胶体分散系统
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1. Tyndall 效应
将一束光线从侧面通过溶胶，在光线行进的垂直 方向观察，可以在光行进的途径上看到一个光柱， 这种溶胶对光散射的现象称为 Tyndall 效应。
光射到质点上： 质点大小>> 入射光波长，光被反射，体系呈现浑浊。 质点大小 < 入射光波长, 发生光散射。
胶体(colloid)的光学性质
均 (大分子溶液) 相 (胶束溶液) 分 散 分子与离子分散系统 系 (溶液) 统
> 100
颗粒不能通过滤纸，不扩散， 不渗析(不能透过半透膜)， 一般显微镜下可见。
100 ~ 1
颗粒能通过滤纸，扩散极慢， 不渗析，一般显微镜下看不 见，超显微镜下可见。
颗粒能透过滤纸，扩散很快，
<1
能渗析，普通及超显微镜下
质点的形状与大小
憎液溶胶胶粒的形状：
胶粒形状对胶体性质有重要影响。 胶粒并非都是球形。还有带状的，丝状的质点。 球形质点流动性好, 带状的流动性较差, 易产生 触变现象（在一定温度下静置时，逐渐变为半固体状凝胶，当 振摇时，复又变成可流动的胶体溶液 ）。
聚苯乙烯乳胶球状质点 V2O5溶胶的带状质点
溶胶的制备
2）化学凝聚法
利用生成难溶性物质的化学反应，控制析晶过程， 使其停留在胶核尺度阶段而得到溶胶的方法。
如搅拌下，将 FeCl3 稀溶液滴入沸水中水解，制备 Fe(OH)3 溶胶。过量的 FeCl3 同时作稳定剂。所以该胶体 粒子带正电荷。 在三氧化二砷饱和水溶液中缓慢通入 H2S 气体，制备 As2S3 溶胶。
光散射的必要条件：光学不均匀性。
1）折光指数与分散介质不同 (如胶体质点), 差异越大，散射光越强。
2）分子热运动引起介质的折光指数出现局部的涨落 如大分子溶液。
对真溶液，体系十分均匀，溶质粒子体积太小，且溶质有 较厚的溶剂化层，分散相与分散介质的折射率差别小。 光反射因相互干涉而抵消难以观察到。
2. 多相不均匀性：纳米级的粒子, 多有分子离子聚结而成, 结构复杂, 粒子大小不一, 与介质间有明显相界面, 比表面很大。
3. 热力学不稳定性：因粒径小，比表面大，表面自由能高， 是热力学不稳定体系。有自发降低表面自由能得趋势，即 小粒子会自动聚集成大粒子。
形成憎液溶胶的必要条件： 1. 分散相溶解度要小。 2. 必须有稳定剂存在，否则，胶粒易聚结而聚沉。
按分散相粒子的大小分类： 分子分散体系；胶体分散体系；粗分散体系。
按分散相和介质的聚集状态分类： 气溶胶(aerosol)；液溶胶(sol)；固溶胶(solidsol)。 按胶体溶液的稳定性分类： 憎液溶胶；亲液溶胶。
分散系统的分类与特征
分散系统按聚集状态分类
分散介质 分散相 名 称
实例
气体
固体 液体 气溶胶(aerosol)
源自文库胶的净化
溶胶制备中常生成过量电解质，多余电解质 会导致溶胶凝聚，须除去。常用渗析法。
渗析法：利用胶体粒子不能透过半透膜的特点，将溶
胶置于半透膜内，膜外为纯溶剂如水，多余电解质或其 它杂质向膜外扩散而分离除去。为加快进程，可用电渗 析或加压超过滤的方法。
第三节 胶体的光学性质
胶体(colloid)的光学性质
烟，尘 云，雾
气体 泡沫
肥皂泡沫
液体
液体 乳状液
牛奶
固体 溶胶(sol)或悬浮液 油墨，泥浆
气体 固体泡沫
泡沫塑料，馒头
固体
液体 凝胶(gel)
珍珠
固体 固溶胶(solidsol) 有色玻璃，某些合金
分散系统的分类与特征
分散系统按分散相颗粒大小分类
类型
颗粒大小/nm
主要特征
非 均 粗分散系统 相 (悬浮液) 分 (乳状液) 散 系 胶体分散系统 统 (溶胶)
物理化学 (Physical chemistry)
(No.150310031)
胶体分散体系
何荣桓
第一节 分散系统的分类与特征
分散系统的分类与特征
分散系统：
把一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统。 被分散的物质称为分散相(dispersed phase)， 另一种呈连续分布的物质称为分散介质(dispersing medium)。
Fe(OH)3溶胶的丝状质点
第二节 溶胶的制备与净化
溶胶的制备
使分散相粒子的粒径落在胶体粒子的 范围内，再加入稳定剂。
粗分散系统
分子分散系统
d > 1000 nm
d < 1 nm
分
聚
散 法
胶体系统
集 法
1~1000 nm
溶胶的制备
1. 分散法：用机械、化学等方法使固体粒子变小。
• 研磨法 用机械粉碎的方法将固体磨细。 如胶体磨，气流粉碎机等。
• 电弧法 将金属作为电极，浸入水中通直流电，调节电极 间距离使产生电弧。电极表面的金属在电弧的高温下气化， 金属蒸气遇冷却水冷凝成胶体系统。通常在水中加入适量 碱 (NaOH) 作稳定剂。 • 胶溶法 将新鲜胶粒聚集体重新分散在介质中，加入稳定 剂制备溶胶。 AgCl (新鲜沉淀) + AgNO3 (or KCl) AgCl (溶胶) Fe(OH)3 (新鲜沉淀) + FeCl3 Fe(OH)3 (溶胶)
亲液溶胶 (lyophilic sol)： 半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适 的溶剂中。一旦溶剂蒸发，大分子凝聚， 再加入溶剂，又可形成溶胶。 是热力学稳定、可逆体系。
分散系统的分类与特征
憎液溶胶的特性：
1. 特有的分散程度：粒径在10-7~10-9 m之间，扩散慢不能 透过半透膜；渗透压低，具有动力学稳定和乳光现象。
都看不见。
胶体化学中质点的形状对分散系统的性质有重要影响。 粗略地，胶体质点可分为微粒状，片状和棒状。
分散系统的分类与特征
憎液溶胶（lyophobic sol）： 半径在1~100nm之间的难溶物固体粒子分散在 液体介质中。有很大的相界面，易聚沉。 一旦介质蒸发，便无法再形成溶胶。 热力学不稳定体系。如Fe(OH)3，AgI 溶胶等。
溶胶的制备
2. 凝聚法：用物理、化学等方法使分散介质粒子凝聚。
1）物理凝聚法
• 过饱和法 (更换溶剂法) 利用分散相在不同溶剂中的溶解
度差别制备溶胶。 如溶于乙醇的硫倾入水中制备硫溶胶。
• 蒸气凝聚法 将分散相先蒸气化再冷凝制备溶胶。 如汞蒸气通入冷水制备共溶胶。钠苯分别蒸气化后， 在同一容器冷冻，形成微小晶粒，再升温，苯熔化连 钠微粒形成钠的苯溶胶。
将一束光线从侧面通过溶胶，在光线行进的垂直 方向观察，可以在光行进的途径上看到一个光柱， 这种溶胶对光散射的现象称为 Tyndall 效应。
光射到质点上： 质点大小>> 入射光波长，光被反射，体系呈现浑浊。 质点大小 < 入射光波长, 发生光散射。
胶体(colloid)的光学性质
均 (大分子溶液) 相 (胶束溶液) 分 散 分子与离子分散系统 系 (溶液) 统
> 100
颗粒不能通过滤纸，不扩散， 不渗析(不能透过半透膜)， 一般显微镜下可见。
100 ~ 1
颗粒能通过滤纸，扩散极慢， 不渗析，一般显微镜下看不 见，超显微镜下可见。
颗粒能透过滤纸，扩散很快，
<1
能渗析，普通及超显微镜下
质点的形状与大小
憎液溶胶胶粒的形状：
胶粒形状对胶体性质有重要影响。 胶粒并非都是球形。还有带状的，丝状的质点。 球形质点流动性好, 带状的流动性较差, 易产生 触变现象（在一定温度下静置时，逐渐变为半固体状凝胶，当 振摇时，复又变成可流动的胶体溶液 ）。
聚苯乙烯乳胶球状质点 V2O5溶胶的带状质点
溶胶的制备
2）化学凝聚法
利用生成难溶性物质的化学反应，控制析晶过程， 使其停留在胶核尺度阶段而得到溶胶的方法。
如搅拌下，将 FeCl3 稀溶液滴入沸水中水解，制备 Fe(OH)3 溶胶。过量的 FeCl3 同时作稳定剂。所以该胶体 粒子带正电荷。 在三氧化二砷饱和水溶液中缓慢通入 H2S 气体，制备 As2S3 溶胶。
光散射的必要条件：光学不均匀性。
1）折光指数与分散介质不同 (如胶体质点), 差异越大，散射光越强。
2）分子热运动引起介质的折光指数出现局部的涨落 如大分子溶液。
对真溶液，体系十分均匀，溶质粒子体积太小，且溶质有 较厚的溶剂化层，分散相与分散介质的折射率差别小。 光反射因相互干涉而抵消难以观察到。
2. 多相不均匀性：纳米级的粒子, 多有分子离子聚结而成, 结构复杂, 粒子大小不一, 与介质间有明显相界面, 比表面很大。
3. 热力学不稳定性：因粒径小，比表面大，表面自由能高， 是热力学不稳定体系。有自发降低表面自由能得趋势，即 小粒子会自动聚集成大粒子。
形成憎液溶胶的必要条件： 1. 分散相溶解度要小。 2. 必须有稳定剂存在，否则，胶粒易聚结而聚沉。
按分散相粒子的大小分类： 分子分散体系；胶体分散体系；粗分散体系。
按分散相和介质的聚集状态分类： 气溶胶(aerosol)；液溶胶(sol)；固溶胶(solidsol)。 按胶体溶液的稳定性分类： 憎液溶胶；亲液溶胶。
分散系统的分类与特征
分散系统按聚集状态分类
分散介质 分散相 名 称
实例
气体
固体 液体 气溶胶(aerosol)
源自文库胶的净化
溶胶制备中常生成过量电解质，多余电解质 会导致溶胶凝聚，须除去。常用渗析法。
渗析法：利用胶体粒子不能透过半透膜的特点，将溶
胶置于半透膜内，膜外为纯溶剂如水，多余电解质或其 它杂质向膜外扩散而分离除去。为加快进程，可用电渗 析或加压超过滤的方法。
第三节 胶体的光学性质
胶体(colloid)的光学性质
烟，尘 云，雾
气体 泡沫
肥皂泡沫
液体
液体 乳状液
牛奶
固体 溶胶(sol)或悬浮液 油墨，泥浆
气体 固体泡沫
泡沫塑料，馒头
固体
液体 凝胶(gel)
珍珠
固体 固溶胶(solidsol) 有色玻璃，某些合金
分散系统的分类与特征
分散系统按分散相颗粒大小分类
类型
颗粒大小/nm
主要特征
非 均 粗分散系统 相 (悬浮液) 分 (乳状液) 散 系 胶体分散系统 统 (溶胶)
物理化学 (Physical chemistry)
(No.150310031)
胶体分散体系
何荣桓
第一节 分散系统的分类与特征
分散系统的分类与特征
分散系统：
把一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统。 被分散的物质称为分散相(dispersed phase)， 另一种呈连续分布的物质称为分散介质(dispersing medium)。
Fe(OH)3溶胶的丝状质点
第二节 溶胶的制备与净化
溶胶的制备
使分散相粒子的粒径落在胶体粒子的 范围内，再加入稳定剂。
粗分散系统
分子分散系统
d > 1000 nm
d < 1 nm
分
聚
散 法
胶体系统
集 法
1~1000 nm
溶胶的制备
1. 分散法：用机械、化学等方法使固体粒子变小。
• 研磨法 用机械粉碎的方法将固体磨细。 如胶体磨，气流粉碎机等。
• 电弧法 将金属作为电极，浸入水中通直流电，调节电极 间距离使产生电弧。电极表面的金属在电弧的高温下气化， 金属蒸气遇冷却水冷凝成胶体系统。通常在水中加入适量 碱 (NaOH) 作稳定剂。 • 胶溶法 将新鲜胶粒聚集体重新分散在介质中，加入稳定 剂制备溶胶。 AgCl (新鲜沉淀) + AgNO3 (or KCl) AgCl (溶胶) Fe(OH)3 (新鲜沉淀) + FeCl3 Fe(OH)3 (溶胶)
亲液溶胶 (lyophilic sol)： 半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适 的溶剂中。一旦溶剂蒸发，大分子凝聚， 再加入溶剂，又可形成溶胶。 是热力学稳定、可逆体系。
分散系统的分类与特征
憎液溶胶的特性：
1. 特有的分散程度：粒径在10-7~10-9 m之间，扩散慢不能 透过半透膜；渗透压低，具有动力学稳定和乳光现象。
都看不见。
胶体化学中质点的形状对分散系统的性质有重要影响。 粗略地，胶体质点可分为微粒状，片状和棒状。
分散系统的分类与特征
憎液溶胶（lyophobic sol）： 半径在1~100nm之间的难溶物固体粒子分散在 液体介质中。有很大的相界面，易聚沉。 一旦介质蒸发，便无法再形成溶胶。 热力学不稳定体系。如Fe(OH)3，AgI 溶胶等。
溶胶的制备
2. 凝聚法：用物理、化学等方法使分散介质粒子凝聚。
1）物理凝聚法
• 过饱和法 (更换溶剂法) 利用分散相在不同溶剂中的溶解
度差别制备溶胶。 如溶于乙醇的硫倾入水中制备硫溶胶。
• 蒸气凝聚法 将分散相先蒸气化再冷凝制备溶胶。 如汞蒸气通入冷水制备共溶胶。钠苯分别蒸气化后， 在同一容器冷冻，形成微小晶粒，再升温，苯熔化连 钠微粒形成钠的苯溶胶。