胶体化学

颗粒非常小，因此比表面很大，即表面吉布
斯能很高，是热力学上不稳定体系。
溶胶一般不会自动形成。 在一定条件下，发生聚沉。
2014年9月10日星期三
10.4 憎液溶胶的稳定与聚沉
一、溶胶稳定的原因
动力学稳定性
布朗运动 电学稳定性 胶粒带电，同性排斥，不易聚沉 溶剂化作用 解释“为什么憎液溶胶是热力学上的不稳 定体系，但在一定条件下可以稳定存在？ ”
流动电势 streaming potential 沉降电势 sedimentation potential
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10.2 胶体的基本性质
电泳实验装置
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10.2 胶体的基本性质
计算公式
Kπημ ζ ＝ εE
其中：K是胶体常数，球状K＝6，棒状K＝4； η是分散剂水的粘度；μ是界面的移动速度 (m/s)，μ＝l1/t；ε是分散剂的介电常数，ε＝ εrε0；E是电位梯度(V/m)，E＝U/l2
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10.1 胶体的基本特征及制备
2、分类 按分散相(质)粒子的大小分类 分子分散体系 d<1nm (真)溶液 NaCl水溶液、空气等 胶体分散体系 1nm<d<100nm 高分子溶液、溶胶 粗分散体系 d>100nm 悬浮液、粉尘、泡沫、 黄河水等
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10.3 憎液溶胶的胶团结构
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。 球状 带状 棒状
聚苯乙烯溶胶
V2O5 溶胶
Fe(OH)3 溶胶
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10.4 憎液溶胶的稳定与聚沉
溶胶颗粒是难溶于水的憎水物质，而且溶胶
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10.3 憎液溶胶的胶团结构
SiO2＋2H2O＝H2SiO3＝2H＋＋SiO32{[SiO2]mnSiO32- · 2(n－x)H＋}2x- · 2 x H＋
胶核 胶粒 胶团
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10.3 憎液溶胶的胶团结构
胶团结构
宇宙空间
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10.1 胶体的基本特征及制备
高分子溶液也叫亲液溶胶，一旦将溶剂蒸发， 大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成 溶胶，亲液溶胶是热力学上的稳定、可逆的 体系，如淀粉水溶液等。
溶胶的分类：按分散介质的相态不同
气溶胶： 气体作为分散介质 液溶胶： 液体作为分散介质 固溶胶： 固体作为分散介质
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10.1 胶体的基本特征及制备
气溶胶
将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相
为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但
没有气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单
相均一体系，不属于胶体范围。 气-固溶胶 如烟，含尘的空气
气-液溶胶
如雾，云
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10.1 胶体的基本特征及制备
固溶胶
和不同方向的力对胶 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。当半径大于5 m，Brown运动消失。
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10.2 胶体的基本性质
三、电学性质
1、电学现象 电泳现象 electrophoresis 带电胶粒在外加电场的作用下向带相反 电荷的电极作定向移动的现象。 通过电泳实验可以测出胶粒的带电数。 电渗现象 electro-osmosis
10.3 憎液溶胶的胶团结构
FeCl3＋3H2O＝Fe(OH)3(s) ＋3HCl
{[Fe(OH)3]mnFe3+ · 3(n－x)Cl-}x+ · 3xCl2014年9月10日星期三
10.3 憎液溶胶的胶团结构
{[Fe(OH)3]mnFe3+ · 3(n－x)Cl-}x+ · 3xCl胶核
胶粒
-
10.2 胶体的基本性质
电离作用
可电离的溶胶，由于表面发生电离产生正负 离子，胶粒吸附离子后而带电。
蛋白质分子中有许多羧基和胺基，在pH较高 的溶液中，离解生成–COO 离子而负带电；在 + pH较低的溶液中，生成–NH3 离子而带正电。 河水中的SiO2电离生成SiO3 与H ，SiO2进一 2步吸附SiO3 而带负电。
胶团
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10.3 憎液溶胶的胶团结构
向稀的AgNO3中滴加KI：
[(AgI)m nI – · (n-x)K+]x– · x K+
胶核（带负电） 胶粒（带负电） 胶团（电中性）
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10.3 憎液溶胶的胶团结构
向稀的KI中滴加AgNO3： [(AgI)m nAg+ · (n-x)NO3+]x+ · xNO3胶核（带正电） 胶粒（带正电） 胶团（电中性）
2、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。 3、当光束通过粗分散体系，由于粒径大多数 大于可见光的波长，主要发生反射，使体系 呈现混浊。
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10.2 胶体的基本性质 天空为什么总是蓝色的？
Rayleigh研究发现散射光总能量与入射光波长 的四次方成反比。入射光波长愈短，散射愈显 著。所以可见光中蓝、紫色光散射作用最强。
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2-
+
10.3 憎液溶胶的胶团结构
首先一定量的难溶物分子聚集形成中心，然后
选择性地吸附某种离子，形成带电的胶核；
由于正、负电荷相吸，胶核与外围的反离子紧
密结合，从而形成了胶粒。胶粒与胶核带同种
电荷，但电量不同； 胶粒与扩散层中的反离子，形成一个电中性的 胶团。
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一、光学性质
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。 Tyndall效应是判 别溶胶与溶液最 简便的方法。
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10.2 胶体的基本性质
Tyndall现象的实质是光的散射现象。 1、当光束通过胶体溶液，由于粒径(1－100nm) 小于可见光波长，主要发生散射，出现光柱。
电解质聚沉能力的衡量： 聚沉值 使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉 所需电解质的最小浓度。外加电解质的 反离子价数越高，其聚沉值越小。 聚沉能力 是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解 质，聚沉能力越小；反之，聚沉值越 小的电解质，其聚沉能力越强。 Schulze-Hardy规则：聚沉能力取决于反离子的 价数。聚沉能力与反离子价数的六次方成反比。
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10.1 胶体的基本特征及制备
三、制备
1、分散法 用机械、化学等方法使粒子变小。
研磨法 用机械粉碎的方法将固体磨细。
电弧法 主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。 超声分散法
2、凝聚法 使分子或离子聚结成胶粒。 化学与物理凝聚法
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10.2 胶体的基本性质
溶胶体系中的分散相(溶胶颗粒)是难溶于水
的憎水物质，而且溶胶颗粒非常小，因此比 表面很大，即表面吉布斯能很高，是热力学 上不稳定体系。
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10.1 胶体的基本特征及制备
二、溶胶的基本特征
1、溶胶一般不会自动形成。
原因：热力学上不可逆、不稳定体系。 2、在一定条件下，溶胶颗粒会自动聚集，沉 积下去，发生聚沉现象。 3、溶胶颗粒会自动地、有选择性地吸附分散 介质中的某些离子。
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10.4 憎液溶胶的稳定与聚沉
二、溶胶的聚沉
电解质聚沉 适量的电解质可以使得溶胶稳定，但是过
量的电解质，特别是含高价反离子的电解 质，会中和胶粒的电量，从而失去电学稳 定而聚沉。 三角洲的形成 不同墨水不能混用
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10.4 憎液溶胶的稳定与聚沉
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10.4 憎液溶胶的稳定与聚沉
高分子聚沉
加入少量高分子溶液时，会使溶胶聚沉， 称为敏化作用。 架桥作用(絮凝作用)、电中和作用、脱水作用
当加入过量的高分子溶液时，会保护溶胶不聚沉。
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10.4 憎液溶胶的稳定与聚沉
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液-固溶胶
液-液溶胶 液-气溶胶
如AgI溶胶，长江水
如牛奶，石油原油等乳状液 如泡沫
本章主要学习液-固溶胶
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10.1 胶体的基本特征及制备
溶胶即指憎液溶胶，分散相(溶胶颗粒)是难 溶于水的憎水物质，一旦将介质蒸发掉，再 加入介质就无法再形成溶胶，是热力学上不 可逆体系。如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。
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10.2 胶体的基本性质
2、溶胶颗粒带电的原因
吸附作用 胶粒在形成过程中，自动地、选择性地吸附某 种离子，使胶粒带电。
在AgCl溶胶的制备过程中，如果AgNO3过量， 则胶核优先吸附Ag+，使胶粒带正电；如果 KCl过量，则优先吸附Cl ，胶粒带负电。
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10.2 胶体的基本性质
二、动力学性质
1827 年植物学家布朗(Brown)用显微镜观察
到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则
的运动。布朗运动
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10.2 胶体的基本性质
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10.2 胶体的基本性质
Brown运动是分散
介质分子以不同大小
第十章
10.1
胶体化学
胶体的基本特征及制备
10.2 胶体的基本性质
10.3 憎液溶胶的胶团结构 10.3 憎液溶胶的稳定与聚沉
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10.1 胶体的基本特征及制备
一、分散体系的定义及分类
1、定义
把一种或几种物质分散在另一种物质中形成的体系 被分散的物质称为 连续分布的另一物质 分散质或分散相 称为分散介质 dispersed phase dispersing medium 云彩、珍珠、墨水、牛奶、烟雾、灰尘、溶液、 泡沫塑料、有色玻璃、合金等
将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散
相为不同状态时，则形成不同的固溶胶： 固-固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金
固-液溶胶 固-气溶胶
如珍珠，某些宝石 如泡沫塑料，沸石，分子筛
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10.1 胶体的基本特征及制备
液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散 相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：