胶体的制备及性质-PPT课件

有浓度梯度时，粒子因热运动发生宏观定向迁移现象， 称为扩散(diffusion)。对胶体系统，分散相的粒子总是由浓度较高处 向浓度较低处扩散
3． 沉降与沉降平衡
2019/2/28 5
——定义 粒子受重力作用下沉的过程称为沉降(sedimentation)。 胶体分散相粒子受两种不同作用力：一是沉降：在重力场的作用下 沉至底部；二是布朗运动产生的扩散：力图使粒子趋于均匀分布。 扩散速率等于沉降速率，系统达沉降平衡 ——贝林(Perrin)公式 粒子浓度随高度而变化的分布定律 C Mg 2 ln 1 h h 2 1 C RT 1 0 式中，C1及C2为高度h1和h2截面粒子浓度；及0为粒子及介质的密 度；M为粒子的摩尔质量；R为摩尔气体常数；g为重力加速度。 应用 不受粒子形状限制，要求粒子大小相等。对多级分散，可 分别计算大小不等粒子的分布。分散系统常含大小不等粒子，平衡 时粒子愈大，浓度梯度也愈大。
●公式 亥姆霍兹：带电粒子电泳或电渗速度u与电势梯度E关系 E u r 4 式中r及分别为分质的介电常数及粘度，为电势差，称动电势 或 电势。粒子表面带正电，为正，反之为负 2019/2/28 7
●沉降电势和流动电势 带电胶粒或液体快速移动时，两端产生 的电势差，称为沉降电势和流动电势 ●电动（动电）现象 电泳、电渗、沉降电势、流动电势统称电 动现象
2019/2/28
2
12.7.2 胶体系统的光学性质
1．丁达尔(Tyndall)效应
——现象 暗室里，一束光投射到胶体系统，在与入射光垂直的 方向上，可观察到一个发亮的光锥，称丁达尔效应
——原因分析 光束投射到分散系统，可发生吸收、反射、散射 或透过。入射光频率与分子固有频率相同，吸收；光束与系统无生 任何作用，透过；入射光波长小于分散粒子尺寸，反射；入射光波 长大于分散相粒子尺寸，散射。可见光波长400nm~760nm，大于 胶体粒子尺寸(1nm~100nm)，散射 散射光又称乳光。乳光的强度，可用雷利公式计算
§12.7 胶体系统的制备和性质
12.7.1 胶体系统的制备
●原理 胶体分散度大于粗分散系统，小于真溶液。胶体制备总 分散法 粗分散系统 胶体系统 小变大 凝聚法 分子分散系统 <1nm
体可分为将粗分散系统分散，或将溶液中的溶质凝聚两种方法
>100nm 大变小 100~1nm
1．分散法
(1)胶体磨 (2)气流粉碎机(又称喷射磨)
2019/2/28 4
12.7.3 胶体系统的动力性质 1． 布朗运动
1827年，Brown
——现象 线度小于4×10-6m的粒子，在分散介质中皆呈现永不停 止、杂乱无章的运动，称布朗运动 ——成因 分散介质分子热运动不停撞击分散相的粒子的结果
——意义 引起扩散；证明了分子运动论的正确性
2． 扩散
2. 胶粒带电的原因
（1）离子吸附 规律：组成胶核的离子（或能与胶核组成离子形 成不溶物的离子）被优先吸附。例，AgNO3与KI反应制备AgI溶胶， AgNO3过量，胶粒优先吸附Ag+带正电；KI过量时，带负电 （2）电离作用 固体可电离基团可在介质中电离带电。例硅溶胶 带负电 SiO2十H2O==H2SiO3==HSiO3-十H+==SiO32-十2H+
注意 沉降与扩散速率皆很慢，要达沉降平衡，需很长时间
2019/2/28 6
12.7.4 胶体系统的电学性质 1. 电动现象（electrokinetic phenomena）
（1）电泳(electrophoresis) 介质中定向移动的现象 在外电场的作用下，胶体粒子在分散
实验证明，胶粒电泳速度与离子移动速度几乎有相等的数量级。 胶粒质量为离子的1000倍，胶粒所带电量相当多 （2）电渗(electro-osmosis) 与粒子相反方向运动的现象 在外电场的作用下，分散介质朝着
2 2 2 2 2 0 2 0


●讨论
(1)IV2 鉴别分散系统种类 (2) I1/4 白光照溶胶，入射光垂直方向呈淡蓝色，透过光橙红色
(3)分散相与介质的折射率相差愈大，散射光愈强。区别高分子溶液 与溶胶。纯气、液态物质的乳光主要由于密度的涨落
(4)IC 散射光强度与粒子的数浓度成正比。I1／I2=C1／C2，浊度 计和超显微镜的原理
2． 雷利公式
2019/2/28
1871(Rayleigh)
3
●形式
n n 9 V C 2 I 4 2 1 cos I 0 2 2 L n 2 n 式中，I0及为入射光强度及波长；V为单个粒子体积；C为单位体 积粒子数；n及n0为分散相及介质折射率；为观察方向与入射光方 向夹角；L为观察者与散射中心距离
（3）晶格取代 粘土A13+或Si4+部分被Mg2+或Ca2+取代带负电
2019/2/28 8
作业 P639 13,14
2019/2/28
9
3. 扩散双电层理论
●平板双电层理论简介 1879年，亥姆霍兹(Helmholtz) ●扩散百度文库电层理论 1909古依(Gouy)，1924斯特恩(Stern)
2019/2/28
(3)电弧法
1
2. 凝聚法
(1)物理凝聚法 (2)化学凝聚法 例，TiCl4（aq）+2H2O(g)== TiO2(s)+4HCl(aq)
3． 溶胶的净化
——目的 除去过量电解质，提高溶胶的稳定性
——方法 渗析法。原理：胶体粒子不能透过半透膜，电解质 可透过。外电场作用下，可加速正、负离子定向渗透的速度，称 电渗析
0
滑动面
电势
紧密层 扩散层
（1）胶核表面因吸附或其它原因带某种电荷，表面与介质本体零 电点处的电势差即为热力学电势0 （2）介质中等量反离子受静电引力和热运动相反作用影响，分布 于两层，一部分紧密层，余下的于扩散层。扩散层的厚度与其中反 离子的数量呈顺变关系 （ 3）紧密层与粒子一道运动，滑动面在紧密、扩散层接界处 2019/2/28
10
（4）滑动面处与介质本体零电点处的电势差称动电势，或电势。 胶粒与介质相对运动时才表现。该电势是固体表面电荷被紧密层中 的反离子中和了一部分之后余下的，必然0 （5）外加电解质对电势的影响 可将更多的反离子“挤入”紧 密层中，导致下降，扩散层变薄，对热力学电势0无影响。电解 质浓度足够大，可使电势为零。此时相应的状态，称等电态。等 电态粒子不带电，电泳、电掺的速度为零，溶胶易聚沉