胶体化学
物理化学第七章
粗分散物系
>10-7m
混浊泥水，牛 奶，豆浆
3、胶体四大特征：（同溶液相比较）
①聚结不稳定性（热不稳自发聚沉）②多相不均匀性 聚结不稳定性 ②多相不均匀性（一相分散 于另一相，有相界面）③高分散性 ③高分散性（颗粒大小及胶团量不相同） 结构组成不确定性（受添加剂或添加物影响） ④结构组成不确定性 （真溶液：热稳，均相物系，组成，结构，分子量恒定） 4、胶体化学研究内容：表面现象，分散物系及高分子溶液 5、表面：物体处于真空或与本身饱和蒸气达平衡的面。 6、界面：物体与空气或其他物体相接触的面（存在于两相之间 几个nm厚度薄层） 7、表面现象（Surface phenomenon）：凡物质处于凝聚状态时， 其界面上发生的一切物理化学现象。（包括s-g,s-l,l-g,ss,l-l等统称表面）严格讲为界面现象，如：毛细现象，润湿 作用，液体过热，蒸气过饱和，吸附作用等统称界面现象 AS Sο (Interface phenomenon)。
（1）按分散相和分散介质的聚集状态分类
分散相 分散介质 名称 气 泡沫 液 液 乳状液 固 悬浮体，溶液胶 气 液 固 固溶胶 固 气 液 气 气溶胶 固
实例 肥皂泡沫 牛奶 泥浆，金溶胶 浮石，泡沫玻璃 珍珠，某些矿石 某些合金 雾 烟
（2）按分散相的分散度分类
类型 低分子 分散物系 分散相粒子半 径 <10-9m 分散相 原子 离子,小分子 性质 均相，热力学稳定物 系，扩散快，能透过 半透膜，形成真溶液 均相，热力学稳定物 系，扩散慢，不能透 过半透膜，形成真溶 液 举例 NaCI、蔗糖的 水溶液，混合 气体等 聚乙烯醇水溶 液
之一)：当毛细管插入润湿性液体水中时，管内液面呈凹面, △P背向 液面，使液体受到向上提升力而沿管内壁上升,当液柱产生的静压 力ρgh=△P时达平衡停止移动；反之，当毛细管插入非润湿性液体 汞中时产生管内凸液面，因△P向下,使管内液面下降至ρgh=△P 达平衡时停止，此为毛细现象。
关于胶体化学的几个基本概念
一、概述1．关于胶体化学的几个基本概念(1）相和相界面相是指那些物质的物理性质和化学性质都完全相同的均匀部分。
体系中有两个或两个以上的相，称为多相体。
相与相之间的接触面称为相接面。
(2) 分散相与分散介质在多相分散体系中，被分散的物质叫做分散相。
包围分散相的另一相，称为分散介质。
例如，水基钻井液中，粘土颗粒分散在水中，粘土为分散相，水为分散介质。
(3)分散度和比表面分散度是某一分散程度的量度，通常用分散相颗粒平均直径或长度的倒数来表示。
如果用D表示分散度，用a表示颗粒的平均直径或长度，则分散度可表示为D＝1／a。
比表面是物质分散度的另一种量度，其数值等于全部分散相颗粒的总面积与总质量(或总体积)之比。
如果用S代表总表面积，用V表示总体积，用m表示总质量，则比表面可表示为：＝S／V (m-1) (2-2)S比或 S＝S／m (m-1／kg) (2-3)比物质的颗粒愈小，分散度愈高，比表面愈大，界面能与界面性质就会发生惊人的变化。
所有颗粒分散体系的共性是具有极大的比表(界)面。
按分散度不同，可将分散体系分为细分散体系与粗分散体系。
胶体实际上是细分散体系，其分散相的比表面≥104 m2／kg，其颗粒长度在1 nm～1 μm 之间。
悬浮体则属于粗分散体系，其比表面大致不超过104m2／kg分散相的颗粒直径在1～40／μm之间。
钻井液是复杂的胶体分散体系。
水基钻井液基本上是溶胶和悬浮体的混合物，本书中统称为胶体分散体系。
(4)吸附作用物质在两相界面上自动浓集(界面浓度大于内部浓度)的现象，称为吸附。
被吸附的物质称为吸附质，吸附吸附质的物质称为吸附剂。
按吸附的作用力性质不同，可将吸附分为物理吸附和化学吸附两类。
仅由范德华引力引起的吸附，是物理吸附。
这类吸附一般无选择性，吸附热较小，容易脱附。
若吸附质与吸附剂之间的作用力为化学键力，这类吸附叫化学吸附。
化学吸附具有选择性，吸附热较大，不易脱附。
2．沉降与沉降平衡钻井液中的粘土粒子，在重力场的作用下会沉降。
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
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，
10胶体化学
NaAuO2是上述方法制得金溶胶的稳定剂，写出该金溶胶
胶团结构的表示式。
解：该金溶胶胶团结构为： {[Au]m nAuO2- (n-x)Na+}x- xNa+
12.11.在Ba(NO3)2溶液中滴加Na2SO4溶液可制备BaSO4溶 胶。分别写出(1) Ba(NO3)2溶液过量，(2) Na2SO4溶液过量 时的胶团结构表示式。 解：(1) Ba(NO3)2溶液过量时，胶团结构为: {[BaSO4]m nBa2+(2n-x)NO3-}x+ xNO3(2) Na2SO4溶液过量时，胶团结构为： {[BaSO4]m nSO42-(2n-x)Na+}x- xNa+
胶核：胶体粒子内由分子、原子或离子
形成的固态微粒
胶团：整个扩散层及其所包围的胶体粒子
构成的电中性的整体
例： AgNO3 + KI AgI + KNO3 KI过量 ：
AgI溶胶吸附I－带负电，K＋为反离子 AgNO3过量： AgI溶胶吸附Ag＋带正电，NO3－为反离子
特点：
(1) 胶 核 ： 首 先 吸附过量的成 核离子，然后 吸附反离子； (2) 胶 团 整 体 为 电中性。
分散系统分类(按分散相与分散介质的聚集状态)： (1) 均相系统(真溶液) 分散相以分子形式溶于分散介质 (2) 多相系统 分散相不溶于分散介质
分散 分散相 介质 气
名称 气溶胶 泡沫 乳状液 液溶胶或悬浮液
实例
液 固
气 液 固 气 液 固
云、雾 烟、尘
肥皂泡沫 牛奶 泥浆、油漆 泡沫塑料 珍珠 有色玻璃
物理化学第十四章胶体化学
一、分散体系的分类
•真溶液 按分散相粒子的大小分类： •胶体分散体系
•粗分散体系 •液溶胶
按胶体溶液的稳定性分类
1.憎液溶胶 胶体化学的主要研究体系 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。溶剂与粒子间亲合力弱。
溶剂蒸发后，再加入溶剂无法再形成溶胶。 不可逆体系。
2.亲液溶胶 大分子溶液
溶剂与粒子（大分子 ）间亲合力强。溶剂蒸 发后，产生凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶。 热力学上稳定、可逆的体系。
按分散相和介质的聚集状态分类： •固溶胶 •气溶胶
按胶体溶液的稳定性分类： •憎液溶胶 •亲液溶胶
按分散相粒子的大小分类
1.真溶液（分子分散体系）
分散相与分散介质以分子或离子形式均匀的单 相，热力学稳定。分散相粒子半径小于1 nm。
2.胶体分散体系 分散相粒子半径1 nm~100 nm。高分散的多相 体系，粒子有自动聚集的趋势，热力学不稳定。
A.复分解反应制硫化砷溶胶 2H3AsO3（稀）+ 3H2S →As2S3（溶胶）+6H2O
B.水解反应制氢氧化铁溶胶 FeCl3 +3H2O （热）→ Fe(OH)3 （溶胶）+3HCl
C.氧化还原反应制备硫溶胶 2H2S(稀）+ SO2(g) → 2H2O +3S (溶胶） Na2S2O3 +2HCl → 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶胶）
高等水化学胶体化学
按胶体分散系统的性质分类
• （2）亲液溶胶 • 半径落在胶体粒子范围内的大分子物质，
溶解在合适的溶剂中形成的溶胶。 • 分散相分子本身的大小已达到胶粒范围，
它的扩散速率小、不能透过半透膜等性质 与胶体系统相似。 • 亲液溶胶是热力学上稳定，可逆的系统。
§12－1 胶体系统的制备与净化
粗分散系统 分散法 胶体系统 凝聚法 分子分散系统
第二章 胶体化学
Chapter 2 Colloidal Chemistry
“胶体”这个名词是英国化学家 Graham于1861年提出的
胶体(colloid)
任一质点,其某个线度 在10-7和10-9m之间即认为 是胶体分散系统
（一）胶体分散系统及其基本性质
胶体是一种分散系统
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
1nm 散慢,不能透过半透膜,有一定 高浓度肥皂水
～100nm 的光散射
溶液
热力学不稳定,但动力学稳 金溶胶、硫溶
1nm 定的多相系统,扩散慢,不能透 胶、牛奶、豆
～100nm
过半透膜,光散射强,在超显微 镜下可以看见
浆、雾、烟、 各种泡沫
>100nm
热力学不稳定,动力学不稳 定的多相系统,扩散慢,不能透 过半透膜,光散射强,在普通显 微镜下可以看见
2
1 cos 2
I0
I ：散射光强度 ；
I0 : 入射光强度；
V ：一个粒子的体积； C ：单位体积中的粒子数；
n : 分散相的折射率； n0：分散介质的折射率；
：散射角（观测方向与入射光方向间夹角）；
表面化学-胶体化学
表面化学-胶体化学表面化学-胶体化学表面化学是研究物质表面的性质和现象的一门学科，而胶体化学则是表面化学的一个重要分支，研究胶体溶液中物质的性质和行为。
胶体化学的研究内容涉及到胶体的形成、稳定性、表面性质、胶体颗粒的相互作用以及胶体溶液的性质等。
本文将介绍表面化学和胶体化学的基本概念、研究方法以及应用领域。
表面化学最早起源于对溶液表面现象的研究，如水的表面张力、液滴的形成和液体的湿润性等。
表面化学研究的对象是固体和液体的界面以及液体和气体的界面，主要涉及到界面上的吸附现象、界面能和界面活性物质等。
固体-液体界面上的吸附现象包括离子吸附、分子吸附和表面电荷等，而液体-气体界面上的吸附现象则涉及到液滴形成和表面张力等。
胶体化学研究的是胶体溶液中胶体颗粒的性质和行为。
胶体是一种介于溶液和悬浮液之间的物质，其特点是颗粒很小，约为1纳米到1微米大小，并且能够在溶液中均匀分散。
胶体的稳定性是胶体化学研究的重要内容，稳定性的源于胶体颗粒表面的电荷，正负电荷的平衡使得颗粒之间相互排斥，从而保持胶体溶液的稳定性。
此外，胶体溶液中还包含着胶体的吸附、吸附剂的选择、界面张力、胶体性质的测定以及胶体与其他物质的相互作用等方面的研究内容。
表面化学和胶体化学的研究方法主要包括物理化学方法和化学方法两种。
物理化学方法包括表面张力测定、界面能测定、电化学方法、X射线衍射、电子显微镜等。
而化学方法包括有机合成、溶胶-凝胶法、聚合法、共沉淀法等多种方法。
表面化学和胶体化学在许多领域中都有重要的应用。
在光学领域中，胶体颗粒可以通过改变其尺寸和组成来调控其光学性质，从而应用于光学传感器、太阳能电池、红外吸收材料等。
在材料科学领域中，胶体颗粒可以通过自组装形成多孔材料和有序结构，具有较大的比表面积和孔径，被广泛用于催化剂、分离膜和储能材料等。
此外，表面化学和胶体化学还在生物医学、环境污染治理、油水分离、食品加工等领域发挥着重要的作用。
综上所述，表面化学和胶体化学是研究物质表面性质和胶体溶液行为的学科，涉及到物质界面的吸附现象、界面能、表面张力等。
9胶体化学详解
(emulsion)，泡沫
（二）胶体的基本特征 （1）多相(multiphase)性 在胶体系 统中，分散相粒子由众多分子或离子 组成，粒子内部与外部分散介质的许 多物理和化学性质都不相同，所以性 质是不均匀的，因而是多相系统。包 围胶体粒子的界面是相界面。
（一）分散(dispersion)法
直接将大块物质粉碎为小颗粒，并
使之分散于介质中。
机械分散法； 超声波(ultrasonic)
分散法； 电分散法； 胶溶法。
（二）凝聚（agglomeration)法
将分子或离子凝聚成胶体颗粒。
化学凝聚法
通过化学反应（如复分解反应、水解反应、氧化或还原反 应等）使生成物呈过饱和状态，然后粒子再结合成溶胶。
（二）沉降(sedimentation)平衡
当溶胶中颗粒的密度大 于介质时，颗粒在重力场作 用下有向下沉降的趋势；沉 降的结果使底部粒子浓度大 于上部，即造成上下的浓差， 而粒子的扩散将促使浓度趋 于均一。当沉降与扩散达平 衡时，称为沉降平衡；此时， 颗粒浓度自下而上降低，有 一个分布。
沉降平衡中粒子的分布
热力学电势ф0 ：固体表面与溶液本体间的电势差 斯特恩电势фδ :斯特恩面同溶液本体之间的电势差 ξ电势：滑动面与溶液本体之间的电势差
ξ 电势的特点：
ξ 电势的绝对值小于热力学电势 的绝对值ф 0 •ξ 电势是衡量胶粒所带净电荷多 少的物理量； •ξ 电势的符号由胶粒所吸附离子
的电荷决定
•胶粒表面吸附正离子，ξ 电势为 正；胶粒表面吸附负离子，ξ 电 势为负 •少量外加电解质会对ξ 电势产生 很大的影响 •处于等电态的胶体质点不带电
（3）斯特恩双电层模型
11-胶体化学
布朗运动
返回
二、扩散
在有浓度梯度时，胶体粒子因热运动而发生宏观上定向 迁移运动。
三、沉降与沉降平衡
多相分散系统中物质的粒子因受重力作用而下沉的过程 叫沉降。
沉降过程产生浓度梯度，而扩散过程是消除浓度梯度， 当两者达平衡时叫做沉降平衡。 即：沉降速度=扩散速度
a
4
1、电泳
在外电场作用下，胶粒在分散介质中的定向移动。 （胶粒带电、带正电的胶粒移向负极）
+
-
NaOH
Fe(OH)3
电泳速度
∝
粒子带电量、外加电位 梯度 介质的黏度、粒子的大 小
电泳演示
2.电渗：
在多孔膜（或毛细管）两端加电压，液体分散 介质作定向移动。
3.流动电势：
电渗演示
在外力作用下，迫使分散介质通过多孔膜作定向移 动，在多孔膜两端产生的电势差。
4.沉降电势：
分散相粒子在重力场（或离心力场）作用下迅 速移动，产生的电势差。
电泳现象
返回
电渗现象
返回
二、扩散双电层理论 胶粒带电
1、胶粒从溶液中选择性吸附某种离子而带电（Fanjes规则）； 2、胶粒分子本身电离作用使离子进入溶液而带电。
双电层电位：
5
扩散双电层理论
问题提出： 1、液体在远离胶粒的液层是流动的，在胶粒附近不流动？ 2、电位与电极电位有何区别， │ζ│<│ϕ│? 3、电解质为何能影响ζ电位的大小？ 4、 ζ电位的符号不但与固相有关，也与溶液中某种离子过
{[
AgI
]m
nAg
+
⋅ (n
−
x
)
NO
− 3
高一化学必修一知识点化学胶体
高一化学必修一知识点化学胶体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.根据分散界定质微粒组成的状况分类：如：胶体胶粒是由许多汇聚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，其单个分子的直径约在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，分散剂胶体为液体的胶体叫做液显色;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固体直接磨成胶粒的大小②溶解法：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、聚乙烯熔于某氯气等。
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两类中均为大量，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。
丁达尔现象产生的其原因，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，胶粒即成前段光源(这一现象叫光的热辐射)，故可明显地看到由小光源形成的光亮“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。
②布朗运动——在胶体中，由于胶粒在各个方向所受的力不能相互平衡而产生运动无规则的的，称为布朗运动。
胶体化学
二、 高分子溶液的性质
表11-8
高分子溶液的渗透压：溶质分子的柔性及溶剂化，渗透压 较相同浓度的小分子溶液大。
高分子溶液的黏度：黏度大
原因：
1）高分子的柔性使得高分子在溶液中占的体积很大，对介 质流动形成阻力
2）高分子溶剂化，溶剂分子被高分子束缚，流动性差 3）高分子链段间相互作用形成一定结构，流动阻力增大，
乳状液的制备
自然乳化分散法 瞬间成皂法 界面复合物生成法 交替添加法
三 乳状液的转型与破坏
（1）乳状液转型 转型：由W/O变成O/W或者由O/W变成W/O 外加物质使乳化剂的性质发生改变而引起
加入量少------不能转型 加入量适中---转型 加入量多------破坏乳液 温度改变（非离子型表面活性剂） 转型温度
溶胶的净化
在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，
在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的 如制电备解F质e(O，H如)3溶制胶备时生Fe成(O的HH)C3l溶。胶时生成的HCl。
少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电解质存在会 使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。 净化的方法主要有渗析法和超过滤法。
第二节 溶胶的制备和净化
制备： 1）由小分子溶液聚集 物理聚集法、化学反应法、更换溶剂法 2）由粗分散系统分散
研磨法、电弧法、超声分散法
由小分子溶液聚集
水解反应制氢氧化铁溶胶 FeCl3 (稀)+3H2O (热)→ Fe(OH)3 (溶胶)+3HCl
由粗分散系统分散
电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。制备过程包括先分 散后凝聚两个过程。将金属做成两个电极，浸在水中，盛水的盘子放 在冷浴中。在水中加入少量NaOH 作为稳定剂。 制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电，调节电极之间的距离，使 之发生电火花，这时表面金属蒸发，是分散过程，接着金属蒸气立即 被水冷却而凝聚为胶粒。
胶体化学
的形状对胶体性质有重要影响。
胶粒的形状
例如：（1）聚苯乙烯胶乳是球形质点
（2） V2O5 溶胶是带状的质点 （3） Fe(OH)3 溶胶是丝状的质点
§14.5 溶胶的稳定和聚沉
溶胶是热力学不稳定系统，但有些溶胶却能在相 当长时间内稳定存在。 1、溶胶的经典稳定理论—DLVO理论 胶体带电是其稳定存在的主要原因 （1）胶团之间既存在引力势能，也存在斥力势能。
例1：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓ 过量的 KI 作稳定剂 胶团的结构表达式 ： [(AgI)m n I – (n-x)K+]x– xK+ 胶核 胶粒(带负电) 胶团的图示式： 胶核 胶粒
胶团
胶团(电中性)
例2：AgNO3 + KI → KNO3 + AgI↓
过量的 AgNO3 作稳定剂
溶胶的电动现象体现在以下四个方面： 电泳：在外电场作用下，胶体粒子在分散介质中定 向移动的现象。
1、溶胶的电动现象 电渗：在多孔膜（或毛细管）两端施加一定电压，
液体将通过多孔膜而定向移动。在外电场作用下，胶
体粒子相对静止，分散介质定向移动的现象。 流动电势：在外力的作用下，迫使液体通过多孔膜 （或毛细管）定向流动，多孔膜两端所产生的电势差 沉降电势：分散相粒子在重力场或离心力场的作用
的最简便的方法。
光散射现象 当光束通过分散系统时，一部分自由地通过，一 部分被吸收、反射或散射。 入射光频率与分子的固有频率相同时，吸收 入射光波长小于分散粒子尺寸时，反射
入射光波长大于分散粒子尺寸时，散射
散射光的强度可利用瑞利公式进行计算
2、瑞利公式 I=
9π2V 2C
2λ4l 2
2 n2 - n 0 2 ( 2 ) (1 + cos2α)I0 2 n + 2n 0
胶体化学在生活中的应用
胶体化学在生活中的应用胶体化学是一门研究物质在粘度和流变方面的物理性质的学科，是胶体物理学和表面活性剂学的总称，它研究了胶体的性质和结构、悬浮的性质和稳定性等问题，以及胶体的传输现象和物理加工技术。
胶体化学是物理化学和材料科学的一个重要分支，涉及其他学科，如物理学、化学、生物学和核科学等。
二、胶体化学在生活中的应用1、食品、医药、农药和化妆品中的应用大多数食品、医药、农药和化妆品中都含有胶体，胶体具有乳化、增稠、悬浮、调节水分、降解解质等功能，可以改变物质的性质，达到提高食品、医药、农药和化妆品的质量的目的。
此外，特殊的胶体还可以用于增加生产效率和减少产品成本，对生产高品质食品、医药、农药和化妆品具有重要意义。
2、新材料中的应用随着科学技术的进步，新材料的应用日益广泛，胶体技术是其中的重要组成部分。
胶体制备的新型材料具有新型复合材料、功能材料和高分子材料等特性，其均匀性好、分散性佳和可控加工性，可以极大地促进新材料的发展。
3、环境保护与能源利用中的应用当今社会，保护环境和高效利用能源已经成为生活的基本需求。
胶体化学技术可以帮助在环境保护方面取得长足进展。
比如，微胶体可以起到活性剂的作用，有助于环境污染物的降解和净化；另外，离子型胶体也可以有效地把废水中有害物质汇集起来，从而减少污染物的流失；在能源利用方面，比如，胶体表面技术可以有效地减少燃料消耗，以及提高燃料的利用率。
三、结论从上面可以看出，胶体化学在食品、医药、农药、化妆品、新材料、环境保护和节能利用等方面都发挥了重要作用，为我们生活带来很大的便利。
未来，随着胶体化学技术的不断发展和完善，我们将能够更好地发挥胶体化学在生活中的作用，促进人类文明的进程。
高一化学胶体课件
胶体制备与提纯的注意事项
注意安全
在制备和提纯过程中，应避免使用有 毒有害的试剂，并确保操作安全。
控制条件
制备和提纯过程中，应控制好温度、 压力、浓度等条件，以保证实验结果 的准确性和可靠性。
实验操作规范
在实验过程中，应遵循实验操作规范 ，避免污染和交叉污染。
实验后处理
实验结束后，应对废液进行妥善处理 ，避免对环境和人体造成危害。
胶体在医学中的应用
胶体在医学中也有着重要的应 用，如医用胶、血液透析等。
医用胶是一种常用的外科手术 材料，具有快速止血、促进伤 口愈合等作用，广泛应用于手 术和创伤治疗中。
血液透析则是利用胶体的渗透 作用，将血液中的毒素和多余 水分滤出，以治疗肾功能衰竭 等疾病。
胶体在其他领域的应用
除了化学工业和医学领域，胶体 在其他领域也有着广泛的应用。
如胶体在环保领域中可以用于污 水处理、土壤修复等；在农业领 域中可以用于农药和肥料的缓释
剂等。
此外，胶体还在化妆品、食品、 墨水等领域中有着广泛的应用， 如隐形眼镜护理液、墨水等产品
中都含有胶体成分。
05
胶体的实验研究
胶体实验的目的与原理
目的
通过实验了解胶体的性质和特点，加深对胶体概念的理解。
原理
胶体是一种分散质粒子直径在1nm-100nm之间的分散系，具有介稳性、丁达 尔效应等特点。实验通过观察胶体的电泳、聚沉等性质，探究胶体的本质。
实验步骤与操作方法
步骤一
制备胶体。将一定量的Fe(OH)3固体溶解在沸水中，得到Fe(OH)3胶体。
步骤二
进行电泳实验。将胶体置于电场中，观察胶体粒子在电场中的移动情况。
氧化铝等。
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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胶体化学
*（）电泳在外电场的作用下胶体粒子在分散介质中定向移动的现象称为电泳说明溶胶粒子带电界面法移动法电泳装置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电动现象介绍四种电动现象：电泳、电渗、流动电势、沉降电势。
Fe(OH)溶胶粒子带正电*电势梯度时溶胶粒子与普通离子的运动速度溶胶粒子与一般离子定向移动的速度数量级接近电泳现象说明胶体粒子是带电的粒子的种类运动速度HOH－NaKCl－CHCOO－CHCOO－溶胶粒子~*胶体粒子的电泳速率影响因素：电势梯度越大、粒子带电越多、离子体积越小、介质粘度越小电泳速度越大电泳速率与加入的电解质有关：随着加入电解质的增多电泳速率变慢。
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倍胶粒所带电荷的数量应是一般离子所带电荷的倍*电泳应用广泛例如：利用电泳速度不同可将蛋白质分子、核酸分子分离在医学上可利用血清的纸上电泳分离各种氨基酸和蛋白质在陶瓷工业中利用电泳将粘土与杂质分离得到高纯度的粘土等等。
*（）电渗外电场作用下溶胶粒子不动(如将其吸附固定于棉花或凝胶等多孔性物质中)而液体介质做定向流动的现象称为电渗若没有溶胶存在液体（如水）与多孔性固体物质或毛细管接触后固、液两相多会带上符号相反的电荷此时若在多孔材料或毛细管两端施加一定电压液体也将通过多孔材料或毛细管而定向流动这也是一种电渗电渗可用于纸浆脱水、陶坯脱水等*（）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流动电势电渗的逆过程P：电位差计*（）沉降电势分散相粒子在重力场或离心力场的作用下迅速移动时在移动方向的两端所产生的电势差称为沉降电势电泳的逆过程*说明：溶胶粒子和分散介质带有不同性质的电荷溶胶粒子为什么带电？溶胶粒子周围的分散介质中反离子（与胶粒所带电荷符号相反的离子）是如何分布的？电解质是如何影响电动现象的？双电层理论电泳电渗流动电势沉降电势（液体静止固体粒子运动）（固相不动液体移动）四种电现象的相互关系*溶胶粒子带电原因：扩散双电层理论①离子吸附：固体表面从溶液中有选择性地吸附某种离子而带电。
如AgI溶胶：溶液中I－过量时可吸附I－而带负电溶液中Ag过量时可吸附Ag而带正电。
②电离：固体表面上的分子在溶液中发生电离而带电如蛋白质中的氨基酸分子:在pH低时氨基形成－NH而带正电在pH高时羧基形成－COO－而带负电。
*处在溶液中的带电固体表面在静电力作用必然要吸引等电量的、与固体表面上带有相反电荷的离子（即反离子或异电离子）环绕在固体粒子的周围这样便在固液两相之间形成了双电层。
下面简单介绍几个有代表性的关于双电层的理论。
*缺点：)不能解释表面电势与电势的区别：)不能解释电解质对电势的影响年亥姆霍兹首先提出在固液两相之间的界面上形成类似于平行板电容器那样的双电层：正负离子整齐地排列于界面层的
两侧δ与离子半径相当外加电场下：带电质点和溶液中的反离子分别向相反电极移动产生电动现象。
()亥姆霍兹平板电容器模型双电层：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：带电质点表面与液体的电位差：电势：固、液两相发生相对运动的边界处与液体内部的电位差*（）古依－查普曼扩散双电层模型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离子的分布可用玻兹曼公式表示称为扩散层*古依－查普曼模型正确反映了反离子在扩散层中分布的情况及相应电势的变化这些观点在今天看来仍是正确的缺点：)把离子视为点电荷没有考虑离子的溶剂化)没有考虑胶粒表面上的固定吸附层古依和查普曼给出距表面x处的电势与表面电势为的关系：式中的倒数具有双电层厚度的意义*（）斯特恩(Stern)双电层模型更加接近实际的双电层模型:固定吸附层（Stern层）：由于静电作用反离子会牢固地结合在固体表面形成一个紧密的吸附层其厚度约个分子厚。
此固定层与胶体质点一起运动层中有一个显著的电位降扩散层：固定层外其余反离子呈Boltzmann分布分散在溶液中形成扩散层。
扩散双电层=固定层扩散层其范围=从固体质点表面至反离子过剩为零*固体表面斯特恩面滑动面*电解质的影响：溶液中电解质浓度增加时介质中反离子的浓度加大将压缩扩散层使其变薄把更多的反离子挤进滑动面以内使电势在数值上变小直至为电势的大小反映
了胶粒带电的程度电势越大表明：=时为等电点胶粒间无静电斥力溶胶极易聚沉胶粒带电滑动面与溶液本体之间的电势差扩散层厚度*斯特恩模型:给出了电势明确的物理意义解释了溶胶的电动现象定性地解释了电解质浓度对溶胶稳定性的影响使人们对双电层的结构有了更深入的认识。
*对于球形质点：当粒子半径r较大双电层厚度较小即r质点表面可当作平面处理有：式中：v电泳速度单位为m·s–E电场强度（或称电位梯度）单位为V·m–u胶核的电迁移率单位为m·V –·s–表示单位场强下的电泳速度介质的介电常数单位F·m–=r·r相对介电常数真空介电常数介质的粘度单位为Pa·s。
溶胶粒子的电势可利用电泳速度数据通过如下计算获得：*球形粒子半径r较小双电层厚度较大Hückel公式该式一般用于非水体系当即r时:一些溶胶的电势V V V水溶胶有机溶胶分散相分散相分散相分散介质AsSAuAgSiOBiPbFeFe(OH)CdZnZnBiCHCOOCHCHCOOCHCHCOO CHCHCOOCH*溶胶的胶团结构例：AgNOKI AgI KNO溶胶中的分散相与分散介质之间存在着界面。
因此按扩散双电层理论可以设想出溶胶的胶团结构。
KI过量：AgI溶胶吸附I－带负电K＋为反离子负溶胶胶团结构表示式滑动面┋*AgNO过量：AgI溶胶吸附Ag＋带正电NO－为反离子AgNOKI AgI KNO正溶胶*§溶胶的稳定与聚沉溶胶是
热力学不稳定系统但有些溶胶却能在相当长的时间内稳定存在。
例如法拉第所制的红色金溶胶静置数十年后才聚沉。
那么是什么原因可以使溶胶稳定存在？又是什么原因会导致溶胶聚沉呢？带电胶体粒子稳定的理论简称DLVO理论从理论上揭示了溶胶稳定与聚沉的原因。
*（）胶团之间既存在斥力势能也存在着引力势能。
溶胶的经典稳定理论DLVO理论、理论要点*（）斥力势能、引力势能均随粒子间距离的变化而变化但因两者与距离函数关系的不同会出现在某一距离范围内引力势能占优势而在另一范围内斥力势能占优势的现象（）加入电解质时对引力势能影响不大但对斥力势能的影响却十分明显。
电解质的加入会导致系统的总势能发生很大的变化。
适当调整电解质的浓度可以得到相对稳定的溶胶。
（）溶胶的相对稳定性或聚沉取决于斥力势能或引力势能的相对大小。
斥力大于引力稳定斥力小于引力聚沉*引力势能斥力势能总势能、势能曲线两胶粒相距较远时离子氛尚未重叠引力起作用E距离缩短离子氛重叠斥力起作用总势能E↑但随距离继续缩小引力迅速增加占优势E↓*第一极小值：形成结构紧密而又稳定的聚沉物不可逆聚沉或永久性聚沉第二极小值：形成较疏松的沉积物可逆聚沉引力势能斥力势能、势能曲线*所以溶胶稳定的原因：)胶粒带电增加胶粒间的排斥作用)溶剂化作用形成弹性水化外壳增加溶胶聚合的阻
力)Brown运动使胶粒克服受重力影响而不下沉除胶粒带电是溶胶稳定的主要原因外溶剂化作用和布朗运动也是溶胶稳定的有利因素。
*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。
溶胶从本质上说是不稳定的许多因素可导致溶胶聚沉如加热、辐射、加入电解质等。
溶胶对电解质很敏感这方面的研究也较深入。
**电解质的聚沉作用适量的电解质对溶胶起到稳定剂的作用。
但如果电解质加入得过多往往会使溶胶发生聚沉。
原因：电解质的浓度或价数增加时都会压缩扩散层使扩散层变薄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离子发生特性吸附时斯特恩层内的反离子数量增加使胶粒的带电量降低而导致碰撞聚沉。
*聚沉值溶胶发生明显聚沉所需电解质的最小浓度聚沉能力
聚沉值的倒数电解质对溶胶的聚沉规律：(i)反离子的价数Z起主要作用价数聚沉值聚沉能力聚沉值Z聚沉能力Z舒尔茨哈迪规则*例如：对于带负电荷的AsS溶胶用几种电解质聚沉其聚沉值分别为：KCl：mol mMgCl：mol mAlCl：mol m聚沉能力之比=聚沉值KCl:MgCl:AlCl=::反离子价数之比：::=::*(ii)同价离子有感胶离子序正离子水化能力强,r,水化能力,水化层厚,进入紧密层少,聚沉能力负离子水化能力弱,r,水化能力,水化层薄,进入紧密层多,聚沉能力豆浆（带负电的大豆蛋白溶胶）中加入卤水制作豆腐的过程实际就是利用电解质使溶胶发生聚沉的实例正离子的聚
沉能力：HCsRdNHKNaLi负离子的聚沉能力：F－Cl－Br－NO－I－OH－*()高分子化合物的聚沉作用搭桥效应一个大分子通过吸附把许多胶粒联结起来变成较大的聚集体而聚沉脱水效应高分子对水的亲合力强它的存在使胶粒脱水失去水化外壳而聚沉电中和效应离子型的高分子吸附到带电胶粒上中和了粒子表面电荷使粒子间斥力降低进而聚沉。
*若在溶胶中加入较多的高分子化合物许多个高分于化合物的一端吸附在同一个分散相粒子的表面上如（b）图所示将分散相粒子完全包围起来对溶胶则起到保护作用。
*本章小结胶体分散系统是分散相粒子尺度介于nm的分散系统包括溶胶、高分子溶液和缔合胶体其中溶胶是本章讨论的重点。
溶胶的高分散性、多相性及热力学不稳定性等特征决定了其基本性质。
本章重点介绍了其光学性质(丁铎尔效应)、动力学性质(布朗运动、沉降及沉降平衡)和电学性质(四种电动现象及斯特恩扩散双电层理论)在电学性质介绍中引出了电势这一重要概念。
之后介绍了溶胶的稳定与聚沉主要内容包括DLVO理论、电解质对溶胶稳定与聚沉的影响。