分散体系

对于负溶胶，一价金属离子的聚沉能力可排成下列顺序： Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+ 对于正溶胶，一价负离子的聚沉能力可排成下列顺序: Cl->Br->NO3->I4．与胶粒带有相同电荷的同离子对溶胶的聚沉也略有影响。当反离子 相同时，同离子的价数越高，聚沉能力越弱。 例如，对亚铁氰化铜溶胶的聚沉值： KBr 为 27.5mol.m-3 K4[Fe(CN)6] 为 260mol.m-3
[( AgI )m nI (n x) K ]x xK [( AgI )m nAg (n x) NO3 ]x xNO3
胶核 紧密层 分散层
胶粒
胶团
8.9 溶胶的聚沉和絮凝
溶胶的稳定性
动力学稳定性 由于胶体粒子小，布朗运动激烈，在重力场中不易沉降， 使胶粒具有动力稳定性。 带电的稳定作用 由于胶体粒子带电，有一定的ξ 电势。当两个胶粒互 相接近使双电层部分重叠时，发生静电斥力，使两个胶粒相撞后又分开， 保持了胶粒的稳定性。
应用： 贵金属溶胶 污水处理和净化，化工操作中的分离和沉淀等
8.10 溶胶的制备与净化
（1）溶胶的制备
制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分散体系的范围之内，并 加入适当的稳定剂。制备方法大致可分为两类：
1.分散法
用机械、化学方法使固体粒子变小
2.凝聚法
将分子、离子等凝聚而形成溶胶粒子的方法。
电泳
带电胶粒在外加电场的作用下向带相反电荷的电极做定向运动
溶胶粒子的电泳速度与粒子所 带电量及外加电势梯度成正比， 与介质粘度计粒子大小成反比
应用：分离蛋白质、核酸 浓缩橡胶的乳液 电镀、电泳涂漆
电渗
胶粒带正电荷，介质带负电 则通电时介质向正极一侧移动
胶粒带负电荷，介质带正电 则通电时介质向负极一侧移动
n1 LV ln ( 0 )(h2 h1 ) g n2 RT
从该式可看出，粒子的体积V越大，分散相与分散介质的密度越大，达到沉 降平衡时粒子的浓度梯度也越大。
8.8 溶胶的电性质
溶胶粒子带电是溶胶相对稳定的重要因素
（1）电动现象
由于胶粒带电，而溶胶是电中性的。则介质带与胶粒相反的电 荷。在外电场作用下，胶粒与分散介质发生相对移动的现象， 称为溶胶的电动现象。 电泳：在电场作用下，固体的分散相粒子在液体介质中作 定向移动。 电渗：在电场作用下，固体的分散相粒子不动，而液体介 质发生定向移动。
（1）溶胶的光学性质 —— 丁达尔效应 在暗室中，让一束光线通过一透明的溶胶，从垂直于光束的 方向可以看到溶胶中显出一浑浊发亮的光柱，仔细观察可以 看到内有微粒闪烁。这种现象称为丁达尔(Tyndall)效应。
胶体的丁达尔现象 树林中的丁达尔现象
当光线照射到微粒上时，可能发生两种情况：
微粒尺寸大于入射光波长 微粒尺寸小于入射光波长 光的反射（悬浮液） 光的散射 （溶胶、真溶液）
溶胶的制备— 分散法
工业上常用“研磨法”将固体磨细
这种方法适用于脆而易碎的物质 工业上用的胶体石墨、颜料以及 医药用硫溶胶等都是使用胶体磨 制成的
溶胶的制备— 分散法
实验室常用“胶溶法”将固体分散
将新鲜的凝聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的稳定剂 稳定剂一般根据胶核所能吸附的离子来选电解质
使溶胶发生明显聚沉所需电解质的最 低浓度称为“聚沉值” 。 聚沉能力：聚沉值得倒数 聚沉值是电解质对溶胶聚沉能力的衡 量，聚沉能力越强，聚沉值越小。
聚沉值 ξ≠0 沉降速度最大 ξ=0
2. 电解质使溶胶发生聚沉，主要起作用的是与胶粒带相反电荷的离子， 称为“反离子”
哈迪—叔采规则：反离子价数越高，聚沉能力越强，聚沉值越小。
分散体系
内容
1. 分散系统的分类
2. 溶胶的光学及力学性质 3. 溶胶的电性质 4. 溶胶的聚沉和絮凝 5. 溶胶的制备与净化
8.6 分散系统的分类
分散系统，分散相及分散介质
分散系统：一种或几种物质分散在
另一种物质中所构成的系统
分散相：被分散的物质
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分散介质：另一种连续相的物质，
即分散相存在的介质
分散系统的分类
（1）按照分散相被分散的程度，即分散粒子的大小，分散系统大致可以 分为三类：
1.
分子分散系统：
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 单相系统，分子半径 <10-9m。如氯化钠、蔗糖溶于水后形成的“真溶 液”。
2.
胶体分散系统： 分散相粒子的半径在10-9 10-7m，高度分散的多相体系。如AgI溶胶、 SiO2溶胶、金溶胶、硫溶胶等。
影响溶胶稳定性的因素
1. 外加电解质的影响 影响最大，主要影响胶粒的带电情况，使ξ 2. 浓度的影响 浓度增加，粒子碰撞机会增多，稳定性降低 3. 温度的影响 温度增加，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加 4. 胶体体系的相互作用 带不同电荷的胶粒相互吸引而聚沉。
电位下降，促使胶粒聚结。
溶胶的聚沉
（1）外加电解质对溶胶聚沉的影响 1.外加电解质需要达到一定浓度方能使溶胶发生明显聚沉。
带正电的胶粒发生聚沉时，起作用的是带负电的离子 带负电的胶粒发生聚沉时，起作用的是带正电的离子
Al(OH)3 负溶胶，下面那个聚沉能力最强（ ） A、NaCl B、MgSO4 C. FeCl3
3．同价反离子的聚沉能力虽然相近，但依离子的大小不同其聚沉能力 也略有不同，不过比不同价数离子聚沉能力的差别要小得多。
(2)溶胶的相互聚沉
两种电性相反的溶胶混合，能发生相互聚沉的作用。 只有两种溶胶的用量恰能使其所带电荷的量相等时，才能完全聚沉
例：明矾净水、墨水混合出现沉淀
(3)大分子化合物对溶胶稳定性的影响
大分子化合物加入量的不同
1. 提高溶胶的稳定性，称为大分子化合物对溶胶的“保护作用”。
2. 破坏溶胶的稳定性，或者是使电解质的聚沉值显著减小，称为“敏化 作用”；或者大分子化合物直接导致溶胶聚集而沉降，称为“絮凝过 程”
丁达尔现象的实质是溶胶对光的散射作用。
（2）布朗运动
溶胶粒子在介质中不停的无规则运动
布朗运动的本质
布朗运动是分散介质分子以 不同大小和方向的力对胶体 粒子不断撞击而产生的。 由于受到的力不平衡，所以 连续以不同方向、不同速度 作不规则运动。
布朗运动的速度取决于粒子的大小、温度及介质粘度等，粒子越小，温度 越高，粘度越小则运动速度越快。
3.
粗分散系统：
分散相粒子的半径在10-7 10-5m，多相体系。如牛奶（乳状液）、泥 浆（悬乳液）。
（2）分散相及分散介质的聚集态分类
分散相 气 液 固 气 液 固 液 固
分散介质 液
通称 泡沫 乳状液 溶胶或悬浮液 固体泡沫
固
气
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
（3）按分散系统的稳定性分类
可分为均相分散系统和非均相分散系统。 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。 （真溶液）
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。 （胶体，悬乳液）
§8.7 溶胶的光学及力学性质
（3）溶胶粒子的双电层
反电荷层分为 紧密层：反电荷离子在溶胶粒子周围，处于电 场中，随胶粒一起向某一电极运动 分散层：反电荷离子虽受到溶胶粒子静电引力 的影响，但可脱离溶胶粒子而移动。处于电场 中，会与胶粒反向而朝另一电极移动 热力学电势ε ：胶粒表面与溶液本体之间的 电势差 电动电势 ξ ：紧密层外界面与溶液本体之间 的电势差 溶胶的电泳或电渗速度与热力学电势 ε 无 直接关系，而与ξ 电势直接相关
电渗析
在装有溶胶的半透膜两侧外加一个 电场，使多余的电解质离子向相应
的电极做定向移动。
（3）扩散
C1 > C2 胶粒由C1向C2移动
菲克定律
dm dc DA dt dx
单位时间通过某截面的扩散量与截面面积及浓度梯度成正比
D为扩散系数
RT 1 D L 6 r
（4）沉降与沉降平衡 重力作用的沉降与浓差作用下的扩 散使粒子随高度的分布形成稳定的 浓度梯度，达到沉降平衡时，称为 沉降平衡。 其浓度随高度分布的规律符合下列 关系：
（4）溶胶粒子的结构
胶核：难溶物分子聚结形成胶粒的中心 胶粒：胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密 吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子 的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒 胶团：粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团
以AgNO3 和 KI溶液制备AgI AgNO3 + KI → AgI + KNO3
应用：水的净化 泥土或泥炭脱水等
（2）溶胶粒子带电的原因 1. 吸附
法扬斯规则：与溶胶粒子有相同化学元素的粒子优先被吸附。
例如：AgNO3 + KI → AgI
过量 过量
2.电离 当分散相固体与液体介质接触时，固体表面分子发生电离有 一种离子溶于液相，因而使胶体粒子带电。
例如：SO2 + H2O → H2SO3 → SO32- + 2H+
溶胶的制备— 凝聚法
将分子、离子等凝聚而形成溶胶粒子的方法 常用的是通过化学反应来实现凝聚
（2）溶胶的净化
少量电解质可作为溶胶稳定剂，但过多的电解质存在会使溶胶不 稳定，易聚沉，必须除去。 净化的方法主要有渗析法
利用浓差因素，多余的电解质离子 不断向膜外渗透，经常更换溶液， 就可以净化半透膜内的溶胶。