胶体与表面化学3-1
第二章(表面化学和胶体化学)PPT课件
可见光波长：
400 ～ 700 nm
在真溶液中，溶质颗粒太小（<10-9 m）,
光的散射极弱，看不到丁达尔效应。阳光从狭
缝射进室内形成光柱也是丁达尔效应。
（2） 动力学性质（布朗运动）
在超显微镜下观察胶体溶液，可以看到胶体
粒子的发光点在介质中间不停地作不规则的运
动，称布朗运动。
-
24
布朗运动产生的原因： 分散质粒子本身处于不断的热运动中。 分散剂分子对分散质粒子的不断撞击。
① 离子选择性吸附 ② 离子交换吸附：
吸附和解吸的关系： 动态平衡
-
17
制备As2S3溶胶
2H3AsO3 + 3H2S = As2S3 + 6H2O
H2S发生电离：H 2 S
H ++H S -
As2S3 选择吸附HS- 而带负电荷。
-
18
如：去离子水的制备（阴、阳离子交换树脂）
2 R -S O 3 H +C a 2 + (R -S O 3 )2 C a +2 H + 2 R -N (C H 3)3 O H + S O 4 2 - [R -N (C H 3)3 ]2S O 4 + 2 O H -
9
一克水分散成半径 1 × 10-9 m的小水 滴，需要做功220J，增加的能量可将这 一克水的温度升高50℃。
同一体系，其分散度越大，其表面 能越大。
-
10
表面能
W•S
σ: 恒温恒压下增加单位表面
积所引起的系统能量增量
表面张力
σ: 与表面相切，垂直作用
于单位长度边界线上的力。
-
11
润湿和润湿角
胶体与表面化学-胶体的光学性质
2.3 溶胶的光学性质
胶体系统的光学性质， 胶体系统的光学性质，是其高度的分散性和多相的不均匀性 特点的反映。 特点的反映。
2.3.1 光散射现象
光束通过粗分散系统，粒子直径 入射光波长 主要发生反射 入射光波长, 反射, 光束通过粗分散系统，粒子直径>入射光波长,主要发生反射,系统呈现 粗分散系统 混浊。 混浊。 光束通过胶体溶液，胶粒直径 可见光波长 主要发生散射 可见光波长， 散射， 光束通过胶体溶液，胶粒直径<可见光波长，主要发生散射，可以看见 胶体溶液 乳白色的光柱。 乳白色的光柱。 光束通过小分子溶液，溶液均匀，散射光相互干涉而完全抵消，看不见 光束通过小分子溶液，溶液均匀，散射光相互干涉而完全抵消， 小分子溶液 散射光。 散射光。
动态光散射仪
散射光强度的影响因素
散射光的强度 与入射光波长 的四次方成反 比。
不同波长光的散射强度
天空为什么是蓝色的？ 天空为什么是蓝色的？
解释蓝天的色彩
自然界的瑞利散射
石头里的瑞利散射现象
作业：朝霞不出门，晚霞行千里。 作业 朝霞不出门，晚霞行千里。 朝霞不出门
丁达尔现象的自然之美
丁达尔现象的自然之美
汽车灯光的丁达尔现象
教堂里的丁达尔现象
交通指示灯颜色选择中的科学
Байду номын сангаас
2.3.3 瑞利公式
2.3.3 瑞利公式
• 1871年，Rayleigh研究了大量的光散射现象，对于粒子半 研究了大量的光散射现象， 年 研究了大量的光散射现象 的溶胶， 计算公式， 径<47nm的溶胶，导出了散射光的强度 I 计算公式，称为 的溶胶 Rayleigh公式 公式
2 24π cv n2 − n0 I= × 2 4 n + 2n2 × I0 λ 0 3 2 2
胶体表面与化学PPT课件
动态润湿法
通过测量液体在固体表面的动态接触线移动 速度，评估表面的润湿性。
05
CATALOGUE
胶体表面化学未来展望
新材料开发
高性能材料
利用胶体表面化学技术，开发具有优异性能的新材料，如高强度 、高韧性、耐高温、耐腐蚀等。
功能材料
探索具有特殊功能的材料，如光电转换、传感、催化等，以满足不 同领域的需求。
通过红外光谱、核磁共振等技术手段鉴别 表面活性剂的类型。
表面活性剂浓度测定
表面活性剂界面行为研究
利用滴定法、分光光度法等方法测定表面 活性剂浓度。
利用显微镜、光谱等技术手段研究表面活 性剂在界面上的行为。
表面吸附研究方法
等温吸附法
在恒温条件下，研究物质在表面的吸附量与浓度之间的关系。
吸附动力学法
研究物质在表面的吸附速率和吸附机理。
03
CATALOGUE
胶体表面化学应用
石油工业
石油开采
利用胶体表面化学原理， 通过改变钻井液的流变性 、稳定性等性质，提高石 油开采效率。
油气分离
利用胶体表面化学原理， 通过改变油水乳液的稳定 性、界面张力等性质，实 现油气高效分离。
石油运输
利用胶体表面化学原理， 通过改变油品的流变性、 粘度等性质，提高石油运 输效率。
X射线光电子能谱法
利用X射线光电子能谱技术测定表面吸附物的组成和结构。
原子力显微镜法
利用原子力显微镜技术观察表面吸附物的形貌和分布。
表面润湿性研究方法
接触角法
通过测量液体在固体表面的接触角大小，评 估表面的润湿性。
滑移长度法
测量液体在固体表面滑动时的滑移长度，评 估表面的润湿性。
滴液法
胶体与表面面化学
一、溶胶的胶团结构：1胶粒的结构比较复杂，首先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心称为胶核2胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密的吸附层，由于正负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子包围层，从而形成了带有紧密层相同电荷的胶粒3胶粒与扩散层中反号离子形成一个胶团。
二、双电层理论：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。
1平板型模型2扩散双电层模型3stem模型。
三、溶胶的聚沉：溶胶的稳定具有条件的，一旦稳定条件被破坏，溶胶中的粒子就合并，长大，最后从介质中沉出。
影响因素：电解质、加热、辐射、溶胶本身。
聚沉值：能引起某一溶胶发生明显聚沉所需加电解质的最小浓度。
四、胶凝：一定浓度的溶胶或大分子化合物的真溶液在放置过程中自动形成胶凝的过程。
性质：1所有新形成的凝胶都含有大量液体，95%以上2凝胶有一定几何外形。
显示出固定的力学性质3由固液两相组成，具有液体的某些性质，不仅分散相是连续的，分散介质也连续。
分类：1弹性凝胶（明胶、琼脂）2非弹性（SiO2、TiO2、V2O5、Fe2O3）。
形成条件：1降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以胶体分散状态析出2析出的质点既不沉降也不自由行动，而是构成骨架，通过整个溶液形成连续的网状结构。
形成方法：1改变温度2转化溶剂3加入电解质4化学反应。
不溶物形成凝胶的条件：1在产生不溶物的同时生成大量小晶粒2晶粒的形状以不对称为好，有利于搭成骨架。
五、膨胀：凝胶在液体或蒸汽中吸收液体和蒸汽使自身体积或重量增加的现象。
机理：一阶段：溶剂化层：溶剂分子很快出入凝胶中，与凝胶分子相互作用形成溶剂化层。
特征：1液体蒸汽压很低2体积收缩3热效应4熵值降低。
二阶段：溶剂分子的渗透和吸收。
六、硅酸铝凝胶制备（共沉淀法）：酸性硫酸铝溶液+水玻璃溶液——硅铝溶胶—硅铝凝胶小球—老化—铝盐活化a—水洗—表面活性剂浸渍b—干燥—烘焙。
胶体与表面化学-第三章 凝胶
第二节 凝胶的形成
（4）化学反应
凝胶 形 的方 法
第三节 凝胶的结构
球形质点相互联 结，由质点联成 的链排成三度空 间的网架，如 Ti02、SiO2等凝 胶。
棒状或片状质点 搭成网架，如 V2O5凝胶、白土 凝胶等。
线性大分子构成 的凝胶，在骨架 中一部分分子链 有序排列，构成 微晶区，如明胶 凝胶、棍花纤维 等
第五节 胶凝的性质
扩 散 作 用
水凝胶中的水是连续相 (构成凝胶骨架的分散 相也是连续相)。从这 个角度看：凝胶和液体 一样，可以作为在其中 进行各种物理过程和化 学反应的介质。
第五节 胶凝的性质
物质在凝胶中的扩散与凝胶浓度、结构以 及扩散物质的本性有关。 在低浓度凝胶中，低分子物质的扩散速度 与在纯液体中的扩散速度几乎没有差别； 而凝胶的浓度越高，物质的扩散速度越慢 (1)因为凝胶有骨架，物质在其中的扩散 途径变得弯曲，从而延长了扩散时间。 (2)凝胶浓度增加后，结构中的空隙变小 ，特别是在水化层中的运动更受阻碍，使 扩散速度减慢
第五节 胶凝的性质
离 浆 作 用
弹性溶胶的离浆是“可逆的”，是膨胀作用 的逆过程。 多数凝胶的离浆作用是不完全可逆的。如明 胶、洋菜等。 原因是因为这类物质的化学性质往往不均匀 ，经常是分子量不同的混合物，且容易发生某 些副反应
第五节 胶凝的性质
离 浆 作 用
非弹性溶胶离浆是不可逆的。 一般按溶胶-凝胶-浓缩凝胶-致密沉淀这一过程 进行， 不可逆的原因：凝胶中粒子间进一步强相互作 用（包括羟基间的脱水）
第三节 凝胶的结构
(1)靠质点间的分子吸引力形成结构
不同 凝胶 间的 结构 区别
这类结构不稳定，往往具有触变性，在外 力作用下结构遭到破坏，静置后又可复原, 当凝胶结构遭到破坏时发生无限膨胀。
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。
胶体与固体表面化学
电动现象：在外电场作用下使分散相-分散介质固 液两相发生相对运动或在外力作用下使固-液两相 发生相对运动而产生电场的现象。
外力包括水力发电、风力发电、磁力发电、核力 发电等等
1 电泳（ 分散相）
Fick第一、二定律对平动扩散进行了描述
Fick第一定律： 在时dt间内，沿x方向通过界面积A而扩散的
物质量dm与界面积A处的浓度梯度dc/dx关系如下： (1.9)
dm DA dc dt dx
D—扩散系数，近似常数，与浓度c有一点关系 dm与 dc/dt方向相反---表示从高浓度区向低浓度 区扩散
（b）颗粒不能太小，>100nm,否则考虑扩散。 在实际体系中，等效半径可代替r，则式（1.5）,(1.7)
可进行粒度分析。 因为粒度与沉降、上浮有关，即与稳定性有关，由
此可以得出体系的稳定性信息。
1.1.2分散相的扩散
如果从分子水平上观察，分散相颗粒 的主要运动方式是布朗运动。布朗运动会 使细小的颗粒从高浓度区向低浓度区运动， 从而形成扩散。
大粒子的光散射大粒子的光散射??粒子的大小超过粒子的大小超过20??miemie对球形粒子系统进行了处理对球形粒子系统进行了处理mie123123高分子溶液的光散射高分子溶液的光散射??11涨落理论与光散射公式涨落理论与光散射公式??纯溶剂和真容液也能产生光散射纯溶剂和真容液也能产生光散射??涨落理论
（1.40） （1.41）
h2 是线团的均方末端距
据式（1.38），采用双外推法可测定M 、A2和，M 重均分子量，双外推法：θ→∞，截距为1/M，斜率 为2A2
§1.3 胶体的电学性质
胶体与表面化学课程大纲及重点
胶体与表面化学第一章绪论（2学时）1.1胶体的概念什么是胶体，胶体的分类1.2胶体化学发展简史1.3胶体化学的研究对象表面现象，疏液胶体，缔合胶体，高分子溶液。
重点：胶体、分散系统、分散相、分散介质的概念。
难点：胶体与表面化学在矿物加工工程中的作用及意义。
教学方法建议：启发式教学，引导学生对胶体及表面化学的兴趣。
第二章胶体与纳米材料制备（4学时）2.1胶体的制备胶体制备的条件和方法，凝聚法原理。
2.2胶体的净化渗析、渗透和反渗透。
2.3单分散溶胶单分散溶胶的定义及制备方法。
2.4胶体晶体胶体晶体的定义及制备方法2.5纳米粒子的制备什么是纳米材料，纳米粒子的特性及制备方法重点：胶体的制备、溶胶的净化、胶体晶体的制备。
难点：胶体制备机理。
教学方法建议：用多媒体教学，注重理论联系实际。
第三章胶体系统的基本性质（8学时）3.1溶胶的运动性质扩散、布朗运动、沉降、渗透压和Donnan平衡。
3.2溶胶的光学性质丁道尔效应和溶胶的颜色。
3.3溶胶的电学性质电动现象、双电层结构模型和电动电势（。
电势）3.4溶胶系统的流变性质剪切速度越切应力，牛顿公式，层流与湍流，稀胶体溶液的黏度。
3.5胶体的稳定性溶胶的稳定性、DLVO理论、溶胶的聚沉、高聚物稳定胶体体系理论。
3.6显微镜及其对胶体粒子大小和形状的测定显微镜的类型及基本作用重点：沉降、渗透压、电泳、电渗、。
电势的计算、双电层结构模型、DLVO理论、溶胶的聚沉。
难点：双电层结构模型。
教学方法建议：多媒体教学和板书教学相结合。
第四章表面张力、毛细作用与润湿作用（6学时）4.1表面张力和表面能净吸力和表面张力的概念、影响表面张力的因素、液体表面张力和固体表面张力的测定方法。
4.2液-液界面张力Anntonff规则、Good-Girifalco公式、Fowkes理论和液-液界面张力的测定。
4.3毛细作用与Laplace公式和Kelvin公式毛细作用，Laplace公式和Kelvin公式的应用，曲界面两侧的压力差及与曲率半径的关系，毛细管上升或下降现象，弯曲液面上的饱和蒸气压。
第十三章表面化学与胶体的基本知识
P 200 Pa 1.5mmHg
r =10-5mm时
P 145 P
可见：颗粒半径可用mm及>mm描述时， △P可忽略
当半径小至不能用mm描述时(超细粉、纳米材料），由
于△P值巨大，会使液、固的许多性质发生巨变，与正 常液、固体不同。
第三节 Young-Laplace方程的应用 一、弯曲表面下液体的蒸气压 定性说明 在一定的T和P外下，当液滴半径很小时，压力P很 大，其μ很高，从而蒸汽压增大。
水的相图
2、过热液体 物系(液体)点位于气相区
P外 P
为什么能存在？
P外 P
l
l
P P
Tb Tb ,
P可忽略(大气泡）
液体升温时只产生小气泡
Tb : PV P P
T : PV P
b
P P l H m 1 1 ln ( ) P R Tb Tb
B
B
B
比表面能
G )T , P ,nB 狭义的表面自由能定义： ( A
保持T、P和nB不变，每增加单位表面积时，Gibbs自
由能的增加值称为比表面自由能(简称表面能).
三、表面张力
表面的不均匀力场 表面分子企图“钻入”内部
表面收缩
即宏观存在表面收缩力
1、表面张力：
单位长度上使表面收缩的力。 用 表示，单位是N· -1。 m 是表面不均匀力场的度量
定义： 温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积 增加dA所需要对体系作的功W’。 计算 γ的物理意义：
W dA
'
γ—比例系数
T，P及组成恒定的条件下，增加单位表面积
胶体与表面化学讲义第一章 基本概念
《胶体与界面化学》讲义第一章基本概念第一节胶体与表面一、胶体与胶体分散体系•目前科学地将颗粒大小在10-6～10-9m这样的物质（不管其聚集状态是气态、液态还是固态）称为胶体。
•胶体与其分散在其中的介质组成分散体系，介质可以是气、液和固体并与胶体颗粒间存在相界面，因此它还是高分散的多相的分散体系。
•胶体分散体系一般是两个组分以上的多组分体系，不过也存在极为罕见的单组分胶体分散体系，这类分散体系是液体，但由于分子的热运动而出现的涨落现象，一些分子会在液态内部聚集成较大的聚集体，这种分散体系称为类胶体（iso-colloid）分散体系。
聚合物或大分子量物质•聚合物或大分子量物质过去也称之为胶体分散体系的物质。
•如蛋白质，纤维素以及各种天然的和人工合成的聚合物，其尺寸也在胶体范围、并具有胶体的某些性质，比如慢扩散性，不透过半透膜，电泳行为等。
•因此过去也把它们作为胶体与表面化学的讲解内容。
但由于其迅速的发展，形成一个庞大的大分子家族，而成为一个独立学科去研究，不过它的某些理论和研究方法确系胶体的理论和研究方法。
二、表面和界面•表面（surface）：是指凝聚相与真空，空气或其蒸气间的交界•界面（interface）：是指凝聚相与其他相间的交界面。
•水的表面张力是水的表面（与空气或蒸汽的交界面）上的表面张力，约为72.8×10-3N/m；水和苯间界面张力为35×10-3N/m；水与汞间界面张力为375×10-3N/m。
•由此可见，界面张力值决定于相邻相的物质。
相边界上“面”的含义•这里所说的“面”是指相边界上的化学概念上的而非数学概念上的面。
数学面只有面积而无厚度，而化学面是有一定厚度的，起码有几个分子大小的厚度。
数学面所示在面上相的性质（如密度、浓度等）发生突变是不可思议的，而化学面中相的性质逐渐变化才是可理解的。
但在描述它时，由于其厚度值与两相本体尺寸比较可忽略不计近似为零。
胶体表面化学-论文
胶体和表面化学及其应用的简单综述班级：09应用化学（1）班姓名：敖洪威学号：81620801029摘要：胶体与表面化学是研究胶体分散体系物理化学性质及界面现象的科学。
虽然原属物理化学的一个分支，但其与生产和生活实际联系之紧密和应用之广泛是化学学科中任一分支不能比拟的。
关键词：胶体与界面分散体系应用研究分散体系（除小分子分散体系以外的胶体分散体系和一般粗分散体系）和界面现象的物理化学分支学科。
胶体和表面化学的研究和应用，实际上可追溯到远古时代。
如中国史前时期陶器的制造；4000年以前巴比伦楔形文字碑文中有关油膜(不溶单分子膜)的记载；肥皂以及皂角一类天然表面活性剂（洗涤剂）的应用；毛细现象的研究等等。
但作为一种科学，直到20世纪才得到具有本身特色的迅速发展。
-----前言Colloid and surface chemical and its application in the simple Class: 09 applied chemistry (1) class name: AoHongWei student id: 81620801029Abstract: the colloid and surface chemistry is the study of colloidal dispersion system the chemical and physical properties and interface of the phenomenon of science. Although the original is a branch of physical chemistry, but its and production and life of the actual contact closely and application is in the broad chemical subject any branch cannot comprehend.Key words: the colloid and interface decentralized systemapplicationResearch scattered system (except small molecules spread outside of the colloid decentralized system system and the general thick decentralized system) and interface of the phenomenon of physical and chemical branch discipline. Colloid and surface chemical research and application, actually goes back to ancient times. Such as China prehistoric crockery manufacturing; 4000 years ago in the cuneiform Babylon the oil film (don't dissolve single molecule film) records; Soap and soap Angle a kind of natural surface active agent (detergent) application; Capillarity research and so on. But as a science, until the twentieth century to get has itself characteristic rapid development.-introductio1．胶体1.1胶体的由来及其认识的发展胶体一词，来自1861年T.格雷姆研究物质在水中扩散的论文《应用于分析的液体扩散》。
天津大学胶体与表面化学课件第三章
1
第一节 概述
一 、凝胶的特征 (Gel) 1、有一定的几何形状和固体的力学性质。 2、由固--液（或气）两相组成，属胶体的分
散体系。 3、在新形成的水凝胶中，不仅分散相（搭成
网结）是连续相，分散介质（水）也是连续相。
2020/5/3
2
二、凝胶的分类
1 、弹性凝胶 (Elastic gel) 柔性的大分子（如明胶,琼脂等）形成的
33
四、吸附等温线（Adsorption ）
1、非弹性凝胶的吸附（Non-elastic gel）
2020/5/3
34
2、弹性凝胶的吸附（Elastic gel）
2020/5/3
35
第六节 凝胶中的扩散和化学反应
1、扩散作用（Diffusion) 扩散与凝胶浓度，结构以及扩散物质的本性有关。 （1）低浓度gel中，扩散速度与纯液体没有变化。 （2）浓度升高，扩散速度下降。
2020/5/3
22
积分：
s ds
0（SMax
S）
s 0
（d（SSMaMxax S）S）
K
t
dt
0
所以：
ln（S
S M ax Max
S）
Kt
整理：lg（SMax
S）（Βιβλιοθήκη K膨 ）t 2.303lg
S Max
2020/5/3
23
3 、膨胀机理--两个阶段
第一阶段——形成溶剂化层（时间很短，速度快）。 其特征（1）液体蒸气压很低； （2）体积收缩； （3）放出膨胀热； （4）溶剂熵值降低。
4 、流动性质 失去流动性，获的弹性。
5 、电导(Electrical conductivity) 溶胶胶凝后，体系电导无明显变化。
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K膨 lg(Smax S) ( ）t lgSmax 2.303
p p a
三、膨胀作用
3、膨胀机理（两个阶段）
第一阶段：形成溶剂化层：时间短，速度快；水分子快速进入凝
胶形成溶剂化层吸液量少，平衡快。 特征：①液体蒸汽压很低：溶剂分子与凝胶中的大分子相互作用形成溶剂层， 溶剂分子活度很低， 蒸汽压低，小分子和大分子结合力强。
一、凝胶及其通性
胶凝过程：指一定浓度的溶胶或高分子溶液在放 置过程中自动形成凝胶的现象。
二、凝胶的分类
根据分散质点的性质（柔性还是刚性）和质点连 结的特点（结构及强度）分为弹性凝胶和非弹性 凝胶。
弹性凝胶：是由柔性大分子（聚合物）形成的凝 胶。具有可逆性，形成的凝胶体系具 有弹性。 非弹性凝胶：由刚性质点（如SiO2、TiO2、V2O5、 Fe2O3等）溶胶形成的非弹性凝胶体。 刚性，不可逆。
固定形状
固相粒子按一定网架结构固定不能自由移动
一、凝胶及其通性
凝胶中固体和液体都是连续相，是多分散体系， 是溶胶的存在特殊形式。
呈半固体状，无流动性 与沉淀不同(固-液两相)
特点
属胶体分散体系 分散相与分散介质都是连续相
LOGO
第二节 凝胶的形成
东北石油大学石油工程学院
凝胶的形成
• 一、凝胶的形成条件
• 二、凝胶的制备方法
一、凝胶的形成条件
①降低溶解度，使分散的物质以“胶体分散状态”析出。 ②析出的质点，不沉降，不运动，互相连续形成骨架，在 整个溶液中形成网状结构。
水 聚合
前驱体
溶胶
凝胶
二、凝胶的制备方法
1、改变温度：利用高分子物质在水中的溶解度随 温度的变化。 2、加入非溶剂： 3、加入盐类：在亲水性较大和粒子不对称的溶液 中，加入电解质。 4、化学反应：利用化学反应，使物质沉淀，形成 凝胶。
m1、m2膨胀前后凝胶质量 V1、V2膨胀前后凝胶体积
三、膨胀作用
2、膨胀速度
ds U 膨胀 = K膨胀 （Smax -S） dt
S：膨胀度，1g凝胶时间t的吸收液体量。 Smax:最大膨胀度（平衡阀）吸收液体最大量 K膨胀：膨胀速度常数 Smax 1 积分： K ln
膨
t
Smax -S
②体积收缩：凝胶膨胀时，凝胶的体积增大，但V凝胶﹤ V大分子+V溶剂 ③热效应：凝胶膨胀时放出的热叫膨胀热。 ④熵值降低：溶剂化过程 熵值下降 小分子定向排列在大分子上 体系
三、膨胀作用
第二阶段：液体的渗透和吸收 特点：液体的吸收量大，是大分子的几十倍无明显热效应，体积无明
显收缩。平衡时间长，内有膨胀压。
三、膨胀作用
膨胀作用：指凝胶在液体或蒸汽中吸收液体，质量、体积增加的现
象。是弹性凝胶的特性。
类型
无限膨胀 有限膨胀
两者非绝对，改变条件可以改变膨胀性质。
1、膨胀度：一定条件下（T，P，C），单位质量（体积）凝胶所能吸 附液体的极限量。
m2 m1 S m1
v2 v1 V v1
电解质 震荡
浓Fe(OH)3
凝胶
溶胶
触变作用：凝胶在切力作用下形成溶胶，再静置后又成
凝胶，可多次重复，溶胶和凝胶性质均无明显变化。 机理： （1）颗粒带电，一定距离时吸引力，排斥力平衡稳定， 形成一定的结构。 （2）颗粒之间搭成架子，流动时架子被拆散，成溶胶， 静置后架子重搭建，成凝胶。
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第三节 凝胶的结构
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凝胶的结构
• 一、网状结构类型
• 二、质点的特性
一、网状结构类型
凝胶具有不同的三维网状结构，有如下4种类型：
A：球形质点、相互联结、排成三维的网架； B：棒状或片状质点搭成网架； C：线性大分子构成凝胶；
D: 线性大分子因化学交联而形成凝胶。
体系粘度降低
高分子吸引
力增强
二、离浆作用
1、离浆作用：是凝胶老化的表现形式之一，就是水凝胶
在基本上不改变外形的情况下，分离出其中所包含的一部分 液体，此液体是大分子稀溶液或稀的溶胶。
2、离浆速度：
dl U离 = dt
l:颗粒间距（实用性小）
dV U离 = K (Vmax —V ) dt
二、质点的特性
三个方面 1、质点形状 2．质点的柔性或刚性 3．网状结构中质点联结的性质
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第四节 胶凝作用及其影响因素
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胶凝作用及其影响因素
• 一、溶胶-凝胶转变时的现象
一、触变作用
负触变作用 溶胶 机理：
① 聚集作用：流动时 形成网状结构 高分子 聚集成双分子 凝胶 高分子吸附粘土颗粒
震动（胶凝作用） 静止（负触变作用）
凝胶
② 屏蔽作用：静止时
剪切时
屏蔽高分子间吸引力
颗粒脱附 粘度增加
• 二、影响胶凝作用的因素
一、溶胶-凝胶转变时的现象
1、转变温度: 2、热效应: 3、光学效应: 4、流动性质： 5、电导：
二、影响胶凝作用的因素
（一）明胶溶液： 1、溶液的浓度； 2、温度； 3、电解质。
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第三章 凝胶
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第三章 凝胶
第一节 概述
第二节 凝胶的形成
第三节 凝胶的结构
第四节 胶凝作用及其影响因素
第五节 凝胶的性质
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第一节 概述
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概述
• 一、凝胶及其通性
• 二、凝胶的分类
一、凝胶及其通性
Vmax：能分离出来最大液体体积 V：时间t析出液体体积。
K：离浆常数。
二、离浆作用
①弹性凝胶（大分子）
离浆作用是可递的：
干胶
吸水 脱水
凝胶
V凝＞V分→离浆过程； V凝＜V分→吸水膨胀；
②非弹性凝胶（硅酸水凝胶）
离浆不可递：
溶胶
凝胶
浓缩凝胶
致密沉淀
影响因素： 温度：T↑→U↑ 电解质：加入→U↑
溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是
固体或者大分子，分散的粒子大小在1～100nm之间。
凝胶（ Gel ） 是具有固体特征的胶体体系，被分散的物
质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，凝 胶中分散相的含量很低，一般在1％～3％之间。 溶胶
无固定形状 固相粒子自由运动
凝胶
二、影响胶凝作用的因素
（二）硅溶胶 1、浓度； 2、温度； 3、电解质； 4、节 凝胶的性质
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凝胶的性质
• 一、触变作用 • 二、离浆作用 • 三、膨胀作用
一、触变作用
4、影响膨胀的因素：
①温度：T↑→Smax↓ 干胶吸收溶剂膨胀+Q（放热） 对一些体系，从有限膨胀→无限膨胀→溶液 ②介质的PH值：H+影响，电离平衡
③盐类：离子作用。C盐↑→Smax↓
④其它：老化度，交联度↑→Smax↓
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