胶体分散系统
第七讲、 胶体分散体系的稳定性
(2)
值的影响。
值越大，则v值越大，位垒高度越大， 胶体的稳定性越好；
所以电解质的加入会导致体系总位能发生很大的变化， 适当调整可以得到相对稳定的胶体。
胶粒之间的位能V可以用其斥力位能和吸力位能之和来 表示，即
V＝VR十VAFra bibliotek从上面的讨论可见，体系总的位能由斥力位能和吸力位能来确定，它 们除了受粒子大小、形状以及粒子间距离的影响以外，还受常数A，粒子表 面电位以及电解质的浓度n的影响，现分别讨论如下:
(3)电解质浓度的影响.
2．聚沉浓度的理论计算
(1)、Schulze-Hardy规则
在其他参数不变的情况下，含有一、二、三价反号离子的电解质， 其聚沉浓度比为：
Schulze-Hardy规则的理论推导
根据DLVO理论，位垒的高度是决定胶体是否发生聚沉的主要因素。
发生聚沉的位垒高度等于零。
5．2 吸附高聚物对胶体的稳定——空间稳定理 论
分子之间的范德华吸力位能VA分别由Keeson 力,Debye力和London力所产生的位能构成。
两个相同分子间的范德华吸为位能
“长程范德华力”
短程范德华力
1．两平面粒子的范德华吸力位能
2．两球形粒子的范德华吸力位能
3．分散介质对吸力位能的影响
混合前体系的范德华吸力位能VA
混合后体系的范德华吸力位能VA
9第九章 胶体分散系
医学化学
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二、高分子化合物溶液的性质
•
高分子化合物溶液中，溶质和溶剂有较强的亲和力 ，两者之间有没有界面存在，属均相分散系。由于 在高分子溶液中，分散质粒子已进入胶体范围（1100nm），因此，高分子化合物溶液也被列入胶体 体系。它具有胶体体系的某些性质，如扩散速度小 ，分散质粒子不能透过半透膜等，但同时也具有自 己的特征。
•
医学化学
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C:溶剂化的稳定作用 溶胶的吸附层和扩散层的离子都是水化的（如为非 水溶剂，则是溶剂化的），在水化膜保护下，胶粒 较难因碰撞聚集变大而聚沉。水化膜越厚，胶粒就 越稳定。 (2)溶胶的聚沉 胶体具有巨大的表面积，体系界面能高，胶粒间的 碰撞有使其自发聚集的趋势。减弱或消除胶粒的电 荷，可以促使胶粒聚集成较大的颗粒，这个过程称 为凝聚，当分散相粒子增大到布朗运动克服不了的 重力的作用时，最后从介质中沉淀析出的现象称聚 沉。
医学化学
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Fe(OH)3胶粒包括胶核（设为m个Fe(OH)3分子组 成）和吸附层。胶粒和扩散层合称为胶团，胶团 分散在介质中乃是胶体体系。
医学化学
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2. 溶胶的稳定与沉降
（1）影响溶胶稳定性的因素 • A:溶胶动力稳定因素 • Brown 运动：溶胶的胶粒的直径很小，Brown 运动 剧烈，能克服重力引起的沉降作用。 • B：溶胶的电学稳定作用 同一种溶胶的胶粒带有相同电荷，当彼此接近时， 由于静电作用相互排斥而分开。胶粒荷电量越多， 胶粒之间静电斥力就越大，溶胶就越稳定。胶粒带 电是大多数溶胶能稳定存在的主要原因。
胶体
四. 纳米粒子和纳米技术
纳米粒子：尺度为1～100 nm之间的粒子 1. 纳米粒子的结构和特性 (1) 小尺寸效应 (2) 表面效应 (3) 量子尺寸效应 (4) 宏观量子隧道效应 2．纳米粒子的制备方法 基本方法与制备憎液溶胶雷同 纳米组装材料的制备技术 (1)自组织技术 (2) 模板合成法 3．纳米技术在药学中的应用
（1）Browm运动与Einstein方程
Browm运动：溶胶粒子在介质中无规则的运动 原因：粒子受各个方向介质分子的撞击 撞击的动量不能完全抵消而移动 分子热运动的宏观表现。 Einstein公式：Brown运动平均位移的计算 若在时间 t 内观察布朗运动位移 x ，其关系：
x
RT t L 3r
第九章 胶体分散系统
胶
体
胶体是多相系统，一种或多种物质分散在另一 种分子中所形成的体系称为分散体系。被分散的物 质称作分散相，另一种物质称作分散介质。 胶体是一种高度分散的分散系统。胶体化学与 化学其他分支的不同之处是，后者研究对象均属小 分子，胶体化学除了分子之外 ，更注意胶体大小的 粒子 。 在分散系统中，分散相粒子（质点）半径为10-9 ～10-7m的称胶体，通常所说的胶体多指粒子分散在液 体介质中 ，又称溶胶 。
胶
体
由于胶体的高度分散，致使它有很大的相 界面（例如直径为10nm的金溶胶，当其粒子的 总体积为1立方厘米时，其表面积可达600平方 米），从而有很高的界面能。 胶体的许多性质都与界面能有密切关系， 因此对界面性质的研究构成胶体化学的重要内 容之一。 所以，研究表（界）面性质的表面化学是胶 体化学中极其重要和不可分割的一部分，二者常 被联系在一起而命名为胶体和表面化学。
不能透过滤纸，扩散慢，超显微镜下可见。热力学不稳定 体系），但动力学稳定体系----布朗运动。
物理化学第十章 胶体化学
3. 沉降与沉降平衡
多相分散系统中的粒子，因受重力作用而下 沉的过程，称为沉降。沉降与扩散为一对矛盾 的两个方面
沉降 扩散 分散相分布
真溶液
粗分散系统 胶体系统 平衡
均相
沉于底部 形成浓度梯度
贝林(Perrin)导出沉降平衡时粒子浓度随高度的分布：
o c2 Mg ln 1 ( h2 h1 ) c1 RT
胶核 可滑动面
胶粒
{[AgI]m nI－(n-x)K+}x- xK+ 胶团结构
K＋
K＋
I－
K＋
(AgI)m
I－
I－
K＋
特点：
1) 胶核：首先吸附过量的成核离子，然后吸附反离子； 2) 胶团整体为电中性
I－
§10.5
溶胶的稳定与聚沉
Derjaguin＆Landau(1941)
1. 溶胶的经典稳定理论DLVO理论
溶胶粒子间的作用力：
Verwey ＆Overbeek(1948) van der Waals 吸引力：EA -1/x2
势 能 ER
双电层引起的静电斥力：ER ae-x 总作用势能：E = ER + EA
E
EA 曲线的形状由粒子本
性决定，不受电解质影响；
Emax
0 x 第二最小值 EA 第一最小值
势 能 ER 电解质浓度： c1 < c2 < c3 ，
0EAc3源自c2c1E电解质浓度，ER，E，
溶胶稳定性。在 c3 以后， 引力势能占绝对优势，分散 相粒子一旦相碰，即可聚合。
41
电解质对溶胶的聚沉规律：
(i)反离子的价数起主要作用
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
5-2 空间稳定理论 3 空间斥力位能 VRS 的构成
VRS VRe VRE VRO VRH
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
讨论： 电解质和高聚物都可以引起溶胶的聚沉，分 别说明它们引起聚沉的原因。
(1) 压缩扩散层 （2）吸附聚沉
电解质引起聚沉的原因:
高聚物引起聚沉的原因：
(1) 搭桥效应 (2) 脱水效应 (3) 电中和效应
（2）影响位能的因素 A值的影响 当κ、ψ0不变时： A↑，吸力位能↑，势垒↓
（2）影响位能的因素 Ψ0值的影响 ψ0↑，斥力位能↑，势垒↑
（2）影响位能的因素 电解质浓度的影响 n0↑，势垒↑ 通过κ影响： n0↑， κ↑， 势垒↓ 有一最佳稳定值
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
(3)聚沉理论 1900年舒尔兹一哈迪（Schulze-Hardy） 发现： 电解质中的反号离子才影响分散体系的稳定 性。
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
5-3 空缺稳定理论 1 高聚物对胶体的稳定可分为哪两种类型? “空间稳定”和“空位稳定” 2 什么是负吸附？空位层？ 3 空位稳定的吸力效应和斥力效应 吸力效应如何产生？ 浓度差 渗透压 吸力 斥力效应如何产生？ 分离过程 非自发过程 吉布斯函数增 大 斥力位能
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
1 胶粒双电层重叠时的静电斥力 斥力位能UR （1）两平面粒子双电层重叠时的斥力位能
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
第十章胶体
10.2溶胶的动力和光学性质
丁铎尔现象示意图
10.2溶胶的动力和光学性质
自然界中的丁铎尔现象
10.2溶胶的动力和光学性质
10.2溶胶的动力和光学性质
（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，系统呈现混浊。
（2）当光束通过憎液溶胶时，由于胶粒直径 远小于可见光的波长，主要发生散射，可以看见 乳白色的光柱。
10.1胶体分散系统概述
10.1.3胶团的结构 用氯化铁水解制取的氢氧化铁胶团结构
紧密层
扩散层
x
Fe(OH)3 m nFeO+ (n x)Cl- xCl-
胶核
胶粒
胶团
FeO+为稳定剂。 关于胶核有不同说法，南大教材观点如上图，天 大教材等认为FeO+也属于胶核。
10.1胶体分散系统概述
用吐酒石和硫化氢制取的硫化锑胶团结构
Sb2S3
m
ห้องสมุดไป่ตู้
nHS-
(n
x)H
x
xH+
硝酸银与碘化钾反应，碘化钾过量时形成的碘化
银胶团结构
AgI
m
nI-
(n
x)K
x
xK
+
硝酸银与碘化钾反应，硝酸银过量时形成的碘化
银胶团结构
AgI m
nAg+
(n
x)
NO3-
x
xNO3-
离子之间有无圆点，各教材不统一，有圆点清楚一些。
10.1胶体分散系统概述
过量的物质通常称为稳定剂。 从表面能的角度看，胶粒表面能很高，有互相结 合减少表面积的趋势，所以溶胶是热力学不稳定系统。 从电学的角度看，胶粒带同种电荷，互相排斥，有一 定稳定性。
2胶体分散系统与粗分散系统
胶团
(iii)电动现象 由于胶粒是带电的，所以在电场作用下，或在外加压力、 自身重力下流动、沉降时产生电动现象 电动现象,表现出溶胶的电学性质。 电动现象
电泳——在外加电场作用下，带电的分散相粒子在分散介 电泳 质中向相反符号电极移动的现象，如图5; 电渗——在外加电场作用下，分散介质(由过剩反离子所携 电渗 带)通过多孔膜或极细的毛细管移动的现象（此时带电的固相不 动），如图6所示。
Na+ (b)
) Na + (b'')
Na + (b'+bx)
Na+ (b - bx)
P x- (b'') P 2- (b /2)
P 2- (b'/2)
- (b) Cl- (b) P 2-
Cl- (bx) ClNa + (b) 平衡时
Cl- (b- bx)
(a) 开始时
图 10
膜平衡示意图
当渗透达到平衡时，可以推得，左右两侧NaCl的浓度为
+ + + + + + + + +
固体表面 斯特恩面 滑动面
φe
+ +
+
-
+ + + -
-
-
+
φδ
+பைடு நூலகம்
ζ
+
-
扩散层 斯特恩层(紧密层)
-
(a)
(b)
图4斯特恩模型 斯特恩模型
(ii)胶团的结构 以KI溶液滴加至AgNO3溶液中形成的AgI溶胶为例， 其胶团结构可用下图表示：
第14章胶体分散系统
A：存在胶体质点，其折光指数与分散介质 不同，差异越小，散射光越强（溶液）
B：分子热运动引起介质的折光指数出现局 部涨落（大分子溶液）
传播介质具有光学不均匀性 是产生散射光的必要条件
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。
当离心力为重力的104倍时，大分子沉降产生浓差， 同时引起与离心作用相反方向的扩散作用。两种作用 平衡时，离转轴不同距离X处浓度按一定值分布。
沉降产生的质点流动速率 dx/dt 由Fick第一定律：扩散产生的质点流动速率
于是
且
故代入、积分可得
测定离旋转轴x1及x2处浓度c1、c2，可求出M
优点：不必知扩散系数D 缺点：需较长时间才能达到平衡（有时几天）
Einstein-Brown位移方程
14.2-2 沉降
若分散相的密度比分散介质密度大，则在重
力的作用下，分散相粒子会下沉，一球形粒子
下沉的重力
（粒子所受的
阻力）时，粒子以速度u匀速下沉：
测定沉降速度，可求得粒子半径r，
沉降分析: 利用沉降的快慢来测定颗粒大小
的方法
外力场作用下的沉降平衡
沉降平衡
第14章 胶体分散系统
14.1 分散系统的分类及特征
14.1-1 分散系统的分类及胶体分散系统
1. 分散系统
由均匀的介质及分散在其中的质点组成 其质点大小无一定限制 可以是均匀单相系统，亦可是不均匀多相系统
2. 分散系统分类
胶体分散体系
五、微粒的电学性质
（一）电泳从子吸电附荷层为表零面处至的反电离位 ❖ 在电场的作差叫用动下电微位粒，发即生ζ电定向移动——电泳
（electr位o。n ζp电h位o与re微s粒is的). ❖ 微粒在电物场理作稳用定下性移关系动密的切速。度与其粒径大小成
反比，其他条件ζ=相σε同/r时，微粒越小，移动越快。
第一节 概述
❖分散体系(disperse system)是一种或几种物
质高度分散在某种介质中所形成的体系。被分散
的物质称为分散相(disperse phase)，而连续 的介质称为分散介质(粗d分is散pe体r系s的e 微m粒e给d药iu系m统)包。括混悬
❖ 分 散 体 系 按 分 散 相 粒剂子、的乳直剂径、大微囊小、可微分球为等小。它分们子的粒 真 溶 液 ( 直 径 <10-9m) 、径在胶5体00n分m散～1体00系m(范直围径内。在 10-7 ～ 10-9m 范 围 ) 和 粗 分 散 体 系 ( 直 径 >10-
（二）微粒在的相双同电的层条结件下构，微 ❖在微粒分粒散越体小系， 的ζ电溶位液越高中。，微粒表面的离子与
靠近表面的反离子构成了微粒的吸附层；同时
由于扩散作用，反离子在微粒周围呈现距微粒
表面越远则浓度越稀的梯度分布形成微粒的扩 散层，吸附层与扩散层所带电荷相反。微粒的 吸附层与相邻的扩散层共同构成微粒的双电层 结构。
7m)。
❖ 将微粒直径在胶10体-分9～散1体0系-4的m微范粒围给药的系分统散包相统称为
微粒，由微粒括构纳成米的微分乳、散脂体质系体则、统纳米称粒为、微粒分散
体系。
纳米囊、纳米胶束等。它们的粒
径全都小于1000nm。
胶体分散系的主要特征
胶体分散系的主要特征
胶体分散系是有机溶剂中一种稳定的，由固态破坏聚集剂和稳定剂组成的非晶态系统。
浓度足够高的固态物质能够在有机溶剂中以胶体形式存在，而这种系统有几个主要特征，包括悬浮剂，稳定剂，分散化，转移和分散化。
悬浮剂是指在溶剂中分散形成的胶体分散系中的固态物质，可以是水溶性的、非水溶性的或混合的硬壳的组成部分。
如金属粉末，石棉片，磨细的砂粒等。
当这些悬浮剂在溶剂中释放出来时，会形成很小的分子，或分子间的连续的物质，故而能够形成悬浮体。
稳定剂，也叫分散稳定剂，是胶体分散系中用于稳定悬浮体的物质。
它们通常是有机分子，可以用例如油酸酯，烷基磺酸钠，氯化钙等。
它们与悬浮体接触并包裹住它们，使其不沉淀，从而达到稳定悬浮体的效果。
分散化也是胶体分散系的特征之一，也是稳定悬浮体的重要手段。
它包括两个方面，即细致化和研磨，当悬浮剂经过细致化处理时，分子会变得更细小，从而可以形成更大的悬浮体；而研磨手段可以使粒径更细小，从而促进悬浮体稳定。
转移是稳定悬浮体的重要原理，它是通过悬浮体对它们周围特定环境下细胞表面调整和修饰，使它们分散，有效阻止悬浮体之间的粘附，从而达到稳定悬浮体的目的。
最后，分散化也是稳定悬浮体的一个重要组成部分。
它使悬浮体分散良好，从而防止悬浮体沉淀，有效地阻止悬浮体之间的粘附，并且可以增强悬浮体的可滴定性和生物相容性。
总之，胶体分散系的主要特征包括悬浮剂，稳定剂，分散化，转移和分散化。
这些特征有助于使悬浮体稳定，同时也能够调节悬浮体的相容性和活性，从而满足相应应用要求。
胶体分散系统
第十章胶体分散系统一．基本要求1.了解胶体分散系统的三个基本特性.2.了解憎液溶胶在动力性质、光学性质和电学性质等方面的特点以及如何应用这些特点对它进行粒度、带电情况等方面进行研究。
3.掌握憎液溶胶在稳定性方面的特点，会判断外加电解质对憎液溶胶稳定性的影响和电解质聚沉能力的大小。
4.了解大分子溶液与憎液溶胶系统的异同点,了解胶体分散系统平均摩尔质量的测定方法。
5.了解纳米技术的基本内容和广泛的应用前景。
二．把握讲课要点的建议胶体分散系统以其特有的分散程度、多相不均匀性和热力学不稳定性，使得与一般的分子分散系统或粗分散系统在性质上有很大的不同，主要表现在：动力性质、光学性质和电学性质等方面。
不要把憎液溶胶的三个特性与它在动力、光学和电学方面的性质混为一谈。
了解憎液溶胶的动力性质、光学性质和电学性质，目的是区别于分子分散系统或粗分散系统，利用这些性质可以对胶粒的大小、形状和带电情况进行研究。
大分子溶液与憎液溶胶在组成上完全是两回事，仅仅是因为它们的大小相仿,在粒度效应方面有一点共同之处，才放在一起研究，其实在光学性质、电学性质和受外来电解质影响方面有很大的区别。
大分子是由小分子聚合而成的，由于聚合的程度不同，因而分子的大小也不同，所以大分子物质的摩尔质量只能是平均摩尔质量，而且，测定的方法不同，摩尔质量的值也不同。
155纳米技术目前是许多学科的研究热点，纳米材料的制备较多的是采用溶胶-凝胶法，学好胶体分散系统的性质，对纳米材料的研究有很大的帮助.三．思考题参考答案1. 憎液溶胶有哪些特征?答: （1) 特有的分散程度。
胶粒的大小一般在1－100 nm之间，所以有动力稳定性强、散射作用明显、不能通过半透膜、渗透压低等特点.（2）多相不均匀性.胶团结构复杂，是一个具有相界面的超微不均匀质点。
(3) 热力学不稳定性.由于胶粒小、表面积大、表面能高，有自动聚结降低表面能的趋势。
所以要有稳定剂存在，由于带电的溶剂化层存在，可保护胶粒不聚沉。
物理化学-胶体分散系统
溶胶分类
按分散相与分散介质聚集状态分类（列举）
分散介质
分散相
气
液
固
气溶胶
雾
烟
液溶胶
灭火泡沫 牛奶、石油 油漆、泥浆
固溶胶
沸石
珍珠
有色玻璃
本章主要讨论的是液溶胶，特别是液液溶胶和固液溶胶
溶胶基本特性
高度分散性：与粗分散系统比具有相对稳定性，粒径 小，不易沉降，动力学上是稳定的。
多相性：为多相分散系统，存在相界面(相不均匀性)， 而大分子溶液是均相的。
§9.1 溶胶的分类和基本特征 §9.2 溶胶的制备和净化 §9.3 溶胶的动力性质 §9.4 溶胶的光学性质 §9.5 溶胶的电学性质 §9.6 溶胶的稳定性和聚沉 §9.7 乳状液及微乳状液
第一节 溶胶的分类和基本特征
胶 体(colloid)
定义：分散相的粒径为1-100 nm之间的分散系统 特点：扩散慢，能通过滤纸但不能透过半透膜。 分类：
平衡时两侧化学势相等
可导出稀溶液的 = cRT ( c: mol/m3 )
范霍夫（Van’t Hoff）公式
= (W/VM)RT
p1
渗透压
渗= 透p1压
溶剂
溶液
半透膜 （只容许溶剂通过）
重力沉降与沉降平衡
溶胶粒子在外力场定向移动称沉降
沉降与扩散是两个相对抗的运动
沉降粒子浓集 扩散粒子分散
例如：金属镍纳米粒在低温下保持顺磁性
产品
Gd-DTPA Dimeglumine （钆喷酸葡胺）
Feridex I.V. （菲立磁）
描述
技术平台
MRI成像的顺磁性造影剂，可能缩短组织中质 子的T1及T2驰豫时间，从而增强图像的清晰度 和对比度。
常见的胶体分散系
常见的胶体分散系胶体分散系是由两种或多种物质组成的复合系统，其中一种物质以微粒形式分散在另一种物质中。
胶体分散系广泛存在于日常生活和工业生产中，对于我们的生活和科学研究都有着重要的影响。
一、乳液分散系统乳液是一种常见的胶体分散系统，由两种不互溶的液体相组成。
其中一种液体以微小的液滴形式分散在另一种液体中。
常见的乳液包括牛奶、乳霜、油漆等。
乳液的稳定性取决于胶体粒子的尺寸、浓度以及表面活性剂的存在。
表面活性剂能够降低胶体粒子之间的表面张力，使其更加稳定。
乳液在食品工业中广泛应用，用于制作各种乳制品、饮料和调味品。
二、凝胶分散系统凝胶是一种由液体和固体组成的胶体分散系统。
凝胶的特点是具有一定的流动性，但在静止状态下呈现固体的性质。
凝胶的形成是由于胶体粒子之间的相互作用力导致的。
常见的凝胶包括明胶、琼脂和硅胶等。
明胶是由动物骨骼、皮肤或软骨提取的胶原蛋白制成的，可以用于制作果冻、糖果和蛋糕等食品。
硅胶是一种多孔的胶体材料，常用于吸附湿气和过滤杂质。
三、胶体溶液分散系统胶体溶液是由固体微粒以胶体形式分散在液体中的分散系统。
胶体溶液的稳定性取决于胶体粒子的电荷性质和电解质的存在。
当胶体粒子带有电荷时，它们会相互排斥，保持分散状态。
常见的胶体溶液包括胶体金、胶体银和胶体二氧化硅等。
胶体金和胶体银具有优异的光学性能，广泛应用于生物医学和光学领域。
胶体二氧化硅是一种多孔材料，可用于制备载药微球和催化剂。
四、气溶胶分散系统气溶胶是由固体或液体微粒分散在气体中的胶体分散系统。
气溶胶的形成主要是由于微粒与空气分子之间的碰撞和吸附。
常见的气溶胶包括雾、烟雾和空气中的尘埃等。
烟雾是由燃烧产生的固体和液体微粒组成的气溶胶，对人体健康有害。
空气中的尘埃是由颗粒物质和微生物等形成的气溶胶，会影响空气质量和人体呼吸。
胶体分散系在医药、食品、化工等领域都有着广泛的应用。
它们不仅能够改善产品的质地和口感，还可以调整产品的性能和功能。
胶体分散体系
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
分散相和分散介质
胶体分散系统和大分子溶液
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)，
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~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。
1905年和1906年Einstein和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。
胶团没有固定的直径和质量，同一种溶胶的值也不是一个固定的数值。 作为憎液溶胶基本质点的胶粒并非都是球形，而胶粒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。
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 溶胶是丝状的质点
胶团的图示式：
胶核 胶粒 胶团
胶团的结构 例2：AgNO3 + KI → KNO3 + AgI↓
胶体分散系
液
液溶胶
固
固溶胶
珍珠、某些宝石、 有色玻璃
四、胶团的结构（双电层结构理论）
以AgI溶胶为例：
AgNO 3 + KI AgI + KNO3
AgNO 3 + KI
AgI + KNO3
KI过量，AgI负溶胶胶团结构示意图
胶核：大量AgI分子 ( m ~ 103 ) 形成胶核； 胶粒：胶粒连同吸附 在其上的离子所形成
比较NaCl、CaCl2、AlCl3对As2S3负溶胶的聚沉能力大小。
聚沉能力：AlCl3 > CaCl2 > NaCl
（三）．胶体体系的相互作用
电性相反的溶胶互相混合，发生聚沉 — 互沉 现象。 例如，用明矾净水：
水中的悬浮物通常带负电（粘土负电性），
明矾的水解产物 Al(OH)3 溶胶带正电，混合
第二章 胶体分散系
一：基本概念
分散体系：把一种或几种物质分散到另一种物 质中所构成的体系； 分散相：分散体系中被分散的物质； 分散介质：另一种物质叫分散介质（通常是连 续介质）;
二：分散系统的分类（按分散相粒子大小）
分散系 直径 /nm ＜1 实例 蔗糖水 食盐水 AgI 、CdS 溶胶 特征 最稳定,不沉降、 能透过滤纸和半透膜 相系 单
• 通电后，粘土粒子朝正极方向运动。其
他实验也证明一些悬浮粒子也有这种在
电场中作定向运动的现象。
电泳：在外加电场
下，胶体粒子在分
散介质中定向移动
的现象叫电泳。 电泳现象说明：悬浮在液体中的胶体粒子 带电，其符号可以根据胶粒在电场中的移 动方向确定。
Fe(OH)3溶胶向负极——带正电； As2S3溶胶向正极——带负电。
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第十章胶体分散系统一．基本要求1.了解胶体分散系统的三个基本特性。
2.了解憎液溶胶在动力性质、光学性质和电学性质等方面的特点以及如何应用这些特点对它进行粒度、带电情况等方面进行研究。
3.掌握憎液溶胶在稳定性方面的特点，会判断外加电解质对憎液溶胶稳定性的影响和电解质聚沉能力的大小。
4.了解大分子溶液与憎液溶胶系统的异同点，了解胶体分散系统平均摩尔质量的测定方法。
5.了解纳米技术的基本内容和广泛的应用前景。
二．把握讲课要点的建议胶体分散系统以其特有的分散程度、多相不均匀性和热力学不稳定性，使得与一般的分子分散系统或粗分散系统在性质上有很大的不同，主要表现在：动力性质、光学性质和电学性质等方面。
不要把憎液溶胶的三个特性与它在动力、光学和电学方面的性质混为一谈。
了解憎液溶胶的动力性质、光学性质和电学性质，目的是区别于分子分散系统或粗分散系统，利用这些性质可以对胶粒的大小、形状和带电情况进行研究。
大分子溶液与憎液溶胶在组成上完全是两回事，仅仅是因为它们的大小相仿，在粒度效应方面有一点共同之处，才放在一起研究，其实在光学性质、电学性质和受外来电解质影响方面有很大的区别。
大分子是由小分子聚合而成的，由于聚合的程度不同，因而分子的大小也不同，所以大分子物质的摩尔质量只能是平均摩尔质量，而且，测定的方法不同，摩尔质量的值也不同。
纳米技术目前是许多学科的研究热点，纳米材料的制备较多的是采用溶胶-凝胶法，学好胶体分散系统的性质，对纳米材料的研究有很大的帮助。
三．思考题参考答案1. 憎液溶胶有哪些特征？答：(1) 特有的分散程度。
胶粒的大小一般在1－100 nm之间，所以有动力稳定性强、散射作用明显、不能通过半透膜、渗透压低等特点。
(2) 多相不均匀性。
胶团结构复杂，是一个具有相界面的超微不均匀质点。
(3) 热力学不稳定性。
由于胶粒小、表面积大、表面能高，有自动聚结降低表面能的趋势。
所以要有稳定剂存在，由于带电的溶剂化层存在，可保护胶粒不聚沉。
2. 有稳定剂存在时胶粒优先吸附哪种离子？答：稳定剂一般是略过量的某一反应物。
胶核首先吸附与胶核中相同的那个离子。
例如，制备AgI 溶胶时，若KI 略过量，胶核优先吸附I- 离子，利用同离子效应保护胶核不被溶解。
若稳定剂是另外的电解质，胶核优先吸附的是使自己不被溶解的离子，或转变成溶解度更小的沉淀的离子。
一般优先吸附水化作用较弱的阴离子，所以自然界的天然胶粒如泥沙、豆浆、橡胶等都带负电。
3. 当一束会聚光通过溶胶时，站在与入射光线垂直方向的同学，看到光柱的颜色是淡蓝色；而站在入射光180o方向的同学看到的是橙红色，这是为什么？答：站在与入射光线垂直方向（即侧面）的同学，看到的是胶粒的散射光。
根据瑞利公式，入射光波长越短，散射光越强。
所以，蓝色、紫色光容易散射，散射光呈淡蓝色。
而对着入射光看的同学，看到的是透射光。
在白光中，波长较短的蓝色、紫色光已被散射，剩下的透射光主要是波长较长的光，所以看到的透射光是橙红色的。
4. 为什么有的烟囱冒出的是黑烟，有的却是青烟？答：有的烟灰粒子很大，属粗分散系统，主要发生光反射和吸收，所以看到的是黑色。
这种粒子很快会沉降。
而有的灰粒极小，小于可见光波长，主要发生光散射。
而短波长的蓝光、紫光的散射光强，所以看到的是青烟。
实际上，看到的不是灰粒的本身，而是它的散射光。
5. 为什么晴天的天空呈蓝色？为什么日出、日落时云彩特别红？答：太阳光由七色光组成。
空气中有灰层微粒和小水滴，当阳光照射地球时，波长较短的蓝光、紫光被微粒散射后的散射光较强，所以，看到的天空呈蓝色，实际上看到的是这种散射光。
而在日出、日落时，太阳接近地平线，阳光要穿过厚厚的大气层我们才能看到。
阳光中短波长的青色、蓝色、紫色光被大气层中的微粒散射掉了，我们看到的是散射较弱的红色、橙色的透射光，所以特别绚丽多彩。
6. 为什么危险信号灯用红色？为什么车辆在雾天行驶时雾灯规定用黄色？答：因为红色光波长很长，不容易散射，传得远，可以让人在很远时就能看到危险信号。
雾天，如果用白色雾灯，其中一部分短波长的光被雾滴散射，光线就会变弱。
而黄色光波长较长，不容易散射。
所以雾天在高速公路上，必须把后雾灯打开，黄色的雾灯很远就能看见，可以防止汽车追尾相撞。
7. 为什么在做旋光分析时，光源用的是钠光灯？答：因为在蔗糖水解时，主要测定其旋光度的变化，而不希望有散射因素干扰。
钠光灯放出的是单一的、波长较长的黄色光，不容易发生散射。
8. 在一个U型管中间，放用AgCl晶体组成的多孔塞，管中放浓度为0.001 mol.dm-3的KCl溶液。
多孔塞两边放接直流电源的电极。
通电时溶液将向哪一极方向移动？将KCl浓度增加100倍，溶液流动速度是变慢了还是变快了？答：因为AgCl晶体中Ag+比Cl- 溶解度大，扩散快，AgCl晶体又优先吸附溶液中的Cl- 离子，使多孔塞带负电，介质带正电。
所以，电渗时液体介质向负极移动。
KCl浓度增加，ζ电位下降，电渗速度变慢。
当用AgNO3代替KCl，AgCl 优先吸附Ag+离子，介质带负电，电渗方向与刚才相反。
9. 为什么输油管和运送有机液体的管道要接地？答：在用泵输送石油或其它碳氢化合物时，由于压差迫使液体流动，在扩散层和管道表面会产生电势差，这就是流动电势。
流动电势太大会产生火花，引起爆炸。
为了防止事故发生，都将这种管道接地或加入有机电解质，以降低流动电势。
10. 为什么明矾能将浑浊的水很快澄清？答：明矾是硫酸钾铝复盐。
溶于水后产生K+，Al3+ 等离子。
另外，Al3+ 离子在水中发生水解，产生Al(OH)3 絮状胶体。
混浊的水中有大量带负电的泥沙胶粒，受Al3+ 离子作用很快凝聚，并与Al(OH)3 胶体发生相互作用而一起下沉。
所以明矾能使混水迅速变清。
但这种含Al3+ 离子的水不能多吃。
11. 用电解质把豆浆点成豆腐，有三种盐：NaCl, MgCl2 , CaSO4.2H2O , 哪种聚沉能力最强？答：点豆腐是将豆浆胶粒聚沉，变成凝胶。
天然的豆浆胶粒带负电，电解质中正离子起主要作用。
显然NaCl聚沉能力最弱，Mg2+ 和Ca2+ 离子聚沉能力差不多，但由于MgCl2中Cl- 是负一价的，所以相对而言聚沉能力最强的应该是MgCl2。
但由于MgCl2 加多了有苦味，所以目前较多用CaSO4.2H2O 即生石膏点豆腐。
12. 在能见度很小的雾天飞机急于起飞，地勤人员搬来一个很大的高音喇叭，喇叭一开，很长一段跑道上的雾就消失了，这是为什么？答：这叫高音消雾。
声音是有能量的，喇叭的音波促使雾粒碰撞，使小水滴凝结成大水滴而下降，部分更小的水滴获得能量后气化。
所以在音波作用的较近的范围内，雾会很快消失。
由清华大学席葆树教授研制的大喇叭，输出功率为20000声瓦。
喇叭长5m,直径2.86 m 。
在雾天，这只喇叭朝飞机跑道上大吼一声，可以开出500 m 到1000 m 的清亮大道。
13. 江河入海处为什么会形成三角洲？答：由于水土流失，江水中常常夹带大量泥沙。
到入海处河道变宽，流速变慢，泥沙沉积。
另一原因是江水中的泥沙微粒是带负电的胶粒，碰到含有大量电解质的海水就凝聚下沉。
这样长时间的沉积就形成了三角洲。
四．概念题参考答案1．在稀的砷酸溶液中，通入H2S 以制备硫化砷溶胶(As2S3)，该溶胶的稳定剂是H2S，则其胶团结构式是：( )(A) [(As2S3)m·n H+ (n-x)HS-]x-·x HS-(B) [(As2S3)m·n HS-,(n-x)H+]x-·x H+(C) [(As2S3)m·n H+,(n-x)HS-]x+·x HS-(D) [(As2S3)m·n HS-,(n-x)H+]x+·x H+答：(B) 稳定剂H2S发生一级解离，胶核优先吸附HS-，使胶粒带负电，2．溶胶的动力性质是由于粒子的不规则运动而产生的, 在下列各种现象中, 不属于溶胶动力性质的是：( )(A) 渗透法(B) 扩散(C) 沉降平衡(D) 电泳答：(D) 电泳不属于溶胶的动力性质，属于溶胶的电学性质。
3．Tyndall 现象是发生了光的什么的结果：( )(A) 散射(B) 反射(C) 折射(D) 透射答：(A) 由于胶粒半径远小于入射光的波长，发生光的散射现象，这就是Tyndall 现象，是憎液溶胶的特有性质。
4．日出和日落时, 太阳呈鲜红色的原因是：( )(A) 蓝光波长短, 透射作用显著(B) 蓝光波长短, 折射作用显著(C) 红光波长长, 透射作用显著(D) 红光波长长, 散射作用显著答：(C) 太阳光透过厚厚的大气层时，散射作用显著的短波长光如蓝光、紫光等已被散射，剩下透射作用显著的长波长光，如红光、黄光等。
5．在电泳实验中，观察到分散相向阳极移动，表明: ( )(A) 胶粒带正电(B) 胶粒带负电(C) 电动电位相对于溶液本体为正(D) Stern 面处电位相对溶液本体为正答：(B) 异电性相吸。
6．胶体粒子的Zeta 电势是指：( )(A) 固体表面处与本体溶液之间的电位降(B) 紧密层、扩散层分界处与本体溶液之间的电位降(C) 扩散层处与本体溶液之间的电位降(D) 固液之间可以相对移动处与本体溶液之间的电位降答：(D) Zeta 电势又称为动电电势，只有胶粒在移动时才能显示出来，是指固液之间可滑移的界面与本体溶液之间的电位降7．溶胶的电学性质由于胶粒表面带电而产生，下列不属于电学性质的是：( )(A) 布朗运动(B) 电泳(C) 电渗(D) 沉降电势答：(A) 布朗运动属于溶胶的动力性质。
8．均匀的牛奶是乳浊液，从其中沉淀脂肪和蛋白质的方法是：( )(A) 加入一些酒精(B) 将牛奶静置(C) 过滤(D) 加入酸答：(D) 牛奶是乳脂分散在水中形成的乳浊液，加入酸这种强电解质会破坏乳浊液，使脂肪与水分离。
9．对于有过量的KI 存在的AgI 溶胶，下列电解质中聚沉能力最强者是：( )(A) NaCl (B) K3[Fe(CN)6](C) MgSO4(D) FeCl3答：(D) AgI 胶核优先吸附碘离子，使胶粒带负电，阳离子价数越高，聚沉能力越强。
10．混合等体积的0.08 mol·dm-3 KI 和0.1 mol·dm-3 AgNO3溶液，得到一溶胶系统，分别加入：(1) MgSO4；(2) CaCl2；(3) Na2SO4，则其聚沉能力大小是：( )(A) (1) ＞(2) ＞(3) (B) (2) ＞(1) ＞(3)(C) (3) ＞(1) ＞(2) (D) (3) ＞(2) ＞(1)答：(C) AgNO3溶液过量，AgI 胶核优先吸附银离子，使胶粒带正电，阴离子价数越高聚沉能力越强。