物理化学第十三章finished.ppt

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1、胶体分散体系and大分子溶液第十三章胶体分散体系和大分子溶液13.1胶体分散系统及粗分散系统13.2溶胶的制备及纯化13.3溶胶的性质13.4溶胶的稳定13.5溶胶的聚13.6大分子溶液的性质13.7粗分散系统13.8例题及其解析13.1胶体分散系统及粗分散系统1、胶体分散系统及粗分散系统研究的内容⑴分散系统的定义一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统叫分散系统。⑵分散系统的分类分散质—被分散的物质；分散介质—起分散作用的物质。分散系统均相分散系统电解质（包括胶体电解质）溶液。小分子及大分子溶液；非均相分散系统粗分散系统。溶胶；⑶胶体分

2、散系统及粗分散系统的分类②按分散质（分散相）及分散介质的聚集态分类①按分散质的质点大小分类胶体分散系统—分散质的质点大小为1-1000nm(10-9～10-6m)。粗分散系统—分散质的质点大小超过1m(10-6m)。表13-1分散系统的分类（按分散相及分散介质的聚集态分类）⑷胶体分散系统及粗分散系统研究的对象高度分散的、多相的、热力学不稳定系统；高度分散的、均相的、热力学稳定系统；高度分散的、均相的、热力学稳定系统。溶胶（憎液胶体）—缔合胶体（胶束）—大分子溶液（亲液胶体）—胶体分散系统粗分散系统乳状液；泡沫；悬浮液。2、胶体分散系统及粗分

3、散系统的研究方法热力学方法量子力学方法统计热力学方法实验方法与技术光散射技术能谱技术超显微技术高速离心技术电泳散射技术13.2溶胶的制备及纯化溶胶质点大小1nm～1000nm小分子溶液质点大小<0.1nm由小变大凝聚法由大变小分散法粗分散系统质点大小>1mm更换溶剂法化学反应法物理凝聚法研磨法超声分散法电弧法更换溶剂法:松香乙醇溶液+水松香水溶胶例:化学反应法:FeCl3(稀水溶液)+3H2O煮沸Fe(OH)2溶胶+3HCl1.溶胶的制备2.溶胶的纯化常用方法渗析：利用溶胶质点不能通过半透膜，而离子或小分子能通过半透膜的性质，将多余的电解质

4、或小分子化合物等杂质从溶胶中除去；超过滤法：超过滤法是用孔径极小而孔数极多的膜片作为滤膜，利用压差使溶胶流经过滤器，使杂质透过滤膜而除掉。13.3溶胶的性质1、溶胶的光学性质丁达尔现象的实质是溶胶对光的散射作用。由于溶胶的光学不均匀性，当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统，可发生散射现象－丁达尔现象(见图13-1)。瑞利(L.W.Rayleigh)公式(13-1)用丁达尔效应可鉴别小分子溶液、大分子溶液、和溶胶。溶胶——丁达尔效应显著小分子溶液——无丁达尔效应大分子溶液——丁达尔效应微弱2、溶胶的动力性质⑴扩散与布朗运动由于

5、体积粒子数梯度的存在引起的粒子从高体积粒子数区向低体积粒子数区的定向迁移现象叫扩散。费克(第一)扩散定律(13-2)单位时间内通过截面积A扩散的粒子数；定温下，体积粒子数梯度；D扩散系数。分散介质中的分散相粒子的扩散遵守费克定律。布郎运动（溶胶的运动性质之一）——溶胶中的分散相粒子由于受到来自四面八方的做热运动的分散介质的撞击而引起的无规则的运动。用超显微镜可以观察布朗(Brown)运动。(见图13-2)。溶胶中分散相粒子的扩散作用是由布朗(Brown)运动引起的。图13-2布朗运动(a)图13-2布朗运动(b)爱因斯坦提出有关布

6、朗运动的理论。对球形粒子得到布朗运动的公式：(13-3)——在观察时间t内粒子沿x轴方向的平均位移；r——粒子半径；η——介质粘度；L——阿佛加德罗常量。⑵沉降与沉降平衡沉降——溶胶中的分散相由于受自身的重力作用而下沉的过程。(13-4)分散相在介质中的沉降速度：－沉降速度；r－分散相粒子半径；B,0－分别为分散相及分散介质的密度；g－自由落体加速度；－分散介质的粘度。沉降平衡——分散相粒子本身的重力使粒子沉降；而介质的粘度及布朗运动引起的扩散作用阻止粒子下沉；两种作用相当时达到平衡。可应用沉降平衡原理，计算系统中粒子体积粒子数的

7、高度分布：(13-5)n1,n2－分别为高度h1,h2处的体积粒子数；B,0－分别为分散相(粒子)及分散介质的体积质量；MB－粒子的摩尔质量；g——自由落体加速度。3、溶胶的电学性质⑴带电介面的双电层结构大多数固体物质与极性介质接触后，在界面上会带电，从而形成双电层。电荷可能来源于离子吸附；固体物质的电离；离子溶解。斯特恩电势——由紧密层与扩散层之间的分界处至溶液本体间的电势差；电势(动电电势)——由滑动面至溶液本体间的电势差。热力学电势——由固体表面至溶液体间的电差双电层结构——斯特恩模型如图13-3图13-3双电层模型+++++

8、++++-------++++++++------+---斯特恩层(紧密层)扩散层e(a)斯特恩模型--固体表面斯特恩面滑动面e；⑵溶胶的胶团结构以KI溶