第五章 胶体(高等教学)
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Fe(OH)3溶胶、碘化银、金溶胶等(溶胶,非相分散系)； 也可以是单个的大分子。
其中高分子溶液和缔合胶体为单(均)相分散系。
分散相在分散介质中分散的程度称为
分散度(degree of dispersion)。
高级教育
7
1.分散度常用比表面积即比表面(specific
surface area) 来表示。
上称为表面，一般在要求不严格的情况下可以通用。
高级教育
6
二、胶体分散系(colloidal dispersed system)： 胶体分散系包括溶胶、高分子溶液和缔合胶体
三部分。
胶 体 分 散 系 的 分 散 相 粒 子 的 大 小 介 于 1nm ～ 100nm之间。
可以是一些小分子、离子或原子的聚集体，如：
Chapter 5 Colloid
Hale Waihona Puke Baidu高级教育
1
第五章 胶 体
胶体是自然界中存在的一种分散体系。它 在生物学、土壤学、医学、气象学、地质学中 都有广泛的应用*。
❖ 第一节 胶体分散系
❖ 第二节 溶胶
❖ 第三节 高分子溶液
❖ 第四节 表面活性剂和乳状液
高级教育
2
第一节 胶体分散系 一、分散系的分类 分散系(dispersed system) ：
>
100nm
粗分散系
悬浊液、 非均相，不能透过半透
乳浊液
膜，热力学不稳定
高级教育
4
均相* 分散系
分散系 非均相 分散系
低分子，离子 (真溶液) 分散相粒子直径D﹤1nm
高分子溶液; 缔合胶体 溶胶
胶体分散系 分散相粒子直径 D=1～100nm
粗分散系(悬
浊液、乳浊液)
D﹥100nm
高级教育
5
真溶液:分散相粒子小于1nm,为单相分散系*。
粗分散系：分散相粒子大于100nm，是由许多分 子或离子聚集而成的，分散质粒子是一个相，而分散
介质分子又是另一个相，故该分散系有两个相，相与
相之间有界面*存在，不均匀*。
界面与表面：对于相互接触的不同聚集状态的物
质，相与相之间的边界皆称界面,相界面上发生的物
理化学现象统称为界面现象。
固相或液相与其蒸汽或与空气相接触的界面习惯
高级教育
15
特点：①粒子愈小，温度愈高，布朗运 动愈剧烈；且其运动的剧烈程度不随时间而 改变。②其他微粒也有类似现象。
本质*：质点的热运动。
2．扩散和沉降平衡
扩散：当溶胶中的胶粒存在浓度差时,胶
粒将从浓度大的区域向浓度小的区域移动,称
为扩散(diffusion)。 温度愈高，溶胶的粘度愈小,愈容易扩散。
高度分散的溶胶比表面大，所以表面能也大，
它们有自动聚积成大的颗粒而减小表面积的趋势，
称为聚结不稳定。
是热力学不稳定体系。
高级教育
10
㈡高分子溶液： 高分子化合物溶液的分散相粒子大小在胶体 范围内，属于胶体溶液。其分散相是以单个分子 分散在介质中,为均相分散系。如:蛋白质溶液。 ㈢缔合胶体： 是由溶液中的表面活性剂分子—具有亲水的 极性基团和亲油的烃基*的两亲分子—超过某一特 定浓度,分子在溶液内部缔合形成分子集团,即所 谓“胶团”或“胶束”作为分散相粒子形成的分 散系。 表面活性物质的这种缔合作用是自发的和可逆 的,因而与溶胶不同,缔高合级教育胶体是热力学稳定体11系。
高级教育
8
气相
液相
图5-1 液体内部及表层分子
受力情高级况教育示意图
9
dG表=dS
(13.1)
S ---系统表面积， ---比表面自由能，简称
比表面能（specific surface energy)
若dG表＜0，则dS＜0， 即：表面积缩小过程是自发过程。
故：液体呈球形是自发过程。
此结论对固体物质(dS＜0)同样适用*。
Ⅱ、超显微镜看到的是光线散射后所成的发 光点而不是粒子本身*。
高级教育
14
(二)溶胶的动力学性质 1.布朗运动(Brownian movement) 将一束强光透过溶胶并在光的垂直方向用 超显微镜*观察，可以观察到溶胶中的胶粒在 介质中作不规则运动。称为Brown运动。 原因：周围分散介质的分子从各个方向以 不同的力撞击胶粒，故每一瞬间胶粒所受到的 合力方向和大小在不断改变，胶粒处于不断的 无秩序运动的状态。
第二节 溶 胶的性质
一、溶胶的基本性质 (一)光学性质 溶胶有乳光现象。 令一束聚焦的光束通过 溶胶，则从侧面可以看到 一个发光的圆锥体，这种 现 象 称 为 Tyndall 效 应 (Tyndall effect) 。
乳光现象产生原因：
高级教育
Tyndall现象
12
d>>λ
d<<λ
d略小于*λ 或接近于λ
光波环绕胶粒向各个方向散射，成为散射光
或称乳光。
高级教育
13
应用： a、区分真溶液、悬浊液和溶胶
真溶液，悬浊液均无明显的丁铎尔现象，故 丁铎尔现象是区分真溶液、悬浊液和胶体的最简 便的方法。
b、制成超微显微镜，观察溶胶粒子的存在
Ⅰ、超显微镜可观察到半径为5~150nm的粒子, 而普通显微镜最多看到半径为200nm的粒子。
分散相 粒子大
小
< 1nm
1~ 100nm
分散系
真溶液
胶 溶胶 体 分 高分子 散 溶液 系 缔合
胶体
分散相粒 子的组成
低分子， 离子
胶粒（分子， 原子或离子
聚集体）
性
质
均相，能透过半透膜， 热力学稳定
非均相，不能透过半透 膜，热力学不稳定
高分子
均相，不能透过半透膜， 热力学稳定，透明
胶束
均相，不能透过半透膜， 热力学稳定，透明
就是一种或几种物质的微粒分散在另一介 质中所形成的体系*。
被分散成微粒的物质称为分散相(dispersed phase)或分散质，而容纳分散相的连续介质称为 分散介质(dispersed medium)或分散剂。
按照分散相粒子的大小，可以把分散系分为
真溶液、胶体分散系、和粗分散系。表5-1
高级教育
3
扩散现象是由胶粒的布朗运动引起的。
高级教育
16
沉降：在重力场中，胶粒受重力的作用要 下沉，称为沉降(sedimentation)。
沉降平衡：胶体分散系一方面粒子受到重 力而下降，而另一方面由于布朗运动引起的扩 散作用又促使浓度均一的趋势，当这两种相反 的作用相等时的状态称为沉降平衡。
比表面积(S0)：是指单位体积物质所具有
的表面积。
S0 = S/V
S-----总表面积
V -----体积
比表面越大，分散度也越大。
2.表面自由能(surface free energy)
任何两相的界面分子与其相内分子所处状况
不同,它们的能量也不同（图5-1）。
等温等压下的表面能称为表面自由能。
系统表面自由能和表面积的关系为
其中高分子溶液和缔合胶体为单(均)相分散系。
分散相在分散介质中分散的程度称为
分散度(degree of dispersion)。
高级教育
7
1.分散度常用比表面积即比表面(specific
surface area) 来表示。
上称为表面，一般在要求不严格的情况下可以通用。
高级教育
6
二、胶体分散系(colloidal dispersed system)： 胶体分散系包括溶胶、高分子溶液和缔合胶体
三部分。
胶 体 分 散 系 的 分 散 相 粒 子 的 大 小 介 于 1nm ～ 100nm之间。
可以是一些小分子、离子或原子的聚集体，如：
Chapter 5 Colloid
Hale Waihona Puke Baidu高级教育
1
第五章 胶 体
胶体是自然界中存在的一种分散体系。它 在生物学、土壤学、医学、气象学、地质学中 都有广泛的应用*。
❖ 第一节 胶体分散系
❖ 第二节 溶胶
❖ 第三节 高分子溶液
❖ 第四节 表面活性剂和乳状液
高级教育
2
第一节 胶体分散系 一、分散系的分类 分散系(dispersed system) ：
>
100nm
粗分散系
悬浊液、 非均相，不能透过半透
乳浊液
膜，热力学不稳定
高级教育
4
均相* 分散系
分散系 非均相 分散系
低分子，离子 (真溶液) 分散相粒子直径D﹤1nm
高分子溶液; 缔合胶体 溶胶
胶体分散系 分散相粒子直径 D=1～100nm
粗分散系(悬
浊液、乳浊液)
D﹥100nm
高级教育
5
真溶液:分散相粒子小于1nm,为单相分散系*。
粗分散系：分散相粒子大于100nm，是由许多分 子或离子聚集而成的，分散质粒子是一个相，而分散
介质分子又是另一个相，故该分散系有两个相，相与
相之间有界面*存在，不均匀*。
界面与表面：对于相互接触的不同聚集状态的物
质，相与相之间的边界皆称界面,相界面上发生的物
理化学现象统称为界面现象。
固相或液相与其蒸汽或与空气相接触的界面习惯
高级教育
15
特点：①粒子愈小，温度愈高，布朗运 动愈剧烈；且其运动的剧烈程度不随时间而 改变。②其他微粒也有类似现象。
本质*：质点的热运动。
2．扩散和沉降平衡
扩散：当溶胶中的胶粒存在浓度差时,胶
粒将从浓度大的区域向浓度小的区域移动,称
为扩散(diffusion)。 温度愈高，溶胶的粘度愈小,愈容易扩散。
高度分散的溶胶比表面大，所以表面能也大，
它们有自动聚积成大的颗粒而减小表面积的趋势，
称为聚结不稳定。
是热力学不稳定体系。
高级教育
10
㈡高分子溶液： 高分子化合物溶液的分散相粒子大小在胶体 范围内，属于胶体溶液。其分散相是以单个分子 分散在介质中,为均相分散系。如:蛋白质溶液。 ㈢缔合胶体： 是由溶液中的表面活性剂分子—具有亲水的 极性基团和亲油的烃基*的两亲分子—超过某一特 定浓度,分子在溶液内部缔合形成分子集团,即所 谓“胶团”或“胶束”作为分散相粒子形成的分 散系。 表面活性物质的这种缔合作用是自发的和可逆 的,因而与溶胶不同,缔高合级教育胶体是热力学稳定体11系。
高级教育
8
气相
液相
图5-1 液体内部及表层分子
受力情高级况教育示意图
9
dG表=dS
(13.1)
S ---系统表面积， ---比表面自由能，简称
比表面能（specific surface energy)
若dG表＜0，则dS＜0， 即：表面积缩小过程是自发过程。
故：液体呈球形是自发过程。
此结论对固体物质(dS＜0)同样适用*。
Ⅱ、超显微镜看到的是光线散射后所成的发 光点而不是粒子本身*。
高级教育
14
(二)溶胶的动力学性质 1.布朗运动(Brownian movement) 将一束强光透过溶胶并在光的垂直方向用 超显微镜*观察，可以观察到溶胶中的胶粒在 介质中作不规则运动。称为Brown运动。 原因：周围分散介质的分子从各个方向以 不同的力撞击胶粒，故每一瞬间胶粒所受到的 合力方向和大小在不断改变，胶粒处于不断的 无秩序运动的状态。
第二节 溶 胶的性质
一、溶胶的基本性质 (一)光学性质 溶胶有乳光现象。 令一束聚焦的光束通过 溶胶，则从侧面可以看到 一个发光的圆锥体，这种 现 象 称 为 Tyndall 效 应 (Tyndall effect) 。
乳光现象产生原因：
高级教育
Tyndall现象
12
d>>λ
d<<λ
d略小于*λ 或接近于λ
光波环绕胶粒向各个方向散射，成为散射光
或称乳光。
高级教育
13
应用： a、区分真溶液、悬浊液和溶胶
真溶液，悬浊液均无明显的丁铎尔现象，故 丁铎尔现象是区分真溶液、悬浊液和胶体的最简 便的方法。
b、制成超微显微镜，观察溶胶粒子的存在
Ⅰ、超显微镜可观察到半径为5~150nm的粒子, 而普通显微镜最多看到半径为200nm的粒子。
分散相 粒子大
小
< 1nm
1~ 100nm
分散系
真溶液
胶 溶胶 体 分 高分子 散 溶液 系 缔合
胶体
分散相粒 子的组成
低分子， 离子
胶粒（分子， 原子或离子
聚集体）
性
质
均相，能透过半透膜， 热力学稳定
非均相，不能透过半透 膜，热力学不稳定
高分子
均相，不能透过半透膜， 热力学稳定，透明
胶束
均相，不能透过半透膜， 热力学稳定，透明
就是一种或几种物质的微粒分散在另一介 质中所形成的体系*。
被分散成微粒的物质称为分散相(dispersed phase)或分散质，而容纳分散相的连续介质称为 分散介质(dispersed medium)或分散剂。
按照分散相粒子的大小，可以把分散系分为
真溶液、胶体分散系、和粗分散系。表5-1
高级教育
3
扩散现象是由胶粒的布朗运动引起的。
高级教育
16
沉降：在重力场中，胶粒受重力的作用要 下沉，称为沉降(sedimentation)。
沉降平衡：胶体分散系一方面粒子受到重 力而下降，而另一方面由于布朗运动引起的扩 散作用又促使浓度均一的趋势，当这两种相反 的作用相等时的状态称为沉降平衡。
比表面积(S0)：是指单位体积物质所具有
的表面积。
S0 = S/V
S-----总表面积
V -----体积
比表面越大，分散度也越大。
2.表面自由能(surface free energy)
任何两相的界面分子与其相内分子所处状况
不同,它们的能量也不同（图5-1）。
等温等压下的表面能称为表面自由能。
系统表面自由能和表面积的关系为