第四章 胶体化学(合)
【胶体和界面化学】研究生课件5
§第三节 阳离子表活剂和阴离子表活剂混合体系
1、对cmc的影响 • 混合体系的cmc无
论何种比例右图4、 5为两个单纯阴阳 离子表面活性剂的 混合物的表面张力 曲线， • 1、2、3为1：1混 合体系的曲线。
§第三节 阳离子表活剂和阴离子表活剂混合体系
• 该体系的特点 ： • (1) 所有比例中1：1的表面活性最高，即cmc最
（3．14)
常数A1B1可自纯组分l溶液的表面张力实验数据求出 ， A2B2则自纯组分2溶液的表面张力数据求得。根据 上式即可求出混合溶液的浓度、组成与表面张力的关 系，于是即可自纯组分溶液的表面张力曲线计算出混 合溶液的表面张力曲线．不必再进行测定。
§第一节 理想混合体系和非理想混合体系
右图为两种同系物混合溶液 计算值和实验值的表面张力 。可以看出，很好的相符， 特别是在cmc以下。 在计算cmc以上的表面活性 剂混合溶液的表面张力时， 可以假设形成的胶团对表面 张力没有贡献(因其亲水性 很强)，只有未缔合的单体 有贡献。
xi C 0(1K0 )
icmc
3.1
§第一节 理想混合体系和非理想混合体系
对于两组分离子表活剂的混合水溶液体系
1 x x 1K0 C C C 12cmc
1
0(1 K0 ) 1cmc
2
0(1 K0 ) 2cmc
3．2
式中C12为混合水溶液的cmc，C1 和C2分别为组分1 和2的cmc；x1和x2则分别为混合物中组分1及2的摩 尔分数；K0为与胶团反离子结合度有关的常数。 根据此式，可从两种离子表活剂的cmc计算出不同 比例混合物的cmc，如二者为同系物，可认为K0值相 同（K0可根据文献或通过实验得出）。
胶体化学(物化重难点)
电势的值小于热力学电势且受外加电解质的影响很大；决定胶粒电泳速度的物理量是
电势，而不是热力学电势；向溶胶中加入电解质，可改变 电势，但对热力学电势无影响；
电势等于零的状态称为等电态，在等电态，扩散层厚度为零，胶粒不带电，在电场作用
下，无电泳现象。 10.2.7 胶团结构 溶胶的胶团结构分为胶核、 胶粒及胶团三个层次。 以AgCl溶胶为例， 当用KCl与AgNO 3 制备AgCl溶胶时，胶粒和胶团的组成、结构与KCl和AgNO 3 相对用量有关，若AgNO 3 过量， 则胶粒与胶团结构如图 2，即 胶体粒子 滑动面
10.2.1 胶体定义：分散相粒子在某维上的线度为 1 nm～100nm 时的高分散系统称为胶 体。按分散相粒子线度分类：分子分散系统（真溶液，如乙醇水溶液） 、胶体分散系统（如 碘化银溶胶） 、粗分散系统（如牛奶） 。 10.2.2 按胶体系统稳定性分类 憎液溶胶： 分散相不能溶于分散介质中所形成的胶体系统。 对于由金属及难溶于水的卤 化物、硫化物或氢氧化物等在水中形成的胶体称憎液溶胶（简称为胶体） 。憎液溶胶的粒子 均是由数目众多的分子构成，存在着很大的相界面，因此憎液溶胶具有高分散性、多相性以 及热力学不稳定性的特点。如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。 形成憎液溶胶的必要条件是： （1）分散相的溶解度要小； （2）必须有稳定剂存在，否则 胶粒易聚结而聚沉。 憎液溶胶的制备：分散法包括研磨法、胶溶法（如 Fe(OH)3 溶胶的制备） 、超声分散法、电 弧法； 凝聚法包括化学凝聚法 （如水解反应制氢氧化铁溶胶） 和物理凝聚法 （如更换溶剂法、 蒸气骤冷法等） 。 憎液溶胶的净化：目的是除去对新制备的溶胶的稳定性不利的过多的电解质或其它杂 质。净化的方法主要有渗析法和超过滤法。 亲液溶胶： 半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中所形成的系统。 高分 子溶液为亲液溶胶。将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶。因此，
胶体化学核心知识点
1.胶体的定义及分类胶体（Colloid）又称胶状分散体（colloidal dispersion）是一种较均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散相，另一种连续相。
分散质的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1~100nm之间的分散系是胶体；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。
按照分散剂状态不同分为：气溶胶——以气体作为分散剂的分散体系。
其分散质可以是液态或固态。
（如烟、雾等）液溶胶——以液体作为分散剂的分散体系。
其分散质可以是气态、液态或固态。
（如Fe(OH)3胶体）固溶胶——以固体作为分散剂的分散体系。
其分散质可以是气态、液态或固态。
（如有色玻璃、烟水晶）按分散质的不同可分为：粒子胶体、分子胶体。
如：烟，云，雾是气溶胶，烟水晶，有色玻璃、水晶是固溶胶，蛋白溶液，淀粉溶液是液溶胶；淀粉胶体，蛋白质胶体是分子胶体，土壤是粒子胶体。
2.胶体的不同表征方式胶体分散体系分为单分散体系和多分散体系。
单分散系表征可以用分散度、比表面积法（不规则形状包括单参数法，双参数法和多参数法）多分散体系可以用列表法、作图法，如粒子分布图，粒子累计分布图。
用激光粒度分析仪测定。
胶体的稳定性一般用zeta电位来表征。
zeta电位为正，则胶粒带正电荷，zeta电位为负，则胶粒带负电荷。
zeta电位绝对值越高，稳定性越好，分散度越好，一般绝对值>30mV说明分散程度很好。
胶体的流变性表征—黏度。
可用毛细管黏度计，转筒黏度计测定。
3.有两种利用光学性质测定胶体溶液浓度的仪器；比色计和浊度仪，分别说明它们的检测原理比色计它是一种测量材料彩色特征的仪器。
比色计主要用途是对所测材料的颜色、色调、色值进行测定及分析。
工作原理：仪器自身带有一套从淡色到深色，分为红黄蓝三个颜色系列的标准滤色片。
仪器的工作原理是基于颜色相减混合匹配原理。
罗维朋比色计目镜筒的光学系统将光线折射成90°并将观察视场分成可同时观察的左右两个部分，其中一部分是观察样品色的视场；另一部分是观察参比色（即罗维朋色度单位标准滤色片）的视场。
胶体化学第四章第五节
§4.5
3. 吡啶盐
阳离子表面活性剂
吡啶盐是属于特种形式叔胺，它与高级卤代烷反 应生成与季胺盐相似的烷基吡啶盐。
式中R＝C12一C18，X＝Cl，Br。 例如，氯化十二烷基吡啶、氯化十六烷基吡啶、 溴化十六烷基吡啶及氯化十七酰甲胶基吡啶等均 为这种类型的阳离子表面活性剂。 它们主要用作纤维的防水剂，染色助剂和杀菌剂。
§4.5 阳离子表面活性剂
2. 季铵盐及季胺化反应 季铵盐是常用的阳离子表面活性剂，具有如下化 学结构式
式中R，Rl，R2，R3是四个相同的或不同的烷基， X是卤素原于或酸根。
§4.5
阳离子表面活性剂
2. 季铵盐及季胺化反应
（ 1 ）季胺化反应： 由叔胺与烷化剂作用生成季铵盐的反 应，称为季胺化反应。常用的烷化剂如表所示：
§4.5
2. 季铵盐
阳离子表面活性剂
（2）季铵盐的性质及应用 季铵盐一般都有良好的水溶性，并随其碳链长度的增加， 水溶性下降，碳原于数低于C14的易溶于水，高于C14的难溶 于水。若季铵盐的烷基中含有不饱和的基团时，能增加它 们的溶解性。克拉夫特温度与碳链长度有如下线性关系。 kraff点=a+b n 式中n为碳链长，a,b为常数。 季铵盐阳离子表面活性剂带有正电荷，对于带有负表 面电荷的纺织品、金属、玻璃、塑料、矿物、动物或人体 组织等具有强的吸着能力，易在基质表面上形成亲油性膜 或产生阳电性，故广泛用作纺织品的防水剂、柔软剂、抗 静电剂、缓蚀剂和杀茵消毒剂等。
§4.5 阳离子表面活性剂
1. 铵盐型
(2) 铵盐的性能与应用
铵盐为弱碱盐，对pH较为敏感，处在酸性条件下，形成可 溶于水的铵盐，碱性条件则游离出胺。
铵盐的物性与胺不同，一般为不挥发性的无臭固体，易溶 于水而不溶于醚、烃等有机溶剂。例如，十二胺虽是体后，加入醋 酸，生成的十二胺醋酸盐，是能溶于水的良好的表面活性剂。 脂肪族高级铵盐主要用作表面活性剂的原料。低级铵盐阳 离子表面活性剂可作为纤维软整理剂，酸性溶液的缓蚀剂等。
教案高中化学胶体化合物
教案高中化学胶体化合物
教学目标：
1. 了解胶体的定义和性质；
2. 能够区分溶液、悬浮液和胶体；
3. 掌握胶体的制备方法和表征方法；
4. 能够解释胶体的稳定性及其应用。
教学重点：
1. 胶体的定义和性质；
2. 胶体的制备方法和表征方法；
3. 胶体的稳定性及应用。
教学难点：
1. 胶体和溶液、悬浮液的区分；
2. 胶体的表征方法的理解。
教学准备：
1. 教材：高中化学教科书；
2. 实验器材：玻璃棒、试管、试剂瓶等；
3. 实验药品：淀粉溶液、明胶溶液等。
教学过程：
1. 引入胶体的概念（10分钟）
通过实际生活中的例子和图示，引入胶体的概念，让学生了解什么是胶体，与溶液和悬浮液的区别。
2. 胶体的制备方法（20分钟）
介绍胶体的制备方法，包括物理法和化学法，并进行实验演示或实验操作，让学生亲自制备胶体。
3. 胶体的性质和表征方法（20分钟）
讲解胶体的性质，如颜色、透明度等，并介绍胶体的表征方法，如透射电镜、超速离心等。
4. 胶体的应用（15分钟）
探讨胶体的应用，如在食品工业、医药工业等领域的应用，并让学生展示或发表自己的看法。
5. 总结与评价（15分钟）
总结胶体的定义、性质、制备方法、表征方法和应用，并对学生的学习情况进行评价和反馈，帮助学生解决学习中的问题。
教学反思：
通过本节课的教学，学生应该能够掌握胶体的概念、性质、制备方法、表征方法和应用，
帮助学生建立起对胶体化合物的整体认识，提高化学知识的理解和应用能力。
天津大学胶体与表面化学课件第四章界面现象和吸附
所以： wr
dAs
- 表面张力， 表示液体增加单位表面 积时，环境所做的可逆功，单位 J. m-2。
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3
由于恒T、P下，可逆非体积功等于系统的Gibbs函数变
wr dGT .P dA
所以：
(
G As
)T
.P
所以也称为增加单位表面积时增加的Gibbs函数， 单位 J.m-2。
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4
注：表面张力:
F / 2l
单位面积表面功:
wr
dAs
单位面积表面Gibbs函数:
( G As
)T .P
三者虽为不同的物理量，但三者单位均可
化为 N.m-1 。
因为: N.m-1 = N.m/m2 = J/m2
根据Van’t Hoff 等压方程
吸附平 衡常数
吸附热
ln
Kp
H RT
ln
C
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设: A + S 平衡 CgA
A-S CsA
Kp
C As
C
g A
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因为 CsA与色谱的保留体积VR成正比（即CsA∞ VR ）。
C
s A
C
g A
KVR
Kp
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5
二、热力学公式：（先考虑系统内只有一个相界面）
dG SdT Vdp dn B() B() dA B
du Tds PdV dn B() B() dA B
胶体化学第4章 表面张力 毛细作用和润湿作用
则x与y各增加dx和dy 。
Young-Laplace 公式
移动后曲面面积增量为： dAs (x dx)( y dy) xy
D'
x dx C'
o'
xdy ydx (dydx 0)
增加这额外表面所需功为
A'
D
dz
B'
C
y
o
Wf g xdy ydx
克服附加压力所作的功为 W ' psdV dV xydz
第四章 表面张力、毛细作用和 润湿作用
附加压力
表面现象
表面润湿 表面吸附
蒸汽压
毛细现象
表面张力和表面能
ps
界定：界面和表面
什么是界面?
不同相态之间，两相紧密接触、约有几个分子厚度的 过渡区，称为该两相的界面（interface）。
常见的界面有：
液体 界面 性质
气-液界面 液-液界面 液-固界面
气-固界面 固-固界面
液体界面性质的研究内容
研究对象： 液-气界面性质; 液-固界面性质; 液-液界面
基本内容： 1、物体表面会发生怎样的物理化学现象 2、物体表面分子和内部有何不同 3、界面现象对体系性质的影响
前沿热点、实际应用：
1、超临界干燥技术 2、仿生材料——超疏水、超亲水材料 3、分子子组装膜；LB膜。。。。。。
狭义的表面吉布斯自由能：
g
G ( A ) p,T ,nB
保持温度、压力和组成不变，每增加单位表面积时，
Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自由能，或简称表
面自由能或表面能，用符号g 或 表示，单位为J·m-2。
等温、等压条件下，可逆的增加单位表面积时，环 境对体系所做的功转化为表面层分子的吉布斯自由能。
胶体化学第4章
2 2
K 1n
m K 2 2 2r1 h
式中，K1和K2是仪器常数；n为转速，φ为扭力弹簧偏转的刻 度。黏度计出厂时仪器常数皆已标出，只要测出不同n下的φ， 就可得出不同D下的τ-D流变曲线。
塑性流体和假塑性流体的流变参数计算如下：
P
2 1
8lv
P gh
对于选定的仪器和实验条件， 式中r、l、v、h均为常数，所以
η =kρ t
t 0 0t0
k为仪器常数，ρ 为液体的密度。
2、同轴转筒型黏度计 同轴转筒型黏度计主要研究非牛顿液体 的流变性。
它的主要构造如图所示， 由两个同轴圆筒组成。
经推导，不同转速下的D和τ计算公式 2 r n
所以，在体积分数相同的情况下，不对称的粒子其体 系黏度比对称质点（如球形质点）的体系黏度要大。
对于粒子为任意形状的稀分散体系，黏度方程可写为
ηr = 1+ Kφ
式中，K为形状系数。粒子越不对称，K值越大,溶液的黏度越 高。
3、粒子溶剂化对黏度的影响
Einstein定律中，体积分数φ均指分散相的有效体积分数。 若质点在分散介质中发生溶剂化作用，溶剂化层随质点一起 运动，使得质点有效体积分数增大，φ干→φ湿，则
第四章 分散体系的流变性质 第一节 流变性质的基本概念与规律 一、基本概念: 1、切变速率和切应力 在流速不太快时，可以把流动着的液体看作是许多相互平行移动 的液层（如右图）， 由于各层的速度不同，
dv 便形成速度梯度 。 dx
速度梯度也叫切变速率D， 单位为s-1。 切应力τ——在单位液层面积上所需施加的克服流动阻力的力。 单位为N/m2.
胶体化学(2015.8)要点
述
一、分散系统 胶体化学是一门独立学科，胶体现象具有自身独特的规律性，在衣、食、住、
所谓分散系统，是一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统。如牛奶中 行等各方面会遇到胶体化学相关问题。在工农业生产中也普遍存在。如云、雾（气
奶油液滴分散在水中，颜料分散在有机液体中形成油漆等。通常把被分散的物质 液溶胶）、泡沫（液气溶胶）、高空灰尘（气固溶胶）、牛奶（液液溶胶）等。还 有石油钻井中的钻井液，原油开采中的乳化原油、调剖堵水中水凝胶等。 称为分散相，起分散作用的物质叫分散介质。
更换溶剂法: 松香乙醇溶液+ 水 松香水溶胶 化学反应法: FeCl3(稀水溶液)+3H2O → Fe(OH)2溶胶 + HCl
①研磨法
1.分散法
②超声波法
③胶溶法
机
理
超声波分散法示意图 1-石英片；2-电极；3-变压器油 4-盛被分散的液体或固体的试管
离子性固体沉淀在含少量共离子电解质的情况下，有自动地分散成胶体粒子的倾向，此过程称为胶溶作 用。此法实际上只是使暂时聚结起来的分散相又重新分散开来。许多新鲜沉淀经反复洗涤，除去过量电解质 后再加入稳定剂则又可以制成溶胶。
质点若为为理想刚性球体，则采用沉降天平测试分析方法：
1 2
1 2
1 2
dm1 2t 2 d 2 m dr r dt 2
采用作图法进行 相应参数的计算
三. 胶体的电学性质
电泳与电渗
胶粒是带电的，实验发现：在外电场的作用下，固、液两相可发生相对运动(电 泳和电渗)；在外力的作用下，迫使固、液两相进行相对移动时，又可产生电势差(流 动电势和沉降电势)。这两类相反的过程，皆与电势差的大小及两相的相对移动有关。 故称为电动现象，这是溶胶的电学性质
第四章第六节重质油胶体化学结构
2.3 氢键作用对渣油胶体结构形成的贡献
氢键作用发生在与电负性较强的原子(如O、N及S等) 相连的氢和另外一个电负性较强的原于或富电子中 心之间，是大多数天然物质中的一类重要缔合力。
大部分氢键的键能在13—42kJ／mol之间(约为Л键的 1／10)。
形成渣油胶体分散相的各组分相互作用力与原油 中各组分相互作用力有很大差异，沥青质-富含杂 原子的稠环芳烃-只是部分可溶，且在稠芳环间通 过 - 键形成晶体；
天然沥青质的晶体含量不超过4-5%，而裂化渣油 中沥青质晶体含量可达20%；
溶剂化后，大部分胶体分散粒子直径约为3nm，胶 体粒子与胶质体积之比在2.5-3.5,这样，溶剂化 层量大于胶质的平均含量；胶体分散体系的亚稳 态稳定性降低，会引起大部分粒子的聚沉，最终 导致胶体分散相的聚沉。
A——溶剂的体积分数； B——溶质的体积分数。
这就是说，A、B两种物质的溶解度参数相等时，两者形 成理想溶液。一般情况下，要求：
δA-δB <1.7~2.0 （cal/cm3)1/2 若δA和δB相差太大，如超过2.0时.则会导致两者的互溶
许多学者都对沥青质的结构进行研究，其中 T.F.Yen所提出的“沥青质介晶结构”的观 点 为 大 多 数 人 所 接 受 。 XRD 2=26 存在 002峰,认为沥青质缔合体系有三个层次
1.1 沥青质的分子量
沥青质的 平均分子量随测定方法的不同， 条 件不同，测定值也不同。
（1） 谱法测分子量 ~1000
渣油中的分散相和分散介质都是复杂的混合物， 两相间各组分相互交叠。胶体分散体系的稳定 性是与体系中分散相和分散介质的相对含量及 二者的结构性质（例如芳香度、粘度、相对分 子量等）有密切关系。
高中必修高一化学胶体(人教版)
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胶体1、胶体的定义：分散质粒子直径大小在10-9~10-7m之间的分散系。
2、胶体的分类：①. 根据分散质微粒组成的状况分类：如：胶体胶粒是由许多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、溶胶、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。
3、胶体的制备A. 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。
B. 化学方法①水解促进法：FeCl3+3H2O(沸)= (胶体)+3HCl②复分解反应法：KI+AgNO3=AgI(胶体)+KNO3Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(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+AgNO3=AgI+KNO3(黄色)Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl(白色)4、胶体的性质：①丁达尔效应丁达尔效应是粒子对光散射作用的结果，是一种物理现象。
丁达尔现象产生的原因，是因为胶体微粒直径大小恰当，当光照射胶粒上时，胶粒将光从各个方面全部反射，胶粒即成一小光源(这一现象叫光的散射)，故可明显地看到由无数小光源形成的光亮通路。
当光照在比较大或小的颗粒或微粒上则无此现象，只发生反射或将光全部吸收的现象，而以溶液和浊液无丁达尔现象，所以丁达尔效应常用于鉴别胶体和其他分散系。
无机材料物理化学
2、离子大小的适应性
离子的大小与粘土构造的适应性，也是影响吸附牢固程 度的重要因素之一。如果一个离子的大小正好适合于固 相表面的一个交换点，则必然会比一个大小不相适应的 离子吸附更牢一些。
离子交换能力的顺序 H+>Al3+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+>Li+ 这一顺序表明当离子浓度相等的水溶液中，位于顺序前 面的离子能交换出后面的离子。
一、带电理论
1、永久负电荷 粘土晶格内某些离子和外界离子臵换后产生的，如 硅氧四面体中Si4+被Al3+所转换，或铝氧八面体中三 价的铝被二价镁、铁所臵换。这种负电荷的数量取 决于晶格中离子臵换的数量。 粘土颗粒的永久负电荷大部分分布在层状铝硅酸盐 的板面上，这种电荷所吸附的阳离子是可交换的， 是以静电力保持的。
小结： 电解质浓度的增加，ζ-电位降低； 电价越高，ζ-电位越小； 参考：课本图2-4-3和2-4-4
第二节 离子交换和胶团中的结合水
一、离子交换 由于各种阳离子的被吸附能力不同，因而已被 吸附在粘土颗粒上的阳离子，就可能被吸附能 力更强的离子所臵换。例如交换反应如下： 2Na-粘土+ Ca2+≡Ca-粘土+2Na+ 利用离子交换可以提纯粘土：
电解质浓度
液相中电解质的浓度越高，则反号离子的浓度
愈高，随着溶液中反号离子的增加，双电层的
固定层中的反号离子数量也相应地增多，ζ-电 位降低；
当电解质浓度足够大时，可使滑动电位ζ等于零， 此时状态称为等电点。具体见图
胶体化学——精选推荐
§３- ３ 溶胶的形成及老化机理一、溶胶形成的条件沉淀理论：沉淀时新相生成分为两个过程，生核与长大。
a 、晶核的生产速度μ1c ：分散相浓度；cs ：分散相的溶解度；k ：比例常数。
b 、长大速度μ2，由扩散作用支配D ：扩散系数；δ：粒子表面扩散层厚度；A ：离子表面积μ1>μ2：形成高分散胶体；μ2>μ1：大颗粒沉淀。
二、溶胶的老化机理新形成的溶胶，即便经过纯化，胶粒也会随时间而慢慢增大，这一过程叫老化。
老化时体系的表面能降低是自发过程，我们不能完全阻止溶胶的老化，但可以延缓老化过程的进行。
溶胶的另一特性是多分散性，即由大小不等的胶粒组成，颗粒大小有一定的分散规律，通常所称谓的尺寸是一个平均值。
固体的溶解度与颗粒大小有关，对于半径为a1和a2的颗粒，根据前面介绍的Keivem 公式 若有两个颗粒放在一起，较小颗粒的饱和浓度为C1，较大颗粒的浓度为C2，由上式可知C1>C2。
较大颗粒的饱和浓度C2，由于C1>C2，所以溶质会由小颗粒附近自动扩散到大颗粒周围，而对于大颗粒而言，C2是饱和浓2a S 1、S 2分别为 和 颗粒的溶解度，σ为颗粒和饱和溶液间的界面张力，ρ为颗粒密度，M 为颗粒的mole 质量。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1221112ln a a S S M RT ρσ1a度，扩散过来的溶质必然会在大颗粒上长大，这种过程不断进行，小颗粒不断溶解，大颗粒不断长大，直到小颗粒完全溶解为止。
第四章 分散体系的物理化学性质斐克第一定律（Fick’s first law ）式中负号表示扩散发生在浓度降低的方向，斐克第二定律（Fick’s second law ）双电层（double layer)当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选择性吸附某种离子，也可以是固体分子本身发生电离作用而使离子进入溶液，以致使固液两相分别带有不同符号的电荷，在界面上形成了双电层的结构。
最早于1879年Helmholtz 提出平板型模型；1910年Gouy 和1913年Chapman 修正了平板型模型，提出了扩散双电层模型；后来Stern 又提出了Stern 模型。
胶体化学
系统 真溶液 胶体系统 粗分散系统
分散系统的分类及特征(总结)
分散相粒子 直径 d
系统相态
热力学稳定性
实例
d < 1 nm
均相
各种分子、原子、离子溶液
稳定
多相不稳定， 如乙醇水溶液、NaCl 水溶液、
空气等
多相 1<d<1000nm
不稳定
为什么？ 各种溶胶
二 胶体系统的动力学性质
解释胶粒能扩散、渗透以及因重力作用而不聚沉下来的原因。
以后发现，线度小于4000nm的粒子，在分散介质中都 有这种运动。（胶体尺度 1 ~ 1000nm)
这种现象产生的原因是，分 散介质分子处于不断的热运动中， 从四面八方不断的撞击分散相粒 子。对于大小在胶体尺度下的分 散相粒子，粒子受到撞击次数较 小,从各个方向受到的撞击力不能 完全互相抵消,在某一时刻,粒子 从某一方向得到的冲量即可发生 位移。此即布朗运动。
h1 h2
4.沉降速度与粒子半径的关系
阻力F为： F=4/3лr3dg-4/3 лr3dog
= 4/3лr3(d-do)g
根据斯托克斯公式： 4/3лr3(d-do)g=6 лŋru 因此： r=[9 ŋu/2(d-do)g]1/2
r-粒子半径； d-粒子密度； d0-分散介质密度；u-粒子沉降速度； ŋ-介质粘度
溶胶是一个高度分散的非均相系统。分散相粒子 与分散介质间有明显的相界面。实验发现，在外电场 下，固、液两相可发生相对运动；反之，若迫使固、 液两相作相对运动时，又可产生电势差。溶胶的这种 与电势差有关的相对运动称为电动现象，电泳和电渗 都属于电动现象
电动现象说明，溶胶粒子表面带有电荷。而溶胶粒 子带有电荷也正是它能长期稳定存在的原因。
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2H2S + SO2 = 2H2O + 3S（溶胶） Na2S2O3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + SO2 + S（溶胶）
溶胶的净化
溶胶的净化：通过化学凝聚法制备的溶胶，往往含有过量 的电解质，影响溶胶的稳定性，需要用透析方法除去过量 的电解质。
溶胶的透析装置
一、分散体系
定义：一种或几种物质分散在另一 种物质中形成的体系。
举例：牛奶，油漆，雾、霾（dust haze），
分散相、分散介质 分类：按聚集状态分类
按分散相质点大小分类
一、分散体系
按分散相和分散介质聚集状态分类：
分散相 分散介质 名 称
实例
气 液
液
液溶胶
泡沫（如灭火泡沫、充气钻井液）
乳状液（牛奶、石油、O/W,W/O乳化钻井液）
乳光现象的解释
雷利（Rayleigh）定律
散射光强
度I与入射
光波长λ成 反比
I
24 3CV 4
2
n22 n12 n22 2n12
2
I0
n1,n2——分散介质和分散相的折光率 C——单位体积中的胶体粒子数 V——单个粒子的体积
乳光现象的解释
（1）红光波长大，散射作用弱，光线主 要通过溶胶；
按分散相和分散介质之间的亲和力分类
（1）憎液胶体（lyophobic sol）：简称溶胶 由难溶物质分散在分散介质中所形成的分散体系，分散相与分 散介质之间亲和力较弱，有明显的相界面，属于热力学不稳定体系， 如粘土在水中形成的溶胶。
按分散相和分散介质之间的亲和力分类
（2）亲液胶体（lyophilic sol）： 分散相与分散介质之间有很好的亲和力和很强的溶剂化作 用，如高分子化合物溶液，虽然是分子分散的真溶液，但其分 子大小已经达到胶体范围，因此具有胶体的一些特性（例如扩 散慢、不透过半透膜、有丁铎尔效应等）。 只有典型的憎液溶胶才能全面地表现出胶体的特性，因此， 本章以溶胶作重点来讨论胶体的共同性质。
直径为10nm的球形质点， 质点总体积1cm3， 其面积为600m2。
三、胶体化学研究的分散体系
2 聚合物溶液 （1）真溶液 （2）均相体系 （3）热力学稳定
四、胶体化学的主要研究内容
1 胶体体系的稳定与破坏 （1）溶胶 （2）乳状液
2 聚合物溶液的性质
本章主要内容
1 溶胶 2 乳状液 3 泡沫 4 聚合物溶液
散射
反射或折射
丁达尔（Tyndall）现象解释
可见光400~800nm（0.4~0.8m）， 溶胶粒子， 0.001~0.1m 悬浮体，0.1~10m
丁达尔（Tyndall）现象解释
（1）可见光照射溶胶，发生散射，所以 即使从侧面可以观察到光的行进；
（2）可见光照射悬浮体，发生反射，凭 借反射光线，可以看到悬浮体粒子。
三、溶胶的性质
1 光学性质 2 运动性质 3 电学性质
溶胶的性质是溶胶的特征， 可以提供判断溶胶的方法。
1 光学性质—丁达尔现象
1、光学现象——乳光现象
AgI溶胶
丁达尔（Tyndall）现象解释
散射
光线绕过离子 前进，并从该粒 子向各个方向传 播。
散射
反射或折射
丁达尔（Tyndall）现象解释
举例：
硫磺在乙醇、水中。
溶液
硫磺水溶胶
二、胶体化学的定义
典型的胶体举例 （1）墨水（溶胶） （2）金溶胶
(Faraday制得1858年金溶胶，到 1920年发生沉淀） （3）乳状液
三、胶体化学研究的分散体系
1 胶体分散体系 2 聚合物溶液
三、胶体化学研究的分散体系
1 、胶体分散体系的特征 （1） 多相； （2）大表面的体系； （3）高表面能； （4）热力学不稳定。
固
(sol)
悬浮体、溶胶（如油漆、水基钻井液）
气
浮石、泡沫塑料
固溶胶
液
固
沸石、珍珠、某些宝石
固
(solid sol)
某些合金、有色玻璃
气
液
气
气溶胶
固
(aerosol)
混合气体 雾
烟、尘、霾
分散体系按质点大小分类
分子或离子分散体系
<10-9m
胶体分散体系
10-7m~10-9m
粗分散体系
> 10-7m
（2）蓝光波长小，散射作用强，光线通 过溶胶少。
第一节 溶 胶
一、溶胶的定义 二、溶胶的制备 三、溶胶的性质 四、扩散双电层理论与溶胶结构 五、溶胶的稳定与聚沉 六、溶胶的胶凝与触变作用
一、溶胶的定义
溶解度极小的固体高度分散在液 体中，分散相粒子的直径在0.001 ~ 0.1 m（1 ~ 100nm）之间。
二、溶胶的制备
1、分散法 2、凝聚法
氧化反应，生成不溶或
难溶的物质。
2、凝聚法
（2）化学凝聚法
水ห้องสมุดไป่ตู้反应
FeCl 3 3H2O Fe OH 3 3HCl
复分解沉淀反应
AgNO 3 KI AgI KNO 3
2、凝聚法
还原反应：某些贵金属的溶胶可用还原反应制得。
2H2AuCl4（稀溶液） + 3HCHO（少量） + 8KOH → 2Au（溶胶）+ 3HCOOH +8KCl + 5H2O
第二章 岩心分析
第四章 胶体化学
第一节 岩心分析概述
第二节 岩心分析技术及应用
第三节 岩2心02分1年析技2月术2应7日用展望
引子
云
引子
云
引子
云
引子
云
引子
云
引子
雾
引子
雾
引子
烟
炊烟是房屋升起来的云朵，是柴草灶火化成的幽魂，是村庄的声息和呼吸
引子
烟
引子
烟
引子
霾
引子
霾
前言
一、分散体系 二、胶体化学的定义 三、胶体化学研究的体系 四、胶体化学解决的问题
二、胶体化学的定义
胶体: 指的是高度分散的分散体（质点大小在
1nm~100 nm）。 胶体化学:
是研究胶体体系的化学。
二、胶体化学的定义
举例：泥土分散在水中 (1)分子或离子分散体系 (2)胶体 (3)悬浮体（粗分散体系）
胶体是物质存在 的一种特殊状态，而不是一
种特殊的物质
二、胶体化学的定义
胶体是物质存在的一种特殊状态， 而不是一种特殊的物质。
溶液 凝聚高分散体系分散 粗分散体系
胶体
1、分散法
(1) 粉碎 用研钵、球磨机或胶体磨
(2)稳定剂 表面活性剂或电解质 如：研磨过的TiO2在稀的肥皂溶液
2、凝聚法
使分子或离子聚结成胶体粒子并分散在分散介
质中. (1) 物理凝聚法： （2）化学凝聚法：
利用水解、复分解、
更换溶剂法 在电蒸馏水中滴入松 弧香乙醇溶液 法