第十四章-膠體化學-

第十四章膠體化學研究膠體分散體系和粗分散體系的物理化學性質(zhì)。主要內(nèi)容第十四章膠體化學§14-1引言一、研究對象

熱力學不穩(wěn)定的高度分散的多相體系分散相：分散到其它物質(zhì)中分散介質(zhì)：用來分散其它物質(zhì)的物質(zhì)1.

分散體系2.

分散體系的分類(1)按分散相粒子的大小分類：a.分子分散體系分散相粒子：分子、原子、離子分子溶液，真溶液，均相b.

膠體分散體系分散相粒子：分子、原子或離子的聚集體膠粒（棒、球、條、線、圓盤、橢球狀等）透明、多相體系c.

粗分散體系分散相：粗顆?；鞚?，不透明(2)按聚集狀態(tài)分類：分散相分散介質(zhì)體系氣液泡沫液乳狀液固溶膠氣固固體泡沫液固體乳狀液固固溶膠液氣霧、云固煙塵3.

膠體的分類(2)按分散相和分散介質(zhì)的親和力分類（i）憎液溶膠例：Fe(OH)3溶膠，AgI

溶膠（i

i）大分子溶液（親液溶膠）例：聚苯乙烯苯溶液，

蛋白質(zhì)水溶液，生物大分子水溶液（iii）膠束（締合膠體）(1)按分散介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類氣溶膠、液溶膠、固溶膠二、研究內(nèi)容

膠體體系的形成、性質(zhì)、穩(wěn)定和破壞三、研究方法膠體體系的特征（多相性、高度分散性、熱力學不穩(wěn)定性）物理化學性質(zhì)§14-2膠體的制備與凈化14-2-1制備1.分散法凝聚法物理凝聚法化學凝聚法研磨法、電弧法、膠溶法、超聲法蒸汽凝聚法過飽和法14-2-2凈化電滲析法電極電極水水溶液半透膜半透膜§14-3憎液溶膠的性質(zhì)14-3-1憎液溶膠的光學性質(zhì)一、丁達爾效應（1869）分散粒子的反射（粗分散體系）分散粒子的散射（膠體體系）散射光乳光二、Rayleigh散射定律（1871）---散射光強度（乳光強度、濁度）；---入射光波長；---單位體積內(nèi)粒子數(shù)，即粒子濃度；---單個粒子的體積；---分散介質(zhì)的折射率；---分散相的折射率；---入射光強度；---散射角；---散射距離三、膠體粒子的觀察（電鏡）14-3-2憎液溶膠的表面性質(zhì)具有很高的比表面自由能分散度：比表面積S0---單個膠體粒子的總面積---單個膠體粒子的總體積電子顯微鏡超顯微鏡邊長為的四方體膠粒：半徑為的球形膠粒：14-3-3憎液溶膠的動力學性質(zhì)一、布朗運動-平均自由程：觀測時間t內(nèi)粒子沿x方向移動的平均路程。二、擴散擴散系數(shù)D的物理意義：單位濃度梯度下、單位時間內(nèi)通過單位截面積的粒子數(shù)(或質(zhì)量)。三、沉降和沉降平衡1.沉降：分散相與分散介質(zhì)分離的過程。2.沉降平衡高度分散定律：擴散速度與沉降速度相等時，粒子的分布達平衡，形成一定的濃度梯度—沉降平衡14-3-4憎液溶膠的電學性質(zhì)一、電動現(xiàn)象1.電泳在外電場作用下，膠體粒子在分散介質(zhì)中的定向移動稱為電泳。

電泳速率與粒子所帶電量、電場梯度成正比。與分散介質(zhì)的粘度、粒子大小成反比。2.電滲在外電場作用下，分散介質(zhì)通過多孔膜或極細的毛細管而移動，這種現(xiàn)象稱電滲。3.流動電勢在外加壓情況下，使液體流經(jīng)多孔膜時，在膜的兩邊會產(chǎn)生電勢差，稱之為流動電勢，它是電滲作用的反面現(xiàn)象。4.沉降電勢若使分散相粒子在分散介質(zhì)中迅速下降，則在液體的表面層與底層之間會產(chǎn)生電勢差，稱為沉降電勢，它是電泳作用的反面現(xiàn)象。

二、膠體粒子帶電的原因1.吸附法揚斯規(guī)則：膠體粒子優(yōu)先吸附與膠體有相同化學元素的離子。例：用AgNO3與KI制備AgI溶膠：

若：KI過量，AgI粒子吸附I-而帶負電；

AgNO3過量，AgI粒子吸附Ag+而帶正電。2.電離3.摩擦帶電介電常數(shù)大的物質(zhì)帶正電，介電常數(shù)小的物質(zhì)帶負電。三、膠體粒子的雙電層（1）Helmholtz平板型模型（1879）1、雙電層結(jié)構(gòu)（2）Gouy和Chapman的擴散雙電層模型（1910-1913）（3）Stern雙電層模型（4）Stern-Grapame雙電層模型（1947）（1）熱力學電勢，Stern電勢和電動電勢滑移面：分散相與分散介質(zhì)作相對運動時的滑動面。2.電動電勢（-電勢）

--固體表面與本體溶液之間的電勢差

--距固體表面處，即緊密層與擴散層分界處與本體溶液之間的電勢差

--滑動面與本體溶液之間的電勢差：V（伏）：電場強度V/m：粘度，Pa.S：膠粒運動速度m/s：介質(zhì)的介電常數(shù)，F(xiàn)/m：介質(zhì)的相對介電常數(shù)：真空介電常數(shù)，8.854x10-12F/m膠體粒子為球狀：K=6膠體粒子為棒狀：K=4大學化學，1998，13(5)，48-50。（2）熱力學電勢與電動電勢的關(guān)系（3）與電動電勢的關(guān)系稀溶液：濃溶液：a.b.

只和與固體平衡的溶液的離子的濃度有關(guān)隨緊密層溶劑化離子的濃度而改變，對其它離子非常敏感。14-3-5憎液溶膠的膠團結(jié)構(gòu)例：AgI溶膠的膠團結(jié)構(gòu)法揚斯經(jīng)驗規(guī)則：優(yōu)先吸附與膠粒有相同元素的粒子若KI過量：（1）整個膠團是電中性的。（2）膠粒帶電的符號取決于被吸附離子的符號。（3）外加電解質(zhì)濃度增加，下降，當，膠粒結(jié)構(gòu)：膠體不穩(wěn)定，當時，膠體穩(wěn)定?！?4-4憎液溶膠的穩(wěn)定和聚沉14-4-1憎液溶膠的穩(wěn)定性溶膠能夠穩(wěn)定存在的主要原因：1.動力學穩(wěn)定作用2.帶電的穩(wěn)定作用3.溶劑化的穩(wěn)定作用膠粒的布朗運動和擴散作用影響因素分散度分散介質(zhì)的粘度14-4-2憎液溶膠的聚沉聚沉：憎液溶膠中分散相顆粒相互凝結(jié)、顆粒變大，以致最后出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。原因：濃度、溫度、光作用、攪拌和外加電解質(zhì)等。1.電解質(zhì)的作用聚沉值：指定條件下，引起溶膠明顯聚沉所需電解質(zhì)的最小濃度。聚沉能力：聚沉值的倒數(shù)。電解質(zhì)聚沉能力經(jīng)驗規(guī)則：（1）反離子的價數(shù)愈高，聚沉能力愈強；Sohulze-Hardy經(jīng)驗價數(shù)規(guī)則：聚沉能力：聚沉值比例：（2）相同價數(shù)的反離子的聚沉能力同一陰離子（NO3-）的一價鹽，其陽離子對帶負電的溶膠的聚沉能力順序：同一陽離子（K+）的一價鹽，其陰離子對帶正電的溶膠的聚沉能力順序：（3）同號離子的影響；價數(shù)愈高,聚沉能力愈抵（4）有機化合物的離子都具有很強的聚沉能力。2.膠體的相互作用3.高分子化合物的作用（1）加入少量----敏化作用（2）加入大量----穩(wěn)定作用4.溶膠濃度的影響§14-5粗分散體系14-5-1乳狀液1.乳狀液的分類及鑒別分類：（1）水包油型O/W例：殺蟲乳劑（2）水包油型O/W例：青霉素油劑鑒別：（1）染色法（2）沖淡法2.乳化劑的作用

（1）降低表面張力（2）形成堅固的界面薄膜（3）形成雙電層3.乳狀液的轉(zhuǎn)化與破壞（1）乳狀液的轉(zhuǎn)化（2）乳狀液的破乳與去乳化14-5-2泡沫不溶性氣體分散在液體或熔融固體中形成的分散體系。液體泡沫例：肥皂沫、啤酒沫、汽水沫固體泡沫例：泡沫塑料、泡沫橡膠、泡沫玻璃、泡沫金屬等。起泡劑：表面活性劑消泡劑：乙醇等14-5-3氣溶膠14-5-4懸浮體例:泥沙懸浮體例：云、霧、煙、粉塵等?！?4-6大分子溶液一、大分子溶液與憎液溶液的性質(zhì)比較比較項目大分子溶液憎液溶膠相同點顆粒的大小1—100nm，分子1—100nm，膠團透過半透膜不能不能擴散速度慢慢不同點溶劑-溶質(zhì)間的親和力強弱穩(wěn)定性穩(wěn)定體系不穩(wěn)定體系加入電解質(zhì)穩(wěn)定聚沉體系性質(zhì)熱力學平衡體系，可用熱力學函數(shù)描述非熱力學平衡體系，只能用動力學研究丁達爾效應均相體系，弱多相體系，強粘度大小描述分子分散均相體系，熱力學穩(wěn)定的平衡體系非分子分散的多相體系，熱力學不穩(wěn)定的非平衡體系二、大分子溶液的性質(zhì)1.滲透壓和唐南平衡i）滲透壓：ii）唐南平衡：當有蛋白質(zhì)一類大分子存在時，半透膜