胶体溶液及表面现象共38页
[理学]第三章 胶体溶液及表面现象
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注意：胶体的聚沉是不可逆的。
加入电解质聚沉的原因：加入电解质后，吸 附层的反离子增多， 胶粒所带电荷大大减少， 排斥力减弱，使胶粒合并成大颗粒而聚沉。
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聚沉能力主要取决于能引起溶胶聚沉的反离子
电荷数（即化合价数），离子带电荷越高，其 聚沉能力越强 要掌握
如：对于As2S3溶胶（负溶胶）的聚沉能力 AlCl3>CaCl2>NaCl 对于Fe(OH)3溶胶（正溶胶）的聚沉能力 K3[Fe(CN)6] >K2SO4>KCl
电泳管示意图
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胶粒带正电荷称为正溶胶,一般金属氢氧化 物的溶胶即为正溶胶。
胶粒带负电荷称为负溶胶,如：土壤、硫化
物、硅酸等溶胶。
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胶体粒子带电的主要原因：
吸附作用 固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关的 离子，或者能够在固体表面上形成难电离或难 溶解物质的离子 “相似相吸原理”
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FeO+ FeO+ FeO+
[(AgI )m • n Ag+ • (n - x ) NO3- ] x＋ • x NO3胶粒带正电，向阴极移动。
3）第三只烧杯中溶胶胶团结构为
[(AgI )m • n I- • (n - x ) Na+] x- • x Na+ 胶粒带负胶时，三支烧杯盛有25mL， 0.016mol· dm－3的AgNO3 溶液，分别加入 0.005moL· dm－3的NaI溶液60mL，80mL和
100mL．
1)三种不同加入量的烧杯中各有什么现象?
2) 溶胶中加入直流电压，胶体粒子如何运动?
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答：1) 第一只烧杯中AgNO3过量，第二只烧 杯中AgNO3与 NaI物质的量相等，第三只烧杯 中 NaI过量。因此第一只烧杯和第三只烧杯生 成AgI溶胶，第二只烧杯生成AgI沉淀。 2) 第一只烧杯中溶胶胶团结构为
无机化学 胶体溶液
(2) 膨胀作用 干燥的弹性凝胶放入适当的溶剂中，会自动吸收液 体，使凝胶的体积和重量增大的现象称为膨胀作用。 脆性凝胶没有这种性质。膨胀现象对于药用植物的 浸取很重要，一般只有在植物组织膨胀后，才能将 有效成分提取出来。
(3) 脱水收缩
凝胶在放置过程中，缓慢自动地渗出液体，使体 积缩小的现象称为脱水收缩或离浆，如常见的糨糊久 置后要析出水，血块放置后有血清分离出来。 脱水收缩是膨胀的逆过程，可以认为是凝胶的网 状结构继续相互靠近，促使网孔收缩，把一部分液体 从网眼中挤出来的结果。体积虽然变小了，但仍保持 原来的几何形状。
层上的离子，水化能力强，在胶粒周围形成
一个水化层，阻止了胶粒之间的聚集。
水化膜 Cs+ 水化膜
Li+
（2）聚沉 —使胶粒聚集成较大的颗粒而沉降的过程
常用聚沉的方法有：
加入少量电解质—加入电解质后，与胶粒带相反电 荷的离子进入吸附层，中和了胶粒所带的电荷，水化膜 被破坏，当胶粒运动时互相碰撞，就可以聚集成大的颗 粒而沉降。 江河入海口三角洲的形成，就是 由于河流中带有负电荷的胶态黏 土被海水中带正电的钠离子、镁 离子中和后沉淀堆积而成。 黄河三角洲
{[Fe(OH)3]m· nFeO+ · (n-x)Cl-}x+ · xCl胶核 电位离子 反离子 反离子
胶粒 胶团
吸附层和扩散层的整 体称为扩散双电层
胶团内反离子和 电位离子的电荷 总数相等，故胶 团呈电中性
胶核是胶体的核心，为固 相，具有很大的表面积和 表面能，能选择性吸附与 其组成有关的离子
由于胶粒中反离子数比电 位离子数少，故胶粒所带 电荷与电位离子符号相同
AgI 溶胶的胶团结构 示意图（KI过量）
《胶体溶液》课件
沉降平衡：当V沉降 = V扩散，系统达平衡， 形成一个稳定的浓度梯度的状态。
二、溶胶的基本性质
4．溶胶的电学性质 （1）电泳：在外电场作用下，带电胶粒在介质中
定向移动的现象。
+
–
泥土 胶粒带负电
二、溶胶的基本性质
（2）电渗：
在外电场作用下，分散介质通过多孔膜作 定向移动的现象。
表面活性物质（表面活性剂）
一、表面活性剂
2．正吸附和负吸附
溶液自发降低σ的方式：改变表面层的浓度。
σ
I 无机酸,
碱, 盐等.
σ0
Ⅱ 有机酸, 醇,
酯, 醚, 酮等.
Ⅲ 肥皂, 合成 c 洗涤剂等.
Ⅰ：c表＜c本： 负吸附
Ⅱ：c表＞c本： 正吸附 Ⅲ：c表>>c本： 正吸附
一、表面活性剂
小结：
正吸附 表面活性物质 溶质的加入σ↓ c(表面) > c(内部)
例如：制备氢氧化铁溶胶： FeCl3 + 3H2O(沸) → Fe(OH)3 + 3HCl
溶液中部分Fe(OH)3与 HCl作用： Fe(OH)3 + 3HCl → FeOCl + 2H2O FeOCl → FeO+ + Cl-
三、胶团结构及溶胶的稳定性
（2）胶核表面分子的离解
硅酸溶胶的胶核由许多xSiO2·yH2O分子组成
四、溶胶的稳定与聚沉
2. 溶胶的聚沉
胶粒从介质中析出的现象。 电解质的聚沉作用 溶胶的相互聚沉 高分子物质对溶胶的作用
四、溶胶的稳定与聚沉
电解质的聚沉作用 (1) 聚沉原理：
物理化学表面现象及胶体化学总结
1.压缩因子任何温度下第七章表面现象1.在相界面上所发生的物理化学现象陈称为表面现象。
产生表面现象的主要原因是处在表面层中的物质分子与系统内部的分子存在着力场上的差异。
2.通常用比表面来表示物质的分散度。
其定义为：每单位体积物质所具有的表面积。
3.任意两相间的接触面，通常称为界面（界面层）。
物质与（另一相为气体）真空、与本身的饱和蒸气或与被其蒸汽饱和了的空气相接触的面，称为表面。
4.表面张力：在与液面相切的方向上，垂直作用于单位长度线段上的紧缩力。
5.在恒温恒压下，可逆过程的非体积功等于此过程系统的吉布斯函数变。
6.影响表面及界面张力的因素：表面张力与物质的本性有关、与接触相的性质有关（分子间作用力）、温度的影响、压力的影响。
7.润湿现象：润湿是固体（或液体）表面上的气体被液体取代的过程。
铺展：液滴在固体表面上迅速展开，形成液膜平铺在固体表面上的现象。
8.亚稳状态与新相生成：a.过饱和蒸汽：按通常相平衡条件应当凝结而未凝结的蒸汽。
过热液体：按通常相平衡条件应当沸腾而仍不沸腾的液体。
过冷液体：按相平衡条件应当凝固而未凝固的液体。
过饱和溶液：按相平衡条件应当有晶体析出而未能析出的溶液。
上述各种过饱和系统都不是真正的平衡系统，都是不稳定的状态，故称为亚稳（或介安）状态。
亚稳态所以能长期存在，是因为在指定条件下新相种子难以生成。
9.固体表面的吸附作用：吸附：在一定条件下一种物质的分子、原子或离子能自动地粘附在固体表面的现象。
或者说，在任意两相之间的界面层中，某种物质的浓度可自动发生变化的现象。
吸附分为物理吸附（范德华力）和化学吸附（化学键力）。
具有吸附能力的物质称为吸附剂或基质，被吸附的物质称为吸附质。
吸附的逆过程，即被吸附的物质脱离吸附层返回到介质中的过程，称为脱附（或解吸）。
10.吸附平衡：对于一个指定的吸附系统，当吸附速率等于脱附速率时所对应的状态。
当吸附达到平衡时的吸附量，称为吸附量。
气体在固体表面的吸附量与气体的平衡压力及系统的温度有关。
06第四章胶体溶液于素华
第四章胶体溶液学习要点分散系、分散相、分散介质、表面现象、表面能、表面活性物质、吸附、孚L 化剂、乳化作用、溶胶、胶团结构、Tyndall现象、Brown运动、电泳、电渗。
聚沉值、大分子溶液、胶凝、盐析学习指南（一）分散系统分散系统，简称分散系，是由一种或几种物质以较小的颗粒分散于另一种物质中所形成的系统。
分散系中被分散的物质称为分散相，容纳分散相的物质称为分散介质。
根据物态，分散系有固态、液态与气态之分。
液体分散系按其分散相直径的大小不同可分为真溶液、胶体分散系和粗分散系三类。
分散系又可分为均相分散系和非均相分散系两大类。
均相分散系只有一个相（体系内部物理性质和化学性质均一的部分形成一相”,包括真溶液、大分子溶液。
非均相分散系的分散相和分散介质为不同的相，包括溶胶和粗分散系。
（二）表面现象我们把在任何两相界面上产生的物理化学现象总称为表面现象。
胶体的许多性质，如电学性质、稳定性、保护作用等都与表面现象有关。
如果把液体内部分子移到表面层就要克服向内的合力而做功。
这种功称为表面功，它以势能形式储存于表面分子。
单位表面上的表面自由能即增加单位表面所消耗的功，称为比表面能，比表面能在数值上等于表面张力。
根据热力学原理，表面能有自发降低的趋势。
要降低表面能，可通过两种途径：一是缩小物体的表面积；二是降低表面张力或是两者都减小。
表面活性物质分子的一端具有疏水性，另一端具有亲脂性。
如果向水中加入表面活性物质，则表面活性物质会部分地代替水分子聚集在溶液表面上，以降低表面张力，导致表面活性物质在表面层的浓度大于在溶液内部的浓度，产生正吸附。
相反，如果向水中加入某些无机盐类（如NaCl等）、糖类（单糖、双糖）以及溶于水的金属氢氧化物、淀粉等表面张力比水大的表面非活性物质，则这类物质在溶液表面层的浓度将会小于它们在溶液内部的浓度，产生负吸附。
（三）孚L状液水与油这两种液体不相溶，若使其中的一种液体的一种以细小的液滴分散于另一种不相溶的液体中，必须在振荡的同时加入一种能降低比界面能的表面活性物质，这种表面活性物质的分子在油与水两相界面上定向地排列，形成一层保护分散相液滴的薄膜，防止了液滴合并变大而分层，使体系得到一定程度的稳定性. 这种能使乳浊液稳定的的表面活性物质称为乳化剂，乳化剂所起的作用称为乳化作用。
理学胶体溶液及表面现象
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液体分子对胶体粒子的碰撞
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光学性质（丁达尔现象） 英国物理学家丁达尔(1820～1893年) 发现 一束会聚的强光胶体垂直方向看到一
条发亮的光柱。
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原理：
光线照射到物体表面时，可能产生两种情况： （1）颗粒的直径远远大于入射光的波长:
此时入射光被完全反射，不出现丁达尔效应； （2）物质的颗粒直径比入射波长小: 则发生光的散射作用而出现丁达尔现象。
胶核
吸附层 扩散层（带正电）
胶粒（带负电）
胶团（电中性） 17
四 溶胶的稳定性和聚沉
溶胶的稳定性 布朗运动 胶粒带电 水化膜
溶胶的聚沉 加入电解质 加入带相反电荷的溶胶 加热
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注意：胶体的聚沉是不可逆的。 加入电解质聚沉的原因：加入电解质后，吸 附层的反离子增多， 胶粒所带电荷大大减少， 排斥力减弱，使胶粒合并成大颗粒而聚沉。
因为溶胶的粒子直径在1-100 nm，而一般可见光的波长 范围在400 -760 nm，所以可见光通过溶胶时便产生明显 的散射作用。
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丁达尔现象实例
胶体：云、雾、烟尘
分散剂：空气 分散质：微小的尘埃或液滴
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电学性质
直流电
电泳—在外电场作用下， 分散质粒子在分散介质 中定向移动的现象
Fe(OH)3 电泳管示意图
[ （AgI )m • n Ag+ • ( n -x ) NO3- ] x+ • x NO3-
胶核 电位离子 反离子
反离子
吸附层
扩散层
胶粒（带正电）
胶团
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胶团结构
以AgI为例：
AgNO3 + KI = AgI +KNO3 当KI 过量时， 胶粒带负电，胶团结构如下：
药学专科自考无机化学第.二章 胶体溶液和表面现象
二、高分子化合物溶液的形成和特征 （一）稳定性大 （二）黏度较大 高聚物分子链节可以自由地旋转，整个
分子链也能自由移动，从而成为能流动 的粘液，比液态低分子化合物的粘度要 大得多。 高分子化合物的粘度受浓度、压力、温度、时间等因素的影响 浓度增高，黏度增大 压力增高，黏度降低 温度增高，黏度下降 随时间延续，黏度增大
第一节 溶胶
胶体分散系在自然界中普遍存在，如，河流入海口处 易形成三角洲；同一钢笔使用不同牌号的墨水会发生堵塞； 在豆浆中加入盐卤可以做豆腐；明矾可以净水等等，胶体分 散系与人类的生活及环境密切相关，并且在医学上也有其重 要的意义。例如，构成机体组织的蛋白质、核酸、糖原等都 是胶体物质；血液、细胞液、淋巴液等具有胶体的性质。 许多不溶于水的药物要制成胶体溶液；药物的制备、使用、 保管等要涉及到胶体的知识。 胶体分散系（1-100nm)包括溶胶、高分子溶液和缔合胶 体三类。 溶胶分散相粒子：一定量原子、离子或分子组成的集合体 特点：多相系统，高度分散，热力学不稳定系统 根据分散介质分类：液溶胶、气溶胶和固溶胶
聚集合并变大，最终从溶胶中聚沉下来。
（1）电解质对溶胶的聚沉作用，主要是由与胶粒带相反电荷的离 子（反离子）引起的。反离子所带电荷越多，其聚沉能力越大。
若电解质溶液浓度相同： 聚沉正溶胶时， 聚沉负溶胶时，
2PO3 SO Cl 4 4
Al3 Mg2 Na
（2）带相同电荷的离子的聚沉能力虽然接近，但也略有不同。 对负溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为： Cs+＞Rb+＞K+＞Na+＞Li+ 对正溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为： Cl-＞Br-＞NO3＞I-
d>>λ d<<λ
【精品课件】胶体溶液和表面现象
胶体粒子带电的主要原因：
吸附作用 固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关的 离子，或者能够在固体表面上形成难电离或难 溶解物质的离子。“相似相吸原理”
例如：Fe(OH)3胶体粒子很容易吸附与它结 构相似的FeO+离子，而带正电荷。 [Fe(OH)3]m·nFeO+
FeO+ FeO+ FeO+
FeO+
3、电学性质——电泳
直流电
电泳管示意图
电泳管中:
Fe(OH)3溶胶向负 极移动，说明 Fe(OH)3 溶胶中分散质粒子带 正电荷。As2S3向正极 移动， As2S3溶胶中分 散质带负电荷。
电泳： 在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。
胶粒带正电荷称为正溶胶,一般金属氢氧化物 的溶胶即为正溶胶。 胶粒带负电荷称为负溶胶,如：土壤、硫化物 、硅酸、金、银、硫等溶胶。
要掌握
三价离子>>二价离子>>一价离子
如：对于As2S3溶胶（负溶胶）的聚沉能力
AlCl3>CaCl2>NaCl
对于Fe(OH)3溶胶（正溶胶）的聚沉能力
K3[Fe(CN)6] >K2SO4>KCl
要掌握
要掌握
练习： 1. 将20ml 0.1mol / L的AgNO3与10ml
0.1mol / L的KI溶液混合。下列电解质中，对 AgI溶胶聚沉能力最强的是（ ）。
1、高分子化合物的分子量可达几百万，长 度可达几百纳米，但截面积只 相当于一个普 通分子大小。 2、是单个分子分散的单相体系，是真溶液， 溶解过程是自动的，也是可逆的，是热力学 的稳定体系。
3、无丁达尔效应因为高分子化合物分子中含 有大量的亲水基团(-OH， -COOH、-NH2 )， 溶剂化作用强，溶质与溶剂间无界面。
无机化学第二章 胶体溶液和表面现象
漏斗
-
电极
Fe(OH)3 溶胶， 带正电
U形管
视频：Fe(OH)3溶胶的电泳现象
电泳实验证明胶粒带电，
电泳方向可以判断胶粒所
带电荷的种类。
++ +
正溶胶：大多数金属氧化
++ +++
++ +
物和金属氢氧化物胶粒
+
++ +++
–
电
负溶胶：大多数金属硫化
泳
物、金属以及土壤所形成
的溶胶
2. 溶胶的稳定性和聚沉 （1）稳定性
②有利于提高药物微粒在分散介质中的分散性与稳定性； ③具有不同大小的微粒分散体系在体内分布上具有一定的选择性，
如一定大小的微粒给药后容易被单核吞噬细胞系统吞噬； ④微囊、微球等微粒分散体系一般具有明显的缓释作用，可以延
长药物在体内的作用时间，减少剂量，降低毒副作用； ⑤还可以改善药物在体内外的稳定性。
分散介质
水 水 水 空气
按分散质粒子直径 大小的不同划分
不能透过
粗分散体系：混悬剂、乳剂、微囊 微
粒
微球（500nm~100μm）
给
药
系
胶体分散体系：纳米微乳、脂质体、
统
纳米粒、纳米囊（<1000nm）
微粒分散体系在药剂学的重要意义
①由于粒径小，有助于提高药物的溶解速度及溶解度，有利于提 高难溶性药物的生物利用度；
(2) 黏度大
是链状分子，长链之间互相靠近而结合，把一部分液 体包围在结构中失去流动性，结合后的大分子在流动 时受到的阻力也很大，高分子的溶剂化作用束缚了大 量溶剂。
第五章 胶体溶液和表面现象
把一种或几种物质分散在另 一种物质中就构成分散系统。
其中，被分散的物质称 为分散相。
另一种物质称为分散介 质。
例如：云，牛奶，珍珠
按分散相粒子的大小，通常有三种分散系统 1. 低分子分散系统 分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，
是均匀的单相，分子直径在1 nm 以下 。 2. 胶体分散系统 分散相粒子的直径在1 nm~100 nm之间，目测是均匀的，但
或者能够在固体表面上形成难电离或难溶解物质的
离子。“相似相吸原理” 例如：Fe(OH)3胶体粒子很容易吸附与它结构相似 的FeO+离子，而带正电荷。
[Fe(OH)3]m·nFeO+
FeO+ FeO+ FeO+F源自O+FeO+
FeO+ FeO+ FeO+
分散质 [Fe(OH)3]m
FeO+ FeO+
接触角的大小可以用实验测量，也可以用公式计算
最简单例子——液体及其蒸气组成的表面。
液体内部分子所受的力可以彼此抵 销，但表面分子受到体相分子的拉力大 ，受到气相分子的拉力小（因为气相密 度低），所以表面分子受到被拉入体相 的作用力。
这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使表面层显示出 一些独特性质，如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。
FeO+
FeO+
FeO+
FeO+ FeO+
FeO+ FeO+
Fe(OH)3胶核吸附电位离子的示意图
扩散双电层
当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选择性吸附某种离子， 也可以是固体分子本身发生电离作用而使离子进入溶液，以致使固液两 相分别带有不同符号的电荷，在界面上形成了双电层的结构。
胶体化学界表面现象
表面与界面化学虽是物理化学的传统研 究领域，但由于电子能谱、扫描隧道显微镜 等新的实验技术的出现，使得表面、界面效 应及粒子尺寸效应的知识呈指数上升式的积 累，提出了在分子水平上进行基础研究的要 求。当前涉及这一领域的研究已成为催化、 电化学、胶体化学的前沿课题，并与生命科 学、材料科学、环境科学、膜技术及医药学 密切相关，是这些相关学科要研究和解决的 核心课题之一。
2.2.1.液体的表面张力
一、表面张力
1.现象：
(1).液体表面有收缩到最小的趋势； (2).液面像紧绷的弹性薄膜。 说明：液面上存在沿表面的收缩力作用，这种力 只存在于液体表面。 2.表面张力 (1) 表面层：在液体与气体交界面，厚度等于分 子有效作用距离(=10-8 m) 的一层液体。 (2) 表面张力：液体的表面层中有一种使液面尽 可能收缩成最小的宏观张力。
比表面gibbs函数和表面张力在数值上是相等的关于表面张力关于表面张力11表面张力是由于处于表面层的分子受到净吸力的作用而产生的与表面相切与表面张力是由于处于表面层的分子受到净吸力的作用而产生的与表面相切与净吸力相互垂直引起液体表面自动收缩的力净吸力相互垂直引起液体表面自动收缩的力22表面张力与表面吉布斯自由能是同一数值的二个不同概念前者从力学角度而后者表面张力与表面吉布斯自由能是同一数值的二个不同概念前者从力学角度而后者从能量角度讨论界面所存在现象从能量角度讨论界面所存在现象33表面张力是物质的自然属性与温度压力组成以及共存的另一相有关表面张力是物质的自然属性与温度压力组成以及共存的另一相有关物质本身的性质极性液体比非极性液体大固体比液体大正庚烷005020415纯液体的表面张力是指与饱和了其本身蒸汽的空气之间的界面张力
w 表面＝－dA
dG
(G A) T,p, n
胶体溶液
定义
胶体溶液是指一定大小的固体颗粒药物或高分子化合物分散在溶媒中所形成的溶液。其分散体系的质点一般 在1～100纳米之间，分散媒大多数为水，少数为非水溶媒。
种类
胶体按胶粒与分散媒之间的亲和力强弱，可分为亲液胶体和疏液胶体、当分散媒为水时，则称为亲水胶体和 疏水胶体。胶体分散在分散媒中形成的系统称为胶体溶液，中药药剂学中应用较多的是胶体水溶液。
临床应用
1.维持血浆中正常的胶体渗透压。 2.扩张血浆容量，增加血容量，提高血压。 3.改善微血管循环，可用于抗休克。 4.增加血红蛋白的携氧功能。 5.低分子溶胶具有离散红细胞凝集作用，但不能溶解血栓 。
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ห้องสมุดไป่ตู้
了解胶体荷电之正负有助于胶体溶液型药剂的合理制备。如胃蛋白酶合剂中的胃蛋白酶，已知在酸性环境中 荷正电，而一般滤纸，纱布等纤维性滤材是荷负电，则在制备该合剂时，应该避免滤过，以免电性中和，使胃蛋 白酶析出在滤纸上而降低药效。
稳定性
胶体分散系统的稳定性主要取决于水化作用与胶粒的电荷二因素，现将亲水胶和疏水胶的稳定性分别讨论如 下：
制备
亲水胶体的制备 制备亲水溶胶首先要经过溶胀过程。溶胀是指水分子渗入到亲水溶胶化合物的空隙中，与亲水基团发生水化 作用而使体积膨胀，结果使高分子空隙间充满了水分子的过程，这一过程称为有限溶胀。 由于空隙间存在水分子，降低了分子间的作用力，溶胀过程继续进行。最后化合物完全分散在水中形成亲水 溶胶，这一过程称为无限溶胀。 疏水胶体（溶胶）的制备 1.分散法 分散法系将药物的粗粒子分散成溶胶粒子大小范围的过程。 （1）机械分散法:多采用胶体磨进行制备 （2）胶溶法：将聚集而成的粗粒子重新分散成溶胶粒子的方法 （3）超声波分散法：采用20kHz以上超声波所产生的能量，使粗粒分散成溶胶。 2.凝聚法