胶体溶液

x+
· xCl扩散 扩散双电层
层
注意：胶粒带电，胶团不带电；溶胶中电性相 反的离子Cl-均为水合的，称反离子。
24
25
又如利用硝酸银和碘化钾制备碘化银溶胶 的反应为 AgNO3+KI→AgI+KNO3 改变两种反应物的用量，可使制备的溶胶 带有不同符号的电荷。 当KI过量时，AgI胶核吸附过量的I- 离子 而带负电荷； 反之，当AgNO3过量时，AgI胶核则吸附 过量的Ag+离子而带正电荷。
液溶胶
液
固溶胶
固
12
●按分散相和分散介质间亲和力大小分类：
憎液溶胶
(溶胶，无机溶胶------不可逆溶胶)
亲液溶胶
(高分子溶液，有机溶胶-----可逆溶胶)
13
二、溶胶的基本性质
(一)基本特征：多相性、高度分散性、聚结不稳定性 (二)基本性质
A.
溶胶的光学性质—乳光(散射光)现象
14
●
Tyndall现象产生的原因
均相，热力学稳定系统 扩散 慢，不透半透膜
非均相，热力学不稳定系统 扩散 慢，不透半透膜
均相
非均相
均相
缔合胶体
均相，热力学稳定系统 扩散 慢，不透半透膜 非均，热力学不稳定系统 扩散 慢，不透半透膜
＞ 100nm
3
粗粒分 散系
乳状液 悬浮液
非均相
三、胶体分散系
凡粒子以1-100nm大小分散在另一物质中时就成 为胶体分散系。 胶体分散系主要包括溶胶、高分子溶液和缔合胶 体三大类。
(缓慢、逐滴加入)
溶液中部分 Fe(OH)3与 HCl作用：
Fe(OH)3 + 3HCl → FeOCl + 2H2O FeOCl → FeO+ + Cl-( 反离子)
(组成类似离子)
选择性地吸附分散系统中与其组成类似的离子
23
胶团结构分析
[Fe(OH)3]m · nFeO+·(n-x)Cl胶核 吸附层 胶粒 胶团
18
沉降平衡示意图
19
意义：渗析法净化溶胶 实例：人工肾
C、溶胶的电学性质
电泳：在外电场作用下，
带电胶粒在介质中定向移 动的现象称电泳
（electrophoresis）
讨论： 1.原因：胶粒带电、种类。 2.特点：介质不动、胶粒动。
20
意义：氨基酸、蛋白质及核酸等的分离和鉴定
21
下，液体介质通过多孔膜 向与其所带电荷相反的电 极方向定向移动的现象称 电渗（electroosmosis ）
31
●
等电状态和再带电现象
等电状态：加入电解质的量愈多，进入吸附层的反
离子愈多，当达一定量时， 电位甚至降至零， 胶粒不带电，不泳动，此称处于等电状态。 再带电现象：若加入过量电解质(高价反离子)，此 时进入吸附层的电解质又使胶粒处于带电状态， 此称再带电现象。 (电位符号发生改变，因胶粒 强烈吸附电解质离子。)
36
第三节
高分子溶液
一、高分子化合物概念： 单个分子相对分子量在一万以上的大分子物质称为高分 子化合物。 如 蛋白质、核酸、糖原都是在生命体的体液中具有生 物活性的重要高分子物质 ；人体肌肉、组织；天然 橡 胶等也是高分子物质。 根据来源 可将高分子物质分为天然的和合成的高分子。
37
二、高分子溶液与溶胶性质比较
溶 相同 性质 胶 高分子溶液(大) 缔合胶体
不 同 性 质
1.分散相粒子大小均在1~100nm范围内 2.扩散速率慢 3.不能透过半透膜 多相 聚集体 均相 具有一定溶 均相 缔合体 Tyndall明显 解度 Tyndall 微弱 形成胶束溶液 热力学 热力学 热力学 稳定系统 不稳定系统 稳定系统
固体分子、原子或离子的聚集体分散在液体介质 中所形成的胶体，称为胶体溶液（简称溶胶）。
高分子化合物以单个分子分散在介质中即形成高 分子溶液。 表面活性物质以胶束形式分散到介质中形成的分 散系称为缔合胶体。
4
胶体的分散程度十分高，分散介质粒子表面积 和表面能很大。胶体的性质都与表面现象有关。 1、分散度与比表面 分散度 (degree of dispersion)－－－分散相在分散 介质中分散的程度。 比表面(specific surface) －－－单位体积物质 所具有的表面积。 S (总面积) S0 V (体积) 讨论：①比表面S0常用来表示系统分散度。 ②S0越大，系统分散度愈大，导致表面现象 愈显著。
分散相和分散介质 亲和力小、不可逆 对电解质敏感 分散相与分散介质 亲和力大、可逆 对电解质不太敏感
38
三、高分子化合物的结构特点及溶wenku.baidu.com的形成

结构特征：
一般具有碳链→由大量一种或多种小结构 单位(链节)重复连接而成→ [如天然橡胶 ：数千个 异戊二烯(-C6H8-)连成—化学式(C6H8)n (n →聚合度)] 由于构成高分子化合物的链长、链节、连接方 式不同→高分子化合物一般是无定型的(线状，分枝 状、网状等型) → 很少全部成晶体 → 常温下有一 定弹性，塑性，机械强度，可拉成纤维，制成薄膜。
16
B.溶胶的动力学性质 Brown运动？由于介质分子的热运动不 断地撞击着胶体粒子所引起的现象称~。 产生原因： 1.介质分子处于热运动状态，不断撞击 胶粒质点。 2.由于某一瞬间胶粒受到各方撞击力不 均，所以向合力方向移动。
17



扩散：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的现象称扩散(diffusion)(T愈 高，粘度愈小，扩散现象愈明显)。 沉降：胶粒的密度＞分散介质，在重力作用下下沉 而与流体分离的过程称沉降(sedimentation )。 沉降平衡：沉降速率=扩散速率，系统达平衡，形 成一个浓度梯度，此状态称沉降平衡 (sedimentation equilibrium)。
电渗：在外电场作用
讨论： 1.原因：胶粒带电；种类。 2.特点： 介质动、粒不动 (胶粒被固定而不动)
22
三、胶团结构及溶胶的稳定性
(一)胶粒带电两大原因
（选择性吸附；胶核表面解离）
●胶核界面的选择性吸附—Fe(OH)3溶胶为例分析。
FeCl3 + 3H2O(沸) → Fe(OH)3 + 3HCl
32
四、溶胶的稳定与聚沉
● 稳定原因：
带电稳定性：胶粒同种电荷(斥) 大小 ζ 溶剂化稳定作用(水合膜保护) 动力学稳定性(Brown运动) 其中， 电位 的大小是主要的，∵ 电位 大， 胶粒带电多；ζ 电位 大，扩散层愈厚，水合膜愈厚， ζ 胶粒愈稳定。 ζ 但其中，Brown运动是一把双刃剑。
9
2）当 S一定(分散度不变) ds＝0
则 dG =s· dσ
若 dG＜0 必dσ＜0 即 系统表面能(表面张力)减少过程是自发 过程。 （通过吸附作用实现）
10
实例：1g重的水珠，表面积为4.84×10-4 m2, 表面能为3.5×10-5 J ; 若将它分散成直径为10-9 m (1nm)的微小水珠，则总面积达到6000m2，表 面能高达434 J ; 雾变水滴
33
●溶胶的聚沉
(胶粒从介质中析出的现象)
电解质作用——去电，去水合膜(溶剂化)
∵加电解质，迫使反离子更多进入吸附层，
∴扩散层变薄， ↓稳定性↓
溶胶相互聚沉；胶粒电性相反的两种溶胶--适量混
合----电性中和，降低 发生聚沉； 浓度……
加热可以使溶胶聚沉
高分子化合物对溶胶的保护与敏化作用
34
高分子物质对溶胶的保护作用和敏化作用
溶胶粒子的大小与它相仿，因此 溶胶粒子 的表面能也相当大，它们有自动聚积成大颗粒而 减少表面积的趋势，称为聚结不稳定性。
11
第二节
一、溶胶的分类
溶胶(sol
)
●按分散相和分散介质的聚集状态分类。
名称 气溶胶 分散 介质 气 分散相 液 固 气 (泡沫) 液 (乳状液) 固(溶胶、悬浮液) 气 液 固 实 例 云雾 烟尘 各种泡沫 牛奶 金溶胶 AS2S3溶胶 浑水 油漆 泡沫塑料 ~橡胶 ~陶瓷 珍珠 沸石 有色玻璃 非均匀态合金 红宝石
K+
+ K+ I- (AgI)n I K
K+
29
电位
30
●
胶粒表面带电情况分析
1. φ 电位(热力学电位)：胶核带电表面与液相之间的 电位差(a ～ c两处电位差)。 2. 位(zeta potential)(电动电位)：滑动面与液相之间 的电位差(b ～ c两处电位差 )。 显著特点：加入电解质→迫使反离子由扩散层进入吸 附层，扩散层变薄， ↓
第一节 分散系和胶体分散系
一、分散系基本概念 分散系（dispersed system）：一种或 数种物质分散在另 一种物质中所形成 的系统 分散相（dispersed phase）：被分散的 物质
1
介质 介质 介质 介质 介质
介质 介质 分散相 介质 介质 介质 介质
介质
分散介质（dispersed medium）：容纳
15
1）散射光强度( l ) 与单位体积内胶粒数( n )成正比。 2）散射光强度( l )与直径小于波长的胶粒体积( v2) 成正比。 3）散射光强度( l )与波长(λ)成反比(波长愈短的光
波散射愈多)。
4）分散相与分散介质折射率的差(n1~n2)愈大，散射 光愈强。

●结论：
Tyndall现象是区分溶液和 溶胶的最简单的方法。
8
2. G表与σ 、S之间的关系
由 dG表= d(· s)＝Sd ＋ ds (s—系统表面积， —物理学称表面张力)
1）当一定，(表面张力不变即界面组成不变) d ＝0 则 dG = σ· ds 若 dG＜0 必 ds＜0 即 系统表面积缩小过程是自发过程。
热力学告诉我们：任何系统恒T、P 下，都有 自动向自由能降低方向进行达稳定。
胶团结构分析
[SiO2]m · n SiO32- · 2(n-x)H+
胶核 散层 胶粒 吸附层
2x-
· 2xH+
扩
扩散双电层 胶团
28
2. 胶粒的双电层结构 扩散双电层的概念 胶核表面吸附离子+ 部分被束缚的反离子→ 吸附层；其余水合反离 子→扩散层。这种由吸 附层和扩散层构成的电 性相反的两层----称为 扩散双电层。
σ(J· m-2) —— 表面张力(与表面组成及温度有关)
G表＝ σ.S总
降低表面能的方法：1）减少 S；2）降低σ。
7
●
讨论
1. G系总=G系内+ G系表 对于一般系统，分散度很小，比表面不大 G总 = G内 (G表 ~ 忽) 对于高度分散系(胶) ，分散度很大，恒T和恒 P 下：
G总→ (G内~常量) ＋ G表 (不能忽略)
分散相的连续介质
相：指体系中物理性质和化学性质完全
相同的均匀部分
界面：相与相之间的接触面。
2
二、分散系分类
分散相粒子大小 (直径) ＜1nm 分子(离子) 分散系 真溶液 性质 均相，热力学稳定系统 扩散快，能透过半透膜 分散相
1～ 100nm
胶 体 分 散 系
高分子溶 液(大分 子…)
溶胶
5
界面分子的受力情况分析
6
2、表面功、表面能、比表面自由能(比表面能)的概念
表面功—形成新表面过程中所消耗的功（能量） W′
表面能—表面功转化为储存于新形成的表面上的能量称表面 自由能（surface free energy）－G表
比表面自由能— 等温等压下(指定T、P )增加单位面积时系统 表面自由能的增加称比表面能（specific surface energy)
1.Tyndall效应与分散粒子大小，投射光波长有关：
当分散粒直径>>入射光波长→光投射在粒子上 起反射作用→反射光。 当分散粒直径≈或<入射光波长→光波可绕过粒 前进且迫使粒子振动→第二次波源向各方发射电磁波 →散射光。 2.可见光在400~800nm。 粗分粒子直径：1000~5000nm,反射光(液混浊) 胶分粒子直径：1~100nm，散射光(乳光，光锥) 分子直径：＜1nm(＜＜波长) 散射现象十分微弱 ∴观察不到散射光。
26
●胶核表面分子的离解－－硅酸溶胶形成分析
胶核—由许多x SiO2·yH2O分子组成。 其表面： SiO2 · H2O H2SiO3 H2SiO3 HSiO3- + H+ HSiO3SiO32- + H+
(组成类或离子)
(反离子)
＊H+离扩散到介质中， SiO32- 离子留在胶核表面。
27
第二
保护作用 敏化作用
条件 加入足量高分子溶液
加极少量的高分子溶液
原因 高分子被吸附在胶粒表 多个胶粒吸附在一个线 面→高分子吸附层将包 型高分子链上，阻碍胶 裹胶粒，阻碍聚沉 粒自由运动→促进聚沉
图示
35
临界聚沉浓度：一定量溶胶在一定时间内发生 聚沉所需电解质的最小浓度(单：mmol· L-1 ) 规律：1. 正溶胶 －－－负离子 负溶胶 －－－正离子 2. 反离子价↑，聚沉能力↑。 且临界聚沉浓度反比于Z6( ∝1/Z6 ) 3. 同价离子聚沉能力接近，且 正：H+＞……Li+ 负：F- ＞……CNS4. 一些有机物离子具有非常强的聚沉能力。