第十三章 胶体化学.doc

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1、第十三章胶体化学13.1胶体分散系统在自然界和工农业生产中常遇到一种或几种物质分散在另一种物质中的分散系统(disperssystem)，我们将被分散的物质叫分散相，而另一种物质叫分散介质，按分散相粒子的大小常把分散系统分为三类：（1）分子分散系统——分散粒子的半径小于10－9m，相当于分子或离子大小。此时，分散相和分散介质形成均匀的一相，属单相系统。例如，氯化钠和蔗糖溶于水后形成的溶液。（2）胶体分散系统(colliddispersedsystem)——分散粒子的半径在10－9至10－7m范围内，比普通的单个分子大的多，是大量分子或离子的集合体。胶体分散系统是高度分散的多相系统。具有很

2、大的表面积和很高的表面能，因此胶体粒子有自动聚结的趋势，是热力学不稳定系统。将难溶于水的固体物质高度分散在水中所形成的胶体分散系统，简称溶胶，例如，Fe(OH)3溶胶，SiO2溶胶，金溶胶等。（3）粗分散系统(coarsedispersedsystem)——分散粒子的半径约在10－7至10－5m范围，用普通显微镜甚至眼睛直接观察已能分辩出是多相系统。例如，乳状液（如牛奶）、悬浮液（如泥浆等）。对于多相分散系统，人们还常按照分散相和分散介质的聚集状态分类，如表6－5所示。多相分散系统的类型分散相分散介质名称实例液固气气溶胶雾烟尘气液固液液溶胶泡沫，如灭火泡沫乳状液，如牛奶溶胶和悬浮液，如金

3、溶胶、泥浆气液固固固溶胶泡沫塑料珍珠合金、有色玻璃13.2溶胶的光学及动力性质1、溶胶的光学性质溶胶的光学性质是其高分散度和不均匀性（多相）性质的反映。通过溶胶光学性质的研究，不仅可以解释溶胶的一些光学现象，而且在观察胶体粒子的运动，研究它们的大小和形状方面也具有重要的用途。在暗室中，让一束光线通过一透明的溶胶，从垂直于光束的方向可以看到溶胶中显出一浑浊发亮的光柱，仔细观察可以看到内有微粒闪烁。这种现象称为Tyndall效应。当一束光线照射一溶胶时，只有一部分光线能通过，其余部分则被吸收、散射或反射。光的吸收情况主要决定于系统的化学组成，而光的反射和散射的强弱与分散系统的分散度有关。粒子

4、直径大于入射光的波长时，粒子能起反射作用。可见光的波长大约在400－700nm之间，而溶胶粒子大小在1－100nm，比可见光的波长小，因此溶胶的Tyndall效应的光是散射光，不是反射光。在粗分散系统中的粒子径，可高达1000－5000nm，比可见光的波长大得多，因此在光的照射下发生反射光。所以溶胶有较强的光散射，是它的特征之一。Rayleigh研究了光的散射现象得出：式中：，分别为散射光和入射光强度，λ为入射光波长，为分散系统中单位体积的粒子数，V为每个粒子的体积，，分别为分散相和分散介质的折射率。这个公式称为Rayleigh公式，它适用于粒子不导电的分散系统。由Rayleigh公式可

5、以看出：①散射光的强度与入射光波长的四次方成反比，因此入射光中波长越短的光，散射光越强。如果入射光为白光，则其中波长较短的蓝色和紫色光，散射作用最强，而波长较长的红色光散射较弱，大部分将透过溶胶。因此，当白光照射溶胶时，从侧面(垂直于入射光方向)看，散射光呈蓝紫色；而透过光呈橙红色。晴朗的天空呈现蓝色是由于空气中的尘埃和小水滴散射太阳光(白光)，而我们看到是侧面散射光的原因；而晨曦和晚霞呈现火红色，而是由于我们看到是透过光所引起的。②散射光强度与粒子的体积平方成正比，即散射光强度与系统的分散度有关。真溶液中的粒子太小，虽有散射光，但很微弱。所以光通过真溶液时，无光柱可见。悬浮液的粒子大于

6、可见光的波长，故没有散射光，只有反射光，因而看起来呈混浊状。只有溶胶才有明显的散射光产生，因此可以用丁达尔效应来鉴别溶胶和真溶液。③散射光的强度和粒子浓度成正比。胶体溶液的散射光强度又称浊度。利用这个性质可以制成一种测定胶体溶液浓度的仪器，称为浊度计。如污水中悬浮杂质的含量测定等，常用浊度分析的方法。④散射光强度与分散相、分散介质的折射率有关。当分散相与分散介质折射率相差越大时，散射光越强。当时，则散射光强度为零。2溶胶的动力性质溶胶的动力性质主要是指溶胶中粒子的Brown运动以及由此而产生的扩散、渗透压以及在重力场下粒子浓度随高度分布等性质。(1)Brown运动1827年英国植物学家B

7、rown用显微镜观察到悬浮在水中的花粉不停地作不规则运动。后来用超显微镜也观察到溶胶中胶粒在介质中也有同样现象，这种现象称为Brown运动。对于某一粒子，每隔一段时间观察并记录它的位置，可以得到完全不规则的运动轨迹。分散介质的分子由于热运动不断地从各个方面同时冲击胶粒，由于胶粒很小，在某一瞬间，它所受冲击力不会相互抵消，因而使它在不同时刻以不同速度、不同方向作不规则的运动，所以粒子作Brown运动无须消耗能量，而是系统中分子固有热运