胶体化学 物理化学电子教案—第十五章

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1、物理化学电子教案—第十五章胶体化学第十五章胶体化学§15.1胶体分散体系§15.2溶胶的光学和力学性质§15.3溶胶的电性质及结构§15.4溶胶的聚沉§15.5胶体的制备与净化§15.6大分子概述§15.7凝胶§15.1胶体分散体系概念：分散相和分散介质把一种或几种物例如：云，牛奶，珍珠质分散在另一种物质中就构成分散体系。其中，被分散的物质称为分散相(dispersedphase)，另一种物质称为分散介质(dispersingmedium)。什么是胶体分散体系?按分散相粒子的大小，通常有三种分散体系

2、1.分子分散体系分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相，分子半径在1nm以下。2.胶体分散体系分散相粒子的半径在1nm~100nm之间，目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将1nm~1000nm之间的粒子归入胶体范畴。3.粗分散体系当分散相粒子大于1000nm，目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层。胶体分散体系在生物界和非生物界都普遍存在，在实际生活和生产中也占有重要的地位。所谓宏观是指研究对象的尺寸很大，其下限是人的肉眼可以观察到的最小物体（半径大于1微米），

3、而上限则是无限的。所谓微观是指上限为原子、分子，而下限则是一个无下限的时空。在宏观世界与微观世界之间，有一个介观世界，在胶体和表面化学中所涉及的超细微粒，其大小、尺寸在1nm-100nm之间，基本上归属于介观领域。§15.1胶体分散体系分散体系的分类根据胶体体系的性质至少可分为两大类：（1）憎液溶胶简称溶胶，由难溶物分散在分散介质中所形成，粒子都是由很大数目的分子构成，大小不等体系具有很大的相界面，很高的表面Gibbs自由能，很不稳定，极易被破坏而聚沉聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学中的不稳定

4、和不可逆体系。本章主要讨论憎液溶胶憎液溶胶的特性（1）特有的分散程度粒子的大小在1~100nm之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性和乳光现象。（2）多相不均匀性具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。（3）易聚结不稳定性因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。§15.1胶体分散体系分散体系的分类（2

5、）亲液溶胶大（高）分子化合物的溶液通常属于亲液溶胶它是分子溶液，但其分子的大小已经到达胶体的范围，因此具有胶体的一些特性（例如：扩散慢，不透过半透膜，有Tyndall效应等等）若设法去除大分子溶液的溶剂使它沉淀，重新再加入溶剂后大分子化合物又可以自动再分散，因而它是热力学中稳定、可逆的体系。§15.1胶体分散体系分散体系的分类若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类1.液溶胶将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：A.液-固溶胶如油漆，AgI溶胶B.液-液溶胶如牛奶

6、，石油原油等乳状液C.液-气溶胶如泡沫§15.1胶体分散体系分散体系的分类若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类2.固溶胶将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶：A.固-固溶胶如有色玻璃，不完全互溶的合金B.固-液溶胶如珍珠，某些宝石C.固-气溶胶如泡沫塑料，沸石分子筛§15.1胶体分散体系分散体系的分类若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类3.气溶胶将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有气-气溶胶，因为不同的气体

7、混合后是单相均一体系，不属于胶体范围。A.气-固溶胶如烟，含尘的空气B.气-液溶胶如雾，云§15.2溶胶的光学和力学性质15.2.1Tyndall效应和Rayleigh公式1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面可以看到一个发光的圆锥体，这就是Tyndall效应。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。Tyndall效应已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。Tyndall效应的另一特点是，不同方向观察到的光柱有不同的颜色Tyndall效应光源光源CuSO4溶液Fe(O

8、H)3溶胶光散射现象当光束通过分散体系时，一部分自由地通过，一部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在400~700nm之间。（1）当光束通过粗分散体系，由于粒子大于入射光的波长，主要发生反射，使体系呈现混浊。（2）当光束通过胶体溶液，由于胶粒直径小于可见光波长，主要发生散射，可以看见乳白色的光柱。（3）当光束通过分子溶液，由于溶液十分均匀，散射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。光散射的本质光是一种电磁波，照射溶胶时，分子中的电子分布发生位移而产生偶极子，这种偶极