胶体化学

2）同价离子的影响 3）混合电解质的聚沉作用：
加和作用 敏化作用 对抗作用
相互聚沉现象：两种带有相反电荷的溶胶适量混合，发生 的聚沉，为相互聚沉。作用力-----静电吸引力
升高温度/增加溶胶浓度（促进）
第五节 乳状液
乳状液：一种或几种液体以小液滴的形式分散于另一种与其 互不相溶的液体中形成的多相分散系统。
(1)带电粒子的大小、形状； (2)粒子表面电荷的数目； (3)介质中电解质的种类、离子 强度，pH值和粘度； (4)电泳的温度和外加电压等。
从电泳现象可以获得胶粒或大分子的结构、大小和形状等有关信息。
胶体粒子带电原因
吸附：胶体分散体系的比表面和表面能，胶体粒子 有吸附其它物质降低表面自由能的趋势。
这种平衡称为沉降平衡。
v= 2r2 ( 0 )g 9
溶胶的电学性质
溶胶是多相体系，热力学不稳定，实际上溶胶相对稳定， 原因之二---胶体粒子带电，所表现的电性质
电泳（electrophoresis）
带电胶粒或大分子在外加电场的作用下向带相反电荷的电 极作定向移动的现象称为电泳。
影响电泳的因素有：
第十一章 胶体化学
胶体：物质的一种分散形式。 一种或几种物质分散于另一种 物质中的分散体系。
第一节分散系统的分类及主要特征
分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质中所构成系 统。
按被分散物质粒子大小，分为溶液、胶体、粗分散系统
溶液：分子分散体系 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，分子半径大小在 10-9 m、1nm以下 ,如CuSO4溶液。
渗析法
简单渗析
将需要净化的溶胶放在羊皮纸 或动物膀胱等半透膜制成的容 器内，膜外放纯溶剂。
利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗 透，经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶。
电渗析 为了加快渗析速度，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 子向相应的电极作定向移动。 溶剂水不断自动更换，这样 可以提高净化速度。这种方 法称为电渗析法。
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。
乳状液的稳定性与乳化
乳化剂：制备乳状液过程中，为得到稳定的 乳状液必须加入的组分。通常是表面活性剂。
乳化作用： 降低油水界面张力 形成坚固的界面膜 液液双电层的排斥作用 固体粉末的稳定作用
乳化剂的选择 参考HLB值 此外，还需考虑 1）乳化剂与分散相的亲和性 2）乳化剂的配伍作用 3）乳化剂系统的特殊要求 4）乳化剂的制造工艺
溶胶的动力学性质
溶胶是多相体系，热力学不稳定，实际上溶胶相对稳定， 原因之一---高度分散引起的动力学性质
1布朗运动： 1827 年植物学家布朗（Brown)用显微镜观察到悬浮
在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。后来又发现许多其它物 质如煤、 化石、金属等的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种 运动为布朗运动。 1903年发明了超显微镜，为研究布朗运动提供了 物质条件。
（2）乳状液的破坏 破乳----使油、水两相分离（分层） 破乳剂----为破乳加入的物质 方法： 物理方法：机械离心 静电作用 升温 化学方法： 用不能形成牢固保护膜的表面活性物质 加入试剂破坏原有乳化剂 加入适量反向乳化剂
四 微乳状液
微乳状液：在水、油、乳化剂组成的乳状液中加入第4种 物质（辅助表面活性物质），形成外观透明均匀的液-液 分散系统，即微乳状液。
影响溶胶聚沉的因素
电解质的聚沉作用：溶胶中加入电解质，胶粒的界面电势 降低，双电层变薄，排斥作用减弱，粒子碰撞，将导致粒 子聚集，沉淀析出，称为溶胶的聚沉。
聚沉值：一定量溶胶，在规定时间聚沉，发生明显聚沉所 需电解质的最小浓度。
1）不同价离子的影响（反离子价数越高，聚沉能力越大， 聚沉值越大）
丁达尔效应：由光的散射引起的
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）可 以看到一个发光的圆锥体，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。
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。
丁达尔效应规律---雷莱公式
超过滤法
用半透膜作过滤膜，利 用吸滤或加压的方法使胶粒 与含有杂质的介质在压差作 用下迅速分离。
将半透膜上的胶粒迅 速用含有稳定剂的介质再 次分散。
第三节 溶胶的性质
光学性质 丁达尔效应 光照射到不同大小的微粒，体现的情况
微粒大远大于入射光波长：反射（折射） 微粒大远与入射光波长相近：衍射 微粒大远小于入射光波长：散射
三、 高分子电解质溶液
分为三类：
阳离子 阴离子
两性高分子电解质 溶液中蛋白质的带电状况 溶液中线性蛋白质的形态 蛋白质在水中的溶解度 蛋白质溶液的黏度及溶解度 蛋白质的电泳 纸电泳 等电聚集
四 、高分子多胶体稳定性的影响（自习） 五 、 高分子物质降解（自习）
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。
正溶胶：吸附正离子，带正电 负溶胶：吸附负离子，带负电
胶体粒子优先吸附构晶离子或能与构晶离子生成难 溶物的离子。
电离：胶体粒子表面分子电离，一种离子进 入水中，使胶粒带电。
胶粒结构
第四节 溶胶的稳定性与聚沉
溶胶热力学不稳定----净化后的溶胶，稳定存在 原因：
1）动力学稳定性：布朗运动---对抗重力，不沉降 2)主要原因，电学性质：胶粒带相同电荷，相互
当光束通过分散体系时，一部分自由地通过， 一部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在 400~700 nm之间。
（1）当光束通过粗分散体系，由于粒子大于入射 光的波长，主要发生反射，使体系呈现混浊。
（2）当光束通过胶体溶液，由于胶粒直径小于可 见光波长，主要发生散射，可以看见乳白色的光柱。
（3）当光束通过分子溶液，由r于溶液十分均匀， 散射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。
外观大多不透明或半透明的乳白色。 乳状液的类型： 内相：以小液滴的形式存在的液体称为内相；分散相 外相：另一种液体；连续相 水包油：外相为油，内相水 油包水：外相为水，内相油 乳液的类型：制备乳液时所添加乳化剂的性质
乳状液类型的鉴别： （1）稀释法 （2）染色法 （3）电导法 （4）滤纸润湿法
特点： 1）颗粒粒径小：10~200nm 2）透明半透明，黏度低 3）稳定体系
微乳的应用：（自习）
第六节 高分子溶液
高分子化合物：分子质量大于10000的化合物 称为高分子化合物；天然高分子：纤维素、淀 粉、蛋白质；合成高分子：聚合物
高分子化合物的相对分子质量：由于聚合过程中，每个分子的聚合程 度可以不一样，所以聚合物的摩尔质量只能是一个平均值。而且，测 定和平均的方法不同，得到的平均摩尔质量也不同。常用有四种平均 方法，因而有四种表示法：
胶体（分散系统）：分散相粒子的半径在1 nm~100 nm 之间的体系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。 也有的将1 nm ~ 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。
粗分散系统：当分散相粒子大于100 nm,目测是混浊不均 匀体系，放置后会沉淀或分层，悬浮液、乳浊液、泡沫等 均属于粗分散系统，如黄河水、牛奶、豆浆。
平均位移与扩散系数间的关系：X2 2Dt D= RT
6rL
粒子半径越小，介质黏度越小，温度越高，D越大，扩散越强
沉降平衡（sedimentation equilibrium）
溶胶是高度分散体系，胶 粒一方面受到重力吸引而下降， 另一方面由于布朗运动促使浓 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， 粒子的浓度随高度不同有一定 的梯度，如图所示。
不同分散体系的稳定性： 溶液：均相，稳定 胶体：多相，不稳定 胶核：分散相的物质微粒构成胶团的核心，称其为胶核
胶体溶液：胶核从溶液中有选择地吸附离子，胶核带电， 通过带电，代偿胶核表面界面现象产生的不饱和场，胶体 溶液是相对温度的体系。
粗分散：多相，不稳定
胶体系统的分类（按分散介质及分散相的聚集状 态）：
数均摩尔质量 质均摩尔质量 粘均摩尔质量 Z均摩尔质量
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，
当半径大于5 m，Brown运动消失。
布朗运动规律Fra Baidu bibliotek布朗公式
1
x
RT L
t
3r
2
胶粒的扩散：胶粒也有热运动，因此也具有扩散
和渗透压。只是溶胶的浓度较稀，这种现象很不 显著。 如图所示，在CDFE的桶内盛 溶胶，在某一截面AB的两侧溶 胶的浓度不同，C1>C2。
由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，可以观察到 胶粒从C1区向C2区迁移的现象，这就是胶粒的扩散作用。
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
排斥，不易聚沉
3）胶粒双电层结构中，有大量离子，离子水化， 胶粒外面有水化层，阻止胶粒碰撞结合变大。
-------胶粒间的排斥作用 -------胶粒间的吸引作用
溶胶稳定存在 溶胶聚沉
粒子间吸引力（类似于范德
华力，与距离3次方成反比）
粒子间排斥力（距离远，没
有排斥力；距离近，相互排斥）
排斥力产生排斥势能 吸引力产生吸引势能
液溶胶（分散介质---液态；分散相---气、固、不 互溶液）
固溶胶（分散介质---固态；分散相---气、液、不 互溶固）
气溶胶（分散介质---气态；分散相---液、固）
表11-2
高分子溶液：分散相线度达到胶体大小， 形成热力学稳定体系，区别与胶体
亲液溶胶---高分子溶液 憎液溶胶---胶体溶液
用超显微镜可以观察到溶胶 粒子不断地作不规则“之”字形的 运动，从而能够测出在一定时间内 粒子的平均位移。通过大量观察， 得出结论：粒子越小，布朗运动越 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。
Brown运动的本质：认为Brown运动是分散介质分子以不
同大小和不同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。随着粒子增大，撞击的次数增多，而作用力抵 消的可能性亦大。