大学《物理化学》12.溶胶

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1、第十二章溶胶§12-1分散体系一．分散体系及其分类分散体系------由一种或几种物质分散在另一种物质中而形成的体系。被分散的物质-----分散相;另一种物质-----分散介质dispersiondispersionphase分散体系可以是均匀的，如，蔗糖(aq)、NaCl(aq)等也可以是不均匀的，如，泥浆、牛奶、氢氧化铁溶胶等若按分散相的大小来分类，可将分散体系分成三大类类型颗粒大小例子特性粗分散体系（悬浮液）>10-7m泥浆牛奶粒子不能透过滤纸，不扩散，在一般显微镜下可见，多相态。胶体分散系（溶胶、高分子溶液）10-7

2、～10-9mFe(OH)3溶胶蛋白质溶液(均相体系)粒子能透过滤纸，不能透过半透膜，扩散慢，多相态，在超显微镜下可见。高分子溶液是均相体系。分子分散系(离子分散系)<10-9mNaCl(aq)C12H22O11(aq)粒子能透过滤纸和半透膜，扩散快，单相态，在超显微镜下看不见。二．溶胶的基本特性溶胶：是大小为～m的固体粒子分散在分散介质中所构成的分散体系。如：Fe(OH)3溶胶；AgI溶胶；S溶胶等1．高分散度：粒子能透过滤纸，但不能透过半透膜，有显著的布朗运动。2．不均匀性：多相态，具有巨大的表面积和表面能，是热力学不稳定

3、体系。3．聚结不稳定性：胶粒有自动合并成大粒子以降低其表面能的趋势，这种性质称为溶胶的聚结不稳定性，要得到较为稳定的溶胶，需加稳定剂。溶胶的基本特性：§12-2溶胶的光学性质一．Tyndall效应令一束会聚的可见光通过溶胶，在与光束垂直的方向上观察，可以看到一个发光的圆锥体，这种现象称为-------Tyndall效应。Tyndall效应光源光源Tyndall效应的另一特点就是带色。如AgCl、AgBr溶胶，在光透射方向上观察，呈浅红色，在垂直方向上看到的是蓝色，此蓝色称为Tyndall蓝。为什么溶胶有Tyndall效应，并

4、且有颜色？当一束光射到物体上时，除一部分光线能通过物体外，其余部分则可能发生下列两种情况（吸收除外）1）当物体的直径大于入射光的波长时，发生光的反射或折射；2）当物体的直径小于入射光的波长时，发生光的散射。此时光波绕过物体而向各个方向散射出去(波长不发生变化),散射出来的光称为乳光或散射光.可见光的波长范围为:450nm～700nm,即～m胶粒的大小范围大致为:～m由于胶粒的大小小于入射光的波长,因此,观察到的光锥是由光的散射作用引起的。1）粗分散体系由于粒子的大小大于入射光的波长，主要发生光的反射或折射，故观察不到Tynd

5、all效应2）分子分散系是光学均匀体系，其Tynall效应弱；3）因此，可通过观察是否有Tynall效应，来区分粗分散体系、胶体分散体系和分子分散体系。二．Rayleigh(瑞利)光散射公式Rayleigh研究了散射作用，得出了单位体积的被研究体系的散射公式：I----散射角为θ，散射距离为r处的溶胶的散射光强度I0---入射光强度；C----单位体积中的粒子数；V----每个粒子的体积；----入射光波长；n2、n1-----分别为分散相和分散介质的折射率。从公式可以得出：海水显蓝色原因也在此，而晨曦和晚霞显现火红色，是

6、由于透射光引起得。1）I与成反比，因此入射光的波长越短，引起的散射光强度越强。如果入射光是白光，那么散射光中主要是蓝色、紫色，(这就是溶胶的散射光具有颜色的原因),则透射光中就出现红色或橙色光，散射光的颜色与透射光的颜色正好为互补色。这就是天空呈蔚蓝色的原因，2）I与成正比，因此，粒子浓度越大，粒子的体积越大，散射作用越强。3）I与体系的折射率有关，分散介质和分散相的折射率相差越大，散射光越强。这就能解释为什么一些含水氧化物溶胶的Tyndall效应不显著。高分子溶液由于其折射率与分散介质（水）极为相近，因此，高分子溶液的Ty

7、ndall效应很弱。利用Tyndall效应可将两者区分开来。§12-3溶胶的动力学性质一．Brown运动动力学性质主要是指溶胶中的粒子不规则运动（Brown运动）以及由此而产生的扩散和渗透压以及在重力场下的沉降和沉降平衡等性质。Brown运动-------溶胶粒子在介质中作不停顿的无规则的运动。布朗运动产生的原因--------是介质分子对溶胶粒子撞击的结果。布朗运动也是溶胶特有的动力学性质。1）由于溶胶粒子较小，热运动着的介质对粒子撞击产生的合力不为零，因此，布朗运动显著；2）对粗分散体系，由于粒子较大，来自四面八方的撞击

8、力大致相互抵消，因此，布朗运动不明显；3）对分子分散系，由于分子剧烈的热运动，无法观察到分子的运动轨迹，因此，也没有布朗运动。在超显微镜下能够清楚看出粒子走过的路径，因此能够测出在一定时间内粒子的平均位移。粒子越小，布朗运动越激烈，其激烈程度不随时间而改变，但随温度的升高而加剧。半径为r的