2026/1/23物理化學(xué)電子教案—第五章2026/1/235.1膠體及其基本特性第十三章 膠體分散體系和大分子溶液5.2溶膠的制備與凈化5.3溶膠的動(dòng)力性質(zhì)5.4溶膠的光學(xué)性質(zhì)5.5溶膠的電學(xué)性質(zhì)5.6溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用5.8大分子概說(shuō)5.10Donnan平衡5.7乳狀液/sundae_meng2026/1/235.1膠體及其基本特性

分散相與分散介質(zhì)分散體系分類（1）按分散相粒子的大小分類（2）按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類（3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類憎液溶膠的特性膠粒的形狀2026/1/23分散相與分散介質(zhì)把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成分散體系。其中，被分散的物質(zhì)稱為分散相，另一種物質(zhì)稱為分散介質(zhì)。例如：云，牛奶，珍珠2026/1/23分散體系分類分類體系通常有三種分類方法：分子分散體系膠體分散體系粗分散體系按分散相粒子的大小分類：按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類：液溶膠固溶膠氣溶膠按膠體溶液的穩(wěn)定性分類：憎液溶膠親液溶膠2026/1/23（1）按分散相粒子的大小分類1.分子分散體系分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，沒(méi)有界面，是均勻的單相，分子半徑大小在10-9m以下。通常把這種體系稱為真溶液，如CuSO4溶液。2.膠體分散體系分散相粒子的半徑在1nm~1000nm之間的體系。目測(cè)是均勻的，但實(shí)際是多相不均勻體系。3.粗分散體系當(dāng)分散相粒子大于1000nm，目測(cè)是混濁不均勻體系，放置后會(huì)沉淀或分層，如黃河水。2026/1/23（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類1.液溶膠將液體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時(shí)，則形成不同的液溶膠：.液-固溶膠如油漆，AgI溶膠.液-液溶膠如牛奶，石油原油等乳狀液.液-氣溶膠如泡沫2026/1/23（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類2.固溶膠將固體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時(shí)，則形成不同的固溶膠：.固-固溶膠如有色玻璃，不完全互溶的合金.固-液溶膠如珍珠，某些寶石.固-氣溶膠如泡沫塑料，沸石分子篩2026/1/23（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類3.氣溶膠將氣體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為固體或液體時(shí)，形成氣-固或氣-液溶膠，但沒(méi)有氣-氣溶膠，因?yàn)椴煌臍怏w混合后是單相均一體系，不屬于膠體范圍..氣-固溶膠如煙，含塵的空氣.氣-液溶膠如霧，云2026/1/23（3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類1.憎液溶膠半徑在1nm~100nm之間的難溶物固體粒子分散在液體介質(zhì)中，有很大的相界面，易聚沉，是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系。一旦將介質(zhì)蒸發(fā)掉，再加入介質(zhì)就無(wú)法再形成溶膠，是一個(gè)不可逆體系，如氫氧化鐵溶膠、碘化銀溶膠等。這是膠體分散體系中主要研究的內(nèi)容。2026/1/23（3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類2.親液溶膠半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的大分子溶解在合適的溶劑中，一旦將溶劑蒸發(fā)，大分子化合物凝聚，再加入溶劑，又可形成溶膠，親液溶膠是熱力

學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系。2026/1/23憎液溶膠的特性（1）特有的高度分散性

粒子的大小在10-9~10-7m之間，因而擴(kuò)散較慢，不能透過(guò)半透膜，滲透壓低但有較強(qiáng)的動(dòng)力穩(wěn)定性和乳光現(xiàn)象。（2）多相不均勻性

具有納米級(jí)的粒子是由許多離子或分子聚結(jié)而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有的保持了該難溶鹽的原有晶體結(jié)構(gòu)，而且粒子大小不一，與介質(zhì)之間有明顯的相界面，比表面很大。（3）熱力學(xué)不穩(wěn)定性

因?yàn)榱Ｗ有?，比表面大，表面自由能高，是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，有自發(fā)降低表面自由能的趨勢(shì)，即小粒子會(huì)自動(dòng)聚結(jié)成大粒子。2026/1/23膠粒的結(jié)構(gòu)形成憎液溶膠的必要條件是：（1）分散相的溶解度要?。?/p>

（2）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易聚結(jié)而聚沉。2026/1/23膠粒的形狀作為憎液溶膠基本質(zhì)點(diǎn)的膠粒并非都是球形，而膠粒的形狀對(duì)膠體性質(zhì)有重要影響。質(zhì)點(diǎn)為球形的，流動(dòng)性較好；若為帶狀的，則流動(dòng)性較差，易產(chǎn)生觸變現(xiàn)象。2026/1/23膠粒的形狀例如：（1）聚苯乙烯膠乳是球形質(zhì)點(diǎn)（2）V2O5

溶膠是帶狀的質(zhì)點(diǎn)（3）Fe(OH)3

溶膠是絲狀的質(zhì)點(diǎn)2026/1/235.2

溶膠的制備與凈化溶膠的制備

（1）分散法1.研磨法2.膠溶法3.超聲波分散法4.電弧法（2）凝聚法1.化學(xué)凝聚法2.物理凝聚法溶膠的凈化

（1）滲析法（2）超過(guò)濾法2026/1/235.4溶膠的光學(xué)性質(zhì)光散射現(xiàn)象

Tyndall效應(yīng)

Rayleigh公式乳光計(jì)原理濁度超顯微鏡2026/1/23光散射現(xiàn)象當(dāng)光束通過(guò)分散體系時(shí)，一部分自由地通過(guò)，一部分被吸收、反射或散射?？梢姽獾牟ㄩL(zhǎng)約在400~700nm之間。（1）當(dāng)光束通過(guò)粗分散體系，由于粒子大于入射光的波長(zhǎng)，主要發(fā)生反射，使體系呈現(xiàn)混濁。（2）當(dāng)光束通過(guò)膠體溶液，由于膠粒直徑小于可見光波長(zhǎng)，主要發(fā)生散射，可以看見乳白色的光柱。（3）當(dāng)光束通過(guò)分子溶液，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，看不見散射光。2026/1/23光散射的本質(zhì)光是一種電磁波，照射溶膠時(shí)，分子中的電子分布發(fā)生位移而產(chǎn)生偶極子，這種偶極子像小天線一樣向各個(gè)方向發(fā)射與入射光頻率相同的光，這就是散射光。

分子溶液十分均勻，這種散射光因相互干涉而完全抵消，看不到散射光。

溶膠是多相不均勻體系，在膠粒和介質(zhì)分子上產(chǎn)生的散射光不能完全抵消，因而能觀察到散射現(xiàn)象。2026/1/23Tyndall效應(yīng)

Tyndall效應(yīng)實(shí)際上已成為判別溶膠與分子溶液的最簡(jiǎn)便的方法。

1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會(huì)聚光通過(guò)溶膠，從側(cè)面（即與光束垂直的方向）可以看到一個(gè)發(fā)光的圓錐體，這就是Tyndall效應(yīng)。其他分散體系也會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)散射光，但遠(yuǎn)不如溶膠顯著。2026/1/23Tyndall效應(yīng)2026/1/23Rayleigh公式1871年，Rayleigh研究了大量的光散射現(xiàn)象，對(duì)于粒子半徑在47nm以下的溶膠，導(dǎo)出了散射光總能量的計(jì)算公式，稱為Rayleigh公式：式中：A入射光振幅，單位體積中粒子數(shù)入射光波長(zhǎng)，每個(gè)粒子的體積分散相折射率，分散介質(zhì)的折射率2026/1/23Rayleigh公式從Rayleigh公式可得出如下結(jié)論：1.散射光總能量與入射光波長(zhǎng)的四次方成反比。入射光波長(zhǎng)愈短，散射愈顯著。所以可見光中，藍(lán)、紫色光散射作用強(qiáng)。2.分散相與分散介質(zhì)的折射率相差愈顯著，則散射作用亦愈顯著。3.散射光強(qiáng)度與單位體積中的粒子數(shù)成正比。2026/1/23超顯微鏡的特點(diǎn)

普通顯微鏡分辨率不高，只能分辨出半徑在200nm以上的粒子，所以看不到膠體粒子。

超顯微鏡分辨率高，可以研究半徑為5~150nm的粒子。但是，超顯微鏡觀察的不是膠粒本身，而是觀察膠粒發(fā)出的散射光。是目前研究憎液溶膠非常有用的手段之一。2026/1/23超顯微鏡的類型

狹縫式照射光從碳弧光源射擊，經(jīng)可調(diào)狹縫后，由透鏡會(huì)聚，從側(cè)面射到盛膠體溶液的樣品池中。超顯微鏡的目鏡看到的是膠粒的散射光。如果溶液中沒(méi)有膠粒，視野將是一片黑暗。2026/1/23從超顯微鏡可以獲得哪些有用信息？（1）可以測(cè)定球狀膠粒的平均半徑。（2）間接推測(cè)膠粒的形狀和不對(duì)稱性。例如，球狀粒子不閃光，不對(duì)稱的粒子在向光面變化時(shí)有閃光現(xiàn)象。（3）判斷粒子分散均勻的程度。粒子大小不同，散射光的強(qiáng)度也不同。（4）觀察膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)、電泳、沉降和凝聚等現(xiàn)象。超顯微鏡的類型2026/1/235.3

溶膠的動(dòng)力性質(zhì)

Brown運(yùn)動(dòng)膠粒的擴(kuò)散溶膠的滲透壓沉降平衡2026/1/23Brown運(yùn)動(dòng)(Brownianmotion)1827年植物學(xué)家布朗（Brown)用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。后來(lái)又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、化石、金屬等的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運(yùn)動(dòng)為布朗運(yùn)動(dòng)。但在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒(méi)有得到闡明。2026/1/23Brown運(yùn)動(dòng)(Brownianmotion)1903年發(fā)明了超顯微鏡，為研究布朗運(yùn)動(dòng)提供了物質(zhì)條件。用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則“之”字形的運(yùn)動(dòng)，從而能夠測(cè)出在一定時(shí)間內(nèi)粒子的平均位移。通過(guò)大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。其運(yùn)動(dòng)激烈的程度不隨時(shí)間而改變，但隨溫度的升高而增加。2026/1/23Brown運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)

1905年和1906年愛(ài)因斯坦（Einstein)和斯莫魯霍夫斯基（Smoluchowski)分別闡述了Brown運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)。認(rèn)為Brown運(yùn)動(dòng)是分散介質(zhì)分子以不同大小和不同方向的力對(duì)膠體粒子不斷撞擊而產(chǎn)生的，由于受到的力不平衡，所以連續(xù)以不同方向、不同速度作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。隨著粒子增大，撞擊的次數(shù)增多，而作用力抵消的可能性亦大。當(dāng)半徑大于5

m，Brown運(yùn)動(dòng)消失。2026/1/23Brown運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)2026/1/23Brown運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)

Einstein認(rèn)為，溶膠粒子的Brown運(yùn)動(dòng)與分子運(yùn)動(dòng)類似，平均動(dòng)能為。并假設(shè)粒子是球形的，運(yùn)用分子運(yùn)動(dòng)論的一些基本概念和公式，得到Brown運(yùn)動(dòng)的公式為：式中是在觀察時(shí)間t內(nèi)粒子沿x軸方向的平均位移；r為膠粒的半徑；為介質(zhì)的粘度；L為阿伏加德羅常數(shù)。這個(gè)公式把粒子的位移與粒子的大小、介質(zhì)粘度、溫度以及觀察時(shí)間等聯(lián)系起來(lái)。2026/1/23膠粒的擴(kuò)散膠粒也有熱運(yùn)動(dòng)，因此也具有擴(kuò)散和滲透壓。只是溶膠的濃度較稀，這種現(xiàn)象很不顯著。如圖所示，在CDFE的桶內(nèi)盛溶膠，在某一截面AB的兩側(cè)溶膠的濃度不同，C1>C2。由于分子的熱運(yùn)動(dòng)和膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)，可以觀察到膠粒從C1區(qū)向C2區(qū)遷移的現(xiàn)象，這就是膠粒的擴(kuò)散作用。2026/1/23膠粒的擴(kuò)散2026/1/23擴(kuò)散1905年，愛(ài)因斯坦假定粒子為球形，導(dǎo)出了粒子在t時(shí)間的平均位移(X)和擴(kuò)散系數(shù)(D)之間的關(guān)系式：根據(jù)布朗運(yùn)動(dòng)公式得到D為擴(kuò)散系數(shù)，它的物理意義是在單位濃度梯度下，單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)單位面積的質(zhì)量。粒子的半徑越小、介質(zhì)的黏度越小、溫度越高，則D越大，粒子就越易擴(kuò)散。2026/1/23沉降平衡（sedimentationequilibrium）溶膠是高度分散體系，膠粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗運(yùn)動(dòng)促使?jié)舛融呌诰?。?dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相等時(shí)，粒子的分布達(dá)到平衡，粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，如圖所示。這種平衡稱為沉降平衡。2026/1/23達(dá)到沉降平衡時(shí)，粒子隨高度分布的情況與氣體類似，可以用高度分布定律。高度分布定律如圖所示，設(shè)容器截面積為A，粒子為球型，半徑為r，粒子與介質(zhì)的密度分別為和，在x1和x2處單位體積的粒子數(shù)分別N1，N2，

為滲透壓，g為重力加速度。在高度為dx的這層溶膠中，使N個(gè)粒子下降的重力為：2026/1/235.5

溶膠的電學(xué)性質(zhì)膠粒帶電的本質(zhì)電動(dòng)現(xiàn)象雙電層動(dòng)電電位2026/1/23電動(dòng)現(xiàn)象

（1）吸附

膠粒在形成過(guò)程中，膠核優(yōu)先吸附某種離子，使膠粒帶電。例如：在AgI溶膠的制備過(guò)程中，如果AgNO3過(guò)量，則膠核優(yōu)先吸附Ag+離子，使膠粒帶正電；如果KI過(guò)量，則優(yōu)先吸附I-離子，膠粒帶負(fù)電。膠體表面帶電的主要原因如下：2026/1/23電動(dòng)現(xiàn)象

（2）電離對(duì)于可能發(fā)生電離的大分子的溶膠而言，則膠粒帶電主要是其本身發(fā)生電離引起的。例如蛋白質(zhì)分子，當(dāng)它的羧基或胺基在水中解離時(shí)，整個(gè)大分子就帶負(fù)電或正電荷。當(dāng)介質(zhì)的pH較低時(shí)，蛋白質(zhì)分子帶正電，pH較高時(shí)，則帶負(fù)電荷。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)分子所帶的凈電荷為零時(shí)，這時(shí)介質(zhì)的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。在等電點(diǎn)時(shí)蛋白質(zhì)分子的移動(dòng)已不受電場(chǎng)影響，它不穩(wěn)定且易發(fā)生凝聚。2026/1/23電動(dòng)現(xiàn)象

（2）電離對(duì)于可能發(fā)生電離的大分子的溶膠而言，則膠粒帶電主要是其本身發(fā)生電離引起的。離子型固體電解質(zhì)形成溶膠時(shí)，由于正、負(fù)離子溶解量不同，使膠粒帶電。例如：將AgI制備溶膠時(shí)，由于Ag+較小，活動(dòng)能力強(qiáng)，比I-容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使膠粒帶負(fù)電。2026/1/23電動(dòng)現(xiàn)象

（3）同晶置換黏土礦物中如高嶺土，主要由鋁氧四面體和硅氧四面體組成，而與周圍4個(gè)氧的電荷不平衡，要由或等正離子來(lái)平衡電荷。這些正離子在介質(zhì)中會(huì)電離并擴(kuò)散，所以使黏土微粒帶負(fù)電。如果被或同晶置換，則黏土微粒帶的負(fù)電更多。2026/1/23電動(dòng)現(xiàn)象

1807年，列斯（Peiic）曾用兩支無(wú)底的玻璃管插在潮濕的黏土上，管底墊上一層洗凈的沙，管中加上蒸餾水，使兩管水面相平。在將電源的兩個(gè)電極分別插入兩管時(shí)，發(fā)現(xiàn)負(fù)電極管中的水位上升，正電極管中水位下降；正電極管的底部呈現(xiàn)渾濁狀態(tài)，而負(fù)電極管中則清亮如初，

2026/1/23電動(dòng)現(xiàn)象

膠粒在重力場(chǎng)作用下發(fā)生沉降，而產(chǎn)生沉降電勢(shì)；帶電的介質(zhì)發(fā)生流動(dòng)，則產(chǎn)生流動(dòng)電勢(shì)。這是因動(dòng)而產(chǎn)生電。以上四種現(xiàn)象都稱為電動(dòng)現(xiàn)象。由于膠粒帶電，而溶膠是電中性的，則介質(zhì)帶與膠粒相反的電荷。在外電場(chǎng)作用下，膠粒和介質(zhì)分別向帶相反電荷的電極移動(dòng)，就產(chǎn)生了電泳和電滲的電動(dòng)現(xiàn)象，這是因電而動(dòng)。2026/1/23電動(dòng)現(xiàn)象+++++++++++++++++–電泳2026/1/23電動(dòng)現(xiàn)象2026/1/23沉降電勢(shì)和流動(dòng)電勢(shì)在重力場(chǎng)的作用下，帶電的分散相粒子，在分散介質(zhì)中迅速沉降時(shí)，使底層與表面層的粒子濃度懸殊，從而產(chǎn)生電勢(shì)差，這就是沉降電勢(shì)。貯油罐中的油內(nèi)常會(huì)有水滴，水滴的沉降會(huì)形成很高的電勢(shì)差，有時(shí)會(huì)引發(fā)事故。通常在油中加入有機(jī)電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，降低沉降電勢(shì)。2026/1/23含有離子的液體在加壓或重力等外力的作用下，流經(jīng)多孔膜或毛細(xì)管時(shí)會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。沉降電勢(shì)和流動(dòng)電勢(shì)這種因液體流動(dòng)而產(chǎn)生的電勢(shì)稱為流動(dòng)電勢(shì)。2026/1/23沉降電勢(shì)和流動(dòng)電勢(shì)因?yàn)楣鼙跁?huì)吸附某種離子，使固體表面帶電，電荷從固體到液體有個(gè)分布梯度。在用泵輸送原油或易燃化工原料時(shí)，要使管道接地或加入油溶性電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，防止流動(dòng)電勢(shì)可能引發(fā)的事故。當(dāng)外力迫使擴(kuò)散層移動(dòng)時(shí)，流動(dòng)層與固體表面之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，當(dāng)流速很快時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花。2026/1/23當(dāng)固體與液體接觸時(shí)，可以是固體從溶液中選擇性吸附某種離子，也可以是固體分子本身發(fā)生電離作用而使離子進(jìn)入溶液，以致使固液兩相分別帶有不同符號(hào)的電荷，在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。

對(duì)于雙電層的具體結(jié)構(gòu)，一百多年來(lái)不同學(xué)者提出了不同的看法。最早于1879年Helmholz提出平板型模型；雙電層（doublelayer)1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板型模型，提出了擴(kuò)散雙電層模型；后來(lái)Stern又提出了Stern模型。2026/1/23平板型模型亥姆霍茲認(rèn)為固體的表面電荷與溶液中帶相反電荷的（即反離子）構(gòu)成平行的兩層，如同一個(gè)平板電容器。整個(gè)雙電層厚度為

0

。

固體表面與液體內(nèi)部的總的電位差即等于熱力學(xué)電勢(shì)

0，在雙電層內(nèi)，熱力學(xué)電勢(shì)呈直線下降。在電場(chǎng)作用下，帶電質(zhì)點(diǎn)和溶液中的反離子分別向相反方向運(yùn)動(dòng)。

這模型過(guò)于簡(jiǎn)單，由于離子熱運(yùn)動(dòng)，不可能形成平板電容器。2026/1/23擴(kuò)散雙電層模型

Gouy和Chapman認(rèn)為，由于正、負(fù)離子靜電吸引

和熱運(yùn)動(dòng)兩種效應(yīng)的結(jié)果，溶液中的反離子只有一部

分緊密地排在固體表面附近，相距約一、二個(gè)離子厚

度稱為緊密層；另一部分離子按一定的濃度梯度擴(kuò)散到本體溶液中，離子的分布可用玻茲曼公式表示，稱為擴(kuò)散層。雙電層由緊密層和擴(kuò)散層構(gòu)成。移動(dòng)的切動(dòng)面為AB面。2026/1/23擴(kuò)散雙電層模型2026/1/23Stern模型

Stern對(duì)擴(kuò)散雙電層模型作進(jìn)一步修正。他認(rèn)為吸附在固體表面的緊密層約有一、二個(gè)分子層的厚度，后被稱為Stern層；由反號(hào)離子電性中心構(gòu)成的平面稱為Stern平面。2026/1/23由于離子的溶劑化作用，膠粒在移動(dòng)時(shí)，緊密層會(huì)結(jié)合一定數(shù)量的溶劑分子一起移動(dòng)，所以滑移的切動(dòng)面由比Stern層略右的曲線表示。Stern模型從固體表面到Stern平面，電位從

0直線下降為

。2026/1/23電動(dòng)電勢(shì)（electrokineticpotential）在Stern模型中，帶有溶劑化層的滑移界面與溶液之間的電位差稱為電位。電動(dòng)電勢(shì)亦稱為

電勢(shì)。在擴(kuò)散雙電層模型中，切動(dòng)面AB與溶液本體之間的電位差為電位；電位總是比熱力學(xué)電位低，外加電解質(zhì)會(huì)使電位變小甚至改變符號(hào)。只有在質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)才顯示出電位，所以又稱電動(dòng)電勢(shì)。帶電的固體或膠粒在移動(dòng)時(shí)，移動(dòng)的切動(dòng)面與液體本體之間的電位差稱為電動(dòng)電勢(shì)。2026/1/23電動(dòng)電勢(shì)（electrokineticpotential）2026/1/23膠粒的結(jié)構(gòu)膠粒的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，先有一定量的難溶物分子聚結(jié)形成膠粒的中心，稱為膠核；然后膠核選擇性的吸附穩(wěn)定劑中的一種離子，形成緊密吸附層；由于正、負(fù)電荷相吸，在緊密層外形成反號(hào)離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電荷的膠粒；

膠粒與擴(kuò)散層中的反號(hào)離子，形成一個(gè)電中性的膠團(tuán)2026/1/23膠粒的結(jié)構(gòu)膠核吸附離子是有選擇性的，首先吸附與膠核中相同的某種離子，用同離子效應(yīng)使膠核不易溶解。若無(wú)相同離子，則首先吸附水化能力較弱的負(fù)離子，所以自然界中的膠粒大多帶負(fù)電，如泥漿水、豆?jié){等都是負(fù)溶膠。2026/1/23膠粒的結(jié)構(gòu)例1：AgNO3+

KI→KNO3+AgI↓

過(guò)量的KI作穩(wěn)定劑膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式：[(AgI)mnI–(n-x)K+]x–xK+

|________________________||________________________________|膠核膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)的圖示式：2026/1/23膠粒的結(jié)構(gòu)例2：AgNO3+

KI→KNO3+AgI↓

過(guò)量的AgNO3

作穩(wěn)定劑膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式：[(AgI)mnAg+(n-x)NO3–]x+x

NO3–

|______________________________||_______________________________________|膠核膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)的圖示式：2026/1/235.6 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用溶膠的穩(wěn)定性影響溶膠穩(wěn)定性的因素聚沉值與聚沉能力

Schulze-Hardy規(guī)則電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響2026/1/23溶膠的穩(wěn)定性1.動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定原因：溶膠粒子較小，布朗運(yùn)動(dòng)激烈，因此在重力場(chǎng)中不易沉降，即具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。2.聚結(jié)穩(wěn)定性：由于膠團(tuán)雙電層結(jié)構(gòu)的存在，膠粒都帶有相同的電荷，相互排斥，故不易聚沉。這是溶膠穩(wěn)定存在的最重要原因。3.水化膜：在膠團(tuán)的雙電層中反離子都是水化的，因此在膠粒外有一層水化膜，它阻止了膠粒的相互碰撞而導(dǎo)致膠粒結(jié)合變大。溶膠穩(wěn)定的原因：2026/1/23溶膠穩(wěn)定理論膠粒之間有相互吸引的能量Va和相互排斥的能量Vr，總作用能為Va+Vr。如圖所示：當(dāng)粒子相距較大時(shí)，主要為吸力，總勢(shì)能為負(fù)值；當(dāng)靠近到一定距離，雙電層重疊，排斥力起主要作用，勢(shì)能升高。要使粒子聚結(jié)必須克服這個(gè)勢(shì)壘。DLVO理論2026/1/23溶膠的穩(wěn)定性2026/1/23影響溶膠穩(wěn)定性的因素2. 濃度的影響。

濃度增加，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多。3. 溫度的影響。

溫度升高，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多，碰撞強(qiáng)度增加。4. 膠體體系的相互作用。 帶不同電荷的膠粒互吸而聚沉。1. 外加電解質(zhì)的影響。 這影響最大，主要影響膠粒的帶電情況，使電位下降，促使膠粒聚結(jié)。2026/1/23聚沉值與聚沉能力聚沉值 使一定量的溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉

所需電解質(zhì)的最小濃度。從已知的表值 可見，對(duì)同一溶膠，外加電解質(zhì)的離子 價(jià)數(shù)越低，其聚沉值越大。聚沉能力 是聚沉值的倒數(shù)。聚沉值越大的電解質(zhì)，聚沉能力越?。环粗?，聚沉值越小的電解質(zhì)，其聚沉能力越強(qiáng)。2026/1/23Schulze-Hardy規(guī)則聚沉能力主要決定于膠粒帶相反電荷的離子的價(jià)數(shù)。聚沉值與異電性離子價(jià)數(shù)的六次方成反比，這就是Schulze-Hardy規(guī)則。例如，對(duì)于給定的溶膠，異電性離子分別為一、二、三價(jià)，則聚沉值的比例為： 1001.60.14

即為：2026/1/23（1） 與膠粒帶相反電荷的離子的價(jià)數(shù)影響最大，價(jià)數(shù)越高，聚沉能力越強(qiáng)。（2）與膠粒帶相反電荷的離子就是價(jià)數(shù)相同，其聚沉能力也有差異。電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響例如，對(duì)膠粒帶負(fù)電的溶膠，一價(jià)陽(yáng)離子硝酸鹽的聚沉能力次序?yàn)椋篐+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+

對(duì)帶正電的膠粒，一價(jià)陰離子的鉀鹽的聚沉能力次序?yàn)椋篎->Cl->Br->NO3->I-

>SCN-

這種次序稱為感膠離子序（lyotropicseries)。2026/1/23（3）有機(jī)化合物的離子都有很強(qiáng)的聚沉能力，這可

能與其具有強(qiáng)吸附能力有關(guān)。（4）當(dāng)與膠體帶相反電荷的離子相同時(shí)，則另一同

性離子的價(jià)數(shù)也會(huì)影響聚沉值，價(jià)數(shù)愈高，聚沉能力

愈低。這可能與這些同性離子的吸附作用有關(guān)。電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響例如，對(duì)亞鐵氰化銅溶膠的聚沉值：KBr為27.5。而K4[Fe(CN)6]為260.0

。

2026/1/23練習(xí)2026/1/23乳狀液⑴乳狀液的定義

乳狀液

種或幾種液體以液珠形式分散在另一種與其不互溶(或部分互溶)液體中所形成的分散系統(tǒng)。乳狀液是由兩種液體構(gòu)成的分散體系。2026/1/235.7乳狀液類型簡(jiǎn)單的乳狀液通常分為兩大類。習(xí)慣上將不溶于水的有機(jī)物稱油，將不連續(xù)以液珠形式存在的相稱為內(nèi)相，將連續(xù)存在的液相稱為外相。1.水包油乳狀液，用O/W表示。內(nèi)相為油，外相為水，這種乳狀液能用水稀釋，如牛奶等。2.油包水乳狀液，用W/O表示。內(nèi)相為水，外相為油，如油井中噴出的原油。2026/1/235.7乳狀液類型油水油水油

內(nèi)相（不連續(xù)相）水

外相（連續(xù)相）

水包油型(O/W)水

內(nèi)相（不連續(xù)相）油

外相（連續(xù)相）

油包水型(W/O)2026/1/23乳狀液鑒別檢驗(yàn)水包油乳狀液加入水溶性染料如亞甲基藍(lán)，說(shuō)明水是連續(xù)相。加入油溶性的染料紅色蘇丹Ⅲ，說(shuō)明油是不連續(xù)相。2026/1/232、乳化劑或表面活性劑的選擇乳化劑(Emulsifyingagent)

為了形成穩(wěn)定的乳狀液所必須加入的第三組分。常用的乳化劑有：蛋白質(zhì)、樹膠、磷脂等天然產(chǎn)物；各種表面活性劑；固體粉末等。乳化劑的作用：(i)降低油-水界面張力：乳化劑吸附在油水界面上，親水的極性基團(tuán)浸在水中，親油的非極性基團(tuán)伸向油中，形成定向的界面膜，降低了油水體系的界面張力，使乳狀液變得較為穩(wěn)定。2026/1/232、乳化劑或表面活性劑的選擇乳化劑的作用：(ii)在分散相(內(nèi)相)周圍形成堅(jiān)固的保護(hù)膜；乳化劑分子在油水界面上的定向排列，形成一層具有一定機(jī)械強(qiáng)度的界面膜，可以將分散相液滴相互隔開，防止其在碰撞過(guò)程中聚結(jié)變大，從而得到穩(wěn)定的乳狀液。(iii)液滴雙電層的排斥作用由于同性電荷之間的靜電斥力，阻礙了液滴之間的相互聚結(jié)，從而使乳狀液穩(wěn)定。2026/1/232、乳化劑或表面活性劑的選擇(iiii)固體粉末的穩(wěn)定作用固體粉末作乳化劑時(shí)，粉末在油水界面上形成保護(hù)膜而使乳狀液穩(wěn)定。親水性固體如二氧化硅、蒙脫土等可作為制備O/W型乳化液的乳化劑；親油性固體如石墨可作為W/O型乳化劑。2026/1/233、乳狀液的轉(zhuǎn)化和破壞

由W/O型乳狀液轉(zhuǎn)化成O/W型乳狀液稱為乳狀液的轉(zhuǎn)化

一般可以通過(guò)加入足量的反型乳化劑的方法實(shí)現(xiàn)乳狀液的轉(zhuǎn)化乳狀液的破壞（破乳Deemulsification)機(jī)械法（離心分離、泡沫分離、蒸餾、過(guò)濾等）(2)高壓電法(石油的破乳脫水）(4)加入表面活性更強(qiáng)但不能形成保護(hù)膜的表面活性劑(如戊醇、辛醇、十二烷基磺酸鈉等）(3)升溫法2026/1/23泡沫1.降低界面張力由于形成泡沫時(shí)體系增大界面，起泡劑分子被吸附在氣-液界面上后降低了界面張力,所以降低界面張力有助于降低體系的界面自由能，從而降低了氣泡之間自發(fā)合并的趨勢(shì)，因此使得泡沫處于穩(wěn)定狀態(tài)。2．所產(chǎn)生的泡沫膜牢固，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和彈性。3．形成具有適當(dāng)黏度的液膜，泡沫液膜內(nèi)包含的液體受到重力作用和曲面壓力，會(huì)從膜間排走，使液膜變薄繼而導(dǎo)致破裂。如果液膜具有適當(dāng)?shù)酿ざ?，膜?nèi)的液體就不易流走，從而增加了泡沫的穩(wěn)定性。起泡劑所起的作用主要如下：2026/1/235.8大分子概說(shuō)三種溶液性質(zhì)的比較大分子分類2026/1/23三種溶液性質(zhì)的比較2026/1/23大分子分類

Staudinger把相對(duì)分子質(zhì)量大于104的物質(zhì)稱之為大分子，主要有：

天然大分子：如淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、核酸和各種生物大分子等。

人工合成大分子：如合成橡膠、聚烯烴、樹脂和合成纖維等。

合成的功能高分子材料有：光敏高分子、導(dǎo)電性高分子、醫(yī)用高分子和高分子膜等。2026/1/2313.10大分子相對(duì)摩爾質(zhì)量聚合物摩爾質(zhì)量的表示法數(shù)均摩爾質(zhì)量質(zhì)均摩爾質(zhì)量

Z均摩爾質(zhì)量粘均摩爾質(zhì)量粘度的類型用粘度法測(cè)摩爾質(zhì)量2026/1/23聚合物摩爾質(zhì)量的表示法數(shù)均摩爾質(zhì)量質(zhì)均摩爾質(zhì)量

Z均摩爾質(zhì)量粘均摩爾質(zhì)量由于聚合過(guò)程中，每個(gè)分子的聚合程度可以不一樣，所以聚合物的摩爾質(zhì)量只能是一個(gè)平均值。而且，測(cè)定和平均的方法不同，得到的平均摩爾質(zhì)量也不同。常用有四種平均方法，因而有四種表示法：2026/1/23數(shù)均摩爾質(zhì)量<Mn>數(shù)均摩爾質(zhì)量可以用端基分析法和滲透壓法測(cè)定。有一高分子溶液，各組分的分子數(shù)分別為N1，N2，…,NB,其對(duì)應(yīng)的摩爾質(zhì)量為M1，M2，…，MB。則數(shù)均摩爾質(zhì)量的定義為：2026/1/23質(zhì)均摩爾質(zhì)量<Mm>質(zhì)均摩爾質(zhì)量可以用光散射法測(cè)定。設(shè)B組分的分子質(zhì)量為mB，則質(zhì)均摩爾質(zhì)量的定義為：2026/1/23Z均摩爾質(zhì)量<Mz>在光散射法中利用Zimm圖從而計(jì)算的高分子摩爾質(zhì)量稱為Z均摩爾質(zhì)量，它的定義是：

式中：2026/1/23粘均摩爾質(zhì)量<Mv>用粘度法測(cè)定的摩爾質(zhì)量稱為粘均摩爾質(zhì)量。它的定義是：式中為與溶劑、大分子化合物和溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。，為分子的質(zhì)量。2026/1/23粘度的類型設(shè)純?nèi)軇┑恼扯葹椋蠓肿尤芤旱恼扯葹?，兩者不同的組合得到不同的粘度表示方法：1.相對(duì)粘度

2.增比粘度

3.比濃粘度

4.特性粘度2026/1/23

特性粘度是幾種粘度中最能反映溶質(zhì)分子本性的一種物理量，由于它是外推到無(wú)限稀釋時(shí)溶液的性質(zhì)，已消除了大分子之間相互作用的影響，而且代表了無(wú)限稀釋溶液中，單位濃度大分子溶液粘度變化的分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)方法是用粘度計(jì)測(cè)出溶劑和溶液的粘度和，計(jì)算相對(duì)粘度和增比粘度。用粘度法測(cè)定摩爾質(zhì)量當(dāng)溫度、聚合物和溶劑體系選定后，大分子溶液的粘度僅與濃度和聚合物分子的大小有關(guān)。2026