1311071胶体与大分子溶液
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胶体与大分子溶液7要点
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14.8 大分子概说
三种分散体系性质的比较
大分子分类
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2018/10/5
一. 三种分散体系性质的比较
溶液类型 性质 胶粒大小 分散相存在单元 憎液溶胶 1~100nm 多分子组成的胶 粒 不能 大分子溶 小分子溶液 液 1~100nm <1nm 单分子 不能 是 微弱 大 不太敏感 可逆
a(NaCl, 左） a(NaCl, 右）
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2018/10/5
即
(aNa aCl )左 (aNa aCl )右
设活度系数均为1，得： 即
2 c1 x zc 2 2c1
（zc2 x) x (c1 x)
•
•
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粘度的类型
用粘度法测摩尔质量
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2018/10/5
一. 聚合物摩尔质量的表示法
由于聚合过程中，每个分子的聚合程度可以不一样，所以聚合物 的摩尔质量只能是一个平均值。而且，测定以及进行平均处理的方法 不同，得到的平均摩尔质量也不同。常用有四种平均方法，因而有四 种表示法： 数均摩尔质量 质均摩尔质量 Z均摩尔质量
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3. Z均摩尔质量<Mz>
它的定义是：
ZBM B M z ZB
式中：
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14.8 大分子概说
三种分散体系性质的比较
大分子分类
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一. 三种分散体系性质的比较
溶液类型 性质 胶粒大小 分散相存在单元 憎液溶胶 1~100nm 多分子组成的胶 粒 不能 大分子溶 小分子溶液 液 1~100nm <1nm 单分子 不能 是 微弱 大 不太敏感 可逆
a(NaCl, 左） a(NaCl, 右）
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即
(aNa aCl )左 (aNa aCl )右
设活度系数均为1，得： 即
2 c1 x zc 2 2c1
（zc2 x) x (c1 x)
•
•
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粘度的类型
用粘度法测摩尔质量
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一. 聚合物摩尔质量的表示法
由于聚合过程中，每个分子的聚合程度可以不一样，所以聚合物 的摩尔质量只能是一个平均值。而且，测定以及进行平均处理的方法 不同，得到的平均摩尔质量也不同。常用有四种平均方法，因而有四 种表示法： 数均摩尔质量 质均摩尔质量 Z均摩尔质量
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3. Z均摩尔质量<Mz>
它的定义是：
ZBM B M z ZB
式中：
14章_胶体和大分子溶液145页PPT
胶粒表面吸附了过量的具有溶剂化层的反应 物离子，因而溶胶变得稳定。但是，若离子的浓 度太大，反而会引起胶粒的聚沉，必须除去。
（2）物理凝聚法 蒸气骤冷法 将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶 罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶
先将体系抽真空，然 后适当加热管2(苯)和管 4(金属钠)，使钠和苯的蒸 气同时在管5 外壁凝聚。
S n C l 4 水 解 S n O 2 ( 新 鲜 沉 淀 ) 加 K 2 S n ( O H ) 6 S n O 2 ( 溶 胶 )
若沉淀放置时间较长，则沉淀老化就得不到溶胶
1. 分散法
(3) 超声波分散法
这种方法目前只用来制
备乳状液。
如图所示，将分散相和 分散介质两种不混溶的液体 放在样品管4中。样品管固 定在变压器油浴中。
这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将 多余的电解质离子去掉，先将胶粒过滤，洗涤，然后 尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形成溶胶。
例如：
F e ( O H ) 3 ( 新 鲜 沉 淀 ) 加 F e C l 3 F e ( O H ) 3 ( 溶 胶 ) A g C l ( 新 鲜 沉 淀 ) 加 A g N O 3 或 K I A g C l ( 溶 胶 )
4
3
1
2
在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石
英片发生机械振荡，使管中的两个液相均匀地混合
成乳状液。
(4)电弧法 电弧法主要用于制备金、 银、铂等金属溶胶。制备过程 包括先分散后凝聚两个过程。
将金属做成两个电极浸在水 中，盛水的盘子放在冷浴中。在 水中加入少量NaOH 作为稳定剂
制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电，调节电 极间的距离，使之发生电火花，这时表面金属蒸发，是 分散过程，接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒
（2）物理凝聚法 蒸气骤冷法 将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶 罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶
先将体系抽真空，然 后适当加热管2(苯)和管 4(金属钠)，使钠和苯的蒸 气同时在管5 外壁凝聚。
S n C l 4 水 解 S n O 2 ( 新 鲜 沉 淀 ) 加 K 2 S n ( O H ) 6 S n O 2 ( 溶 胶 )
若沉淀放置时间较长，则沉淀老化就得不到溶胶
1. 分散法
(3) 超声波分散法
这种方法目前只用来制
备乳状液。
如图所示，将分散相和 分散介质两种不混溶的液体 放在样品管4中。样品管固 定在变压器油浴中。
这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将 多余的电解质离子去掉，先将胶粒过滤，洗涤，然后 尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形成溶胶。
例如：
F e ( O H ) 3 ( 新 鲜 沉 淀 ) 加 F e C l 3 F e ( O H ) 3 ( 溶 胶 ) A g C l ( 新 鲜 沉 淀 ) 加 A g N O 3 或 K I A g C l ( 溶 胶 )
4
3
1
2
在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石
英片发生机械振荡，使管中的两个液相均匀地混合
成乳状液。
(4)电弧法 电弧法主要用于制备金、 银、铂等金属溶胶。制备过程 包括先分散后凝聚两个过程。
将金属做成两个电极浸在水 中，盛水的盘子放在冷浴中。在 水中加入少量NaOH 作为稳定剂
制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电，调节电 极间的距离，使之发生电火花，这时表面金属蒸发，是 分散过程，接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒
胶体与大分子溶液
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2021/3/11
分散体系及其基本特性
胶体化学所研究的对象是高度分散的多相系统。
人们每天总要接触各种分散系统，如盐水、糖 水等各种溶液就是常见的分散系统，
另外，水滴分散在空气中形成的云雾、颜料分 散在油中形成油漆、气体分散在液体中形成泡 胶沫 分粒以散的及系结固统构体。颗粒分散在空气中形成烟尘等都是
分为晶体和胶体则是不正确的。后来的学者如俄国科学家维
伊曼(在1905年）对多种化合物进行试验，结果证明任何典 型
的晶体物质都可以用降低其溶解度或选用适当分散介质而制
成溶胶。如把NaCl分散在苯中就可以形成溶胶。
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2021/3/11
胶体化学发展史
这样人们认识到胶体只是物质以一定分散 程度而存在的一种状态，而不是一种特殊类型的 物质的固有状态。
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2021/3/11
胶体化学发展史
在胶体的制备过程中，他发现有许多通常不溶解的物质
在适当的条件下可以分散在溶剂中形成貌似均匀的溶液，从
其外表上看和通常的真溶液无什么差别，但从其扩散速率、
渗透能力等来看则属于胶体物质的范围，因此它称之为溶胶。
格雷厄姆虽然首次认识到物质的胶体性质，但他把物质
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2021/3/11
（3）按胶体溶液的稳定性分类
2.亲液溶胶 半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在
合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝 聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力 学上稳定、可逆的体系。
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14章_胶体与大分子溶液-总结
这就是斐克第二定律。
溶胶的渗透压
Π
n RT V
沉降平衡
N2 1 4 3 exp r ( 粒子 介质 ) gL( x2 x1 ) N1 RT 3
高度分布公式
9 dx dt r 2 ( 粒子 介质 ) g
恒定速度沉降速率
Tyndall效应和Rayleigh公式
胶团的结构
例1：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓ 过量的 KI 作稳定剂 胶团的结构表达式 ： [(AgI)m nI–,(n-x)K+]x– xK+ 胶核 胶粒(带负电) 胶核 胶粒 胶团的图示式：
胶团
胶团(电中性)
AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓
[(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3–]x+ x NO3–
通过大量观察，得出结论：粒子越小，Brown运
动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随 温度的升高而增加。
认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和方
向的力对胶体粒子不断撞击而产生的。 当半径大于5 m，Brown运动消失。
Brown运动的本质
RT t x L 3 r
电势。
溶胶的稳定性
动力学稳定性 抗聚结稳定性 由于溶胶粒子小，Brown运动激烈， 胶粒之间有相互吸引的能量Va和相互排 在重力场中不易沉降，使溶胶具有动力稳定性
斥的能量Vr，总作用能 为Va+Vr。如图所示：
溶剂化层的影响
0
Va Vr
d
粒子间相互作用与其距离的关系曲线
胶体是在相当长的时间里稳定存在？？？
SiO2＋H2O→H2SiO3→SiO32-＋2H+ [(SiO2)m· nSiO32-· 2(n-x)H+]2x-· 2 xH+ 用NH4VO3和浓HCl作用，可制得稳定的V2O5溶胶
溶胶的渗透压
Π
n RT V
沉降平衡
N2 1 4 3 exp r ( 粒子 介质 ) gL( x2 x1 ) N1 RT 3
高度分布公式
9 dx dt r 2 ( 粒子 介质 ) g
恒定速度沉降速率
Tyndall效应和Rayleigh公式
胶团的结构
例1：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓ 过量的 KI 作稳定剂 胶团的结构表达式 ： [(AgI)m nI–,(n-x)K+]x– xK+ 胶核 胶粒(带负电) 胶核 胶粒 胶团的图示式：
胶团
胶团(电中性)
AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓
[(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3–]x+ x NO3–
通过大量观察，得出结论：粒子越小，Brown运
动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随 温度的升高而增加。
认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和方
向的力对胶体粒子不断撞击而产生的。 当半径大于5 m，Brown运动消失。
Brown运动的本质
RT t x L 3 r
电势。
溶胶的稳定性
动力学稳定性 抗聚结稳定性 由于溶胶粒子小，Brown运动激烈， 胶粒之间有相互吸引的能量Va和相互排 在重力场中不易沉降，使溶胶具有动力稳定性
斥的能量Vr，总作用能 为Va+Vr。如图所示：
溶剂化层的影响
0
Va Vr
d
粒子间相互作用与其距离的关系曲线
胶体是在相当长的时间里稳定存在？？？
SiO2＋H2O→H2SiO3→SiO32-＋2H+ [(SiO2)m· nSiO32-· 2(n-x)H+]2x-· 2 xH+ 用NH4VO3和浓HCl作用，可制得稳定的V2O5溶胶
胶体与大分子溶液
分散相与分散介质
把一种或几种物 质分散在另一种物质 中就构成分散体系。 其中，被分散的物质 称为分散相 （dispersed phase）， 另一种物质称为分散 介质（dispersing medium)。
例如：云，牛奶，珍珠
分散体系分类
分散体系通常有三种分类方法：
按分散相粒子的大小分类：
•分子分散体系 •胶体分散体系 •粗分散体系
分散相粒子的半径在1 nm~100 nm之间的体系。目 测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将1 nm ~ 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。 3.粗分散体系
当分散相粒子大于1000 nm,目测是混浊不均匀体 系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。
（2）按分散相和介质聚集状态分类
1.液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散
8.7 溶胶的光学和动力学性质
光学性质
•Tyndall效应 • Rayleigh公式
动力学性质
Tyndall效应
1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从 侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥 体，这就是Tyndall效应。其他分散体系也会产生一点散 射光，但远不如溶胶显著。
分子溶液十分均匀，这种散射光因相互干涉而完 全抵消，看不到散射光。
溶胶是多相不均匀体系，在胶粒和介质分子上产 生的散射光不能完全抵消，因而能观察到散射现象。
Rayleigh公式
1871年，Rayleigh研究了大量的光散射现象，对 于粒子半径在47nm以下分散体系，导出了散射光总 能量的计算公式，称为Rayleigh公式：
物理化学电子教案
胶体分散系统
8.6 分散系统的分类 8.7 溶胶的光学及动力学性质 8.8 溶胶的电性质 8.9 溶胶的聚沉和絮凝 8.10 溶胶的制备与净化
第十二章 胶体及大分子溶液
7.
亚铁氰化铜溶胶的稳定剂是亚铁氰化钾， 亚铁氰化铜溶胶的稳定剂是亚铁氰化钾， 试写出其胶团表示式，胶粒电荷符号如何？ 试写出其胶团表示式，胶粒电荷符号如何？
以K4Fe(CN)6为亚铁氰化铜的稳定剂，则必 为亚铁氰化铜的稳定剂， 进入溶胶粒子的紧密层内， 是Fe(CN)64+进入溶胶粒子的紧密层内，胶 团为[Cu ·(4n团为[Cu2Fe(CN)6)m·nFe(CN)64-·(4ng)K+]q+·qK+
若胶核为[Au] 若胶核为[Au]m，由于Na+AuO2-为稳定剂， 由于Na 为稳定剂， 故AuO2-进入紧密层 [[Au]mnAuO2-(n-x)Na+]x-xNa(n-
3.
如欲制备AgI负性溶胶 如欲制备AgI负性溶胶，应在 负性溶胶， 25cm3,0.016mol/dm3的KI溶液内加入多少体 KI溶液内加入多少体 积的0.005mol/dm 的硝酸银溶液。 积的0.005mol/dm3的硝酸银溶液。
8.
如何理解溶胶是动力学上稳定而热力学上 不稳定体系，且有聚沉不稳定的特性？ 不稳定体系，且有聚沉不稳定的特性？
由于熔胶的布朗运动以及扩散作用， 由于熔胶的布朗运动以及扩散作用，更由 于胶粒表面的双电层结构及粒子溶剂化膜 造成溶胶的动力学稳定性。 造成溶胶的动力学稳定性。但由于溶胶是 高度分散得非均相体系， 高度分散得非均相体系，具有很大的表面 自由能， 自由能，因此有自发聚沉以降低体系能量 的趋势，因此是热力学的不稳定体系。 的趋势，因此是热力学的不稳定体系。
∴膜内酸性，膜外碱性。若大分子电解质为 膜内酸性，膜外碱性。 R+Cl-，则结果相反，这类膜平衡称为膜水 则结果相反， 解，由此可以部分解释生理上细胞内外呈 不同的PH及胃酸的形成 及胃酸的形成。 不同的PH及胃酸的形成。
胶体分散体系和大分子溶液PPT
勤奋 严谨 求实 创新
2021/1/26
10.1 胶体及其基本特性
分散相与分散介质 分散体系分类
（1）按分散相粒子的大小分类 （2）按分散相和介质的聚集状态分类 （3）按胶体溶液的稳定性分类
憎液溶胶的特性 胶粒的结构 胶粒的形状
勤奋 严谨 求实 创新
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分散相与分散介质
把一种或几种物 质分散在另一种物质 中就构成分散体系。 其中，被分散的物质 称为分散相 （dispersed phase）， 另一种物质称为分散 介质（dispersing medium)。
过量的 KI 作稳定剂
胶团的结构表达式 ：
[(AgI)m n I – (n-x)K+]x– xK+
胶核
|________________________|
|___胶__粒_（__带__负_电__）___________________| 胶团（电中性）
胶团的图示式：
胶核 胶粒 胶团
勤奋 严谨 求实 创新
（3）按胶体溶液的稳定性分类
1.憎液溶胶 半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子 分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是 热力学上的不稳定体系。 一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成 溶胶，是 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘 化银溶胶等。 这是胶体分散体系中主要研究的内容。
勤奋 严谨 求实 创新
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（2）按分散相和介质聚集状态分类
2.固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为
不同状态时，则形成不同的固溶胶：
A.固-固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金
B.固-液溶胶 C.固-气溶胶
如珍珠，某些宝石 如泡沫塑料，沸石分子筛
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10.1 胶体及其基本特性
分散相与分散介质 分散体系分类
（1）按分散相粒子的大小分类 （2）按分散相和介质的聚集状态分类 （3）按胶体溶液的稳定性分类
憎液溶胶的特性 胶粒的结构 胶粒的形状
勤奋 严谨 求实 创新
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分散相与分散介质
把一种或几种物 质分散在另一种物质 中就构成分散体系。 其中，被分散的物质 称为分散相 （dispersed phase）， 另一种物质称为分散 介质（dispersing medium)。
过量的 KI 作稳定剂
胶团的结构表达式 ：
[(AgI)m n I – (n-x)K+]x– xK+
胶核
|________________________|
|___胶__粒_（__带__负_电__）___________________| 胶团（电中性）
胶团的图示式：
胶核 胶粒 胶团
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（3）按胶体溶液的稳定性分类
1.憎液溶胶 半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子 分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是 热力学上的不稳定体系。 一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成 溶胶，是 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘 化银溶胶等。 这是胶体分散体系中主要研究的内容。
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（2）按分散相和介质聚集状态分类
2.固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为
不同状态时，则形成不同的固溶胶：
A.固-固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金
B.固-液溶胶 C.固-气溶胶
如珍珠，某些宝石 如泡沫塑料，沸石分子筛
《胶体与大分子溶液》课件
胶体与大分子溶液的应用
胶体与大分子溶液在许多领域发挥着重要作用，如药物传递、化妆品、涂料 和食品工业。了解其应用有助于推动科学和工程的发展。
胶体的分类和性质
胶体可以根据分散相和连续相的特性进ห้องสมุดไป่ตู้分类，例如凝胶、溶胶和乳液等。胶体具有许多独特的性质，如稳定 性、表面活性和光学特性。
大分子溶液的形成与性质
大分子溶液的形成涉及溶质分子与溶剂分子之间的相互作用。这种溶液具有高分子量、粘弹性和独特的输运性 质，对生物医学、材料科学等领域具有广泛的应用。
胶体是由微小的粒子分散在连续介质中形成的稳定体系。它们具有高度的界 面活性和可控性，对于许多行业具有重要的应用价值。
大分子溶液的概念
大分子溶液是指由大分子链组成的溶液，这些溶质分子的尺寸通常比溶剂分 子大得多。大分子溶液在科学研究和工业生产中有着广泛的应用。
胶体与大分子溶液的区别与联 系
尽管胶体和大分子溶液都是由微小的分散相组成的，但它们的粒子大小、形 态和相互作用方式不同。胶体和大分子溶液之间存在着密切的联系，并且在 某些方面有着相似的特性。
《胶体与大分子溶液》 PPT课件
欢迎来到《胶体与大分子溶液》PPT课件！本课程将带您深入了解胶体与大 分子溶液的定义、特性、区别和联系，以及它们在实际应用中的作用。
课程介绍
在本课程中，我们将探索胶体与大分子溶液的世界。您将了解它们的基本概 念、研究方法和重要性，为后续的学习打下坚实的基础。
胶体的定义和特性
胶体与大分子溶液
第十四章胶体分散体系与大分子溶液教学目的与要求:使学生从热力学性质和动力学性质的特点了解和掌握溶胶，胶粒的结构和稳定性的原因，溶胶的制备，净化，稳定和破坏因素。
溶胶的基本性质（动力学性质，光学性质，和电学性质以及胶粒具有电动现象的根源），溶胶的各种性质的特殊应用。
重点与难点:溶胶的热力学性质和动力学性质，胶粒的结构和稳定性的原因，溶胶的制备，净化，稳定和破坏因素。
溶胶的基本性质（动力学性质，光学性质，和电学性质以及胶粒具有电动现象的根源），溶胶的各种性质的特殊应用。
分散系统：将一种物质分散在另一种物质中构成的系统。
如NaCl溶液，悬浮液等。
将被分散的物质称为分散相，另一种物质称为分散介质。
分散系统的分类：1．（按分散相的粒子的尺度进行分类）分子分散体系：r＜10-9m胶体分散体系：10-9＞r＜10-7m粗分散体系：r＞10-7m2．按分散相与分散介质的聚集状态分类本章主要讨论胶体分散系统与在分子溶液。
胶体分散系统实际上是不溶于溶剂的固体以小颗粒的形式分散在分散介质中，由于它的分散程度高，具有很大的相界面，从热力学上讲是一个不稳定的系统。
又由于它具有独特的分散程度，具有一些独特的性质，在生命科学，工农业生产，日常生活，以及基础理论研究等方面都有广泛的应用。
大分子溶液实际上是橡胶，蛋白质等的溶液，是一种真溶液，是热力学稳定的系统，但由于分子量比较大，溶液中粒子的尺度落在胶体分散系统的范围内，所以也具有胶体分散系统的一些特性，同时它又是分子分散系统，还具有一些不同于胶体分散的一些特性，本章的第三部分内容是乳状液。
随着社会的发展和进步，人类对客观世界的认识也不断深入，并不断从宏观和微观两个层次深入。
所谓宏观是指研究对象的尺寸很大，其下限是人的肉眼可以观察到的最小物体，而上限则是无限的，目前人们对宏观认识的发泄度已经延伸到上百亿光年。
在这个基础上相继建立了一些科学领域，如经典力学，经典热力学，地球或天体物理学乃至空间科学。
章胶体与大分子溶液
1. 分散法
(2) 胶溶法 胶溶法又称解胶法，仅仅是将新鲜的凝聚胶粒重 新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的稳定剂。 这种稳定剂又称胶溶剂。根据胶核所能吸附的离 子而选用合适的电解质作胶溶剂。 这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将 多余的电解质离子去掉，先将胶粒过滤，洗涤，然后 尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形成溶胶。
§14.11 Donnan平衡和聚电解质溶液的渗透压 * §14.12 流变学简介 * §14.13 纳米粒子
第十四章 胶体分散系统和大分子溶液
分散相和分散介质
把一种或几种物 质分散在另一种物质 中就构成分散体系。
例如：云，牛奶，珍珠
其中，被分散的 物质称为分散相 (dispersed phase)，
除去管5中的液氮，凝 聚在外壁的混合蒸气融化， 在管3中获得钠的苯溶胶。
（3）更换溶剂法
利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制 备溶胶，而且两种溶剂要能完全互溶。
例1.松香易溶于乙醇而难溶于水，将松香的乙醇溶 液滴入水中可制备松香的水溶胶 。
例2.将硫的丙酮溶液滴入90℃左右的热水中，丙酮 蒸发后，可得硫的水溶胶。
（2）凝聚法 使分子或离子聚结成胶粒
溶胶的制备
用这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。
视具体制备条件不同，这些粒子又可以聚集 成较大的次级粒子。
通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的， 是一个多级分散系统。
1. 分散法
(1) 研磨法 这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔
韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废 轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。
2. 凝聚法
(1) 化学凝聚法 C. 水解反应制氢氧化铁溶胶
F e C l 3 3 H 2 O （ 热 ） F e ( O H ) 3 ( 溶 胶 ) 3 H C l
14章_胶体和大分子溶液1-PPT文档资料
§14.2 溶胶的制备与净化
溶胶的制备 制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分 散系统的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方
法大致可分为两类：
（1）分散法 用机械、化学等方法使固体的粒子变小 （2）凝聚法
使分子或离子聚结成胶粒
1. 分散法 (1) 研磨法 这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔 韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废 轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。 胶体磨的形式很多，其分散能力因构造和 转速的不同而不同。
（2）物理凝聚法 蒸气骤冷法 将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶
罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶 先将体系抽真空，然 后适当加热管2(苯)和管
4(金属钠)，使钠和苯的蒸
气同时在管5 外壁凝聚。 除去管5中的液氮，凝 聚在外壁的混合蒸气融化， 在管3中获得钠的苯溶胶。
（3）更换溶剂法 利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制
若沉淀放置时间较长，则沉淀老化就得不到溶胶
1. 分散法
(3) 超声波分散法 这种方法目前只用来制
备乳状液。
如图所示，将分散相和 分散介质两种不混溶的液体
4
3
1
2
放在样品管4中。样品管固
定在变压器油浴中。
在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石 英片发生机械振荡，使管中的两个液相均匀地混合
成乳状液。
加 A g N O 或 K I 3
A g C l ( 新 鲜 沉 淀 ) A g C l ( 溶 胶 )
水 解 加 K S n ( O H ) 2 6
S n C l S n O ( 新 鲜 沉 淀 ) S n O () 溶 胶 4 2 2
溶胶的制备 制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分 散系统的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方
法大致可分为两类：
（1）分散法 用机械、化学等方法使固体的粒子变小 （2）凝聚法
使分子或离子聚结成胶粒
1. 分散法 (1) 研磨法 这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔 韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废 轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。 胶体磨的形式很多，其分散能力因构造和 转速的不同而不同。
（2）物理凝聚法 蒸气骤冷法 将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶
罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶 先将体系抽真空，然 后适当加热管2(苯)和管
4(金属钠)，使钠和苯的蒸
气同时在管5 外壁凝聚。 除去管5中的液氮，凝 聚在外壁的混合蒸气融化， 在管3中获得钠的苯溶胶。
（3）更换溶剂法 利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制
若沉淀放置时间较长，则沉淀老化就得不到溶胶
1. 分散法
(3) 超声波分散法 这种方法目前只用来制
备乳状液。
如图所示，将分散相和 分散介质两种不混溶的液体
4
3
1
2
放在样品管4中。样品管固
定在变压器油浴中。
在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石 英片发生机械振荡，使管中的两个液相均匀地混合
成乳状液。
加 A g N O 或 K I 3
A g C l ( 新 鲜 沉 淀 ) A g C l ( 溶 胶 )
水 解 加 K S n ( O H ) 2 6
S n C l S n O ( 新 鲜 沉 淀 ) S n O () 溶 胶 4 2 2
胶体分散体系和大分子溶液
一些典型的扩散系数值（20C水中）
物质
蔗糖 胶态金 纤维蛋白质 胶态硒
分子量
342 = 1.3 nm
330,000 = 56 nm
D (×10-10 m2/s)
4.586 1.63 0.197 0.038
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二、布朗运动
1. Brown运动的发现
1827年，英国植物学家Brown发现，在显微镜 下能观察到悬浮在液面（水）上的花粉末不断 地作不规则的运动。
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1905年和1906年，爱因斯坦（Einstein）和 斯 莫 鲁 霍 夫 斯 基 （ Smoluchowski ） 独 立 地 提出了Brown 运动理论及其实验研究方法：
a）悬浮于液体中的质点的平均动能和小分 子一样，皆为 (3/2) kBT。Brown 运动是不断 热运动的液体分子对微粒冲击的结果。这一 理论可以解释以上两个实验观测结果。
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二、胶体的分类
1. 以结构、稳定性分类 1）憎液溶胶（简称：溶胶） 胶粒由许多分子组成，体系的相界面
大，界面能高，所以极易被破坏而聚 沉，并且不能恢复溶胶原态。
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例如：将Au金溶胶沉淀出来后，再将沉 淀物悬浮于水中，不能再得到胶状金。
憎液溶胶是热力学不稳定体系和聚沉不 可逆体系。
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3. 胶体的界面能
由于胶体具有多相高分散度特性，因此胶粒 和介质之间的总相界面积很大。
例如：直径10nm的球形SiO2胶粒，当胶粒 总体积为 1cm3 时，其总表面积为 600 m2。
所以胶体有较高的界面能，而界面能与胶体 的许多性质 (如稳定性、电性质) 密切相关， 以致胶体具有与其他分散体系所不同的性质。
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2014-11-15
Tyndall效应
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2014-11-15
Rayleigh公式
1871年，Rayleigh研究了大量的光散射现象，对 于粒子半径在47nm以下的溶胶，导出了散射光总能 量的计算公式，称为Rayleigh公式：
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2014-11-15
憎液溶胶的特性
（1）特有的高度分散性
粒子的大小在10-9~10-7 m之间，因而扩散较慢，不能透 过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性 和乳光现象。
（2）多相不均匀性
具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构 复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小 不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。
1903年发明了超显微 镜，为研究布朗运动提供 了物质条件。 用超显微镜可以观察 到溶胶粒子不断地作不规 则“之”字形的运动，从 而能够测出在一定时间内 粒子的平均位移。 通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动 越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温 度的升高而增加。
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（3）热力学不稳定性
因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不 稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自 动聚结成大粒子。
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2014-11-15
胶粒的结构
形成憎液溶胶的必要条件是： （1）分散相的溶解度要小； （2）还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而 聚沉。
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2014-11-15
（3）按胶体溶液的稳定性分类
1.憎液溶胶
半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子
分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是
热力学上的不稳定体系。
一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成
溶胶，是 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘
化银溶胶等。 这是胶体分散体系中主要研究的内容。
当半径大于5 m，Brown运动消失。
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2014-11-15
Brown运动的本质
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2014-11-15
Brown运动的本质
Einstein认为，溶胶粒子的Brown运动与分子运动类 3 似，平均动能为 kT。并假设粒子是球形的，运用分子运 2 动论的一些基本概念和公式，得到Brown运动的公式为： 式中 x 是在观察时间t内粒子 1 2 沿x轴方向的平均位移； r为胶粒的半径； 为介质的粘度；
•液溶胶 按分散相和介质的聚集状态分类： •固溶胶 •气溶胶
•憎液溶胶 按胶体溶液的稳定性分类： •亲液溶胶
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2014-11-15
（1）按分散相粒子的大小分类
1.分子分散体系 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，分子半径大小在10-9 m以 下 。通常把这种体系称为真溶液，如CuSO4溶液。 2.胶体分散体系 分散相粒子的半径在1 nm~1000nm之间的体系。目 测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。 3.粗分散体系 当分散相粒子大于1000 nm，目测是混浊不均匀体 系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。
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2014-11-15
（2）按分散相和介质聚集状态分类
1.液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散 相为不同状态时，则形成不同的液溶胶： A.液-固溶胶 如油漆，AgI溶胶
B.液-液溶胶
C.液-气溶胶
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如牛奶，石油原油等乳状液
如泡沫
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溶胶是高度分散体系，胶
粒一方面受到重力吸引而下降，
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2014-11-157.源自 溶胶的制备与净化溶胶的制备 溶胶的净化 （1）渗析法 （2）超过滤法
（1）分散法 1.研磨法 2.胶溶法 3.超声波分散法 4.电弧法 （2）凝聚法 1.化学凝聚法 2.物理凝聚法
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2014-11-15
分子溶液十分均匀，这种散射光因相互干涉而完 全抵消，看不到散射光。
溶胶是多相不均匀体系，在胶粒和介质分子上产 生的散射光不能完全抵消，因而能观察到散射现象。
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2014-11-15
Tyndall效应
1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从 侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥 体，这就是Tyndall效应。其他分散体系也会产生一点散 射光，但远不如溶胶显著。 Tyndall效应实 际上已成为判别溶 胶与分子溶液的最 简便的方法。
2014-11-15
（2）按分散相和介质聚集状态分类
3.气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为 固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有
气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一
体系，不属于胶体范围.
A.气-固溶胶
B.气-液溶胶
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如烟，含尘的空气
如雾，云
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1. 散射光总能量与入射光波长的四次方成反比。入 射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光中，蓝、 紫色光散射作用强。
2.分散相与分散介质的折射率相差愈显著，则散射作 用亦愈显著。 3.散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。
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2014-11-15
超显微镜的特点
普通显微镜分辨率不高，只能分辨出半径在200 nm以上的粒子，所以看不到胶体粒子。 超显微镜分辨率高，可以研究半径为5~150 nm 的粒子。但是， 超显微镜观察的不是胶粒本身，而是 观察胶粒发出的散射光。是目前研究憎液溶胶非常有 用的手段之一。
物理化学电子教案—第七章
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2014-11-15
第七章
胶体分散体系和大分子溶液
7.1 胶体及其基本特性
7.2 溶胶的制备与净化
7.3 溶胶的动力性质 7.4 溶胶的光学性质
7.5 溶胶的电学性质
7.6 溶胶的稳定性和聚沉作用 7.7 乳状液 7.8 大分子概说 7.10 Donnan平衡
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2014-11-15
（3）按胶体溶液的稳定性分类
2.亲液溶胶 半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在 合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝 聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力
学上稳定、可逆的体系，包括缔合胶体和高分子溶液。
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2014-11-15
Brown运动的本质
1905年和1906年爱因 斯坦（Einstein)和斯莫鲁霍 夫斯基（Smoluchowski)分 别阐述了Brown运动的本质。 认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和不同方向的力 对胶体粒子不断撞击而产生的，由于受到的力不平衡，所 以连续以不同方向、不同速度作不规则运动。随着粒子增 大，撞击的次数增多，而作用力抵消的可能性亦大。
（3）当光束通过分子溶液，由于溶液十分均匀，散 射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。
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2014-11-15
光散射的本质
光是一种电磁波，照射溶胶时，分子中的电子 分布发生位移而产生偶极子，这种偶极子像小天线 一样向各个方向发射与入射光频率相同的光，这就 是散射光。
例如：云，牛奶，珍珠 把一种或几种 物质分散在另一种 物质中就构成分散 体系。其中，被分 散的物质称为分散 相，另一种物质称 为分散介质。
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2014-11-15
分散体系分类
分类体系通常有三种分类方法： 按分散相粒子的大小分类：
•分子分散体系 •胶体分散体系 •粗分散体系
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2014-11-15
（2）按分散相和介质聚集状态分类
2.固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为
不同状态时，则形成不同的固溶胶： A.固-固溶胶 B.固-液溶胶 C.固-气溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金 如珍珠，某些宝石 如泡沫塑料，沸石分子筛
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I
式中：A
24 A V
2 2
2
4
n n ( ) n 2n
2 1 2 1
2 2 2 2 2
n1
入射光振幅， 入射光波长， 分散相折射率，
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单位体积中粒子数
V 每个粒子的体积 n2 分散介质的折射率
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2014-11-15
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Rayleigh公式
从Rayleigh公式可得出如下结论：
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2014-11-15
7.1 胶体及其基本特性
分散相与分散介质
分散体系分类
（1）按分散相粒子的大小分类 （2）按分散相和介质的聚集状态分类 （3）按胶体溶液的稳定性分类
憎液溶胶的特性
胶粒的形状
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2014-11-15
分散相与分散介质
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2014-11-15
超显微镜的类型
狭缝式 照射光从碳弧光源 射击，经可调狭缝后， 由透镜会聚，从侧面射 到盛胶体溶液的样品池 中。 超显微镜的目镜看 到的是胶粒的散射光。 如果溶液中没有胶粒， 视野将是一片黑暗。