物理化学第9章

（4）当与胶体带相反电荷的离子相同时，则另一同 当与胶体带相反电荷的离子相同时， 性离子的价数也会影响聚沉值，价数愈高， 性离子的价数也会影响聚沉值，价数愈高，聚沉能力 愈低。这可能与这些同性离子的吸附作用有关。 愈低。这可能与这些同性离子的吸附作用有关。 以等体积的0.08mol/LKI 0.08mol/LKI和 例题 以等体积的0.08mol/LKI和0.1 mol/LAgNO3溶液 混合制备AgI溶胶，试写出该溶胶的胶团结构示意式， AgI溶胶 混合制备AgI溶胶，试写出该溶胶的胶团结构示意式， 并比较电解质CaCl 并比较电解质CaCl2,MgSO4,Na2SO4,NaNO3对该溶胶聚沉 能力的强弱。 能力的强弱。 解：制备AgI溶胶时由于AgNO3过量，胶核吸附Ag+而形 制备AgI溶胶时由于AgNO 过量，胶核吸附Ag AgI溶胶时由于 成正溶胶: (n成正溶胶: [(AgI)mnAg+ •(n-x) NO3-]x+ • xNO3-
第九章胶体化学
§9-1 分散系统的分类及主要特征 一、分散系统、分散相与分散介质 分散系统、
把一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的体系称为分散 把一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的体系称为分散 体系。其中，被分散的物质称为分散相 另一种物质称为分散 分散相， 体系。其中，被分散的物质称为分散相，另一种物质称为分散 介质。 介质。
二、溶胶的相互聚沉 由于为AgI正溶胶，主要起聚沉作用的是负离子。 由于为AgI正溶胶，主要起聚沉作用的是负离子。根据 AgI正溶胶 舒尔策-哈迪（Schulze-Hardy） 舒尔策-哈迪（Schulze-Hardy）价数规则二价负离子 的聚沉能力强。 的聚沉能力强。MgSO4,Na2SO4,> CaCl2 , NaNO3 根据感胶离子序 感胶离子序, 根据感胶离子序, Cl- >NO3-, CaCl2 > NaNO3 具有相同的负离子，再根据当与胶体带相 MgSO4,Na2SO4具有相同的负离子，再根据当与胶体带相 反电荷的离子相同时， 反电荷的离子相同时，则另一同性离子的价数也会影 响聚沉值，价数愈高，聚沉能力愈低。 响聚沉值，价数愈高，聚沉能力愈低。Na+ >Mg2+ 综上所述， AgI正溶胶聚沉能力强弱的顺序为： 正溶胶聚沉能力强弱的顺序为 综上所述，对AgI正溶胶聚沉能力强弱的顺序为： Na2SO4> MgSO4 > CaCl2 >NaNO3
一、动力学性质 3、沉降与沉降平衡 溶胶是高度分散体系， 溶胶是高度分散体系，胶 粒一方面受到重力吸引而下降， 粒一方面受到重力吸引而下降， 称为沉降; 称为沉降;另一方面由于布朗运 沉降 动促使浓度趋于均一。 动促使浓度趋于均一。 当这两种效应相反的力相 等时，粒子的分布达到平衡， 等时，粒子的分布达到平衡， 粒子的浓度Hale Waihona Puke Baidu高度不同有一定 的梯度，如图所示。 的梯度，如图所示。这种平衡 称为沉降平衡。 称为沉降平衡。
三、溶胶的电学性质
4π η u ζ = × (3 0 0 ) 2 DE
(V )
D:介质的介电常数；η :介质的粘度（泊）； 介质的介电常数； 介质的粘度 介质的粘度（ 介质的介电常数 E :电场强度（单位长度上的电势差）； 电场强度（ 电场强度 单位长度上的电势差）； u:电泳速度 单位时间内移动的距离）； 电泳速度（ u:电泳速度（单位时间内移动的距离）； 电动电势（ ζ:电动电势（固液两相发生相对移动时所产生的 电动电势 电势差。 电势差。
三、溶胶的电学性质 电动电势（ 电势) 电动电势（ζ电势) 分散相固体表面与溶液本体之间的电势差称为热力 分散相固体表面与溶液本体之间的电势差称为热力 学电势 学电势。 滑动面与溶液本体之间的电势差决定溶胶粒子 在电场中的运动速度，故称为电动电势 电势 电动电势( 电势。 在电场中的运动速度，故称为电动电势(ζ)电势。 ζ电位总是比热力学电位低，外加电解质会使 ζ电位 电位总是比热力学电位低， 变小甚至改变符号。 变小甚至改变符号。只有在质点移动时才显示出 ζ电 位。
三、溶胶的电学性质 Stern模型 Stern模型
吸附在固体表面的紧密层 约有一、 约有一、二个分子层的厚 后被称为Stern Stern层 度，后被称为Stern层； 由反号离子电性中心构成 的平面称为Stern平面。 Stern平面 的平面称为Stern平面。
三、溶胶的电学性质
由于离子的溶剂化作 胶粒在移动时， 用，胶粒在移动时，紧密 层会结合一定数量的溶剂 分子一起移动， 分子一起移动，所以滑移 的切动面由比Stern层略 的切动面由比Stern层略 Stern 右的曲线表示。 右的曲线表示。
二、 胶体系统的分类
3、按胶体溶液的稳定性分类 、 （1）憎液溶胶 简称溶胶，由难溶物分散在分散介质中所形 成，粒子都是由很大数目的分子构成，大小不等 系统具有很大的相界面，很高的表面Gibbs自 由能，很不稳定，极易被破坏而聚沉 聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学 中的不稳定和不可逆系统。 本章主要讨论憎液溶胶
§9-2溶胶的性质 一、动力学性质 1、Brown运动 Brown运动 通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动 通过大量观察，得出结论：粒子越小， 越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变， 越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温 度的升高而增加。 度的升高而增加。 当半径大于5 Brown运动消失 运动消失。 当半径大于5 µm，Brown运动消失。 2、胶粒的扩散 在有浓度梯度存在时, 在有浓度梯度存在时,胶粒因热运动而发生定向迁 移的现象,称为扩散 扩散。 移的现象,称为扩散。
固相
紧密层
扩散层
[ (AgI)m nAg+
胶核
（n-x）NO3-]x+
胶粒 胶团 滑动面
xNO3-
溶液 本体
§9-5憎液溶胶的聚沉 憎液溶胶的聚沉 一、溶胶的聚沉和絮凝 (1)外加电解质对溶胶聚沉的影响 (1)外加电解质对溶胶聚沉的影响 外加电解质对溶胶 聚沉值: 1、聚沉值: 使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉 所需电解质的最小浓度。 所需电解质的最小浓度。 2、聚沉能力:是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质， 聚沉能力:是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质， 聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的电解质， 聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能 力越强。 力越强。 （2）舒尔策-哈迪（Schulze-Hardy）价数规则 舒尔策-哈迪（Schulze-Hardy） 1、反离子 与胶粒带相反电荷的离子。 胶粒带相反电荷的离子。 、 反离子价数越高，聚沉能力越强，聚沉值越小。 反离子价数越高，聚沉能力越强，聚沉值越小。 Schulze-Hardy规则 Schulze-Hardy规则
§9-3憎液溶胶的胶团结构 憎液溶胶的胶团结构 KI→KNO 例1：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓ 过量的 KI 作稳定剂 胶团的结构表达式 ： 胶团的图示式： 胶团的图示式： 胶核 胶粒 胶团
例2：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓ 过量的 AgNO3 作稳定剂 胶团的结构表达式： 胶团的结构表达式：
二、 胶体系统的分类
（2）亲液溶胶 ） 大（高）分子化合物的溶液通常属于亲液溶胶 它是分子溶液，但其分子的大小已经到达胶 体的范围，因此具有胶体的一些特性（例如：扩 散慢，不透过半透膜，有Tyndall效应等等） 若设法去除大分子溶液的溶剂使它沉淀，重 新再加入溶剂后大分子化合物又可以自动再分散， 因而它是热力学中稳定、可逆的系统。
在重力场的作用下，带电的分散相粒子， 在重力场的作用下，带电的分散相粒子，在分散 介质中迅速沉降时，使底层与表面层的粒子浓度悬殊， 介质中迅速沉降时，使底层与表面层的粒子浓度悬殊， 从而产生电势差，这就是沉降电势。 从而产生电势差，这就是沉降电势。
三、溶胶的电学性质 2、 双电层理论 当固体与液体接触时， 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(法扬斯规则：与溶胶粒子 选择性吸附某种离子(法扬斯规则： 有相同化学元素的离子能优先被吸附) 有相同化学元素的离子能优先被吸附 ，也可以 是固体分子本身发生电离作用而使离子进入溶液， 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， 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。 面上形成了双电层的结构。
二、溶胶的光学性质 Tyndall效应 Tyndall效应 1869年Tyndall发现 若令一束会聚光通过溶胶， 发现， 1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶， 从侧面（即与光束垂直的方向） 从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的 圆锥体，这就是Tyndall效应。 Tyndall效应 圆锥体，这就是Tyndall效应。其他分散体系也会产生 一点散射光，但远不如溶胶显著。 一点散射光，但远不如溶胶显著。 Tyndall效应 Tyndall效应 实际上已成为判别 溶胶与分子溶液的 最简便的方法。 最简便的方法。
（3）与胶粒带相反电荷的离子就是价数相同，其 与胶粒带相反电荷的离子就是价数相同， 聚沉能力也有差异。 聚沉能力也有差异。 例如，对胶粒带负电的溶胶， 例如，对胶粒带负电的溶胶，一价阳离子的聚 + + + + + + + 沉能力次序为： 沉能力次序为： H >Cs >Rb >NH4 >K >Na >Li 对带正电的胶粒，一价阴离子的聚沉能力次序为： 对带正电的胶粒，一价阴离子的聚沉能力次序为： - F >Cl >Br >NO3 >I >SCN- >OH这种将带有相同电荷的离子按聚沉能力大小排列的 次序称为感胶离子序（ series)。 次序称为感胶离子序（lyotropic series)。
例如： 例如：云，牛奶，珍珠 牛奶，
一、分散系统、分散相与分散介质 分散系统、 1、按分散相的质点大小分类
类
型
粒子的大小
9 ＜10-9m
实 例 空气、乙醇的水溶液 空气、 Al(OH)3水溶胶 泥浆
分子分散系统 胶体分散系统 粗分散系统
10-9~10-7m ＞10-7m
二、 胶体系统的分类
2、按分散相及分散介质的聚集态分类 按分散相及分散介质的聚集态分类
三、溶胶的电学性质 1、电动现象 、 在外电场作用下，分散相和分散介质发生相对移 在外电场作用下，分散相和分散介质发生相对移 动现象，称为溶胶的电动现象。 动现象，称为溶胶的电动现象。 1）电泳 带电胶粒在外加电场的作用下在分散介质中作定向 移动的现象称为电泳。 移动的现象称为电泳。 2）电渗 在外加电场作用下， 在外加电场作用下，带电的介质通过多孔膜或 半径为1 nm的毛细管作定向移动 的毛细管作定向移动， 半径为1-10 nm的毛细管作定向移动，这种现象称为 电渗。 电渗。
三、溶胶的电学性质 3）流动电势 含有离子的液体在加压或重力等外力的作用下， 含有离子的液体在加压或重力等外力的作用下，流 经多孔膜或毛细管时会产生电势差。 经多孔膜或毛细管时会产生电势差。这种因流动而 产生的电势称为流动电势。 产生的电势称为流动电势。
三、溶胶的电学性质 4)沉降电势 4)沉降电势
二、溶胶的相互聚沉 将两种电性相反的憎液溶胶相互混合时， 将两种电性相反的憎液溶胶相互混合时，即能发生聚 沉作用。 沉作用。 它与电解质的不同点，在于聚沉的条件比较严格。 它与电解质的不同点，在于聚沉的条件比较严格。只 有其中一种溶胶的总电量恰能中和另一种溶胶的总电 量时，才能完全聚沉。 量时，才能完全聚沉。