第八章 胶体分散体系的稳定性
第八章 溶胶
3cV r 4n
1/ 3
超显微镜是根据丁铎尔效应而设计的可看到胶体粒子 的存在及运动的显微镜. 与普通显微镜的差别是强光源照射, 在与入射光垂直的方向上及黑暗视野条件下观察.
00-7-28 14
第四节
溶胶的动力学性质
用分子运动论的观点, 研究胶体粒子的无规则运动以及由 此而产生的扩散, 渗透等现象, 研究胶粒在重力场作用下, 粒子 浓度随高度的变化规律. 一、布朗(Brown)运动: 溶胶中的分散相粒子的不停息地作无 规则的运动，这种现象是植物学家(Brown)于1827年首先从水 中悬浮花粉的运动中观察到的. 用超显微镜可以观察布朗运动.
四、超显微镜测定胶体粒子的大小
在超显微镜下看到的是粒子的散射光的影像, 其大小比胶 体粒子本身的投影大数倍之多. 粒子的平均大小可以估算. 设用超显微镜测出体积为V的溶胶中粒子数为n ，而已 知分散相的浓度为c ，则在所测体积V中，胶粒的总质量为 cV ，每个胶粒的质量为cV/n ；假设粒子是半径为r 的球形, 粒子密度为 ，则由 cV/n = (4/3) r3 即可求得胶粒的平均半径:
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丁铎尔效应
由于溶胶的高度分散性和多相不均匀性, 当一束波长大 于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统, 可发生散 射现象－丁铎尔现象.
透 镜 光 源
溶胶
• 丁铎尔效应
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第三节 溶胶的光学性质
一、光的吸收、散射和反射 • 当入射光的频率与分子的固有频率相同时, 发生光的吸收. • 当光束与体系不发生任何相互作用时, 则可透过. • 当入射光的波长小于分散粒子的尺寸时, 则发生光的反射. • 若入射光的波长大于分散粒子的尺寸时, 则发生光的散射. 可见光波长在400~700nm范围内, 大于一般胶体粒子的尺寸 (1~100)nm, 可发生光的散射. 光的振动频率高达1015Hz, 光的照射相当于外加电磁场作用于 胶体粒子, 使围绕分子或原子运动的电子被迫产生振动, 而质量达 大于电子的原子核是无法跟上如此高频率的振动的, 这样被光照射 的微小晶体上的每个分子, 便以一个次级光源的形式, 向四面八方 辐射出与入射光有相同频率的次级光波. 丁铎尔现象的实质是光 的散射作用. 丁铎尔效应又称为乳光效应, 散射光的强度可由瑞利 00-7-28 10 公式计算.
第八章完整溶胶ppt课件
(3) 将浓度2 g dm 3转换为体积摩尔浓度，
nW
W
c
V VM V 4πr3L
32
0.018
14π1.3 (10 9)31.3 9 130 6.02 13 203 3
mol
m-3
=cRT=0.018708.314298.16=46.34 Pa
三. 重力沉降与沉降平衡
溶胶粒子在外力场定向移动称沉降
FeO+ +H2O
结构式：[( Fe (OH)3 )mn FeO+ (n-x) Cl– ] xCl–
液态空气 钠
苯
苯
接受管
二．凝聚法
1. 物理凝聚法 2. 化学凝聚法
凡能有沉淀析出的化学反应都可能用来制备相应溶胶
如水解反应制备Fe (OH)3溶胶 FeCl3 +3H2O Fe (OH)3 + 3HCl
二．凝聚法
1. 物理凝聚法 2. 化学凝聚法 3. 改变溶剂法
使溶解度骤变，如 松香在乙醇中：溶 水中：不溶
电磁场 作用
二次光源
散射是溶胶特有的现象
光线
二．光散射定律 Reyleigh公式
I2434V2nn12122nn22222I0
I 散射光强度 粒子浓度(粒子数/体积)
I0 入射光强度 V 单个粒子体积
波长
n1，n2 粒子，介质折光率
二．光散射定律 Reyleigh公式
I2434V2nn12122nn22222I0
四. 光学方法测定粒子大小
1. 超显微镜法 普通显微镜：明视野，分辩率10–7m，无法计数 超显微镜：
四. 光学方法测定粒子大小
1. 超显微镜法 普通显微镜：明视野，分辩率10–7m，无法计数 超显微镜：
关于胶体稳定性问题的疑难解析
关于胶体稳定性问题的疑难解析胶体稳定性问题是高中化学胶体部分的重要内容。
课程标准要求学生从分类的角度认识胶体分散系，了解胶体这种常见的分散系的本质特点和基本性质。
而胶体稳定性是胶体分散系的重要性质之一，对于学生理解胶体分散系和胶体其他性质具有重要作用。
学业水平测试也要求学生识记并理解胶体的稳定性。
随着胶体化学的发展，人类对胶体稳定性的本质和原因的认识不断完善，教师理应把握胶体发展现状，明确胶体稳定性有关内容，正确引导学生认识胶体及其稳定性，以免造成学生的一些认识误区，不利于中学化学与大学化学之间的衔接。
通过分析目前“胶体”教学中涉及胶体稳定性的有关问题发现，很多教师和学生对胶体稳定性的了解并不深入和全面，尤其在胶体稳定性的探讨范围、胶体稳定存在的原因、稳定胶体制备等问题上存在错误认识。
因此，有必要结合相关文献和专业参考书，对上述问题作一些解读和澄清，以期为中学化学教学提供参考。
1胶体稳定性探讨范围的界定胶体又称胶状分散体，是一种均匀的混合物，分散质粒子直径介于粗分散系和溶液之間，即介观范围的一类分散体系，是一种高度分散的多相不均匀体系。
其种类有很多，而中学和大学化学中涉及的所谓“胶体”其实只是由难溶无机盐粒子构成的胶体，其中粒子以介观尺度分散在溶剂中且具有相界面，这是一种处于热力学不稳定、动力学稳定的体系。
而其他胶体体系即使其中粒子尺寸在介观范围也不在讨论范围内。
其他胶体体系主要有：（1）高分子溶液：尽管粒子尺度在介观范围，但那是无相界面的真正的溶液，处于热力学稳定的体系；（2）其他热力学稳定的、有相界面的胶体体系，如加表面活性剂的缔合胶体。
这种难溶盐胶体体系，热力学上由于粒子之间巨大的界能，具有相互聚结以减小界能，表现为不稳定；动力学上粒子发生布朗运动，表现为稳定，这两种表现使得胶体具有介稳性的特点，容易受外界条件的干扰发生聚沉。
2胶体稳定性表现的解释人教版化学1中，对胶体的稳定性存在如是描述：“同一种胶体微粒带相同的电荷，相互排斥，不易聚集，因此是比较稳定的分散系，可以长时间保存”，从静电斥力的角度来解释胶体稳定性。
物理化学-第八章胶体分散系统
血清,蛋白质,氨基酸等如果出现异常,在电泳图谱中可以表现 出来。
肝硬化的电泳图谱表现:γ球蛋 白明显增加，γ和β球蛋白连成 一片不易分开，同时白蛋白降 低。
二. 分散系统的分类 1. 根据分散相粒子的大小，分散系统可分为： r为分散相半径 真溶液 r < 1nm 溶液
胶体分散系统 1 < r <100nm
溶胶 大分子溶液 胶束溶液
粗分散系统 r >100nm
悬浮液 乳状液 泡沫 粉尘
r 逐 渐 变 大
各类分散系统性质与实例
类型 真 溶 液 分子溶液 离子溶液等 分散相粒子半 径 r < 1nm 分散相 小分子 离子 原子 性质 均相，热力学稳定系统， 扩散快、能透过半透膜， 形成真溶液 实例 氯化钠或蔗糖 的水溶液。混 合气体等
第八章 胶体分散系统
§8-0 引言
一. 什么是胶体 胶体不是某种物质，而是物质存在的一种形式。 二.胶体化学的研究对象 胶体化学主要研究对象是多相分散系统。 三. 什么是分散系统 分散系统是指一相物质分散到另一相物质所构成的系统。 四. 胶体分散体系的特点
理论不成熟，但创新最多。
五. 学习胶体分散体系的意义
水中，丙酮蒸发后，可得硫的水溶胶。
二. 胶体系统的净化 FeCl3 +3H2O Fe (OH)3 + 3HCl
在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备 Fe(OH)3溶胶时生成的HCl。
一定量电解质是溶胶稳定的必要条件；
讲-第章-胶体的稳定性
(ii) 脱水效应—高聚物分子由于亲水，其水化作用较胶粒 水化作用强(憎水)，从而高聚物的加入夺去胶粒的水化外壳 的保护作用。
(iii) 电中和效应—离子型高聚物的加入吸附在带电的胶 粒上而中和胶粒表面电荷。
2. 空间稳定理论（ steric stabilization）
向溶胶中加入高聚物或非离子表面活性剂，虽降低了电势， 但却显著地提高了溶胶系统的稳定性，这是用DLVO理论所解 释不了的。这种结果可用空间稳定理论加以解释。空间稳定理 论认为这是由于溶胶粒子表面吸附了高聚物，吸附的高聚物层 引起系统的G >0.
可见，聚沉能力是聚沉值的倒数，即聚沉值愈小，该电解 质的聚沉能力就愈大；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能 力越强。
（1）电解质中与胶粒所带电荷相反的离子是其主要聚沉作用 的离子，并且离子价数越高，电解质的聚沉能力越大。
对某一给定溶胶，一、二、三价反离子聚沉值的比例大约是：
100 :1.6 : 0.14
当x缩小，先出现一 极小值F，则发生粒子的
Born排斥 {U}
聚集称为絮凝（可逆的）。
UR ∝exp{-x} —德拜参量
Umax
当x再缩小，则出现 极大值Umax。只有两胶 粒通过热运动积聚的动 能超过15kT时才有可能
超过此能量值，进而出 现极小值C，在此处发
生粒子间的聚沉（不可 逆）。
势垒
exp( Ze0 ) 1
2kT
exp( Ze0 ) 1
2kT
B：常数； ：介电常数；Z：分散离子价数 ； ：复合比 (complex ration) ; kB :波尔滋曼常数
(完整版)胶体化学与表面化学4(共4个)共89页文档
后来（1924年）Stern又提出了Stern模型。
在固体表面的带电离子称为定位离子 固体表面上产生定位离子的原因如下：
（1）吸附 胶粒在形成过程中，胶核优先吸附某 种离子，使胶粒带电。
例如：在AgI溶胶的制备过程中，如果AgNO3过量， 则胶核优先吸附Ag+离子，使胶粒带正电；如果KI过 量，则优先吸附I -离子，胶粒带负电。
另一部分离子按一定的 浓度梯度扩散到本体溶液中， 离子的分布可用Boltzmann 公式表示，称为扩散层。
双电层由紧密层和扩散层构 成。移动的切动面为AB面
§7.3 Stern模型
Stern对扩散双电层模 型作进一步修正。
他认为吸附在固体表 面的紧密层约有一、二个 分子层的厚度，后被称为 Stern层；
'
x
b
外加电解质对 电势的影响
c
'
§7.4 动电现象
又称电动现象，是将运动与电场联系在一起的 现象。包括在电场作用下带电胶粒的运动以及固面 附近异电离子携带介质分子的运动现象，前者称为 电泳，后者称为电渗；另一类是粒子的运动和介质 （携带异电离子）的运动而产生的电场，前者称为 沉降电位，后者称为流动电位。
第九章 乳状液 第十章 凝胶 第十一章 大分子概说
第七章 带电界面
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。
早在1879年，Helmholz提出了平板型模型；
（2）电离 对于可能发生电离的大分子的溶胶而 言，则胶粒带电主要是其本身发生电离引起的
第八章 胶体分散体系
溶胶的净化
简单渗析 将需要 净化的 溶胶放 在羊 皮纸或动物膀胱等半透膜制 成的容器内，膜外放纯溶剂。 利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗透， 经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶。 如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快渗析 速度。
溶胶的光学性质
• 光散射现象
• 当光束(可见光波长：400~700 nm)通过分散体系时，一 部分自由地通过，一部分被吸收、反射或散射。 当光束通过粗分散体系，由于粒子大于入射光的波长， 主要发生反射，使体系呈现混浊； 当光束通过胶体溶液，由于胶粒直径小于可见光波长， 主要发生散射； 当光束通过真溶液，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。
ρ 重力和粘滞力， 2 > ρ1 Stokes定律： f = 6πη r
溶胶的电学性质
电动现象
• 溶胶粒子在外电场的作用下，向某一电极作定向 运动，说明粒子是带电的。此现象——带电粒子 在介质中，在电场作用下作定向运动，称之为电 泳。 • 若在电场中，将溶胶粒子固定起来（用多孔性物 质—粘土、瓷片等或毛细管），而流动相定向移 动——电渗。 • 在电的作用下，质点运动、液体运动 （Peücc）
4 3 cV πr ρ = 3 n
r=3
3 cV 4 nπρ
溶胶的动力学性质
• Brown运动
• 1827年Brown把花粉悬浮在水中用显微镜观察时， 发现这些小颗粒作无秩序的曲折运动；后来用超 显微镜也观察到溶胶中胶粒的也有同样运动，人 们把微粒的这种运动称为Brown运动。
●
Brown运动的本质
2.胶溶法
又称解胶法，是指将刚生成的固体沉淀物重新
分散在介质中形成溶胶，并加入适当的稳定剂。 这种稳定剂又称胶溶剂。根据胶核所能吸附的离子而 选用合适的电解质作胶溶剂。 这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将多余 的电解质离子去掉，先将胶粒过滤，洗涤，然后分散在含 有胶溶剂的介质中形成溶胶。 例如： Fe(OH)3（新鲜沉淀） AgCl (新鲜沉淀）
胶体分散体系
五、微粒的电学性质
（一）电泳从子吸电附荷层为表零面处至的反电离位 ❖ 在电场的作差叫用动下电微位粒，发即生ζ电定向移动——电泳
（electr位o。n ζp电h位o与re微s粒is的). ❖ 微粒在电物场理作稳用定下性移关系动密的切速。度与其粒径大小成
反比，其他条件ζ=相σε同/r时，微粒越小，移动越快。
第一节 概述
❖分散体系(disperse system)是一种或几种物
质高度分散在某种介质中所形成的体系。被分散
的物质称为分散相(disperse phase)，而连续 的介质称为分散介质(粗d分is散pe体r系s的e 微m粒e给d药iu系m统)包。括混悬
❖ 分 散 体 系 按 分 散 相 粒剂子、的乳直剂径、大微囊小、可微分球为等小。它分们子的粒 真 溶 液 ( 直 径 <10-9m) 、径在胶5体00n分m散～1体00系m(范直围径内。在 10-7 ～ 10-9m 范 围 ) 和 粗 分 散 体 系 ( 直 径 >10-
（二）微粒在的相双同电的层条结件下构，微 ❖在微粒分粒散越体小系， 的ζ电溶位液越高中。，微粒表面的离子与
靠近表面的反离子构成了微粒的吸附层；同时
由于扩散作用，反离子在微粒周围呈现距微粒
表面越远则浓度越稀的梯度分布形成微粒的扩 散层，吸附层与扩散层所带电荷相反。微粒的 吸附层与相邻的扩散层共同构成微粒的双电层 结构。
7m)。
❖ 将微粒直径在胶10体-分9～散1体0系-4的m微范粒围给药的系分统散包相统称为
微粒，由微粒括构纳成米的微分乳、散脂体质系体则、统纳米称粒为、微粒分散
体系。
纳米囊、纳米胶束等。它们的粒
径全都小于1000nm。
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
胶 体
三、双电层理论
Helmhotz平板双电层理论 Gouy-Chapman扩散双电层理论
Stern吸附扩散双电层理论
ζ电势 Zeta potential (动电势)： 在胶体粒子带电的表面与电解质溶液间有一滑动界面， 滑动界面上的电势称ζ电势。
第六节 胶体的稳定性
一、AgI胶团结构
二、溶胶的稳定性和聚沉
3．按分散相和分散介质的聚集状态可分为三类：
液溶胶，分散介质为液体，分散相为气体时形成气液 溶胶，如肥皂泡，灭火泡沫等；分散相为液体时形成 液液溶胶，如牛奶，石油等；分散相为固体时形成固 液溶胶，如泥浆，油漆等。 固溶胶，分散介质为固体。当气体分散在固体中形成 气固溶胶，如泡沫玻璃，泡沫塑料等；当液体分散在 固体中形成液固溶胶，如珍珠；当固体分散在固体中 形成固固溶胶，如有色玻璃，某些合金等。 气溶胶，分散介质为气体。当液体分散在气体中形成 液气溶胶，如云雾，当固体分散在气体中形成固气溶 胶，如烟尘等。气体与气体可无限混溶，不可能有气 气溶胶。
一、电动现象 electrokinetic phenomena 电泳 electrophoresis：液体中悬浮的固体胶粒在电场 中定向移动的现象。 电渗 electrosmosis：胶体粒子不动，液体方向移动。 流动电势streaming potential：电渗的反过程。 沉降电势sedimentation potential:电泳反过程. 二、溶胶粒子表面电荷的来源 电离作用 吸附作用 晶格取代 摩擦带电
（一）溶胶的稳定性 动力稳定性 胶粒带电的稳定作用 溶剂化的稳定作用 （二）溶胶的聚沉 聚沉coagulation：使溶胶分散度降低，分散相颗粒变 大，最后从介质中沉淀析出的现象。 聚沉值coagulation value：一定条件下，使溶胶全部聚 沉所需电解质的最低浓度。
第八章 胶体思考题(答案)
第八章胶体思考题1. 何为纳米材料？纳米材料有何特性？有哪些应用？【答】纳米材料是指纳米粒子组成的材料，分类有纳米粉体、纳米膜材料、纳米晶体和纳米块等等。
纳米材料的主要特性有：（1）小尺寸效应；（2）表面效应；（3）量子尺寸效应；（4）宏观量子隧道效应。
2. 胶粒发生Brown 运动的本质是什么？这对溶胶的稳定性有何影响？【答】Brown 运动是分子热运动的宏观体现。
Brown 运动使系统浓度分布均匀，对抗聚沉，有利于系统的稳定。
3. 有A、B 两种透明液体，其中一种是真溶液，另一种是溶胶，问可用哪些方法鉴别？【答】观察Tyndall 效应。
4. 燃料油中常需要加入少量油溶性的电解质，为什么？【答】消除电动现象产生的电动势，防止隐患发生。
5. 试解释：（1）做豆腐时“点浆”的原理是什么？哪几种盐溶液可作为卤水？哪种盐溶液聚沉能力最强？（2）江河入海处，为什么常形成三角洲？（3）明矾为何能使混浊的水澄清？【答】（1）点浆是使蛋白质聚沉。
常用的盐溶液有CaSO4和MgCl2。
（2）海水中富含电解质，使水中的胶质聚沉。
（3）明矾中Al3+水解形成Al(OH)3溶胶带正电，可以中和水中负电性胶质，从而使水质澄清。
6. 什么情况下大分子化合物对溶胶具有保护作用和絮凝作用，为什么？【答】少量絮凝作用，足量保护作用。
7. 电渗现象表明（）（1）胶粒粒子是电中性的；（2）分散介质是电中性的；（3）胶体的分散介质也是带电的；（4）胶粒粒子是带电的。
【答】（3）。
8. 在胶体分散体系中，ζ电势为何值时称为等电状态？（1）大于零；（2）等于零；（3）小于零；（4）等于外加电势差。
【答】（2）。
9. 若溶胶粒子的表面上吸附了负离子，则其ζ电势（）（1）一定大于零；（2）一定等于零；（3）一定小于零；（4）还不能确定其正负。
【答】（4）。
10. 溶胶与大分子溶液的相同点是（）（1）热力学稳定体系；（2）热力学不稳定体系；（3）动力学稳定体系；（4）动力学不稳定体系。
《物理化学》课程教学大纲(高职)
《物理化学》课程教学大纲（供高职药学、中药类专业使用）一、前言物理化学是药学、中药类的专业基础课。
本课程是在学生已经学过高等数学、物理学、无机化学、分析化学和有机化学的基础上，进一步系统地阐明化学变化的基本规律。
要求学生系统地掌握物理化学的基本原理、基本方法与基本技能，通过各个教学环节培养学生独立思考、独立分析和创新的能力，使之具有一定的分析和解决药学方面实际问题的能力，从而为进一步学好专业课程及今后从事药学、药物制剂工作和科学研究，奠定良好的化学理论基础。
物理化学内容非常丰富。
根据药学、药物制剂等专业的要求，本课程的任务是学习化学热力学、化学动力学、电化学、表面现象和胶体等基本内容。
本课程理论讲授共36学时，2学分。
物理化学实验在实验化学课程中进行。
理论教学主要通过课堂讲授，多媒体影视课件、习题课(或课堂讨论)、演算习题、自学及实验等教学形式，达到学习本课程的目的。
二、教学内容与要求绪论（一）教学目的与要求1、熟悉物理化学课程的研究对象、任务、内容及发展趋势。
2、了解物理化学在化学与药学中的地位和作用。
3、掌握物理化学的研究方法与学习方法。
（二）教学内容1、概述物理化学的研究对象和任务、内容和特点及发展趋势。
2、物理化学在化学与药学中的地位和作用（重点）。
3、物理化学的研究方法与学习方法（重点）。
（三）教学形式与方法采用课堂讲授、多媒体影视课件、讨论、自学等教学形式。
第一章热力学第一定律（一）教学目的与要求1、熟悉热力学的一些基本概念和可逆过程的意义及特点。
2、掌握热力学第一定律、内能和焓的概念。
掌握状态函数的定义和特性。
3、掌握热力学第一定律的常用计算Q、W、U∆和H∆的方法。
4、了解节流膨胀的概念和意义。
5、掌握应用生成焓及燃烧焓计算反应热的方法。
6．熟悉反应热与温度的关系。
（二）教学内容1、热力学概论，热力学研究的对象、内容，方法和特点。
2、热力学基本概念，体系与环境，体系的性质，状态与状态函数，过程与途径。
胶体分散体系的粒径范围
胶体分散体系的粒径范围摘要：一、胶体分散体系的定义与特点二、胶体分散体系的粒径范围三、胶体分散体系的分类四、胶体分散体系的应用正文：一、胶体分散体系的定义与特点胶体分散体系是一种由两种不同状态的物质组成的均匀混合物，其中一种物质以微小的粒子或液滴的形式存在，另一种物质则作为连续相。
胶体分散体系具有以下特点：1.粒径范围：胶体分散体系的粒径范围在1 纳米至100 纳米之间。
2.分散质：胶体分散体系中的分散质是由微小的粒子或液滴组成。
3.连续相：胶体分散体系中的连续相可以是液体、气体或固体。
4.稳定性：胶体分散体系具有一定的稳定性，可以在一定条件下长时间保持均匀状态。
二、胶体分散体系的粒径范围胶体分散体系的粒径范围在1 纳米至100 纳米之间。
根据分散质粒子直径大小，可以将分散系划分为溶液（小于1 纳米）、胶体（1 纳米至100 纳米）和浊液（大于100 纳米）。
三、胶体分散体系的分类根据分散剂的类型，胶体分散体系可以分为以下几类：1.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）。
2.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) 胶体）。
3.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）。
四、胶体分散体系的应用胶体分散体系在许多领域都有广泛的应用，如水处理、医药、化妆品、食品等。
例如，胶体净水技术利用胶体粒子具有较大的表面积和吸附力，在水中吸附悬浮固体或毒素形成沉淀，从而达到净化水的目的。
总之，胶体分散体系是由两种不同状态的物质组成的均匀混合物，具有特定的粒径范围和稳定性。
根据分散剂的类型，胶体分散体系可以分为气溶胶、液溶胶和固溶胶。
第八章 胶体分散体系的稳定性
A212 = A11 + A22
2 A11 A22 ( A11 A22 ) 2
• 结论： （8－24） • ⑴ A212永远大于零。 • ⑵ 由于A11和A22处于相同的数量级大小范围内，则必然A212既小于A22 又小于A11。 • ⑶ 如果介质与分散相物质性质相近，即A11≈A22，那么A212≈0。 2 2 • ⑷ 由于 A212 A11 A22 ＝ A22 A11 A121 ，因此当分散相物质和分散
• 3．两非极性分子间吸引位能
L h
2 1 2 6 6 x x 01 02 L 3 1 2
• 色散力存在于一切物质分子之中，而且除极性很大的分子间力外， 色散力几乎就等于范式引力。 • 因此总的范式吸引位能为上述三项之和:
第八章
胶体分散体系 的稳定性
胶体分散体系的不稳定性表现在如下几个方面：
• 1、在多分散体系中，尺寸较大的颗粒由于受布朗运动影 响较小，在重力场中自然沉降，从而和分散体系分离； • 2、在胶体分散体系的放置过程中，体积小的粒子逐渐溶 解而大粒子逐渐长大，这是一种分散相的粗化过程； • 3、分散体系中，由于布朗运动，小颗粒互相碰撞并聚集 成更大的粒子，此过程称之为絮凝。 • 小粒子的相遇是布朗运动的结果，小粒子间能否聚集在一 起取决于粒子之间的相互吸引位能和排斥位能的大小。 • 吸引位能包括两方面： • 一是由于分子间引力即Van der Waals 力引起的粒子间的 吸引位能； • 二是带不同电荷的胶粒之间的静电引力位能。
﹡三、球形粒子间的排斥位能
• 将带电球切片成一系列半径为h，厚度为dh的圆环，如果两球全这么 分割便有了一系列的对应平面，这样就可以将平板间位能函数应用 到每组圆环中去，然后对整个半径积分就可得到两球间的排斥位能：
分散体系与胶体性质
特殊的：AgI胶粒随着AgNO3和KI相对量不同， 而带正电或负电。若KI过量，则AgI胶粒吸附 较多I-而带负电；若AgNO3过量，则因吸附较 多Ag+而带正电。
4、电渗
液体渗透过了胶体微粒间的孔隙而 移向相反的电极，这种液体在电场 中透过多孔性固体的现象称为电渗。
温度越高，液体分子的运动越剧烈，分子撞击颗粒时对 颗粒的撞击力越大，因而同一瞬间来自各个不同方向的 液体分子对颗粒撞击力越大，小颗粒的运动状态改变越 快，故温度越高，布朗运动越明显。 4、肉眼不可见
3、电 泳
➢在外加电场作用
+
下，胶体粒子在分
散剂里向电极（阴
极或阳极）作定向
移动的现象，叫做
电泳。
NaCl 溶液
二、胶体的基本性质
1、丁达尔现象 2、布朗运动 3、电泳 4、电渗
胶体的基本性质
1、胶体的光学性质—丁达尔现象
丁达尔现象：光束通过胶体，形成光亮的“通路”，这 种现象叫做丁达尔现象。 引起的原因：光的散射 应用：鉴别胶体溶液和真溶液
ＣuSO4溶液
Fe(OH)3胶体
丁达尔效应：光束通过胶体时出现一条明亮的光路的
3、颗粒越小、温度越高，运动越明显 颗粒越小，颗粒的表面积越小，同一瞬间，撞击颗粒的 液体分子数越少，而少量分子同时作用于小颗粒时，它 们的合力是不可能平衡的。而且，同一瞬间撞击的分子 数越少，其合力越不平衡，又颗粒越小，其质量越小， 因而颗粒的加速度越大，运动状态越容易改变，故颗粒 越小，布朗运动越明显。
现象。（用来鉴别溶液和胶体的物理方法）
2、布朗运动
布朗运动：分散剂分子以不同大小和不 同方向的力对胶体离子不断撞击而产生， 受到的力不平衡，所以连续以不同方向、 不同速度做不规则运动。
第8章胶体分散体系稳定性高等教学
当粒子间斥力势能在数值上大于引力势能，
而且足以阻止由于布朗运动使粒子相互碰撞上大于斥力势能，粒子将相互靠近而
发生聚沉。调整两者的相对大小，可以改变胶
体系统的稳定性。
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14
8.1.3 总的势能曲线
系统的总势能为斥力势能和引力势能的加和。
U UA UR
(b) 聚沉值与分散介质介电常数的立方成正比
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22
DLVO理论总结（1）
胶粒既存在斥力势能，也存在引力势能。前者是带电 胶粒靠近时扩散层重叠产生的静电排斥力；而后者是 长程范德华力所产生的吸引力。
胶粒间存在的斥力势能和引力势能的相对大小决定了 系统的总势能，亦决定了胶体的稳定性。
当斥力势能>引力势能，并足以阻止胶粒由于布朗运 动碰撞而粘结时，胶体稳定；而当引力势能>斥力势 能时，胶粒靠近而聚沉。
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12
ze 0
其中， 0
e 2kT
ze 0
1
e 2kT 1
ψ0: 粒子表面电势；Z：溶液中离子的电荷数； e : 电子电量1.6×10-19库仑
ψ0为正值，随距离增大呈指数衰减。
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颗粒间的范德华引力使颗粒互相趋近 而聚结，不利于稳定。
颗粒间的静电斥力使颗粒互相远离， 有利于稳定。
胶体由于具有巨大的表面能，因此是热力学不 稳定体系，但在某些条件下，也能稳定的存在一段 时间。胶体的稳定是相对的、暂时的和有条件的， 而不稳定则是绝对的。
影响溶胶稳定性的因素
(1) 溶胶的动力稳定因素
(2) 胶粒带电的稳定作用
(3) 溶剂化的稳定作用
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2
溶胶的稳定性和聚沉作用
• 溶胶的高分散性，强烈的布朗运动 扩散
胶体稳定存在水中的原因
胶体稳定存在水中的原因
胶体是指由微小颗粒（直径一般在1-100纳米之间）悬浮于溶剂中的物质。
在水中，胶体的稳定存在主要是由于两种机制：静电稳定和物理稳定。
一、静电稳定
静电稳定是指胶体颗粒表面带有电荷，在水中形成一个电双层。
水分子亲水性很强，容易与带电颗粒表面相互作用，形成一个带电层，这个带电层内的离子浓度比周围水相比较高。
在这个带电层外面，离子浓度逐渐变小，直到与周围水的离子浓度相等。
这种电双层阻止同类电荷的颗粒之间相互靠近，从而形成了一个稳定的胶体分散体系。
二、物理稳定
物理稳定是指胶体颗粒之间有相互作用力，使得它们不会彼此合并而形成大块。
这种作用力有两种：范德华力和毛细作用力。
范德华力是指分子之间的吸引力，它使得胶体颗粒之间的距离保持在一定的范围内，从而避免了彼此间的相互吸附。
毛细作用力是指胶体颗粒表面有一个液体薄膜，这个薄膜会使得颗粒间产生毛细压力，从而抵消胶体颗粒之间的引力，使得它们不会彼此合并。
综上所述，胶体在水中的稳定存在是由静电稳定和物理稳定两种机制共同作用的结果。
这种稳定性使得胶体在生产、医药、研究等领域有着广泛的应用。
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• 3．两非极性分子间吸引位能
L3 2h 1 1 2 2 0102 x 6Lx 6
• 色散力存在于一切物质分子之中，而且除极性很大的分子间力外， 色散力几乎就等于范式引力。
• 因此总的范式吸引位能为上述三项之和:
ADk. L ＝－ x－ 6
二、宏观物体间的吸引
故dφ/dx＝0，即可求出常数=pd .
•
由式（8－3）可得：
p2
d2
dx
pd
dpd
• 再将电荷密度分布的公式（7－5）代入上式,取积分限，则上式积分
结果为： •
pd p0=2k.T 0[c no zkφ s ed T h ) 1 (]=F R
(8－6)
pd p0=2kT 0[c no zkφ s ed T h ) 1 (]=F R
图8－1 两带相同电荷的板状粒子 间双电层相互搭接示意图
d
p
d2
0
dx 2 dx .
• 按照数学微分规律，上式的结果只能是
p
d2
常数
2 dx
(8－4)
• 方程(8－4)说明，作用在搭接双电层内溶液中的任一体积元上的压
力和电场力这两种作用的差值恒为常数。
• 若此体积元恰在两板间的中点d（D=2d），此处恰为电位曲线的拐点，
• 从物理概念上分析：电解质浓度的增加，会使双电层压
缩变薄，ζ电位降低，静电排斥力降低，从而排斥位能降
低。另外式（8－10）也反映了外加电解质的异电离子
价数Z的影响，由于κ正比于Z，故异电离子价数Z越高，
ΦR越小，这就是说加入含高价异电离子电解质，斥力位
能降低，有利于絮凝的发生。
.
﹡三、球形粒子间的排斥位能
二、平板粒子间的排斥位能
• 排斥位能φR可表示为：
d RF RdD ()
dΦ R6n 4 0kT02 expD 1dD
• 取积分限：Φ 当RD=6∞n 4 0时kT φ0R2 e＝x0，pD 1则()积分结果为：(8－10)
• 这就是两平板带电表面间的排斥位能表达式。
• 式（8－10）仅用于D＞ κ 1 及φ 足够大情况。
• 小粒子的相遇是布朗运动的结果，小粒子间能否聚集在一 起取决于粒子之间的相互吸引位能和排斥位能的大小。
• 吸引位能包括两方面： • 一是由于分子间引力即Van der Waals 力引起的粒子间的
吸引位能；
• 二是带不同电荷的胶粒之间的静电引力位能。
.
第一节 带电粒子间的相互排斥作用
• 一、双电层的相互搭接
• 在距一个板面距离为x处取一个体积元，作
用在体积元的力有压力Fx和静电力Fe，在 平衡时这两个力大小相等而方向相反。由
于
Fx
d d
p x
Fe.ddx
• 平衡时，这两个力代数和为0，即：
dpdxddx0
x
·
• 式中ρ为电荷密度，将Poisson方程（7－2）
代入上式中ρ中得：
dp(d2)d0
dx
dx2 dx
电荷重心的靠近，则会有引力存在； • (2)一个永久偶极分子与另一非极性分子靠近使此非极性
分子成为诱导偶极分子，也会因异性电荷重心的相靠而 产生引力； • （3）两非极性分子靠近时也会有引力存在，这是因为尽 管非极性分子的正负电荷重心重合，但由于热力学涨落 的原因，偶尔会出现电荷重心分开的状态，如同两诱导 偶极间相互吸引一样，这种力为色散力。 • 色散力是普遍存在的，而不管是否极性或非极性分子。
（8－6）
• 这个式子定义了板间中点处的过剩压力（即板间中点处与板外处的
压力差）也就是平板间互相排斥时的单位面积上的排斥力FR。
• 如果板间距D较大，而且两个电位具有简单的加和性，则交盖后扩散
层在两板中间点处的电位φd可表示为：
4kT 0 r
φ d=φ 1+φ 2=2•(
)exκ p d)( Ze
(8－7)
• 将式（8－6）中的双曲余弦展开并保留第一项，再将式（8-7）代入
得到：
FR ≈n0kT(zkeφTd )2≈ n0k[T 8γ0exκ pd)(2 ]≈6n 40kγ T02expκD (1)2
由此式可知电解质浓度n0增加，指数前一项增大，但指数项降低，且后者较前者 影响更大，故电解质浓度加大排斥力FR减. 少，分散体系稳定性变差。
.
1. 两永久偶极分子间吸引位能
•
Keeson方程：
φk =
2μ1 2μ2 2x6= 3 kT
βKx6
• 描述了两永久偶极分子间吸引位能φ K与分子间距x的关系。
• 2．永久偶极与诱导偶极间吸引位能
• Debye方程给出永久偶极和诱导偶极间的吸引位能φ D与分子间距x的
关系：
( ) φ D = α 2 μ 1 2 + α 1 μ 2 2 x 6 = β D x 6
第八章 胶体分散体系 的稳定性
.
胶体分散体系的不稳定性表现在如下几个方面：
• 1、在多分散体系中，尺寸较大的颗粒由于受布朗运动影 响较小，在重力场中自然沉降，从而和分散体系分离；
• 2、在胶体分散体系的放置过程中，体积小的粒子逐渐溶 解而大粒子逐渐长大，这是一种分散相的粗化过程；
• 3、分散体系中，由于布朗运动，小颗粒互相碰撞并聚集 成更大的粒子，此过程称之为絮凝。
• 若κ 1 →∞，即 κ →0 时，式（8-12A）变为：
（8-12A）
R
≈ R2 （o）2
S0 2R
(8-12B)
• 由此可见，影响 R 的除了φ 0 以外，主要因素是κR，即粒
子的尺寸R与双电层的厚度 κ 1。
•
.
第二er Waals 吸引力 • 分子间存在的范氏引力分三种： • （1）两永久偶极分子间靠近时，若两分子的异性不对称
图8－2 由平板斥力位能求两球形粒子 间的排斥位能示意图
（8－12）
式（8－12）起码说明①φR随球形粒子半径R而增加；②排斥位能 φ R 随球
间距S0增加而减少，这是十分重要的结论。
.
• 另一种极限情况是κR＜＜1，即粒子半径很小，κ－1很大，φ0很大
时，则式（8－12）变为：
φR=S0ε+ R22Rφ02expκS(0)
• 将带电球切片成一系列半径为h，厚度为dh的圆环，如果两球全这
么分割便有了一系列的对应平面，这样就可以将平板间位能函数应 用到每组圆环中去，然后对整个半径积分就可得到两球间的排斥位
能：
R64R20n kT o2expS 01
（8－11）
0 Ze 0
4kT
代入式（8－11）便有：
R1 2Ro2expS0