1、第十二章,膠體化學,121 基本概念,一、分散系統(tǒng)定義,把一種或幾種物質分散在另一種物質中所構成的系統(tǒng)，稱為分散系統(tǒng)。,分散相：分散系統(tǒng)中被分散的物質。,分散介質：分散系統(tǒng)中呈連續(xù)分布的物質。,二、分散系統(tǒng)的類型,1、按分散相粒子大小分類,分散系統(tǒng),真溶液 （d1nm）,膠體系統(tǒng) （1nmd1000nm）,粗分散系統(tǒng) （d1000nm）,溶膠 （憎液溶膠 ）,高分子溶液 （親液溶膠）,締合膠體,2、按分散相和分散介質聚集狀態(tài)的不同分類,二、膠體的特性,1、膠體系統(tǒng)可透明或不透明；,2、膠體系統(tǒng)可發(fā)生光散射；,3、膠體粒子擴散速率慢；,4、膠體粒子不能透過半透膜，有較高的滲透壓。,122 膠體的

2、制備及性質,一、膠體的制備,1、分散法：,利用機械設備，將粗分散的物料分散成膠體。, 膠體磨粉碎法, 氣流粉碎機粉碎法, 電弧法,2、凝聚法, 物理凝聚法,將蒸氣狀態(tài)的物質或溶解狀態(tài)的物質凝聚為膠體狀態(tài)的方法。, 蒸氣凝聚法, 過飽和法, 化學凝聚法,利用生成不溶性物質的化學反應，控制析晶過程，使其停留在膠核尺度的階段，而得到溶膠的方法。,3、溶膠的凈化,滲析法：利用膠體粒子不能透過半透膜的特點，分離出溶膠中多余的電解質或其它雜質，此法稱為滲析法。,二、膠體系統(tǒng)的性質,1、膠體系統(tǒng)的光學性質,丁鐸爾（Tyndall）效應（乳光效應）,參見P304 圖12.2.1,瑞利公式,單位體積液溶膠的散射

3、光強度,入射光的強度,入射光的波長,每個分散相粒子的體積,單位體積中的粒子數(shù)（數(shù)密度）,分散相和介質的折射率,散射角（觀察方向與入射光方向間的夾角,觀察者與散射中心的距離,、,粒子大小的近似測定,超顯微鏡：根據(jù)丁鐸爾效應設計出的顯微鏡，在與入射光垂直的方向上及黑暗視野的條件下觀察，由此可以觀察到膠體粒子的存在及運動。,對球形粒子,2、膠體系統(tǒng)的動力性質, 布朗（Brown）運動,參見P307 圖12.3.1,愛因斯坦布朗平均位移公式,t時間間隔內粒子的平均位移,粒子的半徑,分散介質的粘度,熱力學溫度,阿伏加德羅常數(shù),普適氣體常數(shù),參見P307表12.3.1, 擴散,在有濃度梯度存在時，物質粒子

4、因熱運動（布朗運動）而發(fā)生宏觀上的定向遷移現(xiàn)象，稱為擴散。,對球形粒子：, 沉降與沉降平衡,沉降：多相分散系統(tǒng)中的粒子，因受重力作用而下沉的過程，稱為沉降。,沉降平衡：當沉降與擴散處于平衡時，則稱為沉降平衡。,貝林公式：,、,分別是在高度h1、h2處粒子,的數(shù)密度,M粒子的摩爾質量,、,分別為粒子及介質的密度,g重力加速度,對地球表面上的大氣分子：,3、膠體系統(tǒng)的電學性質, 電動現(xiàn)象,在外力作用下，迫使固液兩相發(fā)生相對運動時，可產(chǎn)生電勢差。溶膠的這種與電勢差有關的相對運動，稱為電動現(xiàn)象。,注:溶膠粒子表面帶電是溶膠能夠穩(wěn)定存在相當長時間的一個重要原因。,溶膠粒子表面帶電的原因：,固體表面可以從

5、溶液中有選擇地吸附某種粒子而帶電；,法揚斯帕尼斯（FajansPancth）規(guī)則：離子晶體表面對溶液中能與晶格上電荷符號相反的離子生成難溶或電離度很小的化合物的那些離子，具有優(yōu)先吸附作用。若吸附正離子，晶體表面帶正電荷；反之，帶負電荷。,固體表面上的某些分子、原子，在溶液中發(fā)生電離，也可導致固體表面帶電。, 雙電層理論,平板電容器模型,電動電勢（電勢）：質點運動時固液兩相發(fā)生相對移動時邊界處與液體內部的電勢差。,擴散雙電層理論,斯特恩擴散雙電層理論,只有在固、液兩相發(fā)生相對移動時，才能呈現(xiàn)出電勢。電勢的大小，反映了膠粒帶電的程度。電勢高表明膠粒帶電越多，其滑動面與溶液本體之間的電勢差越大，擴散

6、層也越厚。,滑動面,0, 溶膠的電動現(xiàn)象,電泳,在外電場的作用下，膠體粒子在分散介質中定向移動的現(xiàn)象，稱為電泳。,斯莫魯科夫斯基公式：,對球形粒子：,電滲,在多孔膜兩端施加一定電壓，液體將通過多孔膜而定向運動，這種現(xiàn)象稱為電滲。,流動電勢,在外力的作用下，迫使液體通過多孔膜定向流動，多孔膜兩端所產(chǎn)生的電勢差，稱為流動電勢。,沉降電勢,分散相粒子在重力場或離心力場的作用下迅速移動時，在移動方向的兩端所產(chǎn)生的電勢差，稱為流動電勢。, 溶膠的膠團結構,123 溶膠的穩(wěn)定與聚沉,一、溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論DLVO理論,DLVO理論的理論要點：,1、膠團之間既存在著斥力勢能，也存在著引力勢能；,2、溶膠的相

7、對穩(wěn)定性或聚沉取決于斥力勢能或引力勢能的相對大??；,3、斥力勢能、引力勢能及總勢能都隨著粒子間距離的變化而變化；,4、加入電解質時，對引力勢能影響不大，但對斥力勢能的影響卻十分明顯。適當調節(jié)電解質的濃度，可以得到相對穩(wěn)定的溶膠。,膠體粒子能較長時間穩(wěn)定存在的三個因素：, 分散相粒子帶電；,溶劑化作用；,布朗運動。,二、溶膠的聚沉,溶液中的分散相微粒相互聚結，顆粒變大，進而發(fā)生沉淀的現(xiàn)象，稱為聚沉。,聚沉值：使溶膠發(fā)生明顯的聚沉所需電解質的最小濃度，稱為聚沉值。,聚沉能力：聚沉值的倒數(shù)。,2、影響聚沉能力的因素,離子的價數(shù)；,舒爾第哈迪（SchulzeHardy）價數(shù)規(guī)則：電解質中能使溶膠發(fā)生聚沉的離子，是與膠體粒子帶電符號相反的離子（即反離子），反離