物理化学 胶体化学
物理化学第七章
粗分散物系
>10-7m
混浊泥水，牛 奶，豆浆
3、胶体四大特征：（同溶液相比较）
①聚结不稳定性（热不稳自发聚沉）②多相不均匀性 聚结不稳定性 ②多相不均匀性（一相分散 于另一相，有相界面）③高分散性 ③高分散性（颗粒大小及胶团量不相同） 结构组成不确定性（受添加剂或添加物影响） ④结构组成不确定性 （真溶液：热稳，均相物系，组成，结构，分子量恒定） 4、胶体化学研究内容：表面现象，分散物系及高分子溶液 5、表面：物体处于真空或与本身饱和蒸气达平衡的面。 6、界面：物体与空气或其他物体相接触的面（存在于两相之间 几个nm厚度薄层） 7、表面现象（Surface phenomenon）：凡物质处于凝聚状态时， 其界面上发生的一切物理化学现象。（包括s-g,s-l,l-g,ss,l-l等统称表面）严格讲为界面现象，如：毛细现象，润湿 作用，液体过热，蒸气过饱和，吸附作用等统称界面现象 AS Sο (Interface phenomenon)。
（1）按分散相和分散介质的聚集状态分类
分散相 分散介质 名称 气 泡沫 液 液 乳状液 固 悬浮体，溶液胶 气 液 固 固溶胶 固 气 液 气 气溶胶 固
实例 肥皂泡沫 牛奶 泥浆，金溶胶 浮石，泡沫玻璃 珍珠，某些矿石 某些合金 雾 烟
（2）按分散相的分散度分类
类型 低分子 分散物系 分散相粒子半 径 <10-9m 分散相 原子 离子,小分子 性质 均相，热力学稳定物 系，扩散快，能透过 半透膜，形成真溶液 均相，热力学稳定物 系，扩散慢，不能透 过半透膜，形成真溶 液 举例 NaCI、蔗糖的 水溶液，混合 气体等 聚乙烯醇水溶 液
之一)：当毛细管插入润湿性液体水中时，管内液面呈凹面, △P背向 液面，使液体受到向上提升力而沿管内壁上升,当液柱产生的静压 力ρgh=△P时达平衡停止移动；反之，当毛细管插入非润湿性液体 汞中时产生管内凸液面，因△P向下,使管内液面下降至ρgh=△P 达平衡时停止，此为毛细现象。
大学物理化学--第10章
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2020/8/23
分散系统分类
根据分散相颗粒大小，分散系统可分为三类：
真溶液： d 1nm 胶体系统： 1nm d 1000nm 粗分散系统： d 1000nm
根据分散相和分散介质聚集状态不同，分散系统 可分为气溶胶、液溶胶、固溶胶等。
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如图所示，在CDFE 的桶内盛溶胶，在某一 截面AB两侧溶胶浓度不 同，C1>C2；可以观察到 胶粒从C1区向C2区迁移 的现象。
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2020/8/23
3. 沉降与沉降平衡
分散相粒子受力情况分析：
一方面是重力场的作用，它力图把粒子拉向容器 的底部，使之发生沉降。
另一方面当沉降作用使底部粒子数密度高于上部 时，由数密度差引起的扩散作用使粒子均匀分布。
第十章 胶体化学(Colloid Chemistry)
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2020/8/23
分散系统（dispersion system）
一种或几种物质分散在另一种物质中就构成 分散系统；被分散的物质称为分散相，另一种物质 称为分散介质。
分散相总是不连续的，又称为不连续相或内相； 分散介质一般都是连续的，又称为连续相或外相。
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2020/8/23
胶体系统 (1nm < d<1000nm)
(1)溶胶：分散相不溶于分散介质，有很大相 界面，是热力学不稳定系统。(憎液溶胶)
胶
(2)高分子溶液: 高分子以分子形式溶于介质，
体
分散相与分散介质间无相界面，是热力学稳定
系
系统。(亲液溶胶)
统
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
物理化学中的表面现象与胶体化学
物理化学中的表面现象与胶体化学物理化学是一门探讨物质性质变化及相关规律的学科。
与之相关的表面现象和胶体化学则是物理化学领域中一项重要的分支。
本文将从表面现象和胶体化学两个方面入手，探讨它们的基本概念、相关应用和研究意义。
一、表面现象观察一个物体，我们会发现它的表面是与外界直接接触的部分。
因此，表面现象是物质研究中一种极其普遍和重要的现象。
表面现象是指两种或两种以上介质相接触时，有特殊性质的现象出现。
在物理化学中，表面现象主要包括表面张力、毛细现象和润湿现象。
表面张力是液体表面处由于分子间作用力而表现出来的一种现象。
表面张力较大的液体在容器中形成凸面或水滴状，这种现象称为毛细现象。
液体与固体相接触时，液体能否在固体表面上均匀分布并附着称为润湿现象。
表面现象在自然界和人类生活中都有广泛应用。
例如，水平稳定的大船只是因为水面的表面张力；高楼大厦的毛细管水系统则利用了毛细现象；润滑油、乳液、涂料等都运用了润湿性质。
二、胶体化学胶体化学是涉及无色透明的小粒子（胶体）和它所处的环境之间的相互作用的学科。
胶体是介于小分子和宏观物体之间的一种存在形式，其中粒子的平均大小在1至1000纳米之间。
胶体物理包括多种胶体类型，例如溶胶、凝胶和气溶胶等。
胶体学科研究中的主要问题是如何制备胶体，以及在胶体中所表现出的各种特殊性质。
胶体的制备方法包括溶胶法、凝胶法和胶体化合物分解法等。
在胶体中存在的各种特殊现象包括布朗运动、泡沫现象和重力分选等。
胶体的应用十分广泛，例如在涂料、油墨、胶水、陶瓷、橡胶等方面都得到了广泛的应用。
另外，人类生命活动中的一些基础物质，例如蛋白质、肌肉等，都是以胶体形式存在的。
三、物理化学中的表面现象与胶体化学的关联表面现象与胶体化学之间有着密不可分的联系。
在液态物质中，固液接触面所呈现的动态变化与胶体的形成和演化密切相关。
例如，胶体粒子表面的物理化学特征决定了胶体粒子的成长和聚集行为。
此外，表面现象和胶体化学之间也有着一些实际应用。
物理化学及胶体化学知识点 -回复
物理化学及胶体化学知识点 -回复
物理化学：
1. 物理化学是研究物质性质、能量变化和它们之间的关系的学科。
2. 原子结构：原子由原子核和绕核运动的电子组成，原子核由质子和中子构成。
3. 化学键：共价键是通过原子之间的电子共享形成的，离子键是由电子转移形成的，金属键是由自由电子在金属晶体中形成的。
4. 物态：常见的物态有固态、液态和气态，转变的条件包括温度和压力等。
5. 反应速率：反应速率受到温度、浓度、催化剂和反应物性质等因素的影响。
6. 化学平衡：在闭合系统中，反应物和生成物的浓度达到动态平衡时，称为化学平衡。
7. 热力学：研究物质能量转换和分布的学科，包括热力学定律、热力学函数和热力
学循环等。
8. 电化学：研究物质的电性质，包括电解质溶液的电导性、电解过程中的氧化还原
反应等。
胶体化学：
1. 胶体是介于溶液和悬浮液之间的一种物质状态，具有介于分子和宏观颗粒之间的
特征。
2. 胶体颗粒尺寸范围一般在1纳米至1微米之间，可形成胶体稳定的分散系统。
3. 胶体的稳定性：胶体稳定的关键在于表面活性剂或电解质的存在，可以形成电双
层或生成吸附层来防止胶体的聚集。
4. 高分子胶体：高分子物质形成的胶体称为高分子胶体，例如胶状物质、凝胶等。
5. 胶体的应用：胶体在润滑、化妆品、油墨、医药、陶瓷等领域有广泛的应用，同
时也用于环境修复、纳米材料制备等领域。
以上是物理化学及胶体化学的一些知识点，通过学习和掌握这些知识，可以更好地理
解物质和化学反应的本质，进一步应用于实际科学研究和工程应用中。
物理化学表面现象及胶体化学总结
1.压缩因子任何温度下第七章表面现象1.在相界面上所发生的物理化学现象陈称为表面现象。
产生表面现象的主要原因是处在表面层中的物质分子与系统内部的分子存在着力场上的差异。
2.通常用比表面来表示物质的分散度。
其定义为：每单位体积物质所具有的表面积。
3.任意两相间的接触面，通常称为界面（界面层）。
物质与（另一相为气体）真空、与本身的饱和蒸气或与被其蒸汽饱和了的空气相接触的面，称为表面。
4.表面张力：在与液面相切的方向上，垂直作用于单位长度线段上的紧缩力。
5.在恒温恒压下，可逆过程的非体积功等于此过程系统的吉布斯函数变。
6.影响表面及界面张力的因素：表面张力与物质的本性有关、与接触相的性质有关（分子间作用力）、温度的影响、压力的影响。
7.润湿现象：润湿是固体（或液体）表面上的气体被液体取代的过程。
铺展：液滴在固体表面上迅速展开，形成液膜平铺在固体表面上的现象。
8.亚稳状态与新相生成：a.过饱和蒸汽：按通常相平衡条件应当凝结而未凝结的蒸汽。
过热液体：按通常相平衡条件应当沸腾而仍不沸腾的液体。
过冷液体：按相平衡条件应当凝固而未凝固的液体。
过饱和溶液：按相平衡条件应当有晶体析出而未能析出的溶液。
上述各种过饱和系统都不是真正的平衡系统，都是不稳定的状态，故称为亚稳（或介安）状态。
亚稳态所以能长期存在，是因为在指定条件下新相种子难以生成。
9.固体表面的吸附作用：吸附：在一定条件下一种物质的分子、原子或离子能自动地粘附在固体表面的现象。
或者说，在任意两相之间的界面层中，某种物质的浓度可自动发生变化的现象。
吸附分为物理吸附（范德华力）和化学吸附（化学键力）。
具有吸附能力的物质称为吸附剂或基质，被吸附的物质称为吸附质。
吸附的逆过程，即被吸附的物质脱离吸附层返回到介质中的过程，称为脱附（或解吸）。
10.吸附平衡：对于一个指定的吸附系统，当吸附速率等于脱附速率时所对应的状态。
当吸附达到平衡时的吸附量，称为吸附量。
气体在固体表面的吸附量与气体的平衡压力及系统的温度有关。
物理化学第十四章胶体化学
一、分散体系的分类
•真溶液 按分散相粒子的大小分类： •胶体分散体系
•粗分散体系 •液溶胶
按胶体溶液的稳定性分类
1.憎液溶胶 胶体化学的主要研究体系 半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子
分散在液体介质中。溶剂与粒子间亲合力弱。
溶剂蒸发后，再加入溶剂无法再形成溶胶。 不可逆体系。
2.亲液溶胶 大分子溶液
溶剂与粒子（大分子 ）间亲合力强。溶剂蒸 发后，产生凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶。 热力学上稳定、可逆的体系。
按分散相和介质的聚集状态分类： •固溶胶 •气溶胶
按胶体溶液的稳定性分类： •憎液溶胶 •亲液溶胶
按分散相粒子的大小分类
1.真溶液（分子分散体系）
分散相与分散介质以分子或离子形式均匀的单 相，热力学稳定。分散相粒子半径小于1 nm。
2.胶体分散体系 分散相粒子半径1 nm~100 nm。高分散的多相 体系，粒子有自动聚集的趋势，热力学不稳定。
A.复分解反应制硫化砷溶胶 2H3AsO3（稀）+ 3H2S →As2S3（溶胶）+6H2O
B.水解反应制氢氧化铁溶胶 FeCl3 +3H2O （热）→ Fe(OH)3 （溶胶）+3HCl
C.氧化还原反应制备硫溶胶 2H2S(稀）+ SO2(g) → 2H2O +3S (溶胶） Na2S2O3 +2HCl → 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶胶）
关于物理化学课程中胶体化学教学的探索与实践
明确 胶体 化学 与物 理化 学 的关 系
胶体 化学原 为 物理化学 的一 部分 ， 几十年 来 近
已发展成 为一 门独立 的学科 ， 它与 物理 化学关 系 但 又 很密切 。物理化 学 和胶体 化学 是属 于 同～ 范 畴 ，
现 出一定 的规律性 。 液表面 的 吸附量可 自热力 学 溶 导 出 的 Ｇｂｓ ｉ 公式计 算 。 圃一气 吸 附可 用单 分子 层 ｂ 吸 附 或多 分 子层 吸 附 理论 的 Ｉ 彻印Ⅲ ｒ 式 或 Ｂ Ｔ ｉ公 Ｅ 公式 来加 以描述 。 这样 既可 以使学 生对表 面现象 有
的学 时常被 削减 ， 至被挤 掉 。 目前 的现状看来 ， 甚 从
体 化学 只有 ｌ 时 ， 实太少 。 Ｏ学 确 搞好胶 体化学 教学
首 先要保证 足够 的讲课 时数 ， 胶体 化学 教学 看作 把
可有可无 ， 甚至 随意挤 掉 的做 法是完 全错误 的。
胶体 化 学 涉及 到 物 质表 面 的各 种 现象 与 胶 体 分 散体 系的各种性 质 ， 内容 极 为广泛 。因此搞好 胶 体 化 学教 学必 须精 选 教 材 ，认 真地 组 织 好课 堂 教 学， 在讲 授 中既 要有 系 统 的理 论概 述 ， 又要 突 出重 点 ， 注意 与实 际应 用 的联 系 ， 并 以及 理论 与 实 际 的 新发展 ， 使学 生 了解 胶 体化 学 ， 而 对胶 体 化学 发 从 生 兴趣 。 我们 认为搞好 胶体 化学 教学应 该注 意以下
的分子 因为它们 的吸 引力 未能 完全饱 和 ， 以能量 所
在 ，因此水 的净化 就涉 及到 如何破 坏胶 体 的问题 。
物理化学第十章 胶体化学
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电渗
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第三节
溶胶的稳定与聚沉
一 溶胶的稳定性
溶胶的聚结不稳定性：
溶胶的动力稳定性:
1）分散相粒子的布朗运动：在重力场中不易沉降
2）扩散电势（ζ电势）：稳定剂的存在使胶团形成
双电层结构，ζ电势越大，越不易聚沉。
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18
二
1
溶胶的聚沉
电解质对聚沉的影响 少量电解质的存在对溶胶起稳定作用；
过量电解质的存在对溶胶起破坏作用（聚沉） 1）聚沉值： 使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需最小电
解质的物质的量浓度。
2）反离子起聚沉作用，聚沉值与价数有关,聚沉值： 1 1 1 舒尔采(Schulze) 100 : 1.6 : 0.14 6 : 6 : 6 1 2 3 ——哈迪(Hardy)规则
+ ++ ++ + ++ + +
+ + -
-
+ + + -
热力学电势φ 0 斯特恩电势φ 电动电势ζ：
固体表面 斯特恩面 滑动面
+ +
物理化学14章_胶体与大分子溶液
物理化学14章_胶体与大分子溶液一、胶体胶体是一种分散体系，其中分散相的粒子大小在1-100nm之间。
这种分散体系具有一些特殊的性质，例如光学、电学和动力学性质，这使得胶体在许多领域都有广泛的应用。
1、胶体的分类胶体可以根据其分散相的不同分为不同类型的胶体，例如：（1）金属胶体：以金属或金属氧化物为分散相的胶体，如Fe(OH)3、TiO2等。
（2）非金属胶体：以非金属氧化物、硅酸盐、磷酸盐等为分散相的胶体，如SiO2、Al2O3、Na2SiO3等。
（3）有机胶体：以高分子化合物为分散相的胶体，如聚合物、蛋白质、淀粉等。
2、胶体的制备制备胶体的方法有多种，例如：（1）溶解法：将物质溶解在适当的溶剂中，通过控制浓度和温度等条件使物质析出形成胶体。
（2）蒸发法：将溶剂蒸发，使溶质析出形成胶体。
（3）化学反应法：通过化学反应生成胶体粒子。
3、胶体的性质胶体具有一些特殊的性质，例如：（1）光学性质：胶体粒子对光线有散射作用，因此胶体具有丁达尔效应。
（2）电学性质：胶体粒子可以带电，因此胶体具有电泳现象。
（3）动力学性质：胶体粒子由于其大小限制，表现出不同于一般粒子的动力学性质，例如扩散速度较慢、沉降速度较慢等。
二、大分子溶液大分子溶液是一种含有高分子化合物的溶液，其中高分子化合物通常具有较大的分子量。
这种溶液具有一些特殊的性质，例如分子量较大、分子链较长、分子间相互作用较强等。
1、大分子溶液的分类大分子溶液可以根据其组成的不同分为不同类型的溶液，例如：（1）合成高分子溶液：由合成高分子化合物组成的溶液。
（2）天然高分子溶液：由天然高分子化合物组成的溶液，如蛋白质、淀粉、纤维素等。
2、大分子溶液的制备制备大分子溶液的方法有多种，例如：（1）溶解法：将大分子化合物溶解在适当的溶剂中，通过控制浓度和温度等条件使其溶解。
（2）化学反应法：通过化学反应合成大分子化合物并将其溶解在适当的溶剂中。
3、大分子溶液的性质大分子溶液具有一些特殊的性质，例如：（1）粘度：大分子溶液通常具有较高的粘度，这是因为大分子链较长，运动较困难。
物理化学：第十二章 胶体化学(2)
总作用势能：E = ER + EA
粒子的平动能＝(3/2) RT <Emax时，溶胶稳定; >Emax时，溶胶不稳定
ER 势 能
E
Emax
0
x
第二最小值
EA 第一最小值
EA曲线的形状由粒子本性决定，不受电解质影响； ER曲线的形状、位置强烈地受电解质浓度的影响。 电解质浓度对胶体粒子势能的影响：
2. 扩散双电层理论
常用名词： 双电层： 质点表面电荷与周围介质中的反离子
构成的电层；
表面电势0：带电质点表面与液体的电势差： 电势： 固、液两相发生相对运动的边界处与液
体内部的电势差。
1) 亥姆霍兹平板电容器模型
0
1879年，亥姆霍兹 首先提出在固液两相之 间的界面上形成双电层 的概念。
0
x
电泳或电渗实验证明：溶胶的分散质和分散 介质都带电，且所带的电性是不同的。
在电泳实验中，当溶胶粒子向负极迁移时，说 明胶粒带正电，此溶胶称为正溶胶；当溶胶粒子向 正极迁移时，说明胶粒带负电，此溶胶称为负溶胶
在电渗实验中，则正好相反。当介质向负极迁移 时，说明胶粒带负电，此溶胶称为负溶胶；当介质向 正极迁移时，说明胶粒带正电，此溶胶称为正溶胶。
本体之间的电势差
Stern 模型：固定 层＋扩散层
固体表面 Stern面 滑动面
电势
0
0
--- 热力学电势，固体 表面与溶液本体的电
势差与溶液中电位离
子的浓度有关。
---- Stern电势。 Stern面与溶液本体的
电势差
距离
---- 电动电势（Zata电 势）滑动面与溶液本 体的电势差其值取决 于可动层的厚度
物理化学胶体化学知识点
金属Ag块体
>100nm 光反射，银白色
6.２ 胶体系统的制备
粗分散系统
(d>1000nm)
分子分散系统
(d<1nm)
胶体系统
(1<d<1000nm)
（１） 分散法: 1) 机械粉碎；2）电分散；3）超声分散法；4）胶溶法
（２）凝聚法：
1）物理凝聚法：
如：蒸气凝聚法，固态苯与钠,在真空下气化, 到冷却的 器壁上冷凝。
如：还原法， 主要制备金属溶胶 氧化法， 主要制备非金属溶胶
水解法， 主要制备金属氧化物溶胶
复分解法， 主要制备盐类溶胶
3）有序分子组装法：Fendler开创的膜模拟技术。 如：单分子膜法 反胶束法 囊泡法 自组装法
这些方法的共同特点是：降低形成新相的表面能； 使已形成的新相不再生长。
不讲 3、 胶体形成热力学基础
第六章 胶体物理化学
6.1 概念
胶体是一种分散系统 分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质之中, 所构成 的系统
分散相：被分散的物质 分散介质：另一种连续分布的物质
分散系统
粗分散系统 ( d > 103 nm) 胶体系统（1 nm < d < 103 nm) 真溶液（d < 1nm)
(氢原子半径 0.05 nm)
溶胶带电的原因： a）固体的溶胶粒子，可从溶液中选择性地吸附某种离子
而带电。 其规则是：离子晶体表面从溶液中优先吸附能与它晶格上
离子生成难溶或电离度很小化合物的离子。
如：
AgI KI AgI I Ag
m
m1
可见在KI溶液中，AgI颗粒易带负电（可理解为AgI局部溶解）。
AgI AgNO3 AgI Ag I
物理化学与胶体化学教学大纲
《物理化学与胶体化学》教学大纲(供四年制药物制剂本科专业用)前言物理化学与胶体化学是一门专业基础理论课。
药物制剂本科专业的学生在继无机化学、有机化学和分析化学后学习本门课程，能为以后学习中药化学、药剂学、炮制学和中药鉴定等专业课程以与将来从事中药与药物制剂研究开发工作奠定良好的化学理论基础。
物理化学与胶体化学的理论很多都是从生产实践中概括出来，因此，反过来它将为生产和科研服务。
随着医疗技术的发展和医药研究的深入，学科之间的相互渗透与相互联系越来越多，药学科学与物理化学与胶体化学的结合也越来越紧密。
从天然药物中分离提取有效成分，需要应用蒸馏、萃取、乳化、吸附等原理和方法，需要掌握溶液与表面现象、胶体化学等方面的知识。
在药物生产中，选择工艺路线，需要掌握影响化学反应速度的各种因素，要探索反应的机理，这就需要化学动力学和化学热力学的知识。
对产品的精制、产品的稳定性的研究，需要掌握溶液、表面现象与化学动力学等方面的知识。
在药物合成的研究中，应了解药物的结构与性质的关系，以便寻找最有效的药物，这就需要掌握物质结构的知识。
而合成的过程中，需要化学动力学的知识。
在药物制剂方面，剂型的研究、改革时，应了解表面现象方面的内容，了解分散程度对药物性能的影响，同样的药物，主药颗粒越细小，药效越好。
如纳米技术的发展必将对药物剂型的改革起着十分重要的作用。
从发展的趋势来看，药学的各个领域中正日益深广地与物理化学相结合，掌握好物理化学与胶体化学的原理和方法，对药学工作者来说是非常必要的。
根据药学专业对本课程的要求，系统和重点相结合，选定化学热力学，相平衡，化学平衡，电化学，化学动力学、表面现象、溶胶，大分子溶液等作为讲课和实验的基本内容。
根据教学计划(甘肃中医学院)，本课程共90学时，其中讲课共60学时，实践30学时。
教学要求和内容理论讲授部分绪论[教学要求]1、掌握物理化学与胶体化学课程的基本内容。
2、熟悉学习物理化学与胶体化学必须的数理知识。
天津大学物理化学第五版-第十二章-胶体化学
van der Waals 吸引力：EA -1/x2 双电层引起的静电斥力：ER ae-x
总作用势能：E = ER + EA
EA曲线的形状由粒子本
性决定，不受电解质影响；
ER曲线的形状、位置强
烈地受电解质浓度的影响。
ER 势 能
E
n : 分散相的折射率； n0：分散介质的折射率；
：散射角；
l : 观测距离
I＝ 9 2V 2C 2 4 l 2
n 2 n02 n2 2n02
2
1 cos 2
I0
由 Rayleigh 公式可知：
1) I V 2
可用来鉴别小分子真溶液与胶体溶液；
如已知 n 、n0 ，可测 I 求粒子大小V 。
2. 憎液溶胶的聚沉 溶胶粒子合并、长大，进而发生沉淀的现
象，称为聚沉。
(1) 电解质的聚沉作用 聚沉值使溶胶发生明显的聚沉所需电解质的最小浓度 聚沉能力聚沉值的倒数
EA 曲线的形状由粒子本性决定，不受电解质影响； ER 曲线的形状、位置强烈地受电解质浓度的影响。
电解质浓度与价数增加，使胶体粒子间势垒的高度 与位置发生变化。
分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质之中
分散相：被分散的物质 （dispersed phase） 分散介质：另一种连续分布的物质
medium)
（dispersing
分子分散系统
胶体分散系统
粗分散系统
例如：云，牛奶，珍珠
按分散相粒子的大小分类
类型
粒子大小
特性
举例
低分子溶 液(分子分
散系统)
<1nm
物理化学及胶体化学课后答案
52第十二章胶体化学12－1 如何定义胶体系统？总结胶体系统的主要特征。
答：(1) 胶体定义：胶体系统的主要研究对象是粒子直径d至少在某个方向上在1－100nm之间的分散系统。
(2) 胶体系统的主要特征：溶胶系统中的胶粒有布朗运动，胶粒多数带电，具有高度分散性，溶胶具有明显的丁达尔效应。
胶体粒子不能透过半透膜。
[注] 溶胶系统中的胶粒的布朗运动不是粒子的热运动，且只有溶胶才具有明显的丁达尔效应。
12－2 丁铎尔效应的实质及产生的条件是什么？答：丁铎尔现象的实质是光的散射作用。
丁铎尔效应产生的条件是分散相粒子的直径小于入射光波长、分散相与分散介质的直射率相差较大。
12－3 简述斯特恩双电层模型的要点，指出热力学电势、斯特恩(Stern)电势和 电势的区别。
答：斯特恩认为离子是有一定大小的，而且离子与质点表面除了静电作用外还有范德华力。
(1) 在靠近质点表面1～2个分子厚的区域内，反离子受到强烈地吸引而牢固地结合在质点表面，形成一个紧密地吸附层－斯特恩层，(2) 在斯特恩层，非离子的电性中心将形成一假想面－斯特恩面。
在斯特恩面内电势呈直线下降的变化趋势，即由质点表面的 0直线下降至处的 s， s称为斯特恩电势；(3) 其余的反离子扩散地分布在溶液中，构成双电层的扩散层部分。
在扩散层中，电势由 s降至零。
因此斯特恩双电层由斯特恩层和扩散层构成；(4) 当固、液两相发生相对运动时，紧密层中吸附在质点表面的反离子、溶剂分子与质点作为一个整体一起运动，滑动面与溶液本体之间的电势差，称为 电势。
热力学电势 0是质点表面与液体内部的总的电位差，即固液两相之间双电层的总电势。
它与电极∕溶液界面的双电层总电势相似，为系统的热力学性质，在定温定压下，至于质点吸附的(或电离产生的)离子在溶液中活度有关，而与其它离子的存在与否无关。
斯特恩电势 s是斯特恩面与容液本体的电势差，其值与集中在斯特恩层里的正负离子的电荷总数有关，即与双电层的结构状态有关。
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K+
(AgI)m 胶核
IIIK+
胶 粒
I-
胶 团
IK+
K+
I-
K+
K+
例2：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓ 过量的 AgNO3 作稳定剂 胶团的结构表达式： [(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3–]x+ x NO3–
胶核
|______________________________| |_______________________________________|
流动电势 与电渗现象相反的作法是加压力使液体流过毛细
管或多孔性物质，则在毛细管或多孔性物质两端
产生电位差——流动电势，是电渗的反过程。液 体流动产生电(Quincke发现)。
沉降电势 胶粒在重力场作用下发生沉降而产生电位差 （Dorn效应) 带电的介质发生流动，则产生 流动电势。质点运动产生沉降 电势
比表面很大。
（3）易聚结不稳定性
不稳定性
因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是 热力学不稳定系统，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. 胶体的光学性质 丁铎尔（Tyndall ）效应 1869年Tyndall发现，若令一束会聚 光通过溶胶，从侧面可以看到一个 发光的圆锥体，这就是Tyndall效应
正负离子整齐地排列于界面层的两侧, 电荷分布情 况就如同平行板电容器.
扩散双电层模型 (1909年古依-查普曼) 溶液中的反离子因为热运动应呈扩散状态分布在 溶液中, 而不是整齐地排列在一个平面上.
紧靠固体表面 , 过剩负离子浓度 最大 , 相应的固体表面上的电势 即为热力学电势0 . 随着离开固 体表面愈远 , 过剩负离子浓度降 低, 电势也逐渐减小, 直到过剩负 离子浓度为零, 电势也为零.
其他分散体系也会产生一 点散射光，但远不如溶胶 显著。
Tyndall效应产生的实质是光的散射 Tyndall效应已成为判别溶
溶胶
胶与分子溶液的最简便的
方法。
瑞利（Rayleigh）公式
1871年，瑞利研究了大量的光散射现象，对于粒子 半径在47nm以下的溶胶，导出了散射光总能量的 计算公式，称为瑞利公式：
－
胶核 胶团
胶核
胶粒 胶团
胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶
核中相同的某种离子，用同离子效应使胶核不易 溶解。 若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱的 负离子，所以自然界中的胶粒大多带负电，如泥 浆水、豆浆等都是负溶胶。
例1：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓
过量的 KI 作稳定剂
当这两种效应相反的力相等时，粒 子的分布达到平衡，粒子的浓度随 高度不同有一定的梯度，如图所示。
这种平衡称为沉降平衡
c2 Mg 0 h2 h1 ln 1 c1 RT
这就是高度分布公式 粒子质量愈大，其平衡浓度随高度的降低亦愈大。
4. 胶体的电学性质 带电界面的双电层结构 在溶液中固液界面层上往往呈现带电现象, 其原 因可能有: 吸附：固体表面从溶液中有选择地吸附某种离子而带电 电离：固体表面上的物质粒子, 在溶液中发生电离
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。
不同电解质的聚沉值 (mmol/dm3)
负溶胶(As2S3) LiCl NaCl KCl 1/2 K2SO4 HCl CaCl2 BaCl2 MgSO4 1/2Al2(SO4)3 AlCl3 58.4 51 50 65 31 0.65 0.69 0.80 0.096 0.093 正溶胶(Al2O3) NaCl KCl KNO3 K2SO4 K2Cr2O7 K2C2O4 K3[Fe(CN)6] 43.5 46 60 0.30 0.63 0.69 0.08
+
NaCl 溶液
Fe(OH)3 溶胶
电渗
指在电场作用下液体(通常是 水)相对于和它接触的固定的 固体相作相对运动的现象
在外加电场作用下，分散介质的定向移动现 象称为电渗。
由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质 带与胶粒相反的电荷。在外电场作用下，胶粒和 介质分别向带相反电荷的电极移动，就产生了电 泳和电渗的电动现象，这是因电而动。
3. 散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。应用此原理， 可制成乳光计，用已知浓度去求未知胶体溶液的浓度。
3. 胶体的动力学性质 布朗（Brown）运动 1827 年植物学家 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。
后来又发现许多其它物质如煤、 化石、金属等的
憎液溶胶的特性 （1）特有的分散程度 高分散性 粒子的大小在1-100 nm之间，因而扩散较慢 ，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳 定性 和乳光现象。 多相不均匀性 （2）多相不均匀性 具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成， 结构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构， 而且粒子大小不一，与介质之间有明显的相界面，
分子溶液、胶束 （3）分子分散系： < 10–9m 包括真溶液
胶体分散系统类型
根据胶体系统的性质至少可分为两大类：
（1）憎液溶胶
简称溶胶，由难溶物分散在分散介质中所形 成，粒子都是由很大数目的分子构成，大小不等 系统具有很大的相界面，很高的表面Gibbs 自由能，很不稳定，极易被破坏而聚沉
聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学
无机胶体的稳定性和聚沉作用
溶胶的稳定性 溶胶-高分散、多相不均匀性 、不稳定
溶胶能相对稳定存在的原因
①胶粒的布朗运动使溶胶不致因重力而沉降，即动力学稳 定性。 ②胶团双电层结构的存在，胶粒都带相同的电荷，相互排 斥，不易聚沉。 ③胶团双电层中反离子的水化作用使得胶粒的外面有一层 水化膜，阻止了胶粒的互相碰撞而结合变大。
胶团的结构表达式 ：
[(AgI)m n I – (n-x)K+]x– xK+
胶核
|________________________|
胶粒（带负电） |________________________________| 胶团（电中性）
K+ K+ K+
胶 团 构 造 示 意 图
K+
K+
III-
I-
IIK+
(1)电泳： (2)电渗： (3)流动电势：
电动现象
动电现象
(4)沉降电势：
以上四种，均为分散相和分散介质的相对移动的 有关电现象——电动现象。
8.2 无机胶体系统
构成分散相的物质为无机化合物的颗粒或者晶体 制备方法 I. 分散法 II. 凝聚法 物理凝聚法 化学凝聚法
机械研磨法
超声波分散法 胶溶法 电弧法
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。
当半径大于5 m，Brown运动消失。
扩散作用
胶粒也有热运动，因此也具有扩散和渗透压。只 是溶胶的浓度较稀，这种现象很不显著。
电解质的聚沉作用
在溶胶中加入少量电解质，可以使胶粒吸附的离子增加， ζ电势提高，增加溶胶的稳定性，称为稳定剂。 当电解质的浓度足够大, 部分反粒子进入紧密层，而使ζ电 势降低, 扩散层变薄, 胶粒之间静电斥力减小而导致聚沉， 则称为聚沉剂。
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（mmol.dm-3）。从已知的表值可见，对同一溶胶， 外加电解质的离子价数越低，其聚沉值越大。
胶粒（带正电）
胶团（电中性）
NO3NO3NO3Ag+ Ag+
胶 团 构 造 示 意 图
NO3Ag+ Ag+ Ag+
NO3-
Ag+
NO3-
NO3Ag+
(AgI)m 胶核
Ag+ Ag+ Ag+
Ag+ Ag+
胶 粒
胶 团
NO3-
NO3-
NO3-
NO3-
NO3-
电动现象
电泳
在外加电场作用下，胶体粒 子在分散介质中定向移动的 现象称为电泳。
物理化学
第八章 胶体化学
8.1 胶体的概念与性质
1. 分散系统 分散系统:一种或几种物质分散在另一种物质中所 构成的系统
分散质: 被分散的物质，又称为分散相
分散介质: 呈连续分布的起分散作用的物质
按分散相粒子大小分类： （1）粗分散系 ：>10–6m 包括悬浊液、乳浊液
（2）胶体分散系： 10–9 ~ 10–6m 包括溶胶、高
粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动 为Brown运动。
1903年发明了超显微镜，用超显微镜可以观察到溶胶粒子 不断地作不规则“之”字形的运动，从而能够测出在一定 时间内粒子的平均位移。
通过大量观察，得出结论：
粒子越小，Brown运动越激 烈。其运动激烈的程度不随
时间而改变，但随温度的升
高而增加。
影响溶胶稳定性的因素 1. 外加电解质的影响。
这影响最大，主要影响胶粒的带电情况，使电位下降， 促使胶粒聚结
2. 浓度的影响。
浓度增加，粒子碰撞机会增多
3. 温度的影响。
温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加
4. 胶体体系的相互作用。
带不同电荷的胶粒互吸而聚沉
溶胶的聚沉 聚沉——胶体中的分散相微颗粒相互聚结合并， 颗粒变大，进而产生沉淀的现象
扩散层: 斯特恩面与固体表面之间的空间为斯特恩层(即 紧密层), 斯特恩面至溶液本体电势为零处之间的空间称为 扩散层.