物理化学第十二章
物理化学12章化学动力学基础
f f'
1
f ' kBT
1 exp( h )
h
kBT
k
K
c
k BT h
f ' exp(E0 )
f A fBC
RT
Kc
f ' f A fBC
exp(E0 ) RT
k
kBT h
K
c
g
Kc
K
c
(C g
)n1
n 为所有反应物的计量系数之和
rG
g
m
(C
g
)
RT
ln[K
c
(C
g
)n1
]
g
K
c
令∠ABC=180°,即A与BC发生共线碰撞,活化 络合物为线型分子，则EP=EP(rAB,rBC),就可用 三维图表示。
三原子分子反应的势能面
反应坐标: 在势能面上，反应沿着RT→TP 的虚线进行，是一条最低能量 的反应途径
三、由过渡态理论计算反应速率常数 1、公式推导和公式
A B Kc [ AL BL C] A B C
缺点：模型过于简单，所以要引入概率因子，且概 率因子的值很难具体计算。阈能还必须从实验活化 能求得，碰撞理论还是半经验的。
12.2 过渡态理论(transition state theory)
一、理论模型 1、 由反应物分子变成生成物分子,中间要经过一个过
渡态,而形成这个过渡态需要一定的活化能，这个过 渡态就称为活化络合物，所以过渡态里理论又称为活 化络合物理论。
k
d
2 L(8RT
AB
)1/
2
dcA dt
d
2 AB
L(8RT
物理化学第十二章
第十二章胶体化学1、把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。
其中，被分散的物质称为分散相（dispersed phase），另一种物质称为分散介质（dispersing medium)。
2、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。
3、分子分散体系：分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相，分子半径大小在1nm以下。
通常把这种体系称为真溶液，如CuSO4溶液。
4、胶体分散体系：分散相粒子的半径在1 nm~100 0nm之间的高分散体系。
目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。
5、粗分散体系：当分散相粒子大于1000 nm,目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。
6、按分散相和介质的聚集状态分类：液溶胶；固溶胶；气溶胶。
7、液溶胶：a液-固溶胶（金溶胶，油墨，泥浆）；b液-液溶胶（牛奶，含水原油）；c液-气溶胶（肥皂泡沫）8、固溶胶：a固-固溶胶（有色玻璃，部分合金）；b固-液溶胶（珍珠，蛋白石）；c固-气溶胶（泡沫塑料）9、气溶胶：a气-固溶胶（烟，粉尘）；b气-液溶胶（雾，云）10、按胶体溶液的稳定性分类：憎液溶胶；亲液溶胶。
11、憎液溶胶（1）特有的分散程度：粒子的大小在10-9~10-7 m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。
（2）多相不均匀性：（3）热力学不稳定性12、按胶体溶液的稳定性分类，可把胶体分为溶胶、高分子溶液和缔合胶体。
13、溶胶：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，有很大的相界面，易聚沉，分散相与分散介质不同相，是热力学上的不稳定体系。
一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶是一个不可逆体系。
14、高分子溶液：在胶体粒子范围内的高分子溶解在合适的溶剂中，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。
15、缔合胶体（有时也称为胶体电解质）：分散相是由表面活性剂缔合而成的胶束。
第12章热力学第二和第三定律
8/9/2022
复旦大学化学系
第九页，编辑于星期五：十五点 二分。
9
物理化学 II
第十二章 热力学第二和第三定律
反证法： 如果 可( -W可/ Q可H) 任( -W任/ Q任H)，如何？
证明： 因卡诺机为可逆机，因而反转后
仅过程相反而数值不变，即
复旦大学化学系
S环＝ (Q/T)任
第十九页，编辑于星期五：十五点 二分。 19
物理化学 II
第十二章 热力学第二和第三定律
（三）熵和第二定律的统计力学解释
热力学
孤立体系，熵增加方向， 至熵最大达平衡态
统计力学
概率增大的状态，至最概然分布达平衡态
设两个独立体系
S f ()
S总S1S2
总12
S f( ) f( 1 2 ) f( 1 ) f( 2 )
卡诺定理－>熵
任一可逆循环 ＝若干极为接近的(绝热可逆线＋等温可逆线） ＝若干个卡诺循环
根据卡诺循环：(QH/TH) + (QL/TH) = 0
则对每个循环 (Q1/T1) + (Q2/T2) =0
(Q2/T2) + (Q3/T3) = 0
(Qi/Ti) + (Qi+1/Ti+1) = 0
求和：
i (Qi/Ti)可＝0
不可逆过程的共同特征？
不可逆过程的定义
不可能有途径使环境和体系同时复原而不 留下任何痕迹！
必有抹不掉的痕迹！
问题：抹不掉的痕迹是什么？
8/9/2022
复旦大学化学系
第三页，编辑于星期五：十五点 二分。
3
大学《物理化学》12.溶胶
若按分散相的大小来分类， 若按分散相的大小来分类，可将分散体系分成三大类 类型
粗分散体系 （悬浮液） 悬浮液） 胶体分散系 （溶胶、高分 溶胶、 子溶液） 子溶液）
颗粒 大小 > 10-7 m
例子
泥浆 牛奶 Fe(OH)3溶
特
性
粒子不能透过滤纸，不扩散， 粒子不能透过滤纸，不扩散， 在一般显微镜下可见， 在一般显微镜下可见，多相 态。 粒子能透过滤纸， 粒子能透过滤纸，不能透过
可见光的波长范围为 : 450 nm ～ 700 nm ,
4 .5 × 10 −7 ～ 即
胶粒的大小范围大致为: 胶粒的大小范围大致为
7 ×10
～
−7
m m
10
−7
10
−9
由于胶粒的大小小于入射光的波长, 因此, 由于胶粒的大小小于入射光的波长 因此 观察 光的散射作用引起的。 到的光锥是由光的散射作用引起的 到的光锥是由光的散射作用引起的。
2） 对粗分散体系，由于粒子较大，来自四面八方的撞 ） 对粗分散体系，由于粒子较大， 击力大致相互抵消，因此，布朗运动不明显； 击力大致相互抵消，因此，布朗运动不明显； 3） 对分子分散系，由于分子剧烈的热运动，无法观察 ） 对分子分散系，由于分子剧烈的热运动， 到分子的运动轨迹，因此，也没有布朗运动。 到分子的运动轨迹，因此，也没有布朗运动。 在超显微镜下能够清楚看出粒子走过的路径， 在超显微镜下能够清楚看出粒子走过的路径，因此 能够测出在一定时间内粒子的平均位移。粒子越小， 能够测出在一定时间内粒子的平均位移。粒子越小，布 朗运动越激烈，其激烈程度不随时间而改变， 朗运动越激烈，其激烈程度不随时间而改变，但随温度 的升高而加剧。 的升高而加剧。
光源 光源
物理化学第五版课后习题答案
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ζ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ϕ0直线下降至处的ϕs，ϕs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ϕs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ζ电势。
热力学电势ϕ0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ϕs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。
物理化学讲稿第十二章化学动力学基础二
物理化学讲稿第十二章化学动力学基础（二）（10学时）物理化学教研室第十二章化学动力学基础（二）（教学方案）第十二章 化学动力学基础(二)人们在测量了大量反应的速率常数，并对反应速率常数于温度的依赖关系有了相当了解以后，对于为什么会有这些宏观规律存在必须从理论给予回答。
在反应速率理论的发展过程中，先后形成了碰撞理论、过渡态理论和单分子反应理论等。
动力学理论与，发展较迟。
先后形成的碰撞理论、过渡态理论都是20世纪后建立起来的。
而且与热力学的经典理论相比尚有明显不足之处。
速度理论是研究化学反应的速率系数与温度的关系，描述反应过程的动力学性质。
速率理论的共同点：首先选定一个微观模型，用气体分子运动论(碰撞理论)或量子力学(过渡态理论)的方法，并经过统计平均，导出宏观动力学中速率系数的计算公式。
由于所采用模型的局限性，使计算值与实验值不能完全吻合，还必须引入一些校正因子，使理论的应用受到一定的限制。
§12.1 碰撞理论（Simple Collision theory ）(SCT )碰撞理论是接受了阿伦尼乌斯关于“活化状态”和“活化能”概念的基础上，利用已经建立起来的气体分子运动论的基础上，在20世纪初由路易斯建立起来的。
路易斯把气相中的双分子反应看作是两个分子激烈碰撞的结果。
在这里只学习简单的硬球碰撞理论（SCT ）。
气相双分子简单反应如A + B → 产物，2A → 产物。
一、碰撞理论1、微观模型(1) 反应物分子可看作简单的刚球，无内部结构； (2) 分子间除碰撞间外无其它相互作用;(3) 在反应过程中，反应分子的速率分布遵守麦克斯韦-玻耳兹曼分布。
2、碰撞理论的基本要点(1) 分子必须通过碰撞才能发生反应，反应物分子间的接触碰撞是发生反应的前提。
即要反应，先碰撞；(2) 不是任何两个反应物分子碰撞都能发生反应，只有当两个反应物碰撞分子的能量超过一定的数值ε0时，并满足一定的空间配布几何条件的碰撞反应才能发生反应；(3)活化分子的能量较普通能量高，它们碰撞时，松动并部分破坏了反应物分子中的旧键，并可能形成新键，从而发生反应，这样的碰撞称为有效碰撞或非弹性碰撞，活化分子愈多，发生化学反应的可能性就愈大。
物理化学 第12章 光谱学简介
3. 振动光谱
一维谐振子模型Βιβλιοθήκη 双原子分子振动势能为V
1 kr
2
re 2
能级
Ev
v
1 2
hνe
v
1 2
hc
e
振动谱项为
Gv
Ev hc
v
1 2
e
v 0,1,2,...
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2020/1/31
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2020/1/31
1. 光谱的种类
• 光具有波动性和微粒性 c =λν =ν/σ E = hν = h c /λ
c：光速 λ：波长 ν：频率 E ：能量 σ：波数 h：普朗克常量（6.626×10-34 J•s）
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2020/1/31
1. 光谱的种类
物质吸收或放出电磁辐射的强度对频率所形 成的关系图称为光谱(spectra)或波谱。
原子、分子等的能级结构 能级寿命 电子的组态 分子的几何形状 化学键的性质 反应动力学
…….
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2020/1/31
1. 光谱的种类
在化学分析中
原子发射光谱法 原子吸收光谱法 原子荧光光谱法 紫外-可见吸收光谱法 荧光光谱法 红外吸收光谱法 核磁共振波谱法 拉曼光谱 …….
2020/1/31
2. 光谱项与能级图
光谱选律
（1）主量子数的变化 Δn为整数，包括零； （2）总角量子数的变化ΔL = ±1； （3）内量子数的变化ΔJ =0， ±1；但是当J =0时 ， ΔJ =0的跃迁被禁阻； （4）总自旋量子数的变化ΔS =0 ，即不同多重性 状态之间的跃迁被禁阻；
物理化学电子教案—第十二章
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2011-5-28
§12.1
碰撞理论
9.反应截面 10.碰撞理论计算速率 系数的公式 11.反应阈能与实验活 化能的关系 12.概率因子 13.碰撞理论的优缺点
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1.速率理论的共同点 2.两个分子的一次碰撞过程 3.有效碰撞直径和碰撞截面 4.A与B分子互碰频率 5.两个A分子的互碰频率 6.硬球碰撞模型 7.碰撞参数 8.有效碰撞分数
3.三原子分子的核间距
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2011-5-28
4.势能面 对于反应: 令∠ABC=180o, EP=EP(rAB,rBC)。 随着核间距rAB和rBC的变化，势能也随之改变。 这些不同点在空间构 成高低不平的曲面，称 为势能面，如图所示。
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2011-5-28
物理化学电子教案—第十二章
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2011-5-28
第十二章 化学动力学基础(二) §12.1 §12.2 §12.3 §12.4 §12.5 §12.6 §12.7 §12.8
上一内容
碰撞理论 过渡态理论
§12.9 催化反应动力学
单分子反应理论 分子反应动态学简介* 在溶液中进行的反应 快速反应的测试* 光化学反应 化学激光简介*
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2011-5-28
2.两个分子的一次碰撞过程 两个分子在相互的作用力下，先是互相接 近，接近到一定距离，分子间的斥力随着距离 的减小而很快增大，分子就改变原来的方向而 相互远离，完成了一次碰撞过程。 粒子在质心 体系中的碰撞轨 线可用示意图表 示为：
物理化学电子教案第十二章
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2019/12/6
界面现象的本质
最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。
液体内部分子所受的力可以
彼此抵销，但表面分子受到体相 分子的拉力大，受到气相分子的 拉力小（因为气相密度低），所 以表面分子受到被拉入体相的作 用力。
比表面通常用来表示物质分散的程度，有两 种常用的表示方法：一种是单位质量的固体所具 有的表面积；另一种是单位体积固体所具有的表 面积。即：
Am A / m 或 AV A /V
式中，m和V分别为固体的质量和体积，A为其表 面积。目前常用的测定表面积的方法有BET法和 色谱法。
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这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并
使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸 附、毛细现象、过饱和状态等。
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2019/12/6
界面现象的本质
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2019/12/6
比表面（specific surface area）
用于单位边界上的表面张力。
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2019/12/6
表面张力（surface tension）
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2019/12/6
表面张力（surface tension）
如果在金属线框中间系一线圈，
一起浸入肥皂液中，然后取出，上
面形成一液膜。
表面和界面(surface and interface)
第十二章 界面现象
陕西师范大学物理化学精品课程第十二章 界面现象本章内容：介绍表面吉布斯自由能和表面张力的概念；固体表面吸附的兰缪尔公式和BET 公式；明确弯曲表面附加压力产生的原因，介绍杨-拉普拉斯公式和开尔文公式；了解一些常见的表面现象和表面活性剂的作用。
第一节 表面吉布斯自由能和表面张力一、表面吉布斯自由能和表面张力由于表面层分子的状咬与本体中不同，因此如果要把一个分从内部移到界面（或者说增大表面积）时，就必须克服体系内部分子这间的吸引力而对体系作功。
在温度、压力和组成恒下时，可逆地使表面积增加d A 所需要对体系做的功，叫做表面功，可以表示为A W d f γ=δ ( 12–1 )式中是比例常数，它在数值上等地当T、p 及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必体系做的可逆非膨胀功。
γ由于，所以上式又可以表示为p T,G W d f =δ A G p T,d d γ= 或 p T,AG )(∂∂=γ ( 12–2 ) 可以看出，的物理意义是：在定温不定定压条件下，可逆地增加单位表面积引起体系吉布斯自由能的增量。
单位为。
γ2m J −⋅γ称为表面吉布斯自由能或比表面能。
从另一个角度来考虑，如果观察到表面上处处存在着一种张力，称之为表面张力（surface tension ）。
它作用在表面的边界线上，垂直于边界线向着表面的中心并与表面相切，或者是作用在液体表面上任一条线的两侧，垂直于该线，沿着液面拉向两侧。
例如，把金属丝弯成U 形框架，放在肥皂膜，由于表面张力的作用，会肥可滑动的金属丝拉上去，一直到框架顶部，如在金属丝下面吊一重物W ，如果与可滑动金属丝的质量W 之和（即W +W）与向上的表面张力平衡时，金属丝就保持不同志滑动。
22W 112在图12.2中，虽然肥皂膜很薄，但和分子的大小相比，还具有一定的厚度，可以认为肥皂膜有一定的体积，在金属丝框架的正反两面具有两个表面，所以表面张力在总长度为的边界上作用，由于表面上张力的指垂直地作用于单位长度的表面边沿，并指向表面中心的力，所以肥皂膜将金属丝向上拉的力（即等于向下的重力（+）g）为2γ1W 2W 12= 2= ( + ) F l W W g γ这里称为表（界）面张力，其单位为，这是从另一角度来理解的（表面自由能的单位是，由于，所以的单位也可表示为，N 为牛顿，是力的单位，所以表面自由能也可以看作是垂直用于单位长度相界面上的力即表面张力）。
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
物理化学第十二章-电化学平衡
阴极： Zn 2 2e Zn(s) 阳极
2A ( ) 2Cl 2Ag(s) 2AgCl(s) 2A Cl( ) 2 2e
Zn(s) 2AgCl(s) 净反应： 2Ag(s) ZnCl 2
不可逆电池
原电池 电解池
Zn(s) ( ) 2H Zn H 2 (g)
电化学与热力学的联系
( r G )T , p , R Wff,max max nEF 重要公式: 重要公式: nEF ( r Gm )T , p , R zEF
等温、等压条件下，体系吉布斯自由能的变化等 等温 等压条件 体系吉布斯自由能的变化等 于体系在可逆过程中所做的最大非膨胀功
2 96500 298.15 (8.53 10 4 ) J mol 1
4.91 10 4 J mol 1
rHm Qp
§12.2
电极电势和可逆电极
电极与溶液界面电势差 电极电势 电极电势的能斯特公式 可逆电极
电极与电解质溶液界面间电势差的形成
在金属与溶液的界面上，由于正、负离子静电吸引 和热运动两种效应的结果 溶液中的反离子只有 和热运动两种效应的结果，溶液中的反离子只有一 部分紧密地排在固体表面附近，相距约一、二个离 子厚度称为紧密层； 另一部分离子按一定的浓度梯度扩散到本体溶液中， 称为扩散层 称为扩散层。 紧密层和扩散层构成了双电层。 金属表面与溶液本体之间的电势差即为界面电势差 金属表面与溶液本体之间的电势差即为界面电势差。
负极,氧化 H (p ) 2H (a ) 2e 2 1 H 正极,还原
Cl 2 (p2 ) 2e 2Cl (aCl )
+
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I
9π2V 2C
2 4l2
n2 n02 n2 2n02
2
1 cos2
I0
观察者与散射 观察方向与入射 入射光强度
中心的距离
光方向的夹角
适用于粒子不导电且半径r≤47 nm的稀溶胶系统。
小分子真溶液因其粒子体积很小，故乳光效应极弱。
大分子溶液因分散相（溶剂化）与分散介质的折射率极接近， 故乳光效应也很弱。宏观介观 Nhomakorabea微观
纳米
粒子 膜 丝 管
2019/9/1
胶体化学
3
溶胶的基本特性： 特有的分散程度（高度分散性） 多相不均匀性 聚结不稳定性
热力学不稳定而动力学稳定。 如，金溶胶可以存放几十年。
溶胶的许多性质如扩散慢、不能通过半透膜、渗透压低、乳光亮 度强等，都与其特有的分散程度密切相关。
2019/9/1
I0
入射光波长 观察者与散射 观察方向与入射 入射光强度
中心的距离
光方向的夹角
短波的蓝紫光容易散射：
晴朗天空和海洋呈蔚蓝色(密度涨落引起折射率差异产生散射)；
晨曦和晚霞呈橙红色(透过光)；
旋光仪用钠光，危险信号灯用红光，汽车防雾灯用黄光，养路工、
环卫工衣服、校车用橙黄色(黄红光不易散射，穿透力强)。
它是强光源暗视野显微镜，看到的并非粒子本身，而是其乳光 （光点），因此分辨率大大提高。现已为电子显微镜所取代。
2019/9/1
胶体化学
12
散射光（乳光）强度可用瑞利 Rayleigh 公式表示（1871）：
单个粒子 单位体积中 分散相的 分散介质 的体积 的粒子数 折射率 的折射率
单位体积溶胶
2019/9/1
胶体化学
11
丁铎尔效应与分散相粒子的大小有关。
当光束投射到分散系统上时可以发生：
光的反射/折射、 散射、 吸收、 透过
粒子大 粗分散系
粒子小 频率同 无作用
胶体分散系
小分子分散系
丁铎尔效应实质是光的散射（散射光即乳光），又称乳光效应。
利用丁铎尔效应可制得超显微镜，用以观测胶粒的运动、大小、 形状，研究胶粒的聚沉过程、沉降速度、电泳现象等。
第十二章 胶体化学 Colloidal Chemistry
2019/9/1
胶体化学
1
2019/9/1
胶体化学
2
胶体所涉及的1~100nm的超细微粒，介于宏观和微观之间，属于 介观(mesoscopic)领域，具有许多特殊的性质。
macroscopic mesoscopic microscopic
+
2019/9/1
水
∞ 溶胶
水
胶体化学
−
8
电渗析可以说是一种除盐技术，广泛用于分离提纯物质，尤以 制备纯水和处理三废最受重视。
特点：可同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用， 也可用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质。
2019/9/1
胶体化学
9
*超过滤法：用孔径细小的半透膜（约10~300 nm）在加压或吸滤 的情况下使胶粒与介质分开。
① 化学凝聚法：
通过化学反应使生成物呈过饱和 状态，然后粒子再结合成溶胶
② 研磨法： 用于脆而易碎的物质 ③ 超声波分散法： 用于制备乳状液 ④ 电弧法：用于制备金属溶胶
如将H2S通入足够稀As2O3溶液 制得As2S3溶胶；将FeCl3溶液滴 到沸水中水解制得Fe(OH)3溶胶 ② 物理凝聚法： 蒸气骤冷、改换溶剂
可溶性杂质能透过滤板而被除去，所得胶粒则应立即分散在新的 分散介质中，以免聚结成块。
+ −
半透膜 负极
渗析和超过滤不仅用于提纯溶胶及高分子化 合物，还广泛用于污水处理，去除中草药中 的淀粉等高分子杂质以提取有效成分。
在生物化学中常用超过滤法测定蛋白质、 酶、病毒和细菌分子的大小。
人们还利用渗析和超过滤原理，用人工合 成的高分子膜制成人工肾，帮助肾功能衰 竭患者去除血液中的毒素，即血液透析。
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胶体化学
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第二节 溶胶的光学性质 Optical property of colloids
溶胶的光学性质是其特有分散程度和多相不均匀性特点的反映。
丁铎尔效应 Dyndall effect（英，1869）：
其它分散系也会产生这种现象，但远不如溶胶显著， 故丁铎尔效应是鉴别溶胶的最简便的方法。
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散射光（乳光）强度可用瑞利 Rayleigh 公式表示（1871）：
单个粒子 单位体积中 分散相的 分散介质 的体积 的粒子数 折射率 的折射率
单位体积溶胶
的散射光强度
I
9π2V 2C
2 4l2
n2 n02 n2 2n02
2
1 cos2
胶体化学即研究胶体和相近系统的形成、破坏及其物理化学性质 和变化规律的一门科学。
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胶体化学
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1. 溶胶的制备和净化 2. 溶胶的光学性质 3. 溶胶的动力性质 4. 溶胶的电学性质和稳定性 5. 乳状液 6. 悬浮液 7. 泡沫和气溶胶 8. 大分子溶液 9. 凝胶*
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最初制备的溶胶常含有过多的电解质或其它杂质，不利于溶胶的 稳定，故需净化处理。常用的方法有渗析法 dialysis method 和超 过滤法 ultra-filtration method。
渗析法：将待净化的溶胶与溶剂用半透膜（羊皮纸/膀胱膜/硝酸 纤维/醋酸纤维）隔开，因溶胶粒子不能通过半透膜，而溶胶中 的电解质和其它杂质（分子/离子）则可透过半透膜进入到溶剂 一侧，如不断更换溶剂，即可达到净化的目的。
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1861，格雷厄姆 Graham(英)提出： 胶体 colloid——扩散慢、不易结晶、易成粘稠状； 晶体 crystal——扩散快、易结晶、不易成粘稠状。
胶体是几乎任何物质都可以存在的一种状态。
胶体化学的研究对象： 狭义：胶体，尤指液溶胶。 广义：胶体、粗分散系统、大分子溶液。
Thomas Graham (1805-1869)
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第一节 溶胶的制备和净化
Preparation and purification of colloids
粗分散系 分散法 胶体分散系 凝聚法 (小)分子分散系
r > 100 nm 大变小 1 < r < 100 nm 小变大
r < 1 nm
① 胶溶法（解胶法）：
新鲜沉淀中加少量稳定剂 （胶溶剂）后即得溶胶