13章胶体与大分子溶液
兰州大学物理化学课件 第十三章 胶体分散体系
一.定义: 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 另一种物质称为分散 介质（dispersing medium) 例如：云，牛奶，珍珠 phase）
二.分类:
分散体系通常有三种分类方法：
分子分散体系 胶体分散体系 粗分散体系 液溶胶 固溶胶 气溶胶
转速约每分钟1万∼2万 转
A为空心转轴，与C盘相 连，向一个方向旋转， B盘向另一方向旋转 分散相、分散介质和稳 定剂从空心轴A处加入， 从C盘与B盘的狭缝中飞 出，用两盘之间的应切 力将固体粉碎，可得 1000 nm左右的粒子
(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
Einstein认为，溶胶粒子的Brown运动与分子运动类 似，平均动能为3/2kT。并假设粒子是球形的，运用分子 运动论的一些基本概念和公式，得到Brown运动的公式为：
在观察时间t 内粒子沿x轴 方向的平均位 移 介质的 粘度
1 2
RT t x L 3r
胶粒的半径
这个公式把粒子的位移与粒子的大小、介质粘度、 温度以及观察时间等联系起来
(3)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 节电极之间的距离，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
第十三章胶体分散体系和大分子溶液
第十三章胶体分散体系和大分子溶液
一、选择题
1.外加直流电场于胶体溶液，向某一电极作定向移动的是：( )
A胶粒 B胶核
C胶团 D紧密层
2.溶胶的基本特性之一是( )
A热力学上和动力学上皆属于稳定体系
B热力学上和动力学上皆属于不稳定体系
C热力学上不稳定而动力学上属于稳定体系
D热力学上稳定而动力学上属于不稳定体系
3.以下说法中正确的是：( )
A溶胶在热力学和动力学上都是稳定体系
B溶胶和真溶液一样是均相系统
C溶胶能产生丁铎尔效应
D通过超显微镜能看到胶体粒子的大小和形状
4.区别溶胶与真溶液和悬浮液最简单灵敏的方法是：( )
A乳光计测定粒子浓度 B观察丁铎尔效应
C超显微镜测定粒子大小 D观察ζ电位
5.工业上为了将不同蛋白质分子分离，通常采用的方法是利用溶胶性质中的:(A) A电泳B电渗C沉降D扩散
6.当溶胶中加入大分子化合物时：( )
A一定使溶胶更稳定 B一定使溶胶更容易为电解质所聚沉
C对溶胶稳定性影响视加入量而定 D对溶胶稳定性没有影响
7.对于Donnan平衡，下列哪种说法是正确的：( )
A膜两边同一电解质的化学位相同
B膜两边带电粒子的总数相同
C膜两边同一电解质的浓度相同
D膜两边的离子强度相同
8.Donnan平衡产生的本质原因是：( )
A溶液浓度大，大离子迁移速度慢
B小离子浓度大，影响大离子透过半透膜
C大离子不能透过半透膜，且因静电作用使小离子在膜两边的浓度不同
D大离子浓度大，妨碍小离子通过半透膜
9.对大分子溶液发生盐析的现象，不正确的说法是：( )
A加入大量电解质才能使大分子化合物从溶液中析出
物理化学下
第八章 电解质溶液
有关电解质溶液理论主要包括： 离子互吸、离子的水合及缔合、电导、电离等内容。
主要掌握的基本概念： 离子迁移数、电导、电解质的平均活度、平均活度因子、
离子强度等。 主要理解：
电解质溶液离子在电极间的迁移现象； 电解质溶液离子之间的相互作用和影响。
§ 8. 3. 4 电导测定的应用*
1）检验水的纯度 普通蒸馏水 重蒸馏水 去离子水 电导水 理论计算纯水
κ= 1×10-3 S•m-1 κ< 1×10-4 S•m-1 κ< 1×10-4 S•m-1 κ< 1×10-4 S•m-1 κ= 5.5×10-6 S•m-1
2) 计算弱电解质的电离度和离解常数 无限稀释摩尔电导率；
原电池
化学能
电能
电解池
溶液的导电性 ——— 第八章内容；
电极电势的产生 —— 第九章内容；
外加电动势与可逆的偏差——第十章内容
电化学在科学研究和国民经济中的重要作用
1、电化学测试 pH、电导、离子选择电极（直接测定离子浓度） 、 电位滴定、 电导滴定、极谱分析、库仑分析、电化学传感器
2、电化学工业 电解（冶炼、精炼）、电镀、化学电源（燃料电池、锂离子电池） 电催化、电合成反应
为 1.499×10-2、2.487 ×10-2 和 1.265 ×10-2 S • m2 • mol-1，求 NH4OH 的 无限稀释摩尔电导率。
《大分子溶液》课件
大分子溶液在生物医学领 域的应用
随着生物医学技术的发展，大 分子溶液在药物传递、组织工 程、生物材料等领域的应用越 来越广泛，为生物医学领域的 发展提供了新的思路和方法。
02
大分子溶液的制备
制备方法
溶解法
将大分子物质溶解于适当的溶剂中，形成均一稳定的溶液。
悬浮法
将大分子物质分散在溶剂中，形成悬浮液。
乳化法
将大分子物质与溶剂混合，通过搅拌或超声波处理形成乳液。
制备过程
准备大分子物质和溶剂
确保大分子物质和溶剂的质量和纯度符合要 求。
调整浓度
根据需要调整大分子溶液的浓度，以达到实 验或应用的要求。
生物材料
大分子溶液在组织工程和再生医学中用作生物材料，如细胞培养基 质和人工器官的构建。
诊断试剂
大分子溶液用于制备诊断试剂，如免疫检测和分子诊断，以提高检 测的灵敏度和特异性。
在化妆品领域的应用
皮肤护理
大分子溶液在护肤品中用作保湿剂和滋润剂，能够改善皮肤的水分 保持和滋润度。
彩妆
大分子溶液用于制备持久性彩妆产品，如口红、眼影和粉底，以提 高产品的持久性和遮盖力。
分子结构
分子结构复杂，溶液的稳定性越差。
物理化学——第14章-胶体与大分子溶液复习题
本章练习题
3、为什么明矾可以用来净水？ 答：明矾是硫酸铝钾复盐，水中的泥沙胶粒带负电，Al3+离 子对其有聚沉作用。 Al3+水解后生成的氢氧化铝溶胶带正电， 也可以与带负电的泥沙互相作用而聚沉，起到净水作用。
第十四章 胶体分散系统 和大分子溶液
本章练习题
1、为什么燃烧不完全时烟囱冒黑烟，而燃烧较完全时烟 囱冒青烟？ 答：燃烧不完全时，烟灰颗粒较大，属于粗分散系统，对入 射光主要是反射，看到的是黑色。燃烧较完全时，烟灰颗粒 小，属于胶体系统，看到的是散射光。由于蓝光、紫光的散 射强，所以看到的是青烟。
本章练习题
判断题
1、能产生丁铎尔现象的分散系统就是溶胶。（
Hale Waihona Puke BaiduX ）
2、通过超显微镜可以直接看到胶体粒子的形状和大小。 （ X ） 3、加入电解质有时可以使胶体稳定，有时也可以使胶体 聚沉。（ √ ） 4、大分子溶液与溶胶一样是多相不稳定体系。（ X ）
选择题
1.将高分子溶液作为胶体体系来研究，因为它：（D） (A) 是多相体系 ； (B)热力学不稳定体系 ； (C) 对电解质很敏感 ；(D) 粒子大小在胶体范围内 。 （D） 2.溶胶与大分子溶液的区别主要在于： (A)粒子大小不同 ； (B) 渗透压不同 ； (C) 丁铎尔效应的强弱不同 ； (D)相状态和热力学稳定性不同
第十三章胶体与大分子溶液练习题
第十三章胶体与大分子溶液练习题
一、判断题：
1．溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统。
2．溶胶与真溶液一样是均相系统。
3．能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶。
4．通过超显微镜可以看到胶体粒子的形状和大小。
5．ζ电位的绝对值总是大于热力学电位φ的绝对值.
【
6．加入电解质可以使胶体稳定，加入电解质也可以使肢体聚沉；二者是矛盾的。7．晴朗的天空是蓝色，是白色太阳光被大气散射的结果。
8．旋光仪除了用黄光外，也可以用蓝光。
9．大分子溶液与溶胶一样是多相不稳定体系。
10．将大分子电解质NaR的水溶液与纯水用半透膜隔开，达到Donnan平衡后，膜外水的pH值将大于7。
二、单选题：
1．雾属于分散体系，其分散介质是：
(A) 液体；(B) 气体；(C) 固体；(D) 气体或固体。
、
2．将高分子溶液作为胶体体系来研究，因为它：
(A) 是多相体系；(B) 热力学不稳定体系；
(C) 对电解质很敏感；(D) 粒子大小在胶体范围内。
3．溶胶的基本特性之一是：
(A) 热力学上和动力学上皆属于稳定体系；
(B) 热力学上和动力学上皆属不稳定体系；
(C) 热力学上不稳定而动力学上稳定体系；
(D) 热力学上稳定而动力学上不稳定体系。
)
4．溶胶与大分子溶液的区别主要在于：
(A) 粒子大小不同；(B) 渗透压不同；
(C) 丁铎尔效应的强弱不同；(D) 相状态和热力学稳定性不同。
5．大分子溶液和普通小分子非电解质溶液的主要区分是大分子溶液的：
(A) 渗透压大；(B) 丁铎尔效应显著；
(C) 不能透过半透膜；(D) 对电解质敏感。
6．以下说法中正确的是：
14章_胶体与大分子溶液-总结
按分散相粒子的大小，通常有三种分散系统
1.分子分散系统
2.胶体分散系统 分散相粒子的半径在1 nm~100 nm之间 3.粗分散系统
分散相--分散介质 （1）憎液溶胶:热力学中的不稳定和不可逆系统。
液溶胶、固溶胶、气溶胶
（2）亲液溶胶:热力学中稳定、可逆的系统
3 1 3 2
νV IK 4 λ
乳光计
2
若胶体粒子大小相同，而浓度不同
I1 c1 I 2 c2
天空为什么呈蓝色？
据 Einstein 的涨落理论，空气在某一瞬间
或一局部的密度的变化和由于大气层的厚度大，
产生较强光的散射，而据 Rayleigh 公式，
波长愈短，散射光愈强，
在日光中，蓝、紫色等波长较短，散射光强，
电渗（electro-osmosis)
在外加电场作用下，带电的介质通过多孔性物
质或半径为1~10 nm的毛细管作定向移动，这种现象
称为电渗。
沉降电势和流动电势
在重力场的作用下，带电的分 散相粒子，在分散介质中迅速沉降
时，使底层与表面层的粒子浓度悬
殊，从而产生电势差，这就是沉降 电势。
这种因液体流动而产生的电 势称为流动电势。
这就是斐克第二定律。
溶胶的渗透压
Π
n RT V
第十章胶体分散体系和大分子溶液
2019/9/22
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
2019/9/22
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)。
勤奋 严谨 求实 创新
2019/9/22
溶胶的制备--电弧法
4.电弧法
勤奋 严谨 求实 创新
2019/9/22
溶胶的制备--凝聚法
1.化学凝聚法 通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，使
初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存 在下形成溶胶，这种稳定剂一般是某一过量的反应 物。例如：
A.复分解反应制硫化砷溶胶 2H3AsO3（稀）+ 3H2S →As2S3（溶胶）+6H2O
（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 如烟，含尘的空气 B.气-液溶胶 如雾，云
14章_15胶体分散系统和大分子溶液1
溶胶的制备：胶溶法
胶溶法：解胶法，将新鲜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又称胶溶剂，根据胶
核所能吸附的离子选用合适的电解质作胶溶剂。 AgCl (新鲜沉淀）
加AgNO 或KCl 3
AgCl(溶胶）
溶胶的制备：凝聚法
1.化学凝聚法
通过化学反应合成胶粒，在少量稳定剂存在下形成溶胶，稳定剂一般 是某一过量的反应物。如：
当半径大于5 m，Brown运动消失。
溶胶的渗透压
胶粒不能透过半透膜，而介质分子，或电解质离子可透过半 透膜，所以介质分子或电解质离子有从化学势高的一方向化 学势低的一方自发渗透的趋势。 溶胶渗透压可借用稀溶液渗透压公式计算：
cRT
c为胶粒浓度。憎液溶液不稳定，浓度不能太大，所以，测出 渗透压及其它依数性质都很小。
物理化学电子教案—第十四章
第十四章 胶体分散体系和大分子溶液
胶体和胶体的基本特性 溶胶的动力学、光学、电学性质 溶胶稳定性和聚沉 大分子溶液 Donnan平衡和聚电解质溶液渗透压
分散体系分类
把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。被分 散的物质称为分散相，另一种物质称为分散介质。 分类体系三种分类方法： •憎液溶胶 •亲液溶胶
A.复分解制硫化砷溶胶：2H3AsO3（稀）+ 3H2S →As2S3（溶胶）+6H2O B.水解制氢氧化铁溶胶： FeCl3 （稀）+3H2O（热）→ Fe(OH)3 （溶胶）
第十四章 胶体分散系统和大分子溶液
第十四章胶体分散系统和大分子溶液
[本章要求]：1.了解胶体分散系统的分类，对憎液溶胶的胶粒结构，制备和净化方法等要有一定的掌握。
2.了解憎液溶胶在动力学性质，光学性质，电学性质等方面的特点。
3.了解溶胶在稳定性方面的特点，掌握什么是电动电位以及电解质对溶胶稳定性的影响。会判断电解质聚沉能力的大小。
4.了解乳状液的种类，乳化剂的作用以及在工业和日常生活中的应用。
5.了解凝胶的分类、形成及注意性质，了解大分子溶液与溶胶的异同点及大分子物质平均摩尔质量的种类和测定方法。
把一种或几种物质分散在另一种物质中构成分散系统，在分散系统中被分散的物质叫做分散相（分散质），分散在其中的物质叫做分散介质。
分散系统分类：（按分散相粒子的大小）
1.分子（或离子）分散系统：即真溶液，分散相粒子半径r<10-9m
2.胶体分散系统：多分子或离子的集合体，分散相粒子半径为10-9m
3.粗分散系统：r (10-7.10-5)m
§14.1 胶体和胶体的基本特性
一.胶体的分类：
1.憎液溶胶：（胶体）：由难溶物分散到分散介质中所形成。分散微粒是很大数目的分子集合体。该系统具有很大的相界面，很高的表面自由能，很不稳定，极易被破坏而聚沉，且不能恢复原态，是热力学不稳定和不可逆系统。
2.大分子溶液：（亲液溶胶），大分子化合物的溶液，其分子的大小已达到胶体范围，具有胶体的一些特性，但它却是分子分散的真溶液，大分子化合物在适当介质中可自动溶解而形成均相溶液，若设法使它沉淀，当出去沉淀剂，再重新加入溶剂又可自动再分散，是热力学稳定，可逆的系统。
高三化学胶体和溶液知识精讲
高三化学胶体和溶液
【本讲主要内容】
胶体和溶液
【知识掌握】
【知识点精析】
一、分散系
由一种物质（或几种物质）以粒子形式分散到另一种物质里形成的混合物，统称为分散系。
分散系中分散成粒子的物质叫做分散质；分散系中的另一种物质叫做分散剂。
注意：
△粒子——可以是单个分子或离子，也可以是离子、分子的集合体
△分散剂——可以是固态、液态、气态的物质
△分散系是混合物
二、胶体
1、胶体的概念：分散质粒子直径在1nm~100nm之间的分散系。
胶体的本质特征：胶体粒子直径在1nm~100nm之间。
2、胶体的分类
3、胶体的重要性质
（1）丁达尔效应：光束通过胶体，形成光亮的“通路”的现象叫丁达尔效应。丁达尔效应是胶体的性质特征，这是由于胶体粒子的大小正好可以发生光的散射。常用于胶体的鉴别，区分胶体和真溶液。
（2）布朗运动：胶体粒子受分散剂分子撞击，形成不停的、无序的运动，叫做布朗运动。
布朗运动不是胶体独有的性质，并且需要在超显微镜下才可观察到，所以一般不用于胶体的鉴别。
（3）电泳现象：在外加电场作用下，胶体粒子在分散剂里向电极作定向移动的现象，叫做电泳。
产生电泳现象的原因是胶体粒子具有相对较大的表面积，能吸附某些离子而使其带有电荷引起的。
一般说来，金属氢氧化物、金属氧化物的胶体微粒吸附阳离子，带正电荷；非金属氧化物、金属硫化物的胶体微粒吸附阴离子，带负电荷。
注意：“胶粒”带电荷，而“胶体”呈电中性。
4、胶体的制取
（1）物理法：研磨如制豆浆研墨
直接分散如制蛋白胶体制NaCl（分散剂是酒精）胶体
（2）水解法如制 F e（O H）3胶体
第十四章胶体分散系统和大分子溶液练习题及答案
第十四章胶体分散系统和大分子溶液练习题
一、选择题
1．溶胶与大分子溶液的区别主要在于：
(A) 粒子大小不同；(B) 渗透压不同；
(C) 丁铎尔效应的强弱不同；(D) 相状态和热力学稳定性不同。2．以下说法中正确的是：
(A) 溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统；
(B) 溶胶与真溶液一样是均相系统；
(C) 能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶；
(D) 通过超显微镜能看到胶体粒子的形状和大小。
3．由过量KBr与AgNO3溶液混合可制得溶胶，以下说法正确的是：
(A) 电位离子是Ag+(B) 反号离子是NO3-
(C) 胶粒带正电(D) 它是负溶胶。
4．将含0.012 dm3 NaCl 和0.02 mol·dm-3 KCl 的溶液和100 dm3 0.005 mol·dm-3的AgNO3液混合制备的溶胶，其胶粒在外电场的作用下电泳的方向是:
(A) 向正极移动(B) 向负极移动
(C) 不作定向运动(D) 静止不动
5．将橡胶电镀到金属制品上，应用的原理是：
(A) 电解(B) 电泳(C) 电渗(D) 沉降电势
6．在大分子溶液中加入大量的电解质, 使其发生聚沉的现象称为盐析, 产生盐析的主要原因是：
(A) 电解质离子强烈的水化作用使大分子去水化
(B) 降低了动电电位
(C) 由于电解质的加入，使大分子溶液处于等电点
(D) 动电电位的降低和去水化作用的综合效应
7．在H3AsO3的稀溶液中，通入过量的H2S 气体，生成As2S3溶胶。用下列物质聚沉，其聚沉值大小顺序是：
(A) Al(NO3)3＞MgSO4＞K3Fe(CN)6(B) K3Fe(CN)6＞MgSO4＞
第十三章 胶体分散体系和大分子溶液
第十三章胶体分散体系和大分子溶液
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1. 在碱性溶液中用HCHO还原HAuCl4以制备金溶胶,反应可表示为
HAuCl4 +5NaOH ---> NaAuO2+4NaCl+3H2O
2NaAuO2 +3HCHO +NaOH ---> 2Au+3HCOONa+2H2O
此处NaAuO2是稳定剂,试写出胶团结构式.
2. 在三个烧瓶中分别盛0.02 dm3的Fe(OH)3溶胶分别加入NaCl,Na2SO4和Na3PO4溶液使其聚沉,至少需加电解质的数量为
(1)1 mol·dm-3的NaCl 0.021 dm3,
(2) 0.005 mol·dm-3的Na2SO4 0.125 dm3,
(3) 0.0033 mol·dm-3的Na3PO4 0.0074 dm3,
试计算各电解质的聚沉值和它们的聚沉能力之比,从而可判断胶粒带什么电荷.
3. 设有一聚合物样品,其中摩尔质量为10.0 kg/mol的分子有10 mol,摩尔质量为100 kg/mol的分子有5 mol,试分别计算各种平均相对分子量 Mn,Mw,Mz 和 Mv (设a=0.6)各为多少?
4. 蛋白质的数均摩尔质量约为40 kg/mol,试求在298K时,含量为0.01 kg·dm-3的蛋白质水溶液的冰点降低,蒸汽压降低和渗透压各为多少?
已知298 K时水的饱和蒸汽压为3167.7 Pa,Kf=1.86 K·kg/mol,ρ(H2O)=1.0 kg·dm-3.
5. 在298K时,半透膜两边,一边放浓度为0.1 mol·dm-3的大分子有机物RCl, RCl能全部电离,但R+不能透过半透膜;另一边放浓度为0.5 mol·dm-3的NaCl,计算膜两边平衡后,各种离子的浓度和渗透压.
十三章胶体分散体系和大分子溶液
4）电孤法：金属（Au，Ag，Pt）电极放电 高温蒸发，随后又被溶液冷却凝聚 而得到金属溶胶。（这里包含了分 散、凝聚两个过程，用 NaOH 作稳 定剂）
2．凝聚法
将真溶液以适当方法沉淀下来。
1）改换溶剂法：利用一种物质在不同溶剂 中溶解度相差悬殊的特性来制备。
胶体普遍存在于生物界（如：人体） 和非生物界。
关于胶体研究，由于其应用的广泛， 已经成为一门独立的学科，本章中只 作基本概念的介绍。
§13.1 胶体和胶体的基本特性
一、胶体的发现
1. Graham渗析装置 1861年英国的 Graham 设计如下装置：
实验现象
1）糖、无机盐、尿素等溶液，扩散快，易从 羊皮纸渗析出来；
一、扩散现象
当存在浓差时，胶粒由高浓区域自发地 移向低浓区域，此即扩散现象。
在扩散传质过程中，遵守 Fick 定律。
1. Fick第一定律
dm D A dc
dt
dx
dm 为x方向上通过截面A的扩散速度(mol / s) dt
D为扩散系数：单位浓度梯度下通过单位截面
积的物质量扩散速率（m2 / s）
2）明胶、氢氧化铝、硅酸等，扩散慢，不能 或难以渗析出来。
若将待测溶液蒸去水分后：
前者 (扩散快者)：易于成晶体析出； 后者 (扩散慢者)：大多成无定型的胶状物； Graham首先提出这种胶状物为 “胶体”， 其溶液叫作 “溶胶” 。
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4/4/2020
斐克第二定律（Fick’s second law）
粒子浓度随时间的变化率为
dc d2c dt D dx2
这就是斐克第二定律。 若考虑到扩散系数受浓度的影响，则
dc d (D dc) dt dx dx 这个斐克第二定律的表示式是扩散的普遍公式。
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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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4/4/2020
Brown运动的本质
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。
胶团的形状
作为憎液溶胶基本质点的胶团并非都是球形， 而胶团的形状对胶体性质有重要影响。
质点为球形的，流动性较好；若为带状的， 则流动性较差，易产生触变现象。
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4/4/2020
胶团的形状
例如：（1）聚苯乙烯胶乳是球形质点 （2） V2O5 溶胶是带状的质点 （3） Fe(OH)3 溶胶是针状的质点
1.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，分子半径大小在10-9 m以 下 。通常把这种体系称为真溶液。 2.胶体分散系统
分散相粒子的半径在1 nm~100 nm之间的系统。目 测是均匀的，但实际是多相不均匀系统。 3.粗分散系统
当分散相粒子大于100 nm,目测是混浊不均匀体系， 放置后会沉淀或分层。
憎液溶胶的特性 胶团的结构
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4/4/2020
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
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4/4/2020
（1）按分散相粒子的大小分类
L 6r
从上式可以求粒子半径 r。
已知 r 和粒子密度 ，可以计算粒子的摩尔质量。
M 4r3L
3
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4/4/2020
溶胶的渗透压
由于胶粒不能透过半透膜，而分子介质或外加 的电解质离子可以透过半透膜，所以有从化学势高 的一方向化学势低的一方自发渗透的趋势。
溶胶的渗透压可以借用稀溶液渗透压公式计算：
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4/4/2020
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。其他分散系统也会产生一点散 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。
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4/4/2020
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：
I
24 2 A2V 4
2
(
n12 n22 n12 2n22
)2
式中：A
n1
入射光振幅， 入射光波长， 分散相折射率，
cRT
式中c为胶粒的浓度。由于憎液溶液不稳定，浓度不 能太大，所以测出的渗透压及其它依数性质都很小。
但是亲液溶胶或胶体的电解质溶液，可以配制高 浓度溶液，用渗透压法可以求它们的摩尔质量。
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4/4/2020
沉降平衡（sedimentation equilibrium）
4/4/2020
（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、可逆的系统。
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4/4/2020
憎液溶胶的特性
（1）特有的分散程度
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 。
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4/4/2020
胶粒的扩散
胶粒也有热运动，因此也具有扩散和渗透压。只 是溶胶的浓度较稀，这种现象很不显著。
如图所示，在CDFE的桶 内盛溶胶，在某一截面AB的两 侧溶胶的浓度不同，C1>C2。
由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，可以观察到胶 粒从C1区向C2区迁移的现象，这就是胶粒的扩散作用。
溶胶是高度分散系统，胶 粒一方面受到重力吸引而下降， 另一方面由于布朗运动促使浓 度趋于均一。
当这两种效应相反的力相 等时，粒子的分布达到平衡， 粒子的浓度随高度不同有一定 的梯度，如图所示。
这种平衡称为沉降平衡。
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4/4/2020
13.3 溶胶的光学性质
• 光散射现象 • Tyndall效应 • Rayleigh公式 • 乳光计原理 • 浊度
（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 如不完全互溶的合金 B.固-液溶胶 如珍珠， C.固-气溶胶 如泡沫塑料，沸石分子筛
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4/4/2020
（2）按分散相和介质聚集状态分类
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4/4/2020
（2）按分散相和分散介质的聚集状态分类
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 如牛奶 C.液-气溶胶 如泡沫
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4/4/2020
胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。
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4/4/2020
胶团的结构
胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中 相同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。
若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱的负 离子，所以自然界中的胶粒大多带负电，如泥浆水、 豆浆等都是负溶胶。
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 如烟，含尘的空气
B.气-液溶胶 如雾，云
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4/4/2020
（3）按胶体溶液的稳定性分类
后来又发现许多其它物质如煤、 化石、金属等 的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动 为布朗运动。
但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有 得到阐明。
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4/4/2020
Brown运动(Brownian motion)
1903年发明了超显微 镜，为研究布朗运动提供 了物质条件。
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4/4/2020
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 ：
胶团的图示式：
[(AgI)m n I – (n-x)K+]x– xK+
胶核
胶粒（带负电）
胶核 胶粒
胶团
胶团（电中性）
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当半径大于5 m，Brown运动消失。
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4/4/2020
Brown运动的本质
Brown运动的公式
1
x
RT L
t
3r
2
式中 x 是在观察时间t内粒子
沿x轴方向的平均位移； r为胶粒的半径；
为介质的粘度；
L为阿伏加德罗常数。
这个公式把粒子的位移与粒子的大小、介质粘度、 温度以及观察时间等联系起来。
第十三章
胶体分散系统
13.1 胶体及其基本特性 13.2 溶胶的动力性质 13.3 溶胶的光学性质 13.4 溶胶的电学性质 13.5 溶胶的稳定性和聚沉作用 13.6 Donnan平衡
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4/4/2020
13.1 胶体及其基本特性
分散相与分散介质 分散系统分类
（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
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 热力学上的不稳定系统。 一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成 溶胶，是 一个不可逆系统，如氢氧化铁溶胶、碘 化银溶胶等。 这是胶体分散系统中主要研究的内容。
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4/4/2020
胶团的结构
例2：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓
过量的 AgNO3 作稳定剂 胶团的结构表达式：
胶团的图示式：
Βιβλιοθήκη Baidu
[(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3–]x+ x NO3–
胶核
胶粒（带正电）
胶核 胶粒 胶团
胶团（电中性）
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4/4/2020
（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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4/4/2020
光散射的本质
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。
溶胶是多相不均匀系统，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。
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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4/4/2020
Rayleigh公式
从Rayleigh公式可得出如下结论：
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。
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4/4/2020
Einstein-Brown位移方程
D
x2 2t
这就是Einstein-Brown 位移方程。
x 从布朗运动实验测出 ，就可
求出扩散系数D。
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4/4/2020
Einstein-Brown位移方程
将布朗运动公式代入：
x
(
RT L
t
3r
)
1 2
D RT 1
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4/4/2020
胶团的结构
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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4/4/2020
胶团的结构
胶团的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚 结形成胶团的中心，称为胶核；
然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，由于 正、负电荷相吸，又会吸附溶液中的反号离子（紧密 层），从而形成了带电的胶粒；胶粒是溶胶中独立移动 的单位。所说的溶胶带电也是指胶粒带电。
（2）不均匀（多相）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。
（3）易聚结的不稳定性
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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4/4/2020
斐克第一定律（Fick’s first law）
用公式表示为：
dm = -DA dc
dt
dx
这就是斐克第一定律。 式中D为扩散系数，其物理意义为：单位浓度梯
度、单位时间内通过单位截面积的质量。
式中负号表示扩散发生在浓度降低的方向，
dc <0, dx
dm 而 dt >0。
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4/4/2020
13.2 溶胶的动力性质
• Brown 运动 • 胶粒的扩散 • 溶胶的渗透压 • 沉降平衡
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4/4/2020
Brown运动(Brownian motion)
1827 年植物学家布朗（Brown)用显微镜观察到 悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。
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4/4/2020
光散射现象
当光束通过分散系统时，一部分自由地通过，一 部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在400~700 nm之间。 （1）当光束通过粗分散系统，由于粒子大于入射光 的波长，主要发生反射，使体系呈现混浊。
（2）当光束通过胶体溶液，由于胶粒直径小于可见 光波长，主要发生散射，可以看见乳白色的光柱。