物理化学之胶体化学

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1、拓展知识物理化学之胶体化学李庚英E-mail:gyli@stu.edu.cn电话：8367533汕头大学土木工程系§12-1序言一、分散相和分散介质一种物质或几种物质分散在另一种物质中构成的系统称为分散系统。被分散的物质成为分散相，另一种物质称为分散介质。二、分散系统的分类按分散相粒子线度大小分类a.d<10-9m分子分散系统——真溶液。如NaCl，蔗糖溶液等。特征：单相、热力学稳定。b.d>10-7m粗分散系统。如悬浮液、泡沫等。特征：多相、热力学和动力学均不稳定。c.10-9m

2、定性。三、胶体化学研究的内容⑴胶体溶液即粗分散系统的物理化学；⑵高分子溶液的物理化学；⑶表面化学。§12-2胶体系统的制备一.分散法——将大颗粒变小胶体磨，超声法，胶溶法，电弧法等。二.凝聚法——将小颗粒变大过饱和溶液（改变溶剂或冷却），化学凝聚法三.溶胶的净化§13-3胶体系统的光学性质一、Tyndall效应一束光通过分散系统时产生吸收、散射和反射等现象。其中散射和反射的强弱与质点的大小有关。当质点大小属于胶体粒子范畴时，散射现象明显；当质点大小大于光的波长时，主要发生散射现象，使系统呈现混浊。发生明显的散射现象是大多数胶体系统的一各重要特

3、征。1.实验现象2.产生本质分散相粒子对光的散射作用。3.产生条件只有当光的波长大于分散相粒子的大小时才产生Tyndall现象。二、Rayleigh公式2.讨论：⑴I∝V2V——分散相粒子体积根据Tyndall现象可以区分溶胶与溶液和悬浮液。⑵I∝1/λ4λ——入射光的波长白光中兰、紫光容易被散射。因此，当用一束白光照射溶胶时，在与入射光垂直方向上观察呈现淡兰色，而透过光则呈现橙红色。⑶n,n0分别为分散相和分散介质的折光率。根据此公式可以区分憎液溶胶与高分子溶液。§12-4胶体的动力性质胶体的动力性质包括布朗运动、扩散作用及沉降平衡。一、布

4、朗运动1.布朗运动微小粒子在分散介质中做不规则运动称为布朗运动。2.产生原因布朗运动是胶体粒子的热运动的表现，是分子热运动的必然结果。3.Einstein-Brown平均位移公式的计算值与实验值一致4.意义⑴说明了分子运动论完全可以用于胶体分散系统；⑵布朗运动是胶体分散系统稳定的原因之一。二.扩散1.粒子从浓度高的区域自动向浓度低的区域移动的现象称为扩散。2.扩散是热力学第二定律的必然结果。3.扩散是布朗运动的宏观表现，而布朗运动是扩散的微观基础。三.沉降与沉降平衡1.沉降多相分散系统中的物质粒子，因受重力作用而下沉的过程。重力使粒子下沉，布

5、朗运动所产生的扩散使粒子均匀分布。2.沉降平衡各高度上的粒子浓度不随时间的变化而变化的状态。3.Perrin公式M——粒子的摩尔质量。限制条件：粒子大小相等。对于气体：§12-5溶胶系统的电学性质一.溶胶的电动现象在外电场的作用下，分散相与分散介质发生相对移动的现象称为溶胶的电动现象。电动现象是溶胶带电的最好证明。1.电泳在外电场的作用下，分散相粒子在分散介质作定向移动的现象称为电泳。应用⑴了解胶体粒子的结构及电性质；⑵检验胶体粒子的均匀性和分离胶体粒子。2.电渗在外电场的作用下，分散相粒子不动而分散介质作定向移动的现象称为电渗。通过观察气泡

6、的移动方向，可以推断分散介质的带电性质，从而可以推断分散相的带电性质；从气泡的移动速度可以计算分散相所带的电荷多少。3.流动电势流动电势是电渗的逆现象，它是因在相界面有电荷的存在（双点层）而产生的。4.沉降电势二.胶体粒子带电的原因1.吸附与胶体粒子有相同化学元素的离子被优先吸附。当AgNO3过量时，AgI吸附Ag+离子而带正电；当KI过量时，AgI吸附I-离子而带负电。有些物质，如石墨、纤维、油珠等，可以从水中吸附H+或OH-或其他离子而带电，根据所吸附的离子的正负，质点的电荷也有正负之分。悬浮于水中的固体粒子容易吸附阴离子而带负电。2.电

7、离有些质点本身含有可离解的基团，如蛋白质分子中含有可离子化的羧基与氨基。无机胶体也有类似的情形。随溶液的值变化可以带正或带负电荷。3.晶格取代（粘土）4.摩擦带电（油滴在水中或水滴在油中）三.扩散双电层理论1.二个基本概念a.表面电势(φ)：胶体粒子表面与分散介质本体的电势差称为表面电势，又称为热力学电势。b.流动电势（ζ）：固液两相发生相对移动时所产生的电势差称为流动电势或称为ζ电势。2.Helmholtz双点层电容器理论εT，η——分别为分散介质的介电常数和粘度，E——电势梯度。3.扩散双电层理论A.溶液中的反离子分布于两个部分：a.紧密

8、层其厚度不随外界条件的变化而变化，当胶体粒子运动时，它只能随固体一道运动。b.扩散层在外电场的作用下与胶体粒子反向运动，其厚度随外界条件的变化而变化。B.扩散双电层