* 物理化学 PHYSICAL CHEMISTRY （14） 14 胶体分散系统和大分子溶液 被分散的物质 分散系统 分散相所处的另一物质 分散相 分散介质 按分散相粒子大小分类： ③ 粗分散系统 ① 分子分散系统 ② 胶体分散系统 d 1 nm 1 nm d 100 nm ① 憎液溶胶 难溶物AgI、Au、Fe(OH)3等分散在液体中形成的溶胶 憎液溶胶的三个基本特征： 高度的分散性 多相性 热力学不稳定性 高度的分散性 多相性 热力学不稳定性 高度的分散性 多相性 热力学不稳定性 高度的分散性 多相性 热力学不稳定性 14.1 胶体和胶体的基本特性 按胶体分散系统的性质分类 憎液溶胶 亲液溶胶 不可逆过程 ② 亲液溶胶 大分子物质如蛋白质等在溶剂中形成的溶胶。 热力学稳定系统 可逆过程 分子分散系统 按分散介质的物态分类 气溶胶 液溶胶 固溶胶 纳米微球 纳米膜 纳米线 纳米管 憎液溶胶的制备： 渗析法 超过滤法 溶胶的净化： 分散法： 凝聚法： 研磨法、 胶溶法、 电弧法等 化学凝聚法、 物理凝聚法等 胶团的结构 KI过量 胶粒 胶团 胶核 紧密层 分散层 胶核 胶粒 胶团 [(AgI)m·nAg+·(n-x) NO3－ ]x+· x NO3 － AgNO3过量 10.2 溶胶的动力学 （1）布朗运动 布朗运动、扩散、渗透压、沉降 胶体粒子由于受到分散介质分子的撞击而产生的不规则运动。 Einstein-Brown运动公式 （2）扩散和渗透压 在有浓差的情况下，溶胶粒子会从高浓度处向低浓度处扩散。 渗透压是溶胶扩散作用的结果。 扩散系数 胶团的摩尔质量 （3）沉降和沉降平衡 fw fd fw 沉降：当溶胶体系粒子的密度大于分散介质的密度时，分散粒子在重力作用下出现下降的现象。 沉降平衡：当作用于粒子上的重力 fw 与扩散力 fd 相等时，溶胶体系粒子的浓度梯度不再随时间而变。 微观特点: 粒子不停地上升、下降 宏观特点： 浓度梯度不再随时间而变 分布特点： 不均匀 胶体最重要的光学性质是光散射。 吸收 吸收光谱 反射和折射 散射 拉曼光谱 10.3 溶胶的光学性质 光散射的条件： 散射光的波长大于粒子的大小 丁达尔效应 当一束强光射入溶胶，从侧面（与光束垂直方向）可看到因散射而形成的明显光柱。 溶胶 真溶液 丁达尔效应用途：区分真溶液和溶胶 丁达尔效应原理：光散射 影响光散射强度的因素： a 波长越短，散射越强。 b 分散相与分散介质的折射率相差越 大，散射越强。 c 单位体积中的粒子数越多，散射越 强。 14.4 溶胶的电学性质 1. 胶粒的带电特征 溶液中胶粒通常是带电的 (1) 吸附带电：胶粒具有巨大的表面能，很容易吸附分散介质中的离子，以降低其表面能。 优先吸附与胶核本身结构或组成相似的 离子；没有相似离子时，优先吸附水化 能力较弱的负离子。 如：AgNO3 + KI →AgI + KNO3 (2) 电离带电：胶粒表面在分散介质中发生 电离。 (3) 同晶置换 正溶胶：含有带正电荷胶粒的溶胶； 负溶胶：含有带负电荷胶粒的溶胶。 在外加直流电场或外力作用下，表面带电的胶粒与周围介质作相对运动时产生的现象。 2. 电动现象 电泳、电渗、沉降电势和流动电势 电泳： 在外加电场作用下，胶粒在分散介质中朝着某一电极迁移的现象。 电渗： 在由胶粒形成的多孔性物质或带电表面两端施加一定电压，毛细管中液体朝着某一电极移动的现象 。 电泳(动画) 用途：可以判断胶粒所带的电荷。 电泳除尘动画 沉降电势： 无外加电场时，胶粒在外力（重力或离心力）作用下相对于静止的液体介质运动时所形成的电势差。（属电泳的逆过程）。 用途：可以判断介质所带的电荷。 流动电势： 无外加电时，在外力作用下，液体介质相对于静止的胶粒表面作定向流动时所形成的电势差。（属电渗的逆过程）。 14.5 双电层理论和?电势 Helmholtz的平板电容器模型 古依和查普曼的扩散双电层模型 Stern模型 Helmholtz的平板电容器模型 固体表面与液体内部的总的电位差即等于热力学电势?0 。 在双电层内，热力学电势呈直线下降。 古依和查普曼的扩散双电层模型 紧密层 扩散层 扩散层中的反离子的分布可用玻兹曼公式表示。 滑动面AB与液体内部的总的电位差即等于电动电势，即?电势 。 Stern模型 固体质点 Stern面 Stern层 滑动面 从固体表面到Stern面，电位从?0直线下降为?? 。 ? 电势的物理意义： ? 电势的大小，反映了胶粒带电的程度。 ? 电势?， 胶粒带电? ， 扩散层厚度?。 * *
第十四章 胶体分散系统和大分子溶液.ppt
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