第八章 胶体和乳状液

粗分散系
＞100nm
悬浊液 溶胶
胶体分 散 系
1～100nm
大分子 溶液 ＜1nm 真溶液 高分子
分子分 散 系
小分子 或离子
均相、稳定、透明、分 散相扩散快、不沉降
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作者及主讲：张国林
二、胶体分散系
胶体是分散系的一种，其分散相粒子的直径在 1～100 nm范围内，即一种或几种物质以１～１00 nm的粒径分散于另一种物质中所构成的分散系统 称为胶体分散系 。 溶胶 胶体分散系 大分子溶液 缔合胶体
1.均相系统和非均相系统
(1) 相：把物理性质和化学性质完全相同的一部分称
为一个相。
(2) 均相系统（单相系统）：把分散相与分散介质均
在同一相的分散系称为均相系统。 (3)非均相系统（多相系统）：把分散相和分散介质 为非同一相的分散系称为非均相系统。
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一、分散系分类 (一)分散系概念
将一种或几种物质的微粒分散在另外一种介质 中所形成的系统称为分散系。其中被分散的物质称 为分散质或分散相，而容纳分散相的连续介质称为 分散介质或分散剂。
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(二)分散系分类
分子在液体内部和表面受力情况
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在等温等压下增加液体表面积dA所消耗的功为
W dA
式中σ为比例系数，是使液体增加单位表面积所做的
非体积功，这种增加系统的表面积所做的功称为表
面功。 表面功以势能的形式储存于表面上，所以表面 层分子比内部分子多含一部分能量，这一多余的能 量称为表面Gibbs能或表面自由能。
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1. 固体表面的吸附
固体表面积和在容器中的液体表面积无法自动缩 小，只能通过吸附降低系统的表面能。
吸附是一种物质的分子、原子或离子自动地附着在另 一种物质表面上的现象。例如 制糖工业中用活性炭 脱色。 像活性炭这种具有吸附作用的物质称为吸附剂。
被吸附剂吸附的物质称为吸附质。
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（2） 表面张力 δW´=F· dx δW´=σ· dA
F· dx =σ· dA
=σ·2l· dx
F 力 2l 力作用的长度
σ: 是作用在液体表面单位长度上的表面收缩力， 故称表面张力，单位N· m－１。其方向与液体表面 相切。（一些物质的表面张力见P188表8-2）
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dG表、T , p dA
G A T , P ,n
表面自由能是产生表面现象的根本原因。
比表面自由能σ:
在等温等压下,增加单位表面积时,系统表面自由
能的增量。即单位面积的表面层分子比同量的内部
分子多出的自由能。因而称为比表面Gibbs能，简 称为比表面能。单位： J· m-2
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(1) 气体在固体表面上的吸附
在气-固吸附系统中，同时存在着两个相反的过程： 吸附质＋吸附剂
吸附 解吸
吸附质＋吸附剂＋Q
吸附平衡是一个动态平衡。 吸附量是衡量吸附平衡时，吸附剂吸附气体能力 大小的物理量。是指在一定温度下，吸附平衡时，单 位质量的吸附剂所吸附气体的体积(换算成标准状况 下的体积)或气体的物质的量。
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二、吸附现象
当一种物质在另一种物质中高度分散时，其表 面积很大，相应的表面自由能也会很大，这是一个
热力学不稳定状态，系统会自发的向着自由能减少
的方向进行。 缩小表面积,如液滴的合并和结晶。 途径 降低表面张力——吸附
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2.按分散相粒子大小分类
粗分散系 分散系 胶体分散系 溶胶 大分子溶液
分子分散系
缔合胶体
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表 8－1 三类分散系比较
分 散 系 大 小 类型 乳浊液 分散相 粒 子 小液滴 固体颗粒 胶粒 性质特征 非均相、不稳定、不透 明、自动沉降 非均相、相对稳定、分 散相扩散慢、不易沉降 均相、稳定、透明、分 散相扩散慢、不沉降
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第八章 胶体和乳状液
第一节 分散系
第二节 表面自由能与吸附作用
第三节 溶胶及其基本性质 第四节 高分子溶液
第五节 凝胶和膜平衡
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第一节 分 散 系
一、分散系分类
二、胶体分散系
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同种物质的表面张力和比表面能是同一物理现
象的两种不同描述，它们从不同的角度(前者是力，
后者为能量)反映系统的表面特征，其数值完全相等，
但具有不同的物理意义和不同的单位。我们研究物
质表面作用力时，常用较为直观地表面张力的概念；
研究物质热力学性质时，常用比表面的概念。
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第二节 表面自由能与吸附作用
一、比表面和表面自由能 二、吸附现象
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一、比表面和表面自由能
1. 比表面(S0)
表面现象与物质的表面积密切相关。一定体 积或一定量物质的分散程度愈大，表面积就愈 大。通常用比表面S0表示多相分散系统的分散 程度。 A A S0 或 So V m 当固体或液体分散的愈细小，比表面愈大，表 面现象愈显著。例如半径为r的球形体，其比表面为
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作Baidu Nhomakorabea及主讲：张国林
A 4r 3 S0 4 3 r V r 3
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上式表明，当固体或液体分散得愈细小，比表 面So愈大，表面现象就愈显著。
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2.表面自由能和表面张力
(1)表面自由能 表面分子合力≠0 液体表面都 有自动缩成最小 的趋势。 欲使液体内部 分子移到界面， 必须克服内部分 子间的引力而对 系统作功。