1、1 2019/8/6 第十章 胶体化学 10.1 分散系统的分类 10.2 胶体的光学性质和动力学性质 10.3 溶胶的电学性质和胶团结构 10.4 溶胶的稳定性和聚沉 10.5大分子化合物溶液 对溶胶稳定性的影响 10.6 凝胶 2 2019/8/6 10.1 分散系统的分类 1. 分散系统 一种或几种物质（作为分散相）分散在另一种物质（作为分散介质）中所形成的系统。 3 2019/8/6 例如： 云 牛奶 珍珠 4 2019/8/6 2.分散系统的分类 按分散相粒子的大小分 a(nm) 类型 分散相 性质 举例 100 粗分散系统 粗颗粒 多相，不稳定，扩散慢 泥浆，牛奶 5 2019/8
2、/6 分散相 分散介质 通称 举例 气 液 泡沫 肥皂及灭火泡沫 液 液 乳状液 牛奶及含水原油 固 液 溶胶或悬浮液 银溶胶、油墨、泥浆 气 固 固体泡沫 沸石、泡沫玻璃、泡沫金属 液 固 凝胶 珍珠 固 固 固溶胶 加颜料的塑料 液 气 气溶胶 雾 固 气 悬浮体 烟、沙尘暴 按分散质（分散相）及分散介质的聚集态分类 或：液溶胶（分散介质为液体） 固溶胶（分散介质为固体） 气溶胶（分散介质为气体） 6 2019/8/6 3.胶体分散系统 定义： a=1100nm的分散系统； 胶体分散系统的基本特性 多相，高分散度体系； 热力学不稳定（比表面大，表面能大）。 4. 胶体化学的研究内容 研究胶
3、体分散系统和粗分散系统的组成和破坏以及它们的物理化学特性。 本章主要研究： 胶体分散系统（大分子化合物溶液、溶胶）， 或液溶胶。 7 2019/8/6 10.2 胶体的光学性质和动力学性质 1.丁达尔效应 在暗室中，让一束光线通过一透明溶液，从垂直于光束的方向观察，可以看到溶胶中显出一浑浊发亮的光柱（乳光）。 8 2019/8/6 溶胶 丁达尔现象的实质是溶胶对光的散射作用。 透镜 光源 丁达尔效应 9 2019/8/6 原因分析： 可见光波长 400 700nm 粗分散体系 a可见光 （反射光） 胶体体系 a 可见光 (散射光） 真溶液 a 可见光 (透射光） 应用：利用 丁达尔效应原理制出
4、了 超显微镜 。 紫外光波长 :400nm以下；红外光波长大于 760nm. 10 2019/8/6 从超显微镜可以获得哪些有用信息？ （ 1） 可以测定球状胶粒的平均半径。 （ 2） 间接推测胶粒的形状和不对称性。例如，球状 粒子不闪光，不对称的粒子在向光面变化时有 闪光现象。 （ 3） 判断粒子分散均匀的程度。粒子大小不同，散 射光的强度也不同。 （ 4） 观察胶粒的布朗运动 、电泳、沉降和凝聚等 现象。 11 2019/8/6 图 10-16 布朗运动 (a) 2.布朗运动 热运动的体现 （胶粒在分散介质中总是进行着无规则的永不停息的热运动）。 12 2019/8/6 图 10-16布朗
5、运动(b) 产生布朗运动的原因是分散介 质分子对胶粒撞击的结果。受介质 分子的热运动的撞击，在某一瞬间， 它所受的来自各个方向的撞击力不 会互相抵销，如图所示，加上粒子 自身的热运动。因而，它在不同的 时刻以不同速度、不同方向作无规 则运动。 13 2019/8/6 3.扩散 浓度扩散（高浓 低浓） 溶胶粒子的布朗运动会引起溶胶中分散相粒子的扩散作用。 所谓扩散，是指溶胶粒子从高浓度区向低浓度区定向迁移现象， 扩散的推动力是浓度梯度。即胶粒从高浓度处向低浓度处扩散是自发的。 14 2019/8/6 沉降平衡 分散相粒子本身的重力使粒子沉降；而介质的粘度及布朗运动引起的扩散作用阻止粒子下沉；两种
6、作用相当时达到平衡。 沉降平衡是一个动态平衡 （沉降速度扩散速度）。 4.沉降与沉降平衡 沉降 重力场作用，颗粒 沉积 15 2019/8/6 10.3 溶胶的电学性质 和胶团结构 1.电动现象： 外电场作用下，分散相与分散介质发生相对位移。 电动现象是胶粒带电的最好证明。 电泳 外电场作用下，分散相粒子移向异电电极； 电渗 外电场作用下，液体介质移动通过多孔介质（而分散相保持不动）。 16 2019/8/6 + + + + + + + + + + + + + + + + + 图 10-17a 电泳示意图 17 2019/8/6 + + + + + + + + + + + + + + + +
7、+ + + + + + + + + + + + + + + 图 10-18 a 电渗示意图 18 2019/8/6 2. 分散双电层理论 分散双电层 紧密层（吸附层） 包括被固相吸附了的离子和部分反离子（不能流动层，厚度为 ）； 分散层（扩散层） 反离子层（可流动层，厚度为 d - ）。 反离子 异电离子（与胶粒表面所吸附的离子所带电荷符号相反的离子）。 见图（ 10 19）。 19 2019/8/6 图（ 10 19） a 20 2019/8/6 21 2019/8/6 电位 紧密层与分散层之间的滑动面的电位（电动电势）。 电位与电动现象密切相关（只有相对滑动，才能产生 电位 )。 e 式中
8、 热力学电位； e 紧密层电位降 电解质对 电位和双电层厚度的影响 加进电解质，其中异电离子产生同性相斥，将溶液中的异电离子挤进紧密层（但 保持不变），使得分散层厚度 ，故 电位 。（见图8 19） 22 2019/8/6 胶团结构 胶核 构成胶粒的最基本的物质的分子（原子）的聚集体； 胶粒 胶核 +紧密层 胶团 胶粒 +分散层（整个胶团呈电中性） 例如： 因硝酸银过量（作为稳定剂），胶核表面吸附银离子形成正溶胶， NO3-成为反离子，其胶团结构如图10 20 (a) 所示。 也可用胶团公式表示 , 图 10 20（ b) 。 图 10 20 (c)所示为负溶胶（碘化钾过量）。 33 KNOA
9、 g IKIA g N O 23 2019/8/6 图 10 20a AgI正溶胶的胶团结构及示意图 （ AgNO3过量，作为稳定剂） NO3 - NO3- NO3- NO3- （ AgI）m Ag + Ag + Ag + Ag + 24 2019/8/6 图 10 20（ b) 胶团公式 上： AgI负溶胶；下： AgI正溶胶） 25 2019/8/6 胶核 胶粒 胶团 图 10 20c .AgI负溶胶的胶团结构及示意图 （ KI过量，作为为稳定剂） 26 2019/8/6 胶粒的形状（不一定都是球形） 例如：（ 1）聚苯乙烯胶乳是球形质点 （ 2） V2O5 溶胶是带状的质点 （ 3） F
10、e(OH)3 溶胶是丝状的质点 图 10.20d 胶粒的形状 27 2019/8/6 10.4 溶胶的稳定性和聚沉 1.溶胶的稳定性 动力学稳定性 布朗运动，扩散作用，使胶粒均匀分布不下沉。 胶粒带电的稳定作用 电位的存在，使胶粒带电，双电层之间存在电性斥力（将阻止两个相邻胶粒的聚结）。 溶剂化的稳定作用 双电层中的反离子都是水化离子，形成水化层，水化层有定向排列结构，有弹性力，可防止胶粒相互间的碰撞挤压而引起的聚沉。 上述中，后两点尤为重要。 28 2019/8/6 2.溶胶的聚沉 聚沉速度与电解质浓度的关系 聚沉值（ c1) 指引起某一溶胶明显地发生聚沉所需外加的最小电解质浓度（和它相对应
11、的 c称为临界电势）。 在 c2点， 0此时聚沉速度达最大。 c1 c2 c u c 0 a b 图 10.21 聚沉速度 与电解质浓度的关系 29 2019/8/6 聚沉值与聚沉能力 聚沉值 使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉 所需电解质的最小浓度。从已知的表值 可见，对同一溶胶，外加电解质的离子 价数越低，其聚沉值越大。 聚沉能力 是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质，聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的 电解质，其聚沉能力越强。 30 2019/8/6 反离子起聚沉作用 对正溶胶，负离子起作用；负溶胶，正离子起作用。 反离子价数越大，聚沉能力越强（聚沉值越小）：例如，对 As2S3负溶胶， Al3+, Ca2+,Na+ 价数相同的不同离子，聚沉能力大致相同，但也略有区别： 金属性强，聚沉能力大；（对负溶胶而言） 非金属性强，聚沉能力大。（对正溶胶而言） 聚沉能力增大
