表面与胶体化学—胶体的基本性质(三)
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
上海大学胶体与表面化学考试知识点
1、胶体的基本特性特有的分散程度；粒子大小在1nm~100nm之间多相不均匀性：在超级显微镜下可观察到分散相与分散介质间存在界面。
热力学不稳定性；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。
2、胶体制备的条件：分散相在介质中的溶解度须极小必须有稳定剂存在3、胶体分散相粒子大小分类分子分散系统胶体分散系统粗分散系统二、1、动力学性质布朗运动、扩散、沉降光学性质是其高度分散性与不均匀性的反映电学性质主要指胶体系统的电动现象丁达尔实质：胶体中分散质微粒散射出来的光超显微镜下得到的信息（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、沉降和凝聚等现象观察到胶粒发出的散射光，可观察布朗运动电泳沉降凝聚，只能确定质点存在和位置（光亮点），只能推测不能看到大小和形状2、胶体制备的条件溶解度稳定剂3、溶胶的净化渗析法、超过滤法4、纳米颗粒粒径在1-100之间纳米颗粒的特性与粒子尺寸紧密相关，许多特性可表现在表面效应和体积效应两方面。
5、布朗运动使胶粒克服重力的影响，6、I反比于波长λ的四次方7、溶胶产生各种颜色的原因；溶胶中的质点对可见光产生选择性吸收。
溶胶对光吸收显示特定波长的补色不吸收显示散射光的颜色agcl&agbr光透过浅红垂直淡蓝雾里黄灯减散，入射白光散射光中蓝紫色光散射最强天蓝是太阳散射光，早傍晚红色是透射光有宇散射作用8、9、胶粒带电原因：吸附、电离、同晶置换（晶格取代）、摩擦带电。
10、胶团结构：一定量难溶物分子聚结成中心称为胶核、然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒；胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。
胶体化学的理论与方法
胶体化学的理论与方法胶体化学是研究胶体系统的结构、稳定性、相互作用以及溶剂动态等现象的一门学科，它对于探究物质的基本性质和应用具有重要的意义。
本文将介绍胶体化学的理论与方法，从而了解胶体系统的特性和应用。
一、胶体化学的基本理论1. 分散相和连续相在胶体系统中，一般存在分散相和连续相两种物质。
分散相是指在连续相中形成均匀分布的微小颗粒，它们通常具有比连续相小得多的尺寸（1-1000 nm）。
连续相是指环绕在分散相周围的其它物质，如水或空气等。
大多数情况下，分散相的浓度很低，只有几个百分之一至几个百分之千。
2. 溶液和悬浊液溶液是指分子或离子相互作用形成的均匀混合物，其中分子或离子的直径一般小于1 nm。
溶液的一般特征是透明。
而悬浊液是指分散相直径大于1 nm的分散体在溶剂中形成的混合物，一般是呈现浑浊状态，且不易过滤。
在悬浊液中，分散体往往是不可见的，需要用专门的仪器才能观察到。
3. 表面现象和胶体稳定性表面现象是指固体、液体相之间的分界面上所产生的各种现象，如表面张力等。
对于胶体系统，表面现象的产生可能影响到胶体的状态和性质。
在溶液中，分散相不断地与连续相发生相互作用，这会导致胶体系统的不稳定性，如聚集和沉降等现象。
因此，人们一般采用各种方法来维持胶体的稳定性，如电荷屏障、化学吸附或凝胶状态等。
这些方法可以使分散体在溶液中形成互动屏障，从而防止不必要的聚集或沉降。
二、胶体化学的研究方法1. 光散射法光散射法是一种观察分散体的方法，而且可以确定颗粒的大小分布。
该方法通常采用激光束照射样品，当激光束中的光线与分散体中的颗粒相遇时，就会散射出光子。
由于颗粒大小的不同，它们对光的散射效果也会有所不同。
因此，通过测量样品中散射光子的分布情况，就可以推测颗粒的大小和分布范围。
2. 动态光散射法动态光散射法能够通过光的散射效果，得到分散体的动态性质，比如分散体的迁移速度和扩散系数等。
该方法的原理是测量样品散射光子的湿润时间，由此就能得到分散体的生成速率和尺寸。
表面及胶体化学知识点归纳
胶体: 指具有高度分散的分散体系（亦是研究对象），分散相可以是一相和多相，粒子大小通常为10－7～10－9m之间.胶体的研究内容：表面现象、分散体系、高分子溶液。
表面能δ：恒温恒压下，可逆地增加单位表面积，环境对体系所做的功，单位J·m-2。
表面张力δ：单位长度液体表面的收缩力，单位N·m-1（或mN·m-1）l aplace方程：球面，则R1=R2=R，ΔP=2σR 柱面，则R1=R，R2=∞，ΔP=σ/R 球形气泡，且R1=R2=RΔP=4σ/R表面过剩：界面相与体相的浓度差。
接触角：固液气三相交点处作气液界面的切线，此切线与固液交界线之间的夹角θ。
Gibbs吸附公式：（双组分体系）固体表面张力：新产生的两个固体表面的表面应力之和的一半。
固体表面能：指产生一平方厘米新表面所消耗的等温可逆功。
Laugmuir理论：假设被吸附分子间无作用力，因而分子脱附不受周围分子的影响。
只有碰撞在空间表面的分子才有可能被吸附（单分子层吸附）。
固体表面是均匀的，各处吸附能相同。
BET理论的基本假设：①固体表面是均匀的，同层分子（横向）间没有相互作用，分子在吸附和脱附时不受周围同层分子的影响。
②物理吸附中，固体表面与吸附质之间有范德华力，被吸附分子间也有范德华力，即吸附是多分子层的。
影响溶液中吸附的因素：吸附剂：溶质、溶剂三者极性的影响；温度：溶液吸附也是放热过程，一般T上升，吸附下降；溶解度：吸附与溶解相反，溶解度越小，越易被吸附；同系物的吸附规律一般随C-H链的增长吸附有规律的增加和减少。
Trube规则；吸附剂的孔隙大小；吸附剂的表面化学性质，同一类吸附剂由于制备条件不同，表面活性相差很大，吸附性能也会有很大差异；混合溶剂的影响，色谱法中使用混合溶剂，洗提效果比单纯溶剂好，若自极性相同的混合溶剂中吸附第三组份，等温线界于两单等温线之间；若自极性不相同的混合溶剂中吸附第三组份，吸附量比任何单一溶剂中少，混合溶剂极性一致或不一致情况不同；多种溶质的混合溶液；9、盐的影响，盐的存在通过影响溶质的活度系数、溶解度、溶质的电离平衡而影响吸附。
表面与胶体化学—胶体的基本性质(三)
由于扩散层厚度的减小， ζ电位相应降低，胶粒间的 相互排斥力也减少。
由于扩散层减薄，颗粒相 撞时的距离减少，相互间的 吸引力变大。
颗粒间排斥力与吸引力的 合力由斥力为主变为以引力 为主，颗粒就能相互凝聚。
两个胶粒能否相互凝聚， 取决于二者的总势能。
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四.聚合物对疏液胶体的 稳定与絮凝作用 1.空间稳定作用
有人将因加入无机电解质引起的聚集 称为聚沉，将加入大分子引起的聚集称为 絮凝。
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二.临界聚沉浓度与Schulze-Handy规则 1.临界聚沉浓度
在一定时间内引起疏液胶体有明显变 化(如变浑浊, 颜色改变, 生成沉淀物等)所 需加入的惰性电解质的最小浓度称为该胶 体的临界聚沉浓度或聚沉值。
单位常用mmol·L-1。
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有些无机絮凝剂在水中发生电离和水 解，既能生成带电粒子的反离子，又可能 形成新的胶体粒子，这些新粒子的带电符 号可能与絮凝胶体粒子带电符号相反，也 可发生电性中和，从而使体系失稳。
铝盐水解生成的粒子常带正电荷，可 以使负电粒子絮凝。
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（2）桥连絮凝作用 高分子絮凝剂的长链一不同链节吸附
多个粒子，像架桥一样将这些本因电性排 斥不易聚集的粒子结合起来，这种作用称 为桥连絮凝作用。高分子絮凝剂分子量越 大对发生桥连絮凝作用越有利。
临界聚沉浓度在一定时间内引起疏液胶体有明显变化如变浑浊颜色改变生成沉淀物等所需加入的惰性电解质的最小浓度称为该胶体的临界聚沉浓度或聚沉值
胶体的基本性质
（三）胶体的稳定性和流变性
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第五节 胶体稳定性
一.疏液胶体的稳定性 胶体体系一般分为亲液胶体与疏液胶体。 亲液胶体为热力学稳定体系，即在常规
条件下，即使加入少量其他物质，体系的稳 定性也不会破坏。
胶体与界面化学的基本原理
胶体与界面化学的基本原理胶体与界面化学是研究物质界面的重要学科，其中胶体学研究的是微米级别上液体分散系统的稳定性、形态、动力学，界面化学研究的是物质界面上的化学过程。
本文将探讨胶体的定义、性质、分类以及界面化学原理等方面。
一、胶体的定义与性质胶体是指两相（即固体、液体或气体）间的一种形态，其中一种相通过分散成微小粒子的形式均匀分散在另一种相中。
胶体的一般特性如下：1、粒子尺寸：胶体的尺寸范围一般为1-1000纳米。
2、稳定性：胶体的物理性质（如电荷、表面性质等）使其形成稳定的系统，避免粒子凝聚沉降。
3、光学性质：胶体可以表现出折射、透明度等光学性质，如煤油是胶体，因为它可以产生烟雾。
4、电性质：胶体中的粒子带有电荷，可以表现出与电场相关的性质。
5、化学性质：由于其表面性质的存在，胶体可以表现出与环境中其他分子的化学反应，如催化反应等。
二、胶体的分类根据胶体中分散相的物质性质和分散介质的性质，胶体可以分为以下几类：1、溶胶：溶胶是指分散相为分子（亦称为分子溶液），分散介质为液体，如酒精和水的混合物。
2、胶体溶液：胶体溶液是指分散相为聚合物，分散介质为液体，如天然胶或橡胶溶液。
3、乳液：乳液是指分散相为液体，分散介质为液体，如牛奶、酸奶等。
4、凝胶：凝胶是指不易流动的胶体，其中分散相一般是聚合物，分散介质为液体，如煤油。
5、气溶胶：气溶胶是指分散相为固体或液体，分散介质为气体，如雾、烟雾、霉菌等。
三、界面化学的基本原理界面化学是研究物质界面的化学过程，主要是两相（如油水分界面）之间物理和化学反应的研究。
界面活性剂是使界面分子在界面上形成一层膜较集的化合物，使界面能量降低而使得体系稳定的物质。
界面化学的原理主要有以下几点：1、界面能：界面能是指分界面两侧之间的能量差，即表面张力。
界面分子本身存在形成一层膜的趋势，因此其能量会比波动的分子间间隔大。
这一差异形成了表面张力，是使体系向能量最小化方向发展的主要因素。
材料物理化学教案中的材料的表面活性与胶体性质
材料物理化学教案中的材料的表面活性与胶体性质在材料物理化学教案中，材料的表面活性与胶体性质是非常重要的概念。
本文将探讨这两个概念，并且分析它们在材料科学中的应用。
一、材料的表面活性表面活性是指材料在其界面上的吸附和反应能力。
在材料的原子、分子尺度上，表面与体相之间存在着巨大的差异，这就导致了材料在表面的活性。
材料的表面活性可以通过表面张力和界面张力来表征。
1. 表面张力表面张力是指液体表面分子间的相互作用力。
液体的分子内部存在着强相互吸引的力，而表面上的分子只能和周围的分子发生相互作用，所以表面分子受到的吸引力比内部的分子受到的力要大，这就导致了液体表面上的分子比内部分子更加紧密，形成了一个薄膜。
这个现象被称为表面张力。
表面张力的大小与液体的种类、温度等因素有关。
通常来说，表面张力越大，液体越难于扩展和湿润其他物体的表面，如水滴在蜷曲的薄玻璃管内。
而表面张力越小，液体越容易扩展和湿润其他物体的表面，如水滴在平面玻璃上的形态。
2. 界面张力界面张力是指两种物质接触面上的分子间相互作用力。
当两种不相溶的物质接触在一起时，它们的分子间的相互作用力很弱，所以两种物质的界面上的分子之间会存在着不平衡的力，导致它们趋向于减小接触面积，形成一个临时的界面张力。
界面张力的存在使得液滴能够成球状，如水滴在空气中的形态，因为球形能够最小化液体与气体界面的接触面积，进而减小界面张力。
二、材料的胶体性质胶体是指由两种或两种以上的物质组成，其中一种物质以微细粒子（分散相）悬浮于另一种物质（分散介质）中。
在胶体中，分散相的粒子通常具有纳米级或亚微米级的尺寸。
胶体的粒子尺寸介于溶液和悬浮液之间，这使得胶体具有独特的物理和化学性质。
根据分散相和分散介质的性质，胶体可以分为固体胶体、液体胶体和气体胶体。
胶体的性质与其表面积有关。
胶体的粒子越小，其表面积就越大，这使得胶体具有较高的活性和较强的吸附能力。
因此，胶体在多个领域有着广泛的应用，例如生物医学、材料科学、环境工程等。
胶体与表面化学知识点整理-图文
胶体与表面化学知识点整理-图文第一章胶体的制备和性质一、什么是胶体？1.胶体体系的重要特点之一是具有很大的表面积。
通常规定胶体颗粒的大小为1-100nm（直径）2.胶体是物质以一定分散程度存在的一种特殊状态，而不是一种特殊物质，不是物质的本性。
胶体化学研究对象是溶胶（也称憎液溶胶）和高分子溶液（也称亲液溶胶）。
气溶胶：云雾，青烟、高空灰尘液溶胶：泡沫，乳状液，金溶胶、墨汁、牙膏固溶胶：泡沫塑料、沸石、冰淇淋，珍珠、水凝胶、红宝石、合金二、溶胶的制备与净化1.溶胶制备的一般条件：（1）分散相在介质中的溶解度必须极小（2）必须有稳定剂存在2.胶体的制备方法：（1）分散法：研磨法：用机械粉碎的方法将固体磨细（产品细度1-74μm）胶溶法（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。
（目前制备纳米材料和超微细粉的方法）超声波分散法：让分散介质动起来。
主要用来制备乳状液（即分散介质是液体的体系）。
好处是不与溶液接触。
④电弧法：用于制备金属水溶胶。
金溶胶多用于美容。
（2）凝聚法：化学凝聚法物理凝聚法：A、更换溶剂法（溶解度是减小的）：利用物质在不同容剂中的溶解度的显著差别，制备溶胶，而且两种溶剂要能完全互溶。
（与萃取区别）B、蒸汽骤冷法：制备碱金属的苯溶胶。
3.溶胶的净化：简单渗析法，电渗析，超过滤法三．溶胶的运动性质1.扩散：胶粒从高浓度向低浓度迁移的现象，此过程为自发过程根本原因在于存在化学位。
dmdcDAdtd某，此为Fick第一扩散定律，式中dm/dt表示单位时间通过截面A扩散的物质数量，D为扩散系数，单位为m/，D越大，质点的扩散能力越大。
扩散系数D与质点在介质中运动时阻力系数f之间的关系为：D为气体常数）若颗粒为球形，阻力系数f=6r（式中，为介质的黏度，r为质点的半径）故D2RT（NA为阿伏加德罗常数；RNAfRT1，此式即为Eintein第一扩散公式NA6r浓度梯度越大，质点扩散越快；就质点而言，半径越小，扩散能力越强，扩散速度越快。
胶体与表面化学
英国：1829年Brown发现了Brown运动
四、胶体化学的发展史
❖ 1861年，英国科学家Graham系统研究。
1861年 溶 液
半透 膜
水 Thomas Graham 实验
I:一些物质，如氯化钠等无 机盐，可以透过半透膜，溶 液蒸干后，溶质以晶体形式 析出。 晶体
II：如氢氧化铁、蛋白质等， 其溶液不能透过半透膜，蒸 干后，以粘稠形式出现。
胶体
Thomas Graham 实验
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； 2）明胶、氢氧化铝、硅酸等，扩散慢，不能或难以渗 析出来。
Thomas Graham 实验
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” 。
光学性能 流变学性能 纳米材料 润湿、摩擦、粘附 吸附现象 界面电动现象 界面层结构
溶液中的有序分子组合 体、生物膜与仿生膜、 有机无机混合膜、有序 组合体中的理论化学反 应
体系
理论
气溶胶、憎液溶胶、亲液溶胶、 成核理论，DLVO 与 HVO
粗分散体系(悬浮液)、智能流 稳定理论、高分子溶液
体，电磁流变学、单分散溶胶、 理论、胶束理论、光散
六、胶体与表面化学的发展
❖ 1、自然科学带动胶体与表面化学的提高：
☆现代物理化学理论，解决胶体化学中的基本理论问题； ☆现代精密仪器和方法解决胶体化学许多悬而未决的问题； ☆胶体知识应用广泛，丰富了科学内容，促进了对知识的探索。
❖ 2、工农业飞跃发展对胶体表面化学提出新要求：
❖ 5、油水井的正常维护
胶体化学第3章 胶体的基本性质
反之，将AgNO3溶液滴加至KI溶液中形成的AgI胶团结构式为：
滑动面和 ζ 电势
滑动面是当固液两相发生相对移动时呈现在固液交 界处的一个高低不平的曲面，它位于紧密层之外，扩 散层之中且距固体表面的距离约为分子直径大小处。 滑动面与溶液本体之间的电势差称为 ζ 电势。有时也 称为电动电势，这是因为只有当固液两相发生相对移 动时才有 ζ 电势，可见，ζ 电势是滑动面存在的结果 ，而滑动面是 ζ 电势产生的基础。
3)实际上达到沉降平衡需要很长时间,温度波动引起对流 会妨碍沉降平衡建立。
粒子浓度随高度的变化
体系
氧气 高度分散的金溶 胶 粗分散金溶胶 藤黄悬浮体
粒子直径/nm
0.27 1.86 186 230
粒子浓度降低一 半时的高度
5km 215cm 2×10-5cm 2×10-3cm
沉降与沉降平衡
当分散相粒子足够小时，扩散作用使粒子在介质中趋于均匀 分布：沉降与扩散是两个互相对抗的作用。
离子。对于金属氧化物和氢氧化物的溶胶，决定胶粒电
性的主要离子是H+和OH-的浓度。
4)晶格取代
主要是黏土矿物，在成矿时有些Al3+的位置被Ca2+，
Mg2+所取代，从而使黏土晶格带负电。
为了维持电中性，黏土表面必然要吸附某些正离子，
这些正离子又因水化而离开表面，形成双电层。晶格取
代是造成黏土颗粒带电的主要原因。
(5)相的接触电位
在非极性介质中，颗粒也会带电。 Coehn规则：两相接触时，具有较大介电常数D的 一相带正电，另一相带负电。 玻璃(D=5-6)与水(D=81)接触时，玻璃带负电，水 带正电；玻璃(D=5-6)与苯(D=2)接触时，玻璃带正电， 苯带负电。
高三化学第二章胶体的性质及其应用重难点解析 人教版
高三化学第二章胶体的性质及其应用重难点解析 人教版一. 本周教学内容：第二章 胶体的性质及其应用二. 重点、难点1. 了解分散系的概念，比较三种分散系的特征2. 理解胶体的性质及其应用3. 了解胶体的分类和制取三. 具体内容 （一）分散系1. 分散系：一种或几种物质的微粒分散到另一种物质里形成的混合物。
2. 分散质：被分散的物质。
3. 分散剂：分散质分散在其中的物质。
⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎩⎨⎧→→⎩⎨⎧→→→→⎥⎦⎤乳浊液悬浊液浊液胶气溶胶；液溶胶；固溶粒子胶体：分子胶体胶体溶液分散系分散剂分散质（二）三种分散系中的分散质粒子的大小请比较小结三种分散系的相关内容，自己试一试，完成下表的空缺部分，并思考胶体的本质特征是什么？分散系类别溶液 胶体 浊液分散质微粒直径微粒组成 分子或离子分子集合体或高分子巨大数目的分子集合体外观特征 稳定性 能否透过滤纸能否透过半透膜实例氨水、碘酒肥皂水、蛋白质溶液、淀粉溶液，AgI 胶体石灰乳、牛奶注意：三种分散系的本质区别：分散质粒子的大小不同。
（三）胶体的分类1. 根据分散质微粒组成的状况分类：如：3)(OH Fe 胶体胶粒是由许多3)(OH Fe 等小分子聚集一起形成的微粒，其直径在1nm ～100nm 之间，这样的胶体叫粒子胶体。
又如：淀粉属高分子化合物，其单个分子的直径在1nm ～100nm 范围之内，这样的胶体叫分子胶体。
2. 根据分散剂的状态划分：如：烟、云、雾等的分散剂为气体，这样的胶体叫做气溶胶；AgI 溶胶、3)(OH Fe 溶胶、3)(OH Al 溶胶，其分散剂为水，分散剂为液体的胶体叫做液溶胶；有色玻璃、烟水晶均以固体为分散剂，这样的胶体叫做固溶胶。
（四）胶体的制备 1. 物理方法① 机械法：利用机械磨碎法将固体颗粒直接磨成胶粒的大小② 溶解法：利用高分子化合物分散在合适的溶剂中形成胶体，如蛋白质溶于水，淀粉溶于水、聚乙烯熔于某有机溶剂等。
2. 化学方法① 水解促进法思考：如何证明FeCl 3溶液通过上述方法已转变成3)(OH Fe 胶体了？ 反应式：FeCl 3+3H 2O （沸）= 3)(OH Fe （胶体）+3HCl注意：切勿将“胶体”两字省去，或打“↓” ② 复分解反应法 反应：KI+AgNO 3=AgI （胶体）+KNO 3 Na 2SiO 3+2HCl=H 2SiO 3（胶体）+2NaCl思考：若上述两种反应物的量均为大量，则可观察到什么现象？如何表达对应的两个反应方程式？提示：KI+AgNO 3=AgI↓+KNO 3（黄色↓） Na 2SiO 3+2HCl=H 2SiO 3↓+2NaCl （白色↓）（五）胶体的性质1. 丁达尔效应——在暗室中，让一束平行光通过一肉眼看来完全透明的溶液，从垂直于光束的方向，可以观察到有一条光亮的“通路”，该现象称为“丁达尔效应”。
表面化学和胶体化学
注意：表面自由能与表面张力的代表符相同，均 为σ，量纲相通，但两者的概念不同！！ 表面自由能是单位表面积的能量，标量；
表面张力是单位长度上的力，矢量。 讨论：dU =TdS – pdV +σdAs+Σidni dH =TdS + Vdp +σdAs+Σidni
dA =-SdT –pdV +σdAs+Σidni
s
σ= 58.85×10-3N.m-1， ps= 2 /r =11.77×103kPa
h = 0.02m，ρ=958.1kg· m-3
p静=gh = 958.1×9.8×0.02=0.1878kPa p大气=100kPa
p =100 + 0.1878 + 11.77×103 = 11.87×103kPa pr 2M 1 007127 根据开尔文公式 ln 得： p0 RT r
◆ 过饱和蒸气
降温过程：
p
微小
pB
A：不能凝出微小液滴 pA B：凝出微小液滴 AB：过饱和蒸气 pB＞ pA
l
B 大块
A
g TA T
消除：如人工降雨，加AgI颗粒
◆ 过冷液体
原因：凝固点下降。如纯净水可到-40℃不结冰。
◆过热液体 液体在正常沸腾温度不沸腾，要温度超过正 常沸腾温度才沸腾。 原因：液体表面气化，液体内部的极微小气泡 （新相）不能长大逸出（气泡内为凹液面）。 小气泡受到的压力为： p大气 p = p大气+ ps+ p静 p静=ρgh ps = 2σ/r h 如 r =-10-8m，T = 373.15K时， p
dG =-SdT +Vdp +σdAs+Σidni
表面与胶体化学—第三章 表面张力与润湿作用R
γ
∆G γ = ∆A
对于纯液体，在只做膨胀功和表面功的可逆过程中， 根据热力学基本关系式可知： dU = TdS − pdV + γdA dH = TdS + Vdp + γdA dF = − SdT − pdV + γdA dG = − SdT + Vdp + γdA 因此， γ 是不同的指定条件下，扩大单位 面积，体系内能，焓，Helmhotz自由能， Gibbs自由能的增量。
三．决定和影响液体表面张力的主要因素 1.物质的本性 液体的表面张力（或表面自由能）表 示将液体分子从体相拉到表面上所做功的 大小，故于液体分子间相互作用力的性质 与大小有关。相互作用强烈，不易脱离体 相，表面张力就大。
2.温度的影响 温度升高，分子键引力减弱，故表面 张力多随温度升高而减小。同时，温度升 高液体的饱和蒸气压增大，气相中分子密 度增加，也是气相分子对液体表面分子的 引力增大，导致液体表面张力减小。当温 度达到临界温度Tc时，液相与气相界线消 失，表面张力降为零。
− ∆Gs = γ gs − γ lg − γ sl = S
（铺展系数）
铺展系数S>0，过程自发进行。
浸湿
固体浸于液体中的过程称为浸湿。此过 程是固气界面被固液界面取代，气液界面无 变化，此过程自由能变化为
− ∆GI = γ sg − γ sl = WI
WI>0，过程自发进行。
（浸润功）
接触角与Young方程 二.接触角与 接触角与 方程 将一液体滴到一平滑均匀的固体表面上， 若不铺展，将形成一平衡液滴，其形状由 固液气三相交界面处所作气液界面之切线 经液滴至固液界面所成之夹角决定，此角 称为该种液体在所研究固体表面上之接触 角，或称润湿角。接触角常以θ表示。
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离子晶体总是选择性地吸附与其晶格 相同或相似的离子,并形成难溶盐。
例如：当Na2SO4与过量的BaCl2在溶 液中形成BaSO4沉淀时，由于BaCl2过量， 生成的BaSO4沉淀物总是优先吸附溶液 中的Ba2+使表面带正电荷，Cl-以扩散状 分布于粒子附近。
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胶体粒子
可滑动面 扩散层
{ [AgI]m n I- . (n-x) K+ }x-
胶核
2.静电物理吸附
紧密层
x K+
带电固体表面对溶液中带 电符号相反离子有库仑引力 作用而使其浓集于表面周围 的扩散层中，并最终使表面 电荷中和。异电离子价数越 高，其吸附能力越强，这是 由静电引力决定的。
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不同电解质对溶胶的聚沉值/mmol·L-1
As2S3 (负溶胶)
LiCl
58
NaCl
51
KCl
49.5
ห้องสมุดไป่ตู้
KNO3 CaCl2
50 0.65
MgCl2 MgSO4
0.72 0.81
AgI (负溶胶)
LiNO3 NaNO3 KNO3 RbNO3 Ca(NO3)2
165 140 136 126 2.40
-
I
-
I
-
I
-
II
-
I
-
I
+
K
-
-
+
+ I
-
-I
-
I
I
K+
+
K
K+ K I- I - I -
-
+
(A gI)m
I-
-
II
-
I
-
II
-
I I
-
I
I-
+
K
+
K
+
K
+
KK
+
K
-
-
+
K
+
K
K+K
+
+
K
+
K+
胶粒
滑动面
滑动面以内的部分称为胶粒，胶粒与扩散层之间有一个电
位差，称为胶体的电动电位（ζ电位）。而胶核表面的电位
胶核
紧密层
扩散层
胶团
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如As2S3胶体制备：
A2O s33H 2O 饱 和 溶 23 H 液 A3 s O 23 A H3 s 通 O H 2 S 入 A s2 S 3 6 H 2 O
因HS-为稳定剂(H2S过量)因此胶粒带负电。
胶体粒子
{[As2S3]m·nHS-·(n-x)H+}x-·xH+
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二.临界聚沉浓度与Schulze-Handy规则
1.临界聚沉浓度
在一定时间内引起疏液胶体有明显变 化(如变浑浊, 颜色改变, 生成沉淀物等)所 需加入的惰性电解质的最小浓度称为该胶 体的临界聚沉浓度或聚沉值。
单位常用mmol·L-1。
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2.Schulze-Handy规则 临界聚沉浓度CCC除与体系中胶体粒子浓
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一般来说，在其他条件相同时，一价反离子 的CCC值约在25～150间，二价反离子的在 0.5 ～2间，三价反离子在0.01 ～0.1间。
同价反离子的CCC值较为接近，但也略有不 同，如
Li+>Na+>K+>NH4+>Rb+>Cs+ Mg2+>Ca2+>Sr2+>Ba2+
SCN->I->NO3->Br->Cl->F->Ac这一顺序与它们水合离子半径由大到小的顺 序大致相同。这一顺序称为感胶离子序。
Fe(OH)3 (正溶胶) Al2O3 (正溶胶)
NaCl
9.25 NaCl
43.5
KCl
9.0 KCl
46
KBr
12.5 KNO3
60
KI
16 KCNS
67
K2SO4 0.205 K2SO4
0.30
Mg(NO3)2 2.60 K2Cr2O7 0.159 K2Cr2O7
0.63
Pb(NO3)2 2.43 MgSO4 0.22 K2C2O4
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憎液溶胶的胶团结构
如Fe(OH)3胶体制备：
F3 e 3 C H 2 O l沸 水 ， F (O 搅 e)3 H 拌 3 HCl
因通常情况下FeCl3过量，因而可形成
带正电荷的胶体粒子。
可滑动面
胶体粒子
{[Fe(OH)3]m·nFe3+·3(n-x)Cl-}3x+·3xCl-
胶体的基本性质
（三）胶体的稳定性和流变性
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第五节 胶体稳定性
一.疏液胶体的稳定性
胶体体系一般分为亲液胶体与疏液胶体。
亲液胶体为热力学稳定体系，即在常规 条件下，即使加入少量其他物质，体系的稳 定性也不会破坏。
疏液胶体是热力学不稳定体系，有自发 破坏的本能，即分散相粒子相互吸引而自发 聚集，加入某些稳定剂只能使疏液胶体有相 对的稳定性。
3.不规则聚沉
有些溶胶加入少 量电解质时发生聚 沉；电解质增加沉 淀物又分散为溶胶； 再增加电解质量又 再次发生聚沉，这 种现象称为不规则 聚沉。
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Ag晶 C) l体 ( A Kg C 溶 3(N 溶 l)( 液 O )( 液 A ( A g m 'nC g m 'n A C l)g l)
静电作用引起的吸附重要 实例是使胶体体系的聚沉作 用。加入电解质迫使反离子 更多 进入吸附（紧密）实层用文，档 扩散层变薄，稳定性下13降。
带正电Al2O3胶体对反离子的吸附量及相应CCC大小
反离子
离子价数
胶核
紧密层
扩散层
胶团
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若在稀的KI溶液中，滴加少量的AgNO3稀溶液，KI过量。 AgI微粒表面将吸附I-离子，胶粒表面则带负电荷，K+为反 离子，这时胶团结构则应表示为：
+
K
胶体粒子
可滑动面
{ [AgI]m n I- . (n-x) K+ }x- x K+
胶核
胶团
胶核
+
K
K
+
K
+
KK
+
K
0.69
AlCl3
0.093 Al(NO3)3 0.067
K3[Fe(CN)6] 0.08
1T/2hA(Nl2(OS3OM)44)3+：00M..00290+69：LCMae3((+NN=OO（33))331）00..600：6699
（1/2）6：
K4[Fe(CN)6]
（1/3）6
0.05
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离子与溶液之间的电位差称为总电位（φ0电位）。
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胶体体系加入某些电解质，改变温度， 加入一定浓度的大分子化合物等可使分散 相粒子聚集成可分离的沉淀物。这一过程 称为聚沉或絮凝，形成沉淀物称为聚沉物 或絮凝物。
有人将因加入无机电解质引起的聚集 称为聚沉，将加入大分子引起的聚集称为 絮凝。
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度，反离子大小，电解质加入方式和加入时间 等因素有关外，主要由反离子的价数决定。
反离子价数越高，CCC越小，CCC与反离 子价数6次方成反比，此即Schulze-Hardy规则。
对于带负电胶体粒子，CCC关系：
M+：M2+：M3+=（1）6： （1/2）6： （1/3）6 （式中括号中分母为反离子的价数）