胶体与界面化学-2010.ppt

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1、胶体与界面化学Colloid&InterfaceChemistryDepartmentofChemicalEngineeringWuhanTextileUniversity第一章绪论什么是胶体？实验：将一把泥土放入水中一杯泥土泥沙+浑浊的小土粒（底部）土中的盐类形成真溶液既不下沉、也不溶解的极为微小的土壤颗粒称为胶体颗粒；含胶体颗粒的体系称为胶体体系可见：胶体是一个具有巨大相界面的分散体系胶体的定义1~100nm<1nm>100nm胶体体系粗分散体系真溶液直径为10nm的球形质点，当质点总体积为1cm3时，其面积为600m2186

2、1年，英国科学家ThomasGraham提出胶体（colloid）概念扩散慢；不能透过半透膜……液溶胶：分散介质为液体灭火泡沫（G→L）；墨水（S→L）固溶胶：分散介质为固体泡沫塑料（G→S）；珍珠（L→S）；有色玻璃（S→S）气溶胶：分散介质为气体雾（L→G）；烟尘（S→G）胶体的分类胶体化学研究的三个领域大分子溶液（亲液溶胶）缔合胶体（表面活性剂胶束溶液）溶胶（憎液溶胶）大分子溶液，如橡胶分散在甲苯溶液中金溶胶、As2S3溶胶乳状液、泡沫、悬浮液等和粗分散体系（热力学稳定体系）（热力学不稳定体系）胶体化学的发展简史祖先制造陶器、

3、汉朝利用纤维造纸、后汉发明墨水、豆腐制作等等古埃及利用木材浸水膨胀来破裂山岩1777年瑞典化学家做木炭吸附气体的实验1809年俄国化学家发现土粒的电泳现象1829年英国植物学家BROWN观察花粉的布朗运动胶体化学的发展简史★1861年胶体化学作为一门学科，创始人英国科学家ThomasGraham★1907年第一本胶体化学专门刊物《胶体化学和工业杂志》创刊；（胶体化学真正作为一门独立学科）胶体化学的研究对象和意义为什么自然界中液滴、气泡总是圆形的？为什么气泡比液滴更容易破裂？思考：与胶体界面现象相关的几个问题毛细现象为什么会产生？人工

4、降雨依据什么原理？为什么会产生液体过热现象？加入沸石为什么能消除过热现象？水在玻璃上能铺展，水银在玻璃上却形成液滴,为什么？活性碳为什么可以做防毒面具？冰箱除臭剂？在参观面粉厂时,不能穿带铁钉的鞋，为什么？土壤为什么能将水份保存起来?如何抑制沙漠地带水的蒸发?洗衣粉为什么有去污作用?明矾为什么能净水?江河出口处为什么形成三角洲?怎样除烟去尘?一些涉及胶体和表面化学的实例分析化学中的吸附指示剂、色谱等物理化学中的成核作用、过饱和、液晶等生物化学和分子生物学中的电泳、膜现象化学制造中的催化剂、洗涤剂、润滑剂、粘合剂、农药环境科学中的气溶

5、胶、泡沫、污水处理、材料科学中陶瓷制品、水泥、涂料等日用品中的牛奶、豆浆等石油工业中的油品回收、乳化现代胶体科学的研究内容分散体系分散体系的形成与稳定光学性能、流变性能智能流体、电磁流变体界面现象润湿、吸附、界面电现象、界面双电层结构有序组合体纳米材料生物膜、仿生膜、溶液中的有序分子组合体1.利用近代物理或化学理论解决胶体与表面化学中的基本理论等问题;量子化学研究吸附与催化;分形理论研究胶粒形貌等2.现代精密仪器和方法的应用:力学显微镜研究胶粒间的力及表面上分子原子的形态;能谱仪研究分子间的相互作用.3.胶体与界面化学的方法用于医学

6、、生理、环境、土壤、大气、海洋湖泊等学科（1）新产品开发：组装分子器件、超细材料（2）老产品的升级换代：洗涤剂、化妆品、颜料、复印碳粉等（3）旧工艺更新：单分散固态胶粒的制造与收集、采油工艺等近代表面化学的发展中国胶体与界面化学的发展1954年傅鹰院士（北京大学）中国胶体化学的奠基人之一1955年戴安邦院士（南京大学）中国有了第一批胶体化学毕业生20世纪90年代以前，只有北京大学、南京大学、山东大学、华东师范大学有胶体一界面化学的研究机构1983年在北京大学召开全国第一届胶体与界面化学会议，2002年在山东大学召开第九届全国会议。第

7、二章胶体的制备和性质1~100nm离子、分子凝聚（有新相生成）粗粒子分散（比表面增加）一.胶体制备的一般条件1.分散相在介质中的溶解度必须极小2.必须有稳定剂存在二.胶体的制备方法：1.分散法机械分散电分散超声波分散胶溶法Fe(OH)3Fe(OH)3（溶胶）AgClAgCl（溶胶）加FeCl3加AgNO3或KCl2.凝聚法(1)化学凝聚法2HAuCl4(稀溶液)+3HCHO（少量）+11KOH2Au（溶胶）+3HCOOK+8KCl+8H2O(2)物理凝聚法（蒸汽骤冷法，更换溶剂法等）煮沸FeCl3+H2OFe(OH)3（溶胶）+3H

8、Cl凝聚法原理由溶液中析出胶粒形成晶核（nucleation）晶体成长t为时间，n为产生晶核的数目，c为析出物质的浓度，S为溶解度晶核形成速度：晶体生长速度：D为溶质分子的扩散系数，K2为另一比例常数粒子的分散度与V1成正比，V2成反