第12章 胶体化学.
第十二章胶体化学
介质中定 向移动的现象，称为电泳。
＋
－
界面法测电泳装置示意图
实验测出在一定时 间内界面移动的距离，可
求得粒子的电泳速度，由 电泳速度可求出胶体粒子
的 电势
NaCl溶液 Fe(OH)3溶胶
20
第二十页，共37页。
对于球形质点：当粒子半径大，双电层厚度薄时
u v 或 v
I ：散射光强 ； V ：一个粒子的体积； n : 分散相的折射率；
：散射角；
I0 : 入射光强；
C ：单位体积中的粒子数；
n0：分散介质的折射率；
l : 观测距离
8
第八页，共37页。
§12－3 胶体系统的动力性质
1. Brown 运动 胶体粒子在介质中作无规则行走运动
Einstein-Brown平均位移公式：
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
28
第二十八页，共37页。
电解质对溶胶的聚沉规律：
(i)反离子的价数起主要作用 价数，聚沉值，聚沉能力 聚沉值1/Z 6，聚沉能力Z 6
介质的粘度，单位为Pa · s。
21
第二十一页，共37页。
（2）电渗 在外电场作用下，分散介质通过多孔固体（膜
）而定向移动的现象，称为电渗。
－
＋
电渗示意图
（3）流动电势 在外力作用下，迫使液体通过多孔隔膜
（或毛细管）定向流动，在多孔隔膜两端所 产生的电势差，称为电渗。
（可视为电渗的逆过程）
22
第二十二页，共37页。
物化 第十二章 胶体化学
二、 胶体系统的分类
1、按胶体溶液的稳定性可分为两类 憎液溶胶：难溶物分散在介质中，有很大 的相界面，易聚沉，是热力学上不稳定、 不可逆体系。 亲液溶胶： 大分子分散在合适的溶剂中， 是热力学稳定、可逆体系。
2、按分散相和分散介质的聚集状态可分为
气溶胶、液溶胶和固溶胶三大类
分散介质 分散相 气 液 液 固 气 液 固 气 液 固 名 称 实 例
固
(液 )气 溶 胶 (固 )气 溶 胶 (气 )液 溶 胶 -泡 沫 (液 )液 溶 胶 -乳 状 液 (固 )液 溶 胶 -悬 浮 液 (气 )固 溶 胶 (液 )固 溶 胶 (固 )固 溶 胶
云、雾、油烟 烟尘、粉尘 肥皂泡沫 牛奶、含水原油 AgI 溶 胶 、 油 墨 泡沫塑料 珍珠、蛋白石 有色玻璃、合金
热力学不稳定性 ：胶核粒子有互相聚集而降低 其表面积的趋势
因为粒子小，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的趋势，即小 粒子会自动聚结成大粒子。
四、胶体的特征
动力稳定性强 散射作用明显 扩散速度慢 渗透压低 不能通过半透膜
五、胶体系统的制备与净化
1、胶体系统的制备
沉降平衡时粒子的高度分布公式
通过沉降速率的测定求算粒子半径
利用在超离心力场中的沉降平衡测定胶团或大分子物质的摩尔质量
14-4 胶体系统的电学性质
1、电动现象
电泳、电渗、沉降电势和流动电势统称为
溶胶的电动现象。
电泳是带电的胶粒在电场作用下作定向移动
若在多孔膜（或毛细管）的两端施加一 定电压，液体将通过多孔膜而定向流动，这 种现象称为电渗。
( z 1)cRT
唐南平衡(Donnan)
NazP NaCl
物理化学下册第五版天津大学出版社第十二章胶体化学习题答案
物理化学下册第五版天津大学出版社第十二章胶体化学习题答案12.1 如何定义胶体系统？总结交替的主要特征。
解：分散相粒子在某方向上的线度在1～100nm范围内的高度分散系统成为胶体系统。
胶体系统的主要特征是高度分散、多相性和热力学不稳定性。
12.2 丁铎尔效应的实质及其产生的条件？解：丁铎尔效应实质是光的散射作用引起的。
粒子的半径小于入射光的波长时才能观察到丁铎尔效应。
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？解：Stern 模型：固定层＋扩散层、三个面、三个电势。
具体如下：1924年斯特恩提出扩散双电层：离子有一定的大小；部分反离子被牢固吸附，形成固定吸附层或斯特恩固体面；Stern面：Stern层中反离子电性中心所形成的假想面；滑动面：固液两相发生相对移动时界面。
热力学电势0：固体面—溶液本体；Stern电势：Stern面—溶液本体；电势：滑动面—溶液本体12.4 溶胶能在一定时间内稳定存在的主要原因？解：分散相粒子的带电、溶剂化作用以及布朗运动是溶胶系统相当长得时间范围内可以稳定存在的主要原因。
12.5 破坏胶体最有效的办法是什么？说明原因。
解：破坏胶体最有效的办法是在溶胶中加入过量的含有高价相反号离子的电解质。
这主要是因为电解质的浓度或价数增加时，都会压缩扩散层，是扩散层变薄，电势降低，斥力势能降低，当电解质的浓度足够大时就会使溶胶发生聚沉；若加入的反号离子发生吸附，斯特恩层内的反离子数目增加，使胶体粒子的带电量降低，而导致碰撞聚沉。
过量的电解质加入，还将使胶体粒子脱水，失水化外壳而聚沉。
12.6 K、Na等碱金属的皂类作为乳化剂时，易于形成O/W型的乳状液；Zn、Mg等高价金属的皂类作为乳化剂时，易于形成W/O 型的乳状液。
解：乳化剂分子具有一端亲水而另一端亲油的特性，其两端的横截面不等。
当它吸附在乳状液的界面面层时，常呈现“大头”朝外，“小头”向里的几何构型，就如同一个个的锲子密集的钉在圆球上。
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。
第12章 胶体化学
物理化学 24
3. 胶体的基本特性: 只有典型的憎液溶胶才能全面 地表现出胶体的特性! 基 本 特 性
物理化学
高度分散性 (1 nm-1000 nm)
(多相)不均匀性 聚结不稳定性
(热力学不稳定性) 25
4. 胶体化学的应用范围与主要研究方向 应用范围
农业生产: 医疗卫生: 日常生活: 自然地理: 工业生产: 军事领域: ∙∙∙∙∙∙
的大小分类
IUPAC
分子分散系统 胶体分散系统 粗分散体系统
液溶胶 固溶胶 气溶胶
按分散相和介质 胶体分散系统 的聚集状态分类 按胶体溶液的 液溶胶 稳定性分类
物理化学
憎液溶胶 分散介质 亲液溶胶
28
分散相性质
11. 溶胶的基本特性之一是：(
)
A. 热力学上和动力学上皆属于稳定体系
B. 热力学上和动力学上皆属于不稳定体系
d >1000nm
粗颗粒
多相，热力学不稳定系 统，扩散慢、不能透过 半透膜或滤纸，形成悬 浮液或乳状液
浑浊泥水，牛 奶，豆浆等
物理化学
18
2.2 胶体分散体系分类 --按分散相和分散介质聚集状态分类 A. 液溶胶
将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分 散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：
(A) 液-固溶胶 (B) 液-液溶胶 如油漆，AgI溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液
<1 nm
制 备 方 法
物理化学
分散法：使固体粒子变小(加稳 多级的 定剂)。 分散系 凝聚法：使分子或离子凝聚成胶粒。
31
1. 胶体的制备 (1) 分散法(物理方法） A. 研磨法 B. 胶溶法 C. 超声波分散法 (2) 凝聚法 A. 化学凝聚法 B. 物理凝聚法
第十二章 胶体化学
第十二章 胶体化学12.1 如何定义胶体系统？胶体系统的主要特征是什么？答：按分散质粒子线度的大小定义，粒子线度在1~100nm 之间的分散系统为胶体；小于1nm 及大于100nm 的分散系统则分别为真溶液和粗分散系统。
胶体系统的主要特征是：高度分散的多相性和热力学不稳定性。
12.4 什么是ξ电势？如何确定ξ电势的正、负号？ξ电势在数值上一定要少于热力学电势吗？请说明原因。
答：ξ电势就是当固液两相发生相对运动时，不滑动面所包围的带电体与溶液本体之间的电势差。
ξ电势的正、负号取决于胶粒所带电荷的符号。
胶粒带正电时ξ>0；胶粒带负电时ξ<0。
ξ电势在数值上不一定小于热力学电势E 。
一般情况下，ξ<E ，这是由于在静电力作用下反离子进入固、液两相滑动面之内，使胶粒带电荷数量减少所造成的。
但如果静电力不起主导作用，有可能由于同号离子被强烈地吸附进滑动面，致使胶粒所带电荷得以增强，此时，ξ电势就比热力学电势E 大。
12.7 在 NaOH 溶液中用HCHO 还原HAuCl 4可制得金溶胶：HAuO 2+5NaOH==NaAuO 2+3H 2O2NaAuO 2+3HCHO+NaOH==2Au(s)+3HCOONa+2H 2O(1) NaAuO 2是上述方法制得金溶胶的稳定剂，试写出该金溶胶胶团结构的表示式。
(2)已知该金溶胶中含Au(s)微粒的质量浓度ρ(Au)=1.00㎏·m -3。
金原子的半径r 1=1.46×10-10m ，纯金的密度ρ=19.3×103㎏·m -3。
假设每个金的微粒皆为球形，其半径r 2=1.00×10-8m 。
试求：(a)每立方厘米溶胶中含有多少金胶粒？(b)每立方厘米溶胶中，胶粒的总表面积为多少？(c)每个胶粒含有多少金原子？解：(1)Au(s)的固体表面易于吸附AuO 2-离子，Na +为反离子，故其胶团结构式为：{}+-+-⋅-⋅⋅x N a Na x n nAuO Au x m胶粒)()(2 胶核胶团(2)(a)每个胶粒的质量kgr V m 203383210084.8103.19)1000.1(14.33434--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯===ρπρ 则每立方厘米溶胶中含胶粒个数为个162031024.110084.810/)(⨯=⨯=--m Au ρ(b) 每立方厘米溶胶中，胶粒的总表面积A 总=每个胶粒面积×1dm 3溶胶胶粒个数=4πr 22×1.24×1016=4×3.14×(1×10-8)2×1.24×1016=15.5m 2(c)若按质量计算，则每个胶粒中金原子个数为个原子胶粒5323203201047.21097.1961002.610084.8/1010084.8/⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=----L M m m Au 若按体积计算，扣除原子间堆积空隙后(空隙率为26%)，每个 胶粒中金原子个数为 个原子胶粒510831231321038.21046.11000.1%74)%(74)34/()34%(74V %74⨯=⨯⨯===⨯--r r r r V ππ12.8 某粒子半径为30×10-7cm 的金溶胶，25℃时，在重力场中达到沉降平衡后，在高度相距0.1mm 的某指定体积内粒子数分别为277个和166个，已知金与分散介质的密度分别为19.3×103㎏·m -3及1.00×103㎏·m -3。
第十二章 胶体化学
1<d<1000nm 多,均,均
不稳定,稳,稳
各种溶胶 如 AgI、Al(OH)3 水溶胶等
d > 1000nm 多相
不稳定
乳状液、悬浮液、泡沫 如牛奶、豆浆、泥浆等
高度分散的多相性和热力学不稳定性是胶体系统的主要特点
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光学性质 动力性质
热力学稳定性
真溶液
透明，无 （微弱）光 散射
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14
§12.2 胶体系统的光学性质
1、Tyndall（丁铎尔）效应
1869年 Tyndall发现胶体系统有光散射现象
丁铎尔效应：在暗室里，将一束聚集的光投射到胶体系 统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的 光柱，其中并有微粒闪烁。
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15
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RT LηD
12.3.3
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而 1mol 胶体粒子的摩尔质量为：
3
M
mL
ρ 162(π
L)2
RT ηD
(12.3.4)
注意： 1)当胶体粒子为多级分散时，由（11.10.2）求得的
为粒子平均半径；
2）若粒子非球形，则算得半径为表观半径；
3）若粒子有溶剂化，算出半径为溶剂化粒子半径。
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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。 沉降与布朗运动所产生的扩散为一 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 形成浓梯
第十二章胶体化学详解演示文稿
粒子小，扩散作用为主；粒子大，沉降作 用为主；粒子大小相当，重力作用与扩散作用相
近，构成沉降平衡。
第二十四页，共85页。
3. 沉降与沉降平衡
微小粒子在重力场中的沉降平衡，
ln
C2 C1
Mg RT
1
0
h2
h1
大气分子的浓度随距地面高度而变化，
这是反离子受到的相反的两种作用的结果， 一方面是质点表面的静电吸引，一方面是离子热
运动。两种作用平衡的结果，令反离子越靠近固体 表面浓度越高，随距离增加浓度下降，形成一个反 离子的扩散层。
第二十九页，共85页。
(3)斯特恩模型：该模型认为离子有一定大小， 而且离子与质点表面除了静电作用外，还有范德华 引力。因此，在靠近表面1~2个分子厚的区域内，反 离子受到强烈地吸引，会牢固地结合在表面，形成 一个紧密的吸附层，称为固定吸附层或斯特恩层； 其余反离子扩散地分布在溶液中，构成双电层的扩 散部分。
2. 瑞利公式
(1) 只有溶胶有明显的丁铎尔效应；
(2) 蓝、紫光散射最强，红光散射最弱；
(3) 分散相和分散介质折射率相差越大，乳光效 应越强；
(4) 乳光强度又称为浊度。
第十八页，共85页。
3. 超显微镜
超显微镜在黑暗的视野下，从垂直于入射光的 方向上观察，可以在整个黑暗的背景内看到一个个闪 闪发光、不断移动的光点，恰似黑夜观天可见满天星 斗闪烁。
固、液两相在离子吸附、解离、静电引力等作 用下，而带有电荷，从而形成双电层。
(1) 亥姆霍茨模型：固液两相界面层整齐地排 列着正负离子，正负电荷的分布如同平板电容器， 在平板内电势直线下降，两层间距离很小，与离子 半径相当。
第十二章胶体化学主要公式及其适用条件
第十二章 胶体化学主要公式及其适用条件1． 胶体系统及其特点胶体：分散相粒子在某方向上的线度在1～100 nm 范围的高分散系统称为胶体。
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。
2． 胶体系统的动力学性质（1） 布朗运动胶体粒子由于受到分散介质分子的不平衡撞击而不断地作不规则地运动，称此运动为布朗运动。
其平均位移可x 按下列爱因斯坦－布朗位移公式计算2/1)π3/(ηr L RTt x =式中：t 为时间，r 为粒子半径，η为介质的粘度。
（2） 扩散、沉降及沉降平衡扩散是指当有浓度梯度存在时，物质粒子（包括胶体粒子）因热运动而发生宏观上的定向位移之现象。
沉降是指胶体粒子因重力作用而发生下沉的现象。
沉降平衡：当胶体粒子的沉降速率与其扩散速率相等时，胶体粒子在介质的浓度随高度形成一定分布并且不随时间而变，这一状态称为胶体粒子处于沉降平衡。
其数密度C 与高度h 的关系为}{[])()/(1)/()/ln(12012h h RT Mg C C ---=ρρ式中ρ及ρ0分别为粒子及介质的密度，M 为粒子的摩尔质量，g 为重力加速度。
此式适用于单级分散粒子在重力场中的沉降平衡。
3． 光学性质当将点光源发出的一束可见光照射到胶体系统时，在垂直于入射光的方向上可以观察到一个发亮的光锥，此现象称为丁达尔现象。
丁达尔现象产生的原因是胶体粒子大小，小于可见光的波长，而发生光的散射之结果。
散射光的强度I 可由下面瑞利公式计算：()22222200422209π1cos 22n n V C I I l n n αλ⎛⎫-=+ ⎪+⎝⎭式中：I0及λ表示入射光的强度与波长；n 及n0分别为分散相及分散介质的折射率；α为散射角，为观测方向与入射光之间的夹角；V 为单个分散相粒子的体积；C 为分散相的数密度；l 为观测者与散射中心的距离。
第十二章 胶体化学
第十二章胶体化学贾晓辉1．下列性质中既不属于溶胶动力学性质又不属于电动现象的是A.电导B.电泳C. Brown运动D. 沉降平衡2．在Tyndall效应中，关于散射光强度的描述，下列说法中不正确的是A 随入射光波长的增大而增大B 随入射光波长的减小而增大C 随入射光强度的增大而增大D 随粒子浓度的增大而增大3．对As2S3水溶胶，当以H2S为稳定剂时，下列电解质中聚沉能力最强的是A. KCl B. NaCl C. CaCl2 D. AlCl34．用等体积的0.05mol·m-3AgNO3溶液和0.1mol·dm-3KI溶液混合制备的AgI 溶胶，在电泳仪中胶粒向A.正极移动B.负极移动C.不移动D.不能确定5．对一胶粒带正电的溶胶，使用下列电解质聚沉时，聚沉值最小的是A. KClB. KNO3C. K2C2O4D. K3[Fe(CN)6]6．电动电势ζ是指A. 固体表面与滑移面的电势差B. 固体表面与溶液本体的电势差C. 滑移面与溶液本体的电势差D. 紧密层与扩散层分界处与溶液本体的电势差7．外加电解质可以使溶胶聚沉，直接原因是A. 降低了胶粒表面的热力学电势0B. 降低了胶粒的电动电势ζC. 同时降低了0和ζD. 降低了|0 |和|ζ|的差值蒋军辉胶体化学一.填空题1.溶胶系统所具有的三个基本特点是; ;。
2.在超显微镜下看到的光点是 ,比实际胶体的体积大数倍之多，能真正观测胶体颗粒的大小与形状的是_。
3.溶胶的动力性质包括。
4.用和反应制备溶胶当过量时胶团结构式为。
当过量时，胶团结构式为,在电泳实验中该溶胶的颗粒向移动。
5.关于胶体稳定性的D LVO理论认为，胶团之间的吸引力势能产生于;而排斥力势能产生于。
6.当用等体积的溶液制备Ag Br溶胶，其胶体结构为,请标出胶核，胶粒，胶团，上述溶胶在中，聚沉值最大的是。
7.在外加电场作用下，胶粒在分散介质中的移动称为。
8.胶体系统的光学性质表现为 ,电学性质表现为。
第十二章 胶体化学
——由D、、可求出单个球形胶体粒子的质量
骣 r RT 胶体粒子的摩尔质量： M = m L = 琪 桫 hD 162( p L )2 琪
3
3. 沉降与沉降平衡
沉降：多相分散系统中的粒子，因受重力作用而下沉的过程 沉降与扩散为粒子受到的两个相反的作用 沉降 真溶液 扩散 结果 均相
粗分散系统
2）用强光源（常用弧光）照射 3）黑暗的视野下观察
注：在超显微镜下看到的并非粒子本身的大小，而是其散
射光，而散射光的影像要比胶粒的投影大数倍之多
溶胶粒子平均大小的估算：（假设粒子为球形）
4 3 rB m = pr r = 3 C
骣 3m r = 琪 琪 桫 4p r
13
骣3r B = 琪 琪 桫 4p r C
Fe(OH)3溶胶粒子带正电
30
电势梯度
100V ×m-
1
时溶胶粒子与普通离子的运动速度
粒子的种类 运动速度 v 醋106 ( m s- 1 ) H+ 32.6 OH－ 18.0 Na+ 4.5 K+ 6.7 Cl－ 6.8 C3H7COO－ 3.1 C8H17COO－ 2.0 2~4 溶胶粒子 溶胶粒子与一般离子定向移动的速度数量级接近 而溶胶粒子的质量约为一般离子的1000倍 胶粒所带电荷的数量应是一般离子所带电荷的1000倍
分散介质分子无规则的热运动，撞击溶胶粒子，当瞬间合
力不为零时，表现为布朗运动 ——布朗运动是分子热运动的必然结果
19
1905年 Einstein 用统计和分子运动论的观点， 提出 Einstein-Brown 平均位移公式：
12
骣R T t x = 琪 琪 桫 3L p r h
x : t 时间内粒子的平均位移； r : 粒子半径 L：阿伏加德罗常数；
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
第12章胶体练习题
第十二章胶体化学练习题一、是非题（对者画√，错者画×）1、溶胶是均相系统，在热力学上是稳定的。
（）2、长时间渗析，有利于溶胶的净化与稳定。
（）3、有无丁达尔效应是溶胶和分子分散系统的主要区别之一。
（）4、亲液溶胶的丁达尔效应应比憎液胶体强。
（）5、在外加直流电场中，碘化银正溶胶向负电极移动，而其扩散层向正电极移动。
（）6、新生成的Fe(OH)3沉淀中加入少量稀FeCl3溶液，会溶解，再加入一定量的硫酸盐溶液则又会沉淀。
（）7、丁达尔效应是溶胶粒子对入射光的折射作用引起的。
（）8、胶束溶液是高度分散的均相的热力学稳定系统。
（）9、胶体粒子的扩散过程和布朗运动本质上都是由粒子的热运动而发生的宏观上的定向迁移现象。
（）10、在溶胶中加入电解质对电泳没有影响。
（）11、溶胶粒子因带有相同符号的电荷而相互排斥，因而在一定时间内能稳定存在。
（）12、同号离子对溶胶的聚沉起主要作用。
（）13、大大过量电解质的存在对溶胶起稳定作用，少量电解质的存在对溶胶起破坏作用。
（）14、由瑞利公式可知，分散介质与分散相之间折射率相差愈大，则散射作用愈显著。
是不是?（）15、溶胶是亲液胶体，而大分子溶液是憎液胶体。
（）16、乳状液必须有乳化剂存在才能稳定。
（）17、晴朗的天空是蓝色，是白色太阳光被大气散射的结果。
（）18、加入电解质可以使胶体稳定，加入电解质也可以使肢体聚沉；二者是矛盾的。
（）19、溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统。
（）20、能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶。
（）二、选择题：1、大分子溶液分散质粒子的线尺寸为：（）（1）>1μm （2）<1μm （3）1nm- 1μm2、溶胶和大分子溶液: （）（1）都是单相多组分系统（2）都是多相多组分系统（3）大分子溶液是单相多组分系统, 溶胶是多相多组分系统（4）大分子溶液是多相多组分系统, 溶胶是单相多组分系统3、下列分散系统中丁达尔效应最强的是: （） ,其次是: （）（1）空气（2）蔗糖水溶液（3）大分子溶液（4）硅胶溶胶4、向碘化银正溶胶中滴加过量的KI溶液,则所生成的新溶胶在外加直流电场中的移动方向为: （）（1）向正极移动（2）向负极移动（3）不移动5、电动现象直接与: （）有关.（1）固体表面热力学电势（2）斯特恩电势（3）动电电势（4）表面电荷密度6、在两个充满0.001mol.dm-3AgNO3溶液的容器中间是一个由固体制成的多孔塞，塞中细孔充满了AgNO3溶液，在两管口中插入电极，充以直流电，容器中液体( )移动，当以0.1mol.dm-3AgNO3代替0.001mol.dm-3AgNO3时，加以相同电压后,液体的流动( ),如果以KCL溶液代替AgNO3溶液时,液体的流动( )移动。
物理化学12章胶体化学
（2）按分散相和介质聚集状态分类
1.液溶胶
将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散 相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：
A.液-固溶胶 如油漆，AgI溶胶 B.液-液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液 C.液-气溶胶 如泡沫
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（2）按分散相和介质聚集状态分类
2.固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为
不同状态时，则形成不同的固溶胶：
A.固-固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金
B.固-液溶胶 C.固-气溶胶
如珍珠，某些宝石 如泡沫塑料，沸石分子筛
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（2）按分散相和介质聚集状态分类
3.气溶胶
将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为 固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有 气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一 体系，不属于胶体范围.
这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔 韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废 轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。
胶体磨的形式很多，其分散能力因构造和 转速的不同而不同。
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1 溶胶的制备--研磨法
盘式胶体磨
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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
•液溶胶 按分散相和介质的聚集状态分类： •固溶胶
•气溶胶
•憎液溶胶 按胶体溶液的稳定性分类： •亲液溶胶
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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
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WH 第一节 分散系统及其分类
按分散质的质点大小分类
类型
小分子或小离子分散系统 胶体分散系统 粗分散系统
粒子的大小
实例
＜10-9m 10-9~10-6m
＞10-6m
空气、乙醇的水溶液 Al(OH)3水溶胶
泥浆
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WH 第二节 胶体溶液的制备与纯化
均相分散系统是物质彼此以分子形态分散或混合所形
成的系统。此类系统的分散相及分散介质之间无相界面 存在，是热力学稳定的系统。
非均相分散系统是物质以微相形态分散在分散介质中
所形成的多相系统。
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WH 第一节 分散系统及其分类
按分散质（分散相）及分散介质的聚集态分类
电渗析法 在上述过程中施加电场，以加快渗析速度的方法
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WH
第三节 胶体的特性
光源 透镜
溶胶 丁达尔效应
一. 胶体系统的光学性质
丁达尔效应
由于溶胶的光学不均匀性，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－丁达尔现象
dn dt
DAs
dc dx
D为扩散系数 m2 s-1
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WH
第三节 胶体的特性
二. 胶体系统的动力学性质
沉降与沉降平衡
多相分散系统中的物质粒子，由于受自身的重力作用而 下沉的过程，称之为沉降。分散相中的粒子，受两种作 用的影响，一是重力场的作用，另一种则是布朗运动所 产生的扩散作用，这是两个相反的作用。扩散与沉降综 合作用的结果，形成了下部浓、上部稀的浓度梯度，若 扩散速率等于沉降速率，则系统达到沉降平衡，这是一 种动态平衡。此时，粒子可以上下移动，但粒子分布的 浓度梯度仍然不变
小分子溶液质点 小变大 溶胶质点大小 大变小 大颗粒质点
大小 < 0.1nm 凝聚法 1nm
分散法 大小 > 1mm
胶体的制备
~1000nm
通常有更两换种溶剂方法法获得分化散学相反应粒法子大电小弧在法胶体范围研内磨的法溶胶：
物理凝聚法
超声分散法
例:
更分换散溶法剂法即: 松直香接乙将醇大溶块液物+质粉水碎为松小香颗水粒溶，胶并使之分散于介 化质学中反。应法: FeCl3(稀水溶液)+3H2O → Fe(OH)2溶胶 + HCl
WH
散第射三光的节强度与胶入射体光波的长特的四性次方成反比
散射光的强度与分散相和分散介质的折射率
有关
散射光强度与粒子的数密度成正比
一. 胶体系统的光学性质
雷利公式
I (R,
)
I0
9 2 2 2 4R2
n22 n12 n22 2n12
2
(1
cos2
)
I0是入射光强度，λ是波长， ρ 和υ分别是粒子的数密度
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第三节 胶体的特性
二. 胶体系统的动力学性质
布朗运动与扩散
爱因斯坦用几率的概念和分子运动论的观点，导 出了爱因斯坦-布朗平均位移公式
X
RT t
NA 3r
X为t时间间隔内粒子的平 均位移 r为粒子的半径 为分散介质的粘度 NA为阿伏伽德罗常数
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第三节 胶体的特性
二. 胶体系统的动力学性质
布朗运动与扩散
在显微镜下可观察到悬浮在水中的花粉颗粒作永 不停息的无规则运动，称为布朗运动。用超显微 镜可以观察布朗运动 产生布朗运动的原因是分散介质分子对胶粒撞击的 结果。受介质分子的热运动的撞击，在某一瞬间， 它所受的来自各个方向的撞击力不会互相抵销，如 图所示，加上粒子自身的热运动。因而，它在不同 的时刻以不同速度、不同方向作无规则运动
WH
第12章 胶体化学
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WH 第一节 分散系统及其分类
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。如牛奶中奶油液滴分散在水中，颜料 分散在有机液体中形成油漆等等。通常把被分散的物质 称为分散相，起分散作用的物质叫分散介质。
分散系统可分为均相分散系统和非均相分散系统。
分散相 气 液 固
气 液 固 液 固
分散介质 液 液 液
固 固 固 气 气
通称 泡沫 乳状液 溶胶或悬 浮液 固体泡沫
气溶胶 悬浮体
举例 肥皂及灭火泡沫 牛奶及含水原油 银溶胶、油墨、泥浆
沸石、泡沫玻璃、泡沫金属 珍珠 加颜料的塑料 雾 烟、沙尘暴
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（ρ = N / V，N 为体积V 中的粒子数）和单个粒子的体积，
n1和n2分别为分散介质和分散相的折射率
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WH
第三节 胶体的特性
二. 胶体系统的动力学性质
布朗运动与扩散
在显微镜下可观察到悬浮在水中的花粉颗粒作永 不停息的无规则运动，称为布朗运动。用超显微 镜可以观察布朗运动
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WH
第三节 胶体的特性
对于球形粒子，扩散系数D可以由爱因斯
坦-斯托克斯方程计算
二. 胶体系统的动力学D 性质RT
布朗运动与扩散
6NA r
在有浓度梯度存在时，物质粒子因热运动而发生 宏观上的定向迁移的现象，称为扩散
在胶体系统中，胶体粒子的扩散和溶液中的溶质 扩散一样，都遵守Fick第一扩散律
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第三节 胶体的特性
一. 胶体系统的光学性质
丁达尔效应
由于溶胶的光学不均匀性，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－丁达尔现象
丁达尔现象的实质是溶胶对光的散射作用
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凝聚法 即将分子或离子凝聚成胶体颗粒。
为了获得稳定的溶胶，还需满足两个条件：一是分散相在介 质中的溶解度要小；二是需要加入第三者作为稳定剂。
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WH 第二节 胶体溶液的制备与纯化
胶体的纯化
纯化胶体常用的方法有两种
渗析法
将待纯化的胶体装入只允许较小的离子通过而不 允许胶体粒子通过的半透膜袋中，浸入相应的干 净的分散剂中，不断将原胶体中的杂质去除