表面能、表面張力比表面、表面能、表面張力分散相分散相分散介質(zhì)分散介質(zhì)名稱名稱體系名稱體系名稱氣體氣體液體液體固體固體液體液體（液）溶膠（液）溶膠泡沫泡沫乳狀液乳狀液

3、溶膠溶膠氣體氣體液體液體固體固體固體固體固溶膠固溶膠固體泡沫固體泡沫固體乳狀液固體乳狀液固溶膠固溶膠液體液體固體固體氣體氣體氣溶膠氣溶膠霧、云霧、云煙、塵煙、塵根據(jù)分散相和分散介質(zhì)的聚集態(tài)分類：根據(jù)分散相和分散介質(zhì)的聚集態(tài)分類：根據(jù)膠體化學(xué)的研究對象分類溶膠溶膠大分子溶液大分子溶液締合膠體締合膠體親液溶膠親液溶膠憎液溶膠憎液溶膠根據(jù)分散相和分散介質(zhì)的親和力大小分類：膠體的特性膠體的特性1.高分散程度2.不均勻性3.聚結(jié)不穩(wěn)定性122 溶膠的動力性質(zhì)一一.布朗布朗(Brown)運(yùn)動運(yùn)動一rtNRTxA 3 粒子的平均自由程介質(zhì)的粘度粒子的半徑溶膠具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性而具有動力穩(wěn)定性溶膠具有熱力學(xué)不

4、穩(wěn)定性而具有動力穩(wěn)定性二.擴(kuò)散與滲透壓A3A346161Einsteindddd1FickNrMDNRTrrNRTDxcDtnAA 公公式式：定定律律：擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)分散相密度 c1 c2愛因斯坦認(rèn)為：擴(kuò)散力與滲透力大小相等愛因斯坦認(rèn)為：擴(kuò)散力與滲透力大小相等,符號相反符號相反三.沉降平衡平衡時(shí)：高度分布公式為：0：粒子（分散相）密度 ：介質(zhì)密度 k：波茲曼常數(shù)結(jié)論：結(jié)論：布朗運(yùn)動是使溶膠穩(wěn)定的因素之一，稱為溶膠的動力穩(wěn)定性布朗運(yùn)動是使溶膠穩(wěn)定的因素之一，稱為溶膠的動力穩(wěn)定性沉降沉降：粒子在重力作用下向下沉積而與流體分離的過程123 溶膠的光學(xué)性質(zhì)波長： 大 小雷萊公式：丁達(dá)爾(Tyndal

5、l)效應(yīng)和雷萊公式： (散色) 紅紅 橙橙 黃黃 綠綠 青青 藍(lán)藍(lán) 紫紫討論1.散色光強(qiáng)與入射光波長的四次方成反比(藍(lán)天定律)即： 波長越短，散色光越強(qiáng)波長越短，散色光越強(qiáng)2.散色光強(qiáng)與分散介質(zhì)和分散相之間的折光率有關(guān)3. 4.2v I212121ccII 濁度計(jì)或乳光計(jì)12124 4 溶膠的電學(xué)性質(zhì)溶膠的電學(xué)性質(zhì)一.電動現(xiàn)象1.電泳 在外加電場作用下，溶膠的分散相粒子在分散介質(zhì)中向某一電極定向移動的現(xiàn)象叫電泳溶膠溶膠輔助液：輔助液：KCl+- -電泳儀電泳儀2.電滲電滲在電場作用下分散介質(zhì)通過毛細(xì)管或多孔性物質(zhì)向某一電極移動的現(xiàn)象叫電滲+- -溶膠溶膠3.沉降電勢沉降電勢分散相粒子與介質(zhì)發(fā)生

6、相對位移而產(chǎn)生的電位差叫沉降電勢電泳的逆過程（天大教材定義）：分散相粒子在重力場或離心力場作用（天大教材定義）：分散相粒子在重力場或離心力場作用下迅速移動時(shí)，在移動方向的兩端產(chǎn)生的電勢差下迅速移動時(shí)，在移動方向的兩端產(chǎn)生的電勢差4.流動電勢流動電勢 加壓使介質(zhì)通過多孔膜，使膜兩邊產(chǎn)生電位差，叫流動電勢反電滲（天大教材定義）：（天大教材定義）：在外壓作用下，迫使液在外壓作用下，迫使液體（分散介質(zhì)）通過多體（分散介質(zhì)）通過多孔膜定向流動，在多孔孔膜定向流動，在多孔膜的兩端產(chǎn)生的電勢差膜的兩端產(chǎn)生的電勢差電動現(xiàn)象總結(jié)：電泳電泳電滲電滲外加電場時(shí)分分 散散 相相 定向移動定向移動分散介質(zhì)定向移動分散介

7、質(zhì)定向移動外加壓力時(shí)分散相引起分散相引起 沉降電位沉降電位分散介質(zhì)引起分散介質(zhì)引起 流動電位流動電位二.擴(kuò)散雙電層理論與電動電勢1.熱力學(xué)電勢熱力學(xué)電勢2.緊密層與擴(kuò)散緊密層與擴(kuò)散層分界處電勢層分界處電勢 e 雙電層結(jié)構(gòu)雙電層結(jié)構(gòu)3.電動電勢電動電勢電解質(zhì)對電動電勢的影響電解質(zhì)對電動電勢的影響等電態(tài)：無電動現(xiàn)象的狀態(tài)等電態(tài)：無電動現(xiàn)象的狀態(tài)加入電解質(zhì)可使加入電解質(zhì)可使改變，改變，但是對熱力學(xué)電勢無影響但是對熱力學(xué)電勢無影響=0：等電態(tài)：等電態(tài)（此時(shí)不產(chǎn)生電動現(xiàn)象）（此時(shí)不產(chǎn)生電動現(xiàn)象）| 越大，溶膠越穩(wěn)定越大，溶膠越穩(wěn)定;0：溶膠帶正電，：溶膠帶正電， 0：膠粒帶正電：膠粒帶正電=0：不帶電，

8、無電動現(xiàn)象：不帶電，無電動現(xiàn)象Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+ F Cl- -Br- - NO3- - I- -一價(jià)正離子半徑越大，聚沉能力越大一價(jià)正離子半徑越大，聚沉能力越大一價(jià)負(fù)離子半徑越小，聚沉能力越大一價(jià)負(fù)離子半徑越小，聚沉能力越大感膠離子序感膠離子序Schulze-Hardy規(guī)則規(guī)則有機(jī)離子的聚沉能力強(qiáng)有機(jī)離子的聚沉能力強(qiáng)電解質(zhì)電解質(zhì)聚沉值聚沉值/molm-3電解質(zhì)電解質(zhì)聚沉值聚沉值/molm-3KCl氯化苯胺氯化苯胺氯化嗎啡氯化嗎啡(C2H5)NH3+Cl- -49.52.50.418.20(C2H5)2NH2+Cl- -(C2H5)3NH+Cl- -(C2H5)4N+Cl-

9、-9.962.790.89電解質(zhì)中與膠粒同號的離子，價(jià)數(shù)越高，電解質(zhì)中與膠粒同號的離子，價(jià)數(shù)越高，聚沉能力越小聚沉能力越小表面活性劑：少量即可顯著降低水的表面張力的物質(zhì)兩親分子，具有分子結(jié)構(gòu)的不對稱性，存在于兩相（油水）界面上.溶膠的相互聚沉溶膠的相互聚沉相互聚沉的條件：相互聚沉的條件： 兩種溶膠所帶電荷相反，電量相同時(shí)，可以引起完全聚沉.溫度、濃度的影響溫度升高或濃度增加，聚沉速度加快四四.憎液溶膠的保護(hù)和敏化作用憎液溶膠的保護(hù)和敏化作用1.保護(hù)作用在溶膠中加入足夠量的大分子化合物溶液，可增加溶膠對電解質(zhì)溶液的穩(wěn)定性2.敏化作用 在溶膠中加入大分子化合物溶液不足夠時(shí)，在溶膠中加入大分子化合物

10、溶液不足夠時(shí)，溶膠不穩(wěn)定，易聚沉溶膠不穩(wěn)定，易聚沉金數(shù)：保護(hù)金數(shù)：保護(hù)10ml0.006%的金溶膠的金溶膠，在加入，在加入1ml10%NaCl溶液后溶液后 不發(fā)生聚沉?xí)r所需大分子化合物的最小毫克數(shù)不發(fā)生聚沉?xí)r所需大分子化合物的最小毫克數(shù)紅數(shù)：紅數(shù)：0.01%剛果紅溶膠剛果紅溶膠五五. . 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化溶膠的制備一一. .分散法分散法1.機(jī)械研磨法2.超聲波法二二. .凝聚法凝聚法 配制過飽和溶液1.化學(xué)反應(yīng)法 FeCl3+3H2O(沸水) Fe(OH)3(溶膠)+HCl水解Fe2O3H2O2.2.更換溶劑法更換溶劑法 所用溶劑與水必須完全互溶 溶膠的凈化大分子化合物溶液與用

11、憎液溶膠性質(zhì)的比較大分子化合物溶液與用憎液溶膠性質(zhì)的比較大分子化合物溶液大分子化合物溶液憎液溶膠憎液溶膠相相同同性性質(zhì)質(zhì)分子大小達(dá)到分子大小達(dá)到1100nm范圍范圍擴(kuò)散慢擴(kuò)散慢不能透過半透膜不能透過半透膜膠團(tuán)大小達(dá)到膠團(tuán)大小達(dá)到1110范圍范圍擴(kuò)散慢擴(kuò)散慢不能透過半透膜不能透過半透膜不不相相同同性性質(zhì)質(zhì)1.溶質(zhì)與溶劑間有強(qiáng)的親合力（能溶質(zhì)與溶劑間有強(qiáng)的親合力（能自動分散成溶液自動分散成溶液)有一定的溶解度有一定的溶解度2.熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)，不需要第三組熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)，不需要第三組分作穩(wěn)定劑，穩(wěn)定原因是溶劑化分作穩(wěn)定劑，穩(wěn)定原因是溶劑化3.對電解質(zhì)穩(wěn)定性較大。將溶劑蒸對電解質(zhì)穩(wěn)定性較大。將溶劑蒸發(fā)

12、除去后，成為干燥的大分子化合發(fā)除去后，成為干燥的大分子化合物。再加人溶劑，又能自動分散形物。再加人溶劑，又能自動分散形成大分子溶液，即具有可逆性成大分子溶液，即具有可逆性4.平衡系統(tǒng)，可用熱力學(xué)函數(shù)來描平衡系統(tǒng)，可用熱力學(xué)函數(shù)來描述述5.均相系統(tǒng)，丁達(dá)爾效應(yīng)微弱均相系統(tǒng)，丁達(dá)爾效應(yīng)微弱6.粘度大粘度大1.分散相與分散介質(zhì)間沒有或只有很分散相與分散介質(zhì)間沒有或只有很弱的親合力（不分散、需制備弱的親合力（不分散、需制備)難溶難溶或不溶或不溶2.熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，需要第三組分熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，需要第三組分作穩(wěn)定劑，作穩(wěn)定劑，穩(wěn)定的主要原因是膠粒帶電穩(wěn)定的主要原因是膠粒帶電3.加入微量電解質(zhì)就會聚沉，

13、沉淀物加入微量電解質(zhì)就會聚沉，沉淀物經(jīng)過加熱或加入溶劑等處理，不會復(fù)經(jīng)過加熱或加入溶劑等處理，不會復(fù)原成膠體溶液，即具有不可逆性原成膠體溶液，即具有不可逆性4.不平衡系統(tǒng)，只能進(jìn)行動力學(xué)研究不平衡系統(tǒng)，只能進(jìn)行動力學(xué)研究5.多相系統(tǒng)，丁達(dá)爾效應(yīng)強(qiáng)多相系統(tǒng)，丁達(dá)爾效應(yīng)強(qiáng)6.粘度?。ㄅc溶劑相近）粘度?。ㄅc溶劑相近）第六節(jié)第六節(jié) 大分子溶液簡介與膜平衡大分子溶液簡介與膜平衡一.高分子化合物的平均摩爾質(zhì)量二.高分子溶液的滲透壓三.唐南平衡（膜平衡）膠溶作用和觸變作用膠溶作用和觸變作用膠溶作用溶膠聚沉后又變成溶膠的過程溶膠沉淀聚沉膠溶溶膠凝膠膠凝攪拌觸變作用觸變作用膠凝作用膠凝作用1210凝膠8.33KNOAgClAgNOKCl 1210-30.0210010-30.005過量過量9. .Fe(OH)3