14胶体分散系统和大分子溶液 共47页

泡沫塑料，沸石；珍珠，某 些宝石；有色玻璃，合金
气态 液、固 气溶胶 雾，某些云；青烟，尘 (aerosol)
14.1 胶体分散系统概述
14.1.2 憎液溶胶的制备和净化
溶胶的制备
溶胶
的
分散法
凝聚法
净 化
渗析法 超滤法
研 磨法
胶 溶法
电 弧 法
超 声 波 分 散
化 学 凝聚 法
物 理 凝聚 法
法
14.1 胶体分散系统概述
165一溶胶N，aC电l 解质的43.5 140聚沉值越KC小l ，其聚46 136沉能力K越N强O3。 60
KNO3 50
RbNO3 126
KCNS
67
CaCSl2chulz0e.6-H5 ardCya规(N则O3)2
MgCl2 0.72
MgSO4聚沉0值.81
M1 g(6NO3)2 Pzb(NO3)2
胶团
胶粒
胶核
吸附层
扩散层
x
F e O H 3 m n F e O n x C l x C l
吸附离子
反离子
14.2 溶胶的性质
14.2.1 动力性质 14.2.2 光学性质 14.2.3 电学性质
14.2 溶胶的性质
14.2.1 动力性质 布朗运动(Brownian motion)
子大小
类型
系统特性
1nm
分子(离子) 粒子能通过滤纸和半透膜，扩散 分散系统 快，在超显微镜下亦看不见
1～102nm
胶体分散 系统
粒子能通过滤纸，不能通过半透 膜，扩散慢，超显微镜下能分辨
102nm
粗分散系 粒子不能通过滤纸和半透膜，不 统 扩散，普通显微镜下能看见
14.1 胶体分散系统概述
3zc 2 2 zc c c 1 1 z zc c 2 2 3 3 ( c z 2 R T 1 )c 2 R T
14.6 凝胶
14.6.1 凝胶的分类 14.6.2 凝胶的制备 14.6.3 凝胶的性质


m


N2 / N1
T N2 / N1
14.2 溶胶的性质
14.2.1 动力性质 沉降平衡(sedimentation equilibrium)
分散系统
粒子直径d/nm
氧气
0.27
高度分散金溶胶
1.86
超微金溶胶
8.35
初分散金溶胶
186
藤黄悬浮体
230
高度x/m (N2/N1=0.5)
AlCl3 0.093 La(NO3)3
2.40 感胶K离2SO子4 序 0.30 2H.60+>CsK+>2RCrb2+O>7NH4+0>.63 02.0.4F63-7>CKKl+->>K3FBN2eCra(-2C+>O>NNL4O)6i+3->I00-..6089
14.3 溶胶的稳定性和聚沉作用
不能
能
热力学稳定性
不稳定
稳定
稳定
丁铎尔效应
强
微弱
微弱
系统粘度
小(介质)
大
小(溶剂)
对电解质敏感度 敏感 不太敏感 不敏感
聚沉分散可逆性 不可逆
可逆
可逆
14.4 大分子概说
14.4.3 大分子物质的平均摩尔质量
数均摩尔质量 光端散基射 质均摩尔质量
Mn xiMi
法分测析定 法或
Mm miMi
14.6 凝胶
14.6.1 凝胶的分类
凝胶(gel)
弹性凝胶 刚性凝胶 冻胶 干胶 触变凝胶
柔橡性胶的线 形明高胶聚物 分琼子脂所形 成肌的肉凝胶
质点硅本胶身
和凝V聚2O骨5 架活干动凝小 具有胶刚性
含水量含颗多水粒量间少以弱沼的泽范地德泥华炭 琼脂、力肉硅联胶结，外可力塑作性用黏下土 冻、豆市结腐售构明破胶坏而混稀凝化土，浆外料 脑(99力%(1停)5%止)又恢复凝胶态
dx
M 4 r3 L
3
r , D , D T , D
n RT
V
14.2 溶胶的性质
14.2.1 动力性质
沉降平衡(sedimentation equilibrium)
ln
N2 N1


4 3
r3 (

0 ) g
L RT ( x2 x1)
r
第十四章 胶体分散系统和大分子溶液
14.1 胶体分散系统概述 14.2 溶胶的性质 14.3 溶胶的稳定性和聚沉作用 14.4 大分子概述 14.5 Donnan平衡 14.6 凝胶 14.7 纳米技术与应用简介
14.1 胶体分散系统概述
14.1.1 分散系统的分类 14.1.2 憎液溶胶的制备和净化 14.1.3 胶团的结构
(association colloid) 在介质中得到的均匀溶液。
14.1 胶体分散系统概述
14.1.1 分散系统分类 按分散介质的聚集状态分类
分散介 分散相 溶胶 质物态 状态 名称
实例
液态
气；液； 液溶胶
固
(sol)
泡沫；牛奶，石油原油；油 漆，Au溶胶，AgI溶胶
固态
气；液； 固溶胶 固 (soldsol)
c0 c c0 c
粘度法测定平均摩尔质量
[] KMv
14.5 Donnan平衡
14.5.1 不电离大分子的渗透压 14.5.2 电离大分子的渗透压 14.5.3 用渗透压法测电离大分
子的摩尔质量
14.5 Donnan平衡
14.5.1 不电离大分子的渗透压
1 c2RT
1
c M
第十四章
第十四章 胶体分散系统和大分子溶液
核心知识点： 胶体性质与结构 大分子溶液
第十四章 胶体分散系统和大分子溶液
考核目标： 胶体性质与结构 （理解）
分散系统；胶体性质；胶体结构；溶胶的稳定性 与聚沉现象。 大分子溶液 （理解）
大分子溶液的性质；平均分子质量；大分子溶液 的粘度；大分子溶液的渗透压与Donnan平衡；盐析 和凝胶。
形成Leisegang环 具有周期性特征
14.7 纳米技术与应用简介
14.7.1 什么是纳米技术 14.7.2 纳米材料的分类 14.7.3 纳米材料的制备方法 14.7.4 纳米材料的特性 14.7.5 纳米材料的应用
14.7 纳米技术与应用简介
14.7.1 什么是纳米技术
纳米技术以许多现代先进科学技术为基础，是 现代科学(量子力学、分子生物学等)与现代技术(微 电子学技术、计算机技术、高分辨显微技术、核分 析技术等)相互结合的产物。它代表人类今后科学技 术发展的趋势，也将成为现代高科技和新兴学科发 展的基础。
14.1 胶体分散系统概述
14.1.1 分散系统分类 一种或几种物质分散（分散相）在另一种物质
（分散介质）中形成的系统为分散系统。
dispersed phase
dispersing medium
14.1 胶体分散系统概述
14.1.1 分散系统分类 按分散相粒子的大小分类的分散系统
分散相粒 分散系统
5000
2.15 2.5×10-2 2×10-7 3×10-5
14.2 溶胶的性质
14.2.2 光学性质 Tyndall效应
Rayleigh 散射定律
V 2 I K 4 (r 47nm )
I r
14.2 溶胶的性质
14.2.3 电学性质 电泳(electrophoresis)
6πu E
14.3 溶胶的稳定性和聚沉作用
14.3.1 溶胶的稳定性 14.3.2 电解质对溶胶稳定性的影响 14.3.3 影响溶胶稳定性的其它因素
14.3 溶胶的稳定性和聚沉作用
14.3.1 溶胶的稳定性
Brown 运动
DLVO理论
动力 稳定性
抗聚结 稳定性
双电层 结构
14.3 溶胶的稳定性和聚沉作用
A14s.23S.32(负电溶解胶质) 对溶胶Ag稳I(定负溶性胶的)影响 Al2O3(正溶胶)
电解聚质沉值m聚m：沉ol使/d值m一3 定电量解的质 m聚m沉ol/聚d值m3沉能电力解：质对于m聚同m沉ol/d值m3
Li溶Cl胶在一58定时间L内iN完O3 Na全C聚l 沉所51需外加N电aN解O3 K质Cl的最小49.浓5 度。KNO3
i
渗透
i
压法
Z均摩尔质量
测定 粘均摩尔质量
M z
i
Z
i
iM Zi
i
粘度超法离心Mv
测定法测定

i
1/
miMi


14.4 大分子概说
14.4.4 大分子溶液的粘度
相对粘度

r

0
增比粘度
sp
0 0
r
1
比浓粘度
sp
c

1 c
r
1
特性粘度
[]limsp limlnr
海水 淡化
泥炭 染料 干燥
14.2 溶胶的性质
14.2.3 电学性质 流动电势(streaming potential) 沉降电势(sedimentation potential)
14.2 溶胶的性质
14.2.3 电学性质 双电层和电势
(electric double layer and zeta potential)
14.3.3 影响溶胶稳定性的其它因素
温度、浓度、离心作用 带不同电荷胶粒的相互作用 有机化合物离子 高分子化合物
高
敏化
分
作用
金值：为了保护10cm3质量分
子
数为 0.006%的金溶胶，在加
化
入1cm3 10%的NaCl溶液后，使
合
保护
之18h内不致凝结所需高分子
物
作用 物质的最小质量(mg)。
14.4 大分子概述
14.4.1 大分子的界定及类型 14.4.2 大分子溶液的特点 14.4.3 大分子物质的平均摩尔质量 14.4.4 大分子溶液的粘度
14.4 大分子概说
14.4.1 大分子的界定及类型 大分子
相对分子质量 在104以上
天然 大分子
淀粉 蛋白质 纤维素 核酸等
人工合成 大分子
RT
c1RTM 1A2cA3c2

14.5 Donnan平衡
14.5.2 电离大分子的渗透压
N azP zN aPZ
2(z1)c2RT
膜电势影响 渗透压测定
14.5 Donnan平衡
14.5.3 用渗透压法测电离大分子的摩尔质量
NaCl,L NaCl,R
14.6 凝胶
14.6.2 凝胶的制备
改变溶胶的浓度
从溶胶制备
降低溶胶的温度
加入适量电解质
从干凝胶制备
14.6 凝胶
14.6.3 凝胶的性质
凝胶的溶涨
形成溶 渗透 剂化层 作用
凝胶中的 扩散与化
学反应
凝胶的脱液 收缩作用 (离浆作用)
弹性凝胶 可逆
刚性凝胶 不可逆
扩散：凝胶色谱法 孔结构类似分子筛
14.1.1 分散系统分类 按胶体分散系统的性质分类
类型
性质
憎液溶胶 (lyophobic sol)
相界面大，表面能高，有自动聚结 趋势，热力学不稳定和不可逆。
亲液溶胶 (lyophilic sol)
大(高)分子化合物溶液，没有相界 面，是热力学稳定和可逆系统。
缔合胶体
由表面活性物质缔合形成胶束分散
影响因素：带电粒子的 大小、形状、表面电荷数； 介质中电解质的种类、离子 强度、pH值和粘度；温度和 外加电压等。
获取信息：带电粒子的 结构、大小和形状等。
14.2 溶胶的性质
14.2.3 电学性质
区带电泳
14.2 溶胶的性质
14.2.3 电学性质 电渗(electro-osmosis)
溶胶 净化
合成橡胶 合成纤维 聚烯烃 树脂等
合成功能 高分子材料
光敏高分子 导电高分子 医用高分子 高分子膜等
14.4 大分子概说
14.4.2 大分子溶液的特点
憎液溶胶 大分子溶液 小分子溶液
分散相粒子大小 1～100nm 1～100nm 小于1nm
分散相存在单元 聚集粒子 单分子
单分子
能否通过半透膜 不能
1/ 2
x


RT L
t
3πr

胶粒
粒子越小，Brown 运动越激烈，其激 烈介程质度不随时间而 改分变子，但随温度升 高而加剧。
14.2 溶胶的性质
14.2.1 动力性质 扩散和渗透压(diffusion and osmotic pressure)
dm = -DA dc
dt
a a NaCl,L NaCl,R
(a N aa C l)L(a N aa C l)R
（ zc2x)x(c1-x)2
14.5 Donnan平衡
14.5.3 用渗透压法测电离大分子的摩尔质量
（ z2 c x )x (c 1 x )2
x

c12 zc2 2c1
3 [ ( c 2 z c 2 2 x ) 2 ( c 1 x ) ] R T
14.1.3 胶团的结构 问题：将AgNO3滴加K到I过KI量溶液中或将KI滴加到 AgNO3溶液中制备AgI溶胶，其胶团结构分别是 怎样的？
AgNO3 过量
[(AgI)m nI– (n-x)K+]x– xK+
14.1 胶体分散系统概述
14.1.3 胶团的结构
FeCl3+3H2O（热）= Fe(OH)3（溶胶）+3HCl