胶体光学性质
胶体与表面化学-胶体的光学性质
2.3 溶胶的光学性质
胶体系统的光学性质， 胶体系统的光学性质，是其高度的分散性和多相的不均匀性 特点的反映。 特点的反映。
2.3.1 光散射现象
光束通过粗分散系统，粒子直径 入射光波长 主要发生反射 入射光波长, 反射, 光束通过粗分散系统，粒子直径>入射光波长,主要发生反射,系统呈现 粗分散系统 混浊。 混浊。 光束通过胶体溶液，胶粒直径 可见光波长 主要发生散射 可见光波长， 散射， 光束通过胶体溶液，胶粒直径<可见光波长，主要发生散射，可以看见 胶体溶液 乳白色的光柱。 乳白色的光柱。 光束通过小分子溶液，溶液均匀，散射光相互干涉而完全抵消，看不见 光束通过小分子溶液，溶液均匀，散射光相互干涉而完全抵消， 小分子溶液 散射光。 散射光。
动态光散射仪
散射光强度的影响因素
散射光的强度 与入射光波长 的四次方成反 比。
不同波长光的散射强度
天空为什么是蓝色的？ 天空为什么是蓝色的？
解释蓝天的色彩
自然界的瑞利散射
石头里的瑞利散射现象
作业：朝霞不出门，晚霞行千里。 作业 朝霞不出门，晚霞行千里。 朝霞不出门
丁达尔现象的自然之美
丁达尔现象的自然之美
汽车灯光的丁达尔现象
教堂里的丁达尔现象
交通指示灯颜色选择中的科学
Байду номын сангаас
2.3.3 瑞利公式
2.3.3 瑞利公式
• 1871年，Rayleigh研究了大量的光散射现象，对于粒子半 研究了大量的光散射现象， 年 研究了大量的光散射现象 的溶胶， 计算公式， 径<47nm的溶胶，导出了散射光的强度 I 计算公式，称为 的溶胶 Rayleigh公式 公式
2 24π cv n2 − n0 I= × 2 4 n + 2n2 × I0 λ 0 3 2 2
胶体的性质
f0
?
6??
3
3MV
4? N A
式中，V ——粒子比体积，即粒子密度的倒数1/? 。
因为体系中含有大量的粒子，人们常以1mol 粒子为基准， 并求出粒子或大分子的摩尔质量。
一、胶体的运动性质
其二，按
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
D ? kT f
一、胶体的运动性质
（1）粒子速度很慢，保持层流状态；
沉降公式 适合条件
（2）粒子是刚性球，没有溶剂化作用； （3）粒子之间无相互作用；
（4）与粒子相比，液体看作是连续介质。
上述沉降公式只适用于不超过100 ? m的颗粒分散体系，接近0.1 ? m 的小颗粒，还必须考虑扩散的影响。
沉降速度与介质的粘度成反比，因此可以通过提高介质的粘度来提 高分散体系的稳定性。
目录
一、胶体的运动性质 二、胶体的光学性质 三、胶体的电学性质
三、胶体的电学性质
1. 电动现象
早在1809年，俄国科学家就发现水介质的粘土颗粒在 外电场的作用下会向正极移动； 1961年，科学家也发现若 用压力将液体挤过毛细管或粉末压成的多孔塞，则在毛细 管或多孔塞的两端产生电势差。这种在外电场作用下使固 液两相发生相对运动以及外力使固 -液两相发生相对运动时 产生电场的现象统称为电动现象。
（2）溶胶浓度很稀，即粒子间距离很大，无相互作用，单位体 积的散射光强度是各粒子的简单加和;
（3）粒子为各向同性，非导体，不吸收光。
二、胶体的光学性质
由此导出的 Rayleigh 散射定律为：
I?
?
9? 2cV2 2?4R2
?(nn2222??2nn1122 )2
第二章胶体的性质
NaCl 外 NaCl 内
1
zc1 c2
(c内 c外 )RT
（1）由于存在不透过半透膜的大离子，平衡时膜 的内外NaCl浓度不等，产生一附加渗透压，此即 为Donnan效应。z越大， Donnan效应越显著；
（2）c1>>c2时， NaCl几乎都在膜外边； （3） c1<<c2 时， NaCl膜两边的分布是均匀的。
渗a透内Na平Cl 衡时aN外aCl
内
外
a a Na
Cl
外
内
a a Na
Cl
Pz- (c1) Cl- (c2) Na+ (zc1) Na+ (c2)
Pz- (c1) Na+ (zc1+x) Cl- (x)
Cl- (c2-x) Na+ (c2-x)
x c22 zc1 2c2
内 （膜） 外
时是变化发生涨落。 这种由于胶体体系中粒子动态性质引起的
光散射变化称为动态光散射。
布朗运动强度的平动扩散系数D
D /K2
动态光散射----DLS技术
散射光强随时间涨落的变化可用时间相关函数
表征，散射光强时间相关函数定义为RI（t）
对于球形粒子 Rh kT /(6hD)
5.静态散射光应用
(Einstein-Brown 位移方程)
NA 3hr
已知的NA 、η、r、T 和 t 等已知量求 x外，还
提供了一种测定阿佛加德罗常数 NA 的方法
3.Einstein布朗运动公式的应用
（1）Perrin Avogadro常数的验证
J. Perrin (1962年诺贝尔奖金获得者)
x 2Dt
高一化学胶体的性质
第一节
一种重要的化合物——胶体
分散系
溶液
悬浊液 乳浊液 胶体
分散质微 粒大小
分散质微 粒组成
<10－9m 分子、离子
>10－7m
很多分子集 合体
>10－7m
很多分子集 合体
10-9-— 10-7m
分子集 合体
主要特征 均一、稳定
能否透过
滤纸
能
不均一、 不稳定
不能
不均一、 不稳定
均一、 较稳定
现将有关实验现象记录如下：（1）电泳：甲液的阳 极周围颜色变浅，阴极周围颜色变深；
不能
能
1、丁达尔现象 ——光学性质
当一束强光透过胶体时，可以看到一条光 亮的通路，这种现象叫做丁达尔现象。
用这种方法可以区别溶液和胶体。
2、电泳 ——电学性质
在外加电场的作用下，胶体的微粒在分散 剂里向阴极（或阳极）作定向移动的现象，叫 做电泳。
电泳现象证明了胶体微粒带有电荷。
胶体的应用与危害
应用：在日常生活中如，墨水、墨汁、明矾 净水、土壤保肥中均应用胶体原理。
例5：已知土壤胶体胶粒带负电荷，因此在水 稻田中，施用含氮量相同的下列化肥时，肥 效较差的是（ ）
A．硫酸铵
B．碳铵
C．硝铵
D．氯化铵
危害：雾、烟对生活、交通带来的危害也不 可小视。
练习
有甲、乙、丙、丁四种液体，它们分别为 Fe(OH)3胶体、硅酸胶体、AS2S3胶体、NaOH溶液。
3、胶体的聚沉
（1）胶体稳定存在的原因：
胶粒带电
（2）胶体的凝聚 ①破坏胶粒的带电结构——加入酸碱盐
由于胶体胶粒带有电荷，加入酸碱盐溶液 后，由于酸碱盐在溶液中能电离出阳离子和阴 离子，分别能中和带有负电荷胶粒的胶体和带 有正电荷胶粒的胶体。
胶体的光学性质
（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。
2 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。
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。
目镜在黑暗的背景上看到的是胶粒发出的的散射光。
胶体的光与色
不同大小粒子银溶胶的颜色
不同大小金溶胶对光的吸收
银原子胶体的吸收光谱与颗粒尺寸的关 系
电子能谱分析方法的比较
扫描隧道显微镜原理图
扫描隧道显微镜所给出的一些图像
原子力显微镜原理图
保持粒子 大小相同
I1 C1 I 2 C2
如果已知一种溶液的散射光强度和粒子半径（或浓就是乳光计。
5 超显微镜的特点及粒子大小的近似测定
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。 假设胶粒为圆球，半径为r，密度为ρ，质量m由 数密度求出，则
3. 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。
4. 散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。
乳光计原理
当分散相和分散介质等条件 都相同时，Rayleigh公式可改写成：
V (4 / 3) r 代入上式可得： I K'Cr3
保持粒子数 密度相同，
3
CV I K 4 λ
2
I1 r13 3 I 2 r2
2 2 0 2 0
胶体化学教案中的胶体的光学性质与色散特性
胶体化学教案中的胶体的光学性质与色散特性胶体是一种介于溶液和悬浮液之间的物质系统，具有特殊的物理性质和化学性质。
其中，胶体的光学性质与色散特性是研究胶体化学中的重要内容。
本文将从胶体的光学性质和色散特性两个方面进行探讨。
一、胶体的光学性质1. 散射胶体的光学性质之一是散射现象。
当胶体溶液中的胶体粒子与光相互作用时，光线会在粒子表面发生散射。
散射光的强度与胶体粒子的尺寸、形状及折射率有关，一般来说，粒子直径越大、形状越不规则，散射光的强度越大。
2. 吸收胶体中的某些物质（如金属纳米颗粒）可以对光进行吸收。
当入射光的频率与物质的电子跃迁进行共振时，吸收现象就会发生。
吸收光的波长与物质的性质密切相关，通过控制胶体粒子的尺寸和形状，可以调节其吸收光的波长范围。
二、胶体的色散特性1. 雷利散射雷利散射是胶体溶液中发生的一种散射现象，其中散射光的波长比入射光的波长长。
这是因为胶体粒子的直径比光的波长大，根据瑞利散射理论，散射光的波长与粒子的直径呈正比。
2. 泰勒散射泰勒散射是胶体溶液中发生的另一种散射现象，其中散射光的波长比入射光的波长短。
这种现象常见于负胶体，并由电荷之间的相互作用引起。
泰勒散射现象的波长与离子力的介质常数和胶体粒子的直径等因素有关。
3. 非弹性散射胶体溶液中的粒子会发生非弹性散射现象，其中散射光的波长与入射光的波长相等。
非弹性散射是由于胶体粒子与光的相互作用引起的，其中包括光的吸收和再辐射。
非弹性散射对胶体的光学性质有重要影响，可以用来研究胶体粒子的尺寸和形状等参数。
结论：胶体的光学性质与色散特性是胶体化学研究中的重要内容。
散射、吸收以及雷利散射、泰勒散射和非弹性散射是胶体的光学性质和色散特性的主要表现形式。
对胶体溶液中的胶体粒子进行适当调控，可以改变其光学性质和色散特性，对于实现胶体材料的定向设计具有重要意义。
以上是关于胶体化学教案中的胶体的光学性质与色散特性的简要介绍。
通过深入研究胶体的光学性质和色散特性，我们能够更好地理解胶体的物理性质和化学性质，为胶体化学的进一步发展提供理论指导和实践基础。
10-2胶体的物理性质
Physical Chemistry(下册）物理化学（下册）第七章电化学第九章化学动力学第八章界面现象第十章胶体化学第十一章统计热力学物理化学（下）绪论第十章胶体化学Chapter 10 Colloid chemistry§10-！本章基本要求§10-1胶体化学基本概念和术语§10-2胶体制备§10-3胶体的物理性质§10-4憎液溶胶的胶团结构§10-5憎液溶胶的经典稳定理论§10-6憎液溶胶的聚沉§10-$本章小结与学习指导§10-3胶体的物理性质一、胶体的光学性质二、胶体的动力性质三、胶体的电学性质§10-3胶体的物理性质1.丁达尔效应一、胶体的光学性质当光照射到一个分散系统时，若分散相颗粒尺寸比波长大，将发生反射。
若颗粒尺寸比波长小，将发生透射。
若颗粒尺寸与波长相近，则发生散射。
§10-3胶体的物理性质1.丁达尔效应将一束聚集光线投射到溶胶上，在与入射光垂直方向，可观察到一个发亮的光锥，称为丁达尔效应，或乳光效应。
光的散射作用：入射光波长大于分散粒子的尺寸，但基本在一个数量级上。
入射光波长400 760nm，分散粒子半径1100 nm一、胶体的光学性质§10-3胶体的物理性质*2.雷利公式散射光强度：与单个粒子体积的平方成正比与入射光坡长4次方成反比一、胶体的光学性质222222422)cos1)((29InnnnlCVI§10-3胶体的物理性质1.布郎运动在显微镜下可看到悬浮于水中的花粉粒子处于不停息、无规则的运动。
一般小于4 10-6m的粒子都有这种运动，它是粒子热运动的必然结果。
2.扩散在有浓度梯度时，胶体粒子因热运动而发生宏观上定向迁移运动。
二、胶体的动力性质§10-3胶体的物理性质二、胶体的动力性质§10-3胶体的物理性质三、胶体的电学性质1.电动现象②电渗：在多孔膜（或毛细管）两端加电压，液体分散介质作定向移动。
已用-第二节 胶体的性质及其应用
【讨论1】 胶体分散系稳定的原因？
（1）同种胶粒带同种电荷，相互排斥，不易聚沉。 （2）布朗运动克服重力作用，不易聚沉。
【讨论2】 如何破坏胶体的稳定性，使胶体粒子 聚集成大颗粒而沉淀？
5、胶体的聚沉 胶体聚沉后一般情况下都生成沉淀
5、胶体的聚沉
1、原因：当破坏胶体微粒原来带有相同电荷的 特点时，就会使它从不容易凝聚的状态变成聚集 状态而沉淀 2、胶体聚沉的方法： ⑴加电解质溶液 ⑵加热 ⑶加带相反电荷的胶体
胶体聚沉的方法
①加少量电解质溶液
②加带有相反电荷胶粒的胶体：互相中和电性，减小
同种电性的相互排斥而使之聚成大颗粒。 ③加热：温度升高，胶粒碰撞速率加快，从而使小颗
粒成为大颗粒而聚沉。
凝胶：指胶粒与分散剂一起凝聚形成的不流动的冻
状物。如：果冻、凉粉、豆腐、硅胶等。
硅胶——硅酸胶体聚沉，在空气中失水成为含 水4%的SiO2其表面积大，因而吸附性强，常用 做干燥剂、吸附剂及催化剂载体。
3、已知土壤胶体粒子带负电，在土壤里施用含 氮量相等的下列肥料，肥效较差的是 ( ) A．(NH4)2SO4 B．NH4HCO3 C．NH4NO3 D．NH4Cl 4、下列事实与胶体知识有关的是 ( ) ①用卤水点豆腐 ②明矾净水 ③河海交接处易 沉积形成沙洲 ④制肥皂时在皂化锅内加入食盐， 析出肥皂 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．全部都是
5、已知由AgNO3溶液和稍过量的KI溶液制得的 AgI溶胶，当它与Fe(OH)3溶胶相混合时，便析出 AgI和Fe(OH)3的混合沉淀。由此可知 ( ) A．该AgI胶粒带正电荷 B．该AgI胶粒电泳时向阳极移动 C．该AgI胶粒带负电荷 D．该AgI胶粒不带电荷 6、下列过程需要通电后才可以进行的是 ( ) ①电离 ②电解 ③电镀 ④电泳 ⑤电化腐蚀 A．①②③ B．②③④ C．②④⑤ D．全部
第八章胶体的光学性质
I0
I0 - 入射光强度 l - 试样池的长度 It - 投射光强度 τ - 单位是 m-1
第八章 胶体的光学性质
8.2 光散射测量
瑞利 (Rayleigh) 比 :
Rθ
Iθ r2 I0 (1 cos2
θ)
单位：m-1
θ - 散射角 Iθ - 散射光强
8.3 溶胶的散射
Rg2
sin 2
θ 2
Rg2 - 均方旋转半径
球：
Rg2
3 R2 2
棒：
Rg2
1 12
L2
无规线团：
Rg2
1 6
r2
R - 球半径 L - 棒长
r 2 - 均方末端距
8.4 大分子溶液的光散射
Kc Rθ
1 M
2
A2c
1
16π 2 3λ2
R2 g
(1) Rayleigh 散射
假设： ① 散射质点比光的波长小很多 (质点
),
散射质点看作点散射源;
② 浓度很稀, 粒子之间无相互作用; ③ 质点各向同性, 非导体, 不吸收光。
8.3 溶胶的散射
Rθ9π 2 2 4 n12 n02 n12 2n02
2
N0v2
讨论：
N0v
c ρ
c –质量浓度 g/L ρ - 胶粒浓度
Rθ
9π 2 2λ4
n12 n02 n12 2n02
c v ρ
测v
8.3 溶胶的散射
(2) 散射光的空间分布
ch12.2胶体的物理化学性质
9π V C I＝ 4 2 2 l
2 2
2 n n0 2 n2 2n0
2
1 cos2 I 0
2
由 Rayleigh 公式可知： 1) I V 2 可用来鉴别小分子真溶液与胶体溶液； 如已知 n 、n0 ，可测 I 求粒子大小V 。
2) I 1/4 波长越短的光，散射越强。 例：用白光照射溶胶，散射光呈蓝色， 透射光呈橙红色。
构成沉降平衡时，粒
子沿高度方向形成浓度梯 度(如图)，粒子在底部数 密度较高，上部数密度较 低。
三. 溶胶的电学性质（P625）
1 电泳 在外电场的作用下，胶体粒子在分散介质 中定向移动的现象，称为电泳。
+ NaC l溶液 Fe(OH)3溶胶
界面移动法电泳装置
实验测出在一定时间内界 面移动的距离，可求得粒子的 电泳速度，由电泳速度可求出 胶体粒子的 电势。
丁达尔 效应
① 丁达尔现象的实质是光的散射现象。
当入射光的波长大于分散相粒子的尺寸时，则会发生光的散 射现象。 可见光波长 400~760 nm 胶体粒子 d = 1~1000 nm 真溶 液溶质粒子d<1nm
②雷利公式 P619 雷利首先导出了散射光强与诸因素的关系式
2 9 2V 2C n2 n0 2 I 1 cos I0 2 4 2 2 l n2 2n0
§12.2 胶体的物理化学性质
胶体的光学性质 P618～620 胶体体系的动力性质 P621～625 胶体的电学性质 P625～627
一. 胶体的光学性质(p618)
丁达尔现象（英国丁达尔效应）：在暗室里，将 一束经聚集的光线投射到胶体体系上，在与入射光垂 直的方向上（即侧面）可观察到一个发亮的光锥。 丁达尔现象是胶体体 系特有的现象，它是区别 溶胶与真溶液最简单的方 法。
胶体化学教案中的胶体的胶体光学与散射特性
胶体化学教案中的胶体的胶体光学与散射特性胶体是介于溶液和悬浊液之间的一种物质状态，由微细颗粒（称为胶体粒子）分散在另一种物质（称为连续相）中所形成。
作为一门研究物质分散体系的科学，胶体化学在教育教学中起着重要的作用。
本文将重点讨论胶体化学教案中的胶体的胶体光学与散射特性。
一、胶体的光学性质胶体的光学性质是研究胶体物质的一个重要方面。
胶体粒子与光的相互作用会导致一系列光学现象的发生，如散射、吸收和折射等。
其中，散射是胶体光学性质中最常见和最重要的现象之一。
1. 胶体的散射现象胶体粒子的尺寸范围处于几纳米至几微米之间，与光的波长相近。
当光通过胶体体系时，会与胶体粒子相互作用，并发生散射现象。
根据散射光的角度分布，可以将散射分为前向散射、后向散射、侧向散射等不同类型。
2. 雾化散射与布朗运动雾化散射是指胶体粒子在液体介质中受热运动的影响而产生的散射现象。
布朗运动是胶体分散体系中粒子由于热运动而发生的无规则扩散运动。
这两种现象都与胶体粒子的尺寸和介质温度有关，为胶体光学性质的重要研究内容。
二、胶体的散射特性胶体的散射特性是指胶体粒子对光的散射行为的表征。
通过研究胶体的散射特性，可以了解胶体粒子的大小、形状和浓度等重要信息。
1. 雾化散射强度与粒子浓度雾化散射强度与胶体粒子的浓度呈正相关关系。
当胶体中粒子浓度较低时，雾化散射强度较弱；而当胶体中粒子浓度较高时，雾化散射强度较强。
这为胶体浓度的测定提供了一种重要的实验方法。
2. 泰勒公式与粒子大小泰勒公式是描述胶体粒子散射行为的重要方程式。
该公式将散射强度与胶体粒子的直径和波长等因素联系起来，可以通过测量散射光的强度和角度等参数，来计算胶体粒子的大小。
3. 后向散射与胶体稳定性后向散射是指入射光通过胶体体系后，在与胶体粒子发生散射后所形成的光线。
通过观察后向散射光强的变化，可以判断胶体体系的稳定性。
胶体体系中的胶体粒子聚集程度与后向散射光强之间存在一定的关系。
高二化学第二章第二节胶体的性质及其应用 推荐
注：胶粒所带电荷可根据电泳实验来确定 胶粒带有电荷，但胶体本身呈电中性
四、胶体的聚沉
1.胶体稳定的原因：
一、主要是由于同种胶粒带有相同的电荷， 它们相互排斥的缘故。
二、布朗运动
2.胶体的聚沉：施加某些条件，使分散质粒子
聚集成大于100nm的大颗粒而成为沉淀。
盐，析出肥皂。
练习4 利用胶体知识解释问题
1. 沙洲的形成 2. 墨水不能与其它品种墨水混用 3. 不同血型的人不宜相互输血 4. 卤水点豆腐 5. 明矾净水 6. 土壤的保肥性 7. 工业制皂的盐析 8. 冶金工业电泳除尘 9. 血液透析，血清纸上电泳 10. 工业选矿，原油脱水
作业： 课本 P21 《圆梦》
3.胶体聚 沉的方法
加少量电解质溶液 加带有相反电荷胶粒的胶体（明矾净水） 加热或搅拌
4.凝胶：指胶粒与分散剂一起凝聚形成的不流动 的冻状物。如：果冻、凉粉、豆腐等。
五、胶体的应用
1、材料研究上：改进材料的机械性能和光学性能， 如有色玻璃
2、医学上：诊断和治疗某些疾病，如血液透析治疗 尿毒症，用血清纸上电泳诊断疾病
B.②③④ D.③④⑥
练习2
在Fe(OH)3胶体里加入2mol/L硫酸溶 液,由于_______离子的作用,使胶 体先形成了沉淀,这个过程称为 ____________;后来由于_______离 子的作用,又使沉淀溶解.产生上述 实验现象的原因是 _________________________.
2.原因：分散剂分子（水分子）从各个方向撞 击分散质分子，而在每一瞬间分散质粒子在不 同方向上所受的力是不同的，使分散质粒子运 动的方向每一瞬间都在改变。因此，分散质粒 子就不可能静止，运动是无方向性、无规律性 的。
第4章 胶体的光学性质
第四章 胶体的光学性质4.1 概述(Optical properties)光散射理论：静态光散射(弹性散射)：散射光与入射光频率相同 溶胶的光散射 小粒子(分子) Rayleigh理论 （1871） 大粒子(分子) Mie理论 （1908） 溶液的光散射 涨落理论 （1910） Debye散射理论 （1944）胶体体系往往能够呈现出丰富多彩的光学性质 ——与胶体对光的散射与吸收有关 光散射：一个光束通过介质时在入射光方向以外的 各个方向上也能观察到光强的现象 个动态光散射(准弹性散射)：散射光比入射光频率有变化1 Tyndall现象 1869 T Tyndall d ll 胶体粒子对光的强烈散射 透射 散射 反射 消光 吸收2 光散射的起因入射光电磁波与分子或粒子作用 作 →产生偶极子（次波源）→发射散射光波 若介质完全均匀，散射光波因相互干涉而抵消； 若介质具有光学不均匀性 散射光波不会完全抵消 若介质具有光学不均匀性，散射光波不会完全抵消 ※ 产生光散射的必要条件：介质具有光学不均匀性 →光学不均匀性较明显 （1）引入胶体粒子 （2）存在分子热运动引起的局部涨落吸收峰位置主要取决于 粒子的化学组成； 散射与反射的强弱主要 取决于粒子的大小 决 粒 的大3 瑞利( Rayleigh)比与浊度 瑞利比rRθ = (ir i )θ I2也可以利用浊度τ来代表散射强度 浊度τ是光束通过介质时因散射而产生的每单位光 程的入射光束能量衰减率（单位：m-1）I：入射光强 i：单位散射体积在距离r处 产生的散射光强 θ：散射角 瑞利比描述体系的散射能力，单位： ，单 m-1 物质的瑞利比与分子量、浓度、周围环境及光波波长 等因素有关2 ir 1 注：有的书上定义瑞利比为 Rθ = ( )θ ( ) I 1 + cos 2 θI − I s = Ie−τ ⋅ΔxI入射光强 Is为总散射光强 Δx为散射介质厚度对比Beer-Lambert b 定律： 定律I − I abs = Ie I − ε ⋅ Δxτ=16 πR90 3ε为消光系数对质点大小远小于波长的小质点体系(Rayleigh体系)，4.2 溶胶的光散射 4.2-1 小粒子的光散射——Rayleigh理论 1 偏振光的散射π 2α 2 I sin 2 ϕ i= ε 02λ4 r 2i∝ 1λ4i ∝ sin 2 ϕz轴方向没有散射光， 轴方向没有散射光 ϕ=90º时（即处在xy平面内） 散射光强分布示意图 散射光最强 散射光最强。
胶体的光学性质
1 光散射现象 2 光散射的本质 3 Tyndall效应 4 Rayleigh公式
• 乳光计原理
5 超显微镜
1 光散射现象
当光束通过分散体系时，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）当光束通过粗分散体系，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。
4 3 m r 3
3m r 4
1/ 3
5 超显微镜的特点及粒子大小的近似测
从超显微镜可以获得的有用信息：
定
（1） 可以测定球状胶粒的平均半径。
（2） 间接推测胶粒的形状和不对称性。例如，球状 粒子不闪光，不对称的粒子在向光面变化时有 闪光现象。 （3） 判断粒子分散均匀的程度。粒子大小不同，散 射光的强度也不同。 （4） 观察胶粒的布朗运动 、电泳、沉降和凝聚等 现象。
目镜在黑暗的背景上看到的是胶粒发出的的散射光。
胶体的光与色
不同大小粒子银溶胶的颜色
不同大小金溶胶对光的吸收
银原子胶体的吸收光谱与颗粒尺寸的关 系
电子能谱分析方法的比较
扫描隧道显微镜原理图
扫描隧道显微镜所给出的一些图像
原子力显微镜原理图
保持粒子 大小相同
I1 C1 I 2 C2
如果已知一种溶液的散射光强度和粒子半径（或浓 度），测定未知溶液的散射光强度，就可以知道其粒径 （或浓度），这就是乳光计。
5 超显微镜的特点及粒子大小的近似测定
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。 假设胶粒为圆球，半径为r，密度为ρ，质量m由 数密度求出，则
证明胶体的实验原理
证明胶体的实验原理
胶体是一种介于溶液和悬浮液之间的物质，由于其微小的粒子大小和高度分散性，使得胶体具有独特的性质和行为。
胶体的实验原理可以通过以下几个方面来证明：
1. 光学性质：胶体溶液在透明的情况下呈现出浑浊的外观，这是由于胶体颗粒的散射作用所致。
通过使用透射光、散射光和偏振光等技术，可以观察到胶体颗粒的散射现象，从而证明胶体的存在。
2. 过滤性质：胶体溶液在通过滤纸等细孔障碍物时，胶体颗粒无法通过，仍然保持在溶液中。
这说明胶体颗粒的大小远大于普通溶液中的溶质颗粒，从而证明了胶体的存在。
3. 电泳性质：胶体颗粒在电场的作用下会发生电泳现象，即向电极的特定方向移动。
通过施加电场并观察胶体颗粒的运动方向和速度，可以证明胶体颗粒带有电荷，并且可以利用电荷的性质对胶体进行分离和稳定。
4. 共沉淀性质：胶体溶液中的胶体颗粒可以与其他物质发生共沉淀现象。
通过混合胶体溶液和沉淀试剂，可以观察到胶体颗粒与沉淀物一起沉淀的现象，从而证明胶体的存在。
综上所述，通过观察胶体溶液的光学性质、过滤性质、电泳性质和共沉淀性质等实验现象，可以证明胶体的存在。
胶体的性质及其应用
分散系
胶体
胶体性质
小结
分散系
胶体
胶体性质
小结
分散系
胶体
胶体性质
小结
分散系
胶体
ห้องสมุดไป่ตู้胶体性质
小结
2.布朗运动(动力学性质) ： .布朗运动(动力学性质) 1827年 布朗把花粉悬浮在水中， 1827年，布朗把花粉悬浮在水中， 用显微镜观察， 用显微镜观察，发现花粉的小颗粒作 不停的、无秩序的运动。 不停的、无秩序的运动。 产生原因： 产生原因： 分散剂分子对胶粒无规则的撞击 胶体微粒作布朗运动是胶体稳定 的原因之一。 的原因之一。
分散系 胶体 胶体性质 小结
2．下列事实：①用盐卤点豆腐 ②水泥的 ．下列事实： 硬化 ③用明矾净水 ④河海交汇处可沉积 制肥皂时在高级脂肪酸钠、 沙洲 ⑤制肥皂时在高级脂肪酸钠、甘油 和水形成的混合物中加入食盐， 和水形成的混合物中加入食盐，析出肥皂 钢笔使用两种不同颜色的蓝墨水， ⑥钢笔使用两种不同颜色的蓝墨水，易出 血液透析。 现堵塞 ⑦血液透析。其中与胶体知识有 关的是 （ D ） A、①②③④⑤ B、③④⑤⑥⑦ 、 、 C、①③⑤⑥⑦ 、 D、全部都是 、
分散系 胶体 胶体性质 小结
(3)加热 (3)加热 温度升高，胶粒的吸附能力减弱， 温度升高，胶粒的吸附能力减弱，减少了胶粒所 吸引的阴离子或阳离子数量， 吸引的阴离子或阳离子数量，胶粒所带的电荷数 减少，胶粒间的斥力作用减弱， 减少，胶粒间的斥力作用减弱，使得胶粒在碰撞 时容易结合成大颗粒，形成沉淀或凝胶。 时容易结合成大颗粒，形成沉淀或凝胶。 实例：淀粉溶液加热后凝聚成了浆糊凝胶，蛋清 实例：淀粉溶液加热后凝聚成了浆糊凝胶， 加热后凝聚成了白色胶状物(同时发生变性 同时发生变性)。 加热后凝聚成了白色胶状物 同时发生变性 。
高一化学胶体的性质
第一节
一种重要的化合物——胶体
分散系 分散质微 粒大小 分散质微 粒组成 主要特征 能否透过 滤纸 能否透过 半透膜
溶液
<10－9m
悬浊液
>10－7m 很多分子集 合体
乳浊液
>10－7m 很多分子集 合体
胶体
10-9-— 10-7m 分子集 合体
分子、离子
均一、稳定
不均一、 不稳定
不均一、 不稳定
④搅拌
增加碰撞机会
胶体的应用与危害
应用：在日常生活中如，墨水、墨汁、明矾 净水、土壤保肥中均应用胶体原理。 例5：已知土壤胶体胶粒带负电荷，因此在水 稻田中，施用含氮量相同的下列化肥时，肥 效较差的是（ ） A．硫酸铵 C．硝铵 B．碳铵 D．氯化铵
危害：雾、烟对生活、交通带来的危害也不 可小视。
练
习
有甲、乙、丙、丁四种液体，它们分别为 Fe(OH)3胶体、硅酸胶体、AS2S3胶体、NaOH溶液。 现将有关实验现象记录如下：（1）电泳：甲液的阳 极周围颜色变浅，阴极周围颜色变深；
（2）将一束光通过乙液体，无丁达尔现象；
（3）将乙慢慢加入丙液中，先出现凝聚，后液体变 清，则甲为 ，乙为 丙为 ，丁为 。
同种胶体微粒在同一溶液中只吸附同种离 子，所以带同种电荷，具有排斥力，这也是胶 体不易凝聚的、比较稳定的一个主要原因。
例1：在陶瓷工业上常遇到因陶土里混有氧化铁 而影响产品质量的问题。解决方法之一是把这些陶土 和水一起搅拌，使微粒直径在10－9—10－7m之间，然 后插入两根电极，接通直流电源，这时阳极聚集 _________，阴极聚集________，理由_______。
均一、 较稳定
能 能
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四. 光学方法测定粒子大小
1. 超显微镜法 普通显微镜：明视野，分辩率 普通显微镜：明视野，分辩率10–7m，无法计数 ， 超显微镜： 超显微镜：
四. 光学方法测定粒子大小
1. 超显微镜法 普通显微镜：明视野，分辩率 普通显微镜：明视野，分辩率10–7m，无法计数 ， 超显微镜： 超显微镜：
四. 光学方法测定粒子大小
4 3 πr nρ 3
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第四节 溶胶的光学性质
一．溶胶的光散射现象
光通过分散系统时基本现象 透射 吸收 反射 散射 透明
有色 (补色 补色) 补色 混浊 粗分散 乳光 溶胶
真溶液
吸收： 吸收：取决于化学组成 反射： 反射：粒径 > 波长 散射： 散射：粒径 <波长 波长 小分子粒径太小， 小分子粒径太小，散射光不明显
一．溶胶的光散射现象
3 2 2 2 n1 n2 2 2 n1 + 2呈兰色（散射） 从侧面看溶胶，呈兰色（散射） (2) I ∝ ν，粒子浓度越大，散射光越强 粒子浓度越大， 浊度法测定溶胶的浓度 (3) I ∝ V，粒子体积越大，散射光越强 ，粒子体积越大， 从乳光强度分布确定粒度分布 尘粒测定仪 从乳光强度分布确定粒度分布尘粒测定仪 (4) I 与折光率差 n 有关，n 越大，散射光越强 有关， 越大， 因此散射光是由于光学不均匀性引起的 大分子溶液单相， 小 大分子溶液单相，n小，I 就小
1. 超显微镜法 普通显微镜：明视野，分辩率 普通显微镜：明视野，分辩率10–7m，无法计数 ， 超显微镜： 暗视野，观察散射光，一个粒子一个光点， 超显微镜： 暗视野，观察散射光，一个粒子一个光点，可计数 用血球计数器） （用血球计数器） 方法： 计数： 中粒子数n 方法： 计数：每mL中粒子数 中粒子数 称重：每mL中粒子重量 中粒子重量m 称重： 中粒子重量 计算： 计算：m = nVρ = 由此式计算r 由此式计算 2. 激光散射法 3. 电镜
三. 溶胶的颜色
二个因素 吸收， 吸收，与观察方向无关 散射， 散射，与观察方向有关
若吸收很弱，主要表现为散射， 溶胶： 若吸收很弱，主要表现为散射，如AgCl，BaSO4溶胶：乳光 ， 若吸收较强，主要表现为其补色， 若吸收较强，主要表现为其补色， 溶胶（ ），As 溶胶（ 如Au 溶胶（红）， 2S3 溶胶（黄） 粒子大小可改变吸收 ~ 散射相对比 如Au溶胶 溶胶 高度分散时，吸收为主： 高度分散时，吸收为主：红 放置后粒子增大，散射为主：兰 放置后粒子增大，散射为主：
Tyndall效应 效应 现象：暗室中光线通过溶胶时形成的“光柱” 现象：暗室中光线通过溶胶时形成的“光柱” 入射光 电磁场 成因： 成因： 作用 散射是溶胶特有的现象 二次光源
光线
二．光散射定律 光散射定律Reyleigh公式 公式
24π νV I= λ4
3 2 2 2 n1 n2 2 2 n1 + 2n2
I0
2
I 散射光强度 ν 粒子浓度 粒子数 体积 粒子浓度(粒子数 体积) 粒子数/体积 I0 入射光强度 V 单个粒子体积
λ 波长
n1，n2 粒子，介质折光率 粒子，
二．光散射定律 光散射定律Reyleigh公式 公式
24π νV I0 I= λ4 1 波长越短， (1) I ∝ ， 波长越短，散射光越强 可见光 400 ～ 700 nm 4