物理化学胶体化学全解ppt课件.ppt

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1、第八章胶体化学物理化学8.1胶体的概念与性质1.分散系统分散系统:一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统分散质:被分散的物质，又称为分散相分散介质:呈连续分布的起分散作用的物质按分散相粒子大小分类：（1）粗分散系：>10–6m包括悬浊液、乳浊液（2）胶体分散系：10–9~10–6m包括溶胶、高分子溶液、胶束（3）分子分散系：<10–9m包括真溶液胶体分散系统类型（1）憎液溶胶系统具有很大的相界面，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

2、不等聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学中的不稳定和不可逆系统。根据胶体系统的性质至少可分为两大类：（2）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、可逆的系统。憎液溶胶的特性粒子的大小在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。（1）特有的分散程度（2

3、）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。高分散性多相不均匀性（3）易聚结不稳定性因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳定系统，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。不稳定性2.胶体的光学性质丁铎尔（Tyndall）效应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

4、效应产生的实质是光的散射Tyndall效应已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。溶胶瑞利（Rayleigh）公式1871年，瑞利研究了大量的光散射现象，对于粒子半径在47nm以下的溶胶，导出了散射光总能量的计算公式，称为瑞利公式：散射光总能量与入射光波长的四次方成反比。入射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光中，蓝、紫色光散射作用强。日光中，短λ：蓝光，紫光－侧面可见蓝紫光　　长λ的有：红光，黄光－透过光呈红橙色。分散相与分散介质的折射率相差愈显著，则散射作用亦愈显著。对于溶胶，是非均相，n相差大，就强；而真溶液（大分子溶液）为

5、均相，就弱。散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。应用此原理，可制成乳光计，用已知浓度去求未知胶体溶液的浓度。3.胶体的动力学性质布朗（Brown）运动1827年植物学家Brown用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。后来又发现许多其它物质如煤、化石、金属等的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动为Brown运动。1903年发明了超显微镜，用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规则“之”字形的运动，从而能够测出在一定时间内粒子的平均位移。通过大量观察，得出结论：粒子越小，Brown运动越激烈。其运动激烈的程度

6、不随时间而改变，但随温度的升高而增加。Brown运动是分散介质分子以不同大小和方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的。由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不规则运动。随着粒子增大，撞击的次数增多，而作用力抵消的可能性亦大。当半径大于5m，Brown运动消失。扩散作用胶粒也有热运动，因此也具有扩散和渗透压。只是溶胶的浓度较稀，这种现象很不显著。如图所示，在CDFE的桶内盛溶胶，在某一截面AB的两侧溶胶的浓度不同，c1>c2由于分子的热运动和胶粒的Brown运动，可以观察到胶粒从c1区向c2区迁移的现象，这就是胶粒的扩散作用

7、。沉降与沉降平衡溶胶是高度分散系统，胶粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于Brown运动促使浓度趋于均一。当这两种效应相反的力相等时，粒子的分布达到平衡，粒子的浓度随高度不同有一定的梯度，如图所示。这种平衡称为沉降平衡这就是高度分布公式粒子质量愈大，其平衡浓度随高度的降低亦愈大。4.胶体的电学性质带电界面的双电层结构处在溶液中的带电固体表面,主要由于静电吸引力的存在,必然要吸引等电量的异电离子(或反离子)环绕在固体周围,这样便在固液两相之间形成双电层在溶液中固液界面层上往往呈现带电现象,其原因可能有:吸附：固体表面从溶液中有选择

8、地吸附某种离子而带电电离：固体表面上的物质粒子,在溶液中发生电离双电层电容器模型(1879年亥姆霍兹)扩散双电层模型(1909年古依-查普曼)斯特恩双电层模型(1924年Stern)双电层结构正负离子整齐地排列于界面层的两侧,电荷分布