第十二章胶体化学

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1、第十二章胶体化学引言：分散系统：将一种物质分散在另一种物质中构成的系统。如NaCl溶液，悬浮液等。将被分散的物质称为分散相，另一种物质称为分散介质。分散系统的分类：1．（按分散相的粒子的尺度进行分类）分子分散体系：　r＜10-9m胶体分散体系：10-9＞r＜10-7m粗分散体系：　r＞10-7m2．按分散相与分散介质的聚集状态分类本章主要讨论胶体分散系统与在分子溶液。胶体分散系统实际上是不溶于溶剂的固体以小颗粒的形式分散在分散介质中，由于它的分散程度高，具有很大的相界面，从热力学上讲是一个不稳定的系统。又由于它具

2、有独特的分散程度，具有一些独特的性质，在生命科学，工农业生产，日常生活，以及基础理论研究等方面都有广泛的应用。大分子溶液实际上是橡胶，蛋白质等的溶液，是一种真溶液，是热力学稳定的系统，但由于分子量比较大，溶液中粒子的尺度落在胶体分散系统的范围内，所以也具有胶体分散系统的一些特性，同时它又是分子分散系统，还具有一些不同于胶体分散的一些特性，本章的第三部分内容是乳状液。随着社会的发展和进步，人类对客观世界的认识也不断深入，并不断从宏观和微观两个层次深入。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

3、物体，而上限则是无限的，目前人们对宏观认识的发泄度已经延伸到上百亿光年。在这个基础上相继建立了一些科学领域，如经典力学，经典热力学，地球或天体物理学乃至空间科学。所谓微观是指上限为原子，分子而下限则上一个无下限的时空。随着人们认识手段的不断进步（如各种新的谱学仪器的出现），人们已经对分子、原子、电子、中子、介子和超子等十分微小的领域有所了解，时间概念也已缩小到飞秒的数量级，一些描述微观世界的学科如量子力学、原子物理学和粒子物理学等相继建立。但是直到20世纪80年代，自从纳米材料出现后，人们才发现在宏观与微观之间，

4、还存在着有一个介观世界被遗忘了。在胶体和表面化学中所涉及超细微粒，其大小，尺寸在1～100nm之间，基本属于介观领域。28§12.1溶胶的制备溶胶的制备制备溶胶的方法有分散法和凝聚法，其目的是设法让分散相的粒子的线度落在胶体分散体系的范围以内，并使体系中存在适当的稳定剂使之稳定。通常所制备的溶胶中的粒子的大小不一，是一个多级分散体系。1．分散法：即用适当的方法使大块的物质在稳定剂的存在下分散成胶体粒子的大小。（1）研磨法，如墨汁的制造过程。（2）胶溶法，使暂时凝聚起来的分散相重新分散的方法。许多新鲜的沉淀经洗涤除

5、去过多电解质，再加入少量的稳定剂后可以形成溶胶，这种作用称为胶溶作用。例：（3）超声波分散法。（4）电弧法2．凝聚法：这种方法的特点是制成可以生成难溶物的分子（离子）的过饱和溶液，再使之结合成胶体粒子而得到溶胶，通常可以分为两种：（1）化学凝聚法：通过化学反应（复分解反应，水解，氧化或还原反应等—）而生成小颗粒的不溶有物而得到溶胶的方法，如：As2O3+3H2S　→As2S3(溶胶)+H2O贵金属的溶胶可以通过还原反应来制备2HAuCl4(稀)+HCHO(少量)+11KOH2Au(溶胶)+HCOOK+8H23OF

6、e,Al,Cu,Cr,V等的氧化物溶胶通过水解反应来制备，硫溶胶可以通过氧化还原反应制备（2）物理凝聚法（3）更换溶剂法溶胶的净化一般制备的溶胶中常含有一些电解质,过多电解质会破坏胶体的稳定性，因此必须设法使之净化。净化的方法有：（1）渗析法这方法的特点是利用胶粒不能透过半透膜，而离子可以透过半透膜的特性，把要净化的溶胶放在半透膜内，然后将半透膜放在溶剂中，这样，由于浓度的差别，就可以将电解质转移到溶剂之中去。电渗析法（2）超过滤法28溶胶的形成条件和老化机理在溶胶的形成过程中要经历两个阶段，即晶核的形成和晶体的

7、生长，如果晶核的形成得很快，而晶核生长的速率很慢或接近于停止，则可得到分散度很高的溶胶。反之只能得到颗粒很粗的溶胶，甚至发生沉淀。晶核形成过程的速率决定于形成和生长两个因素：（1）从溶液析出固体的速率要从溶液中析出固体溶质，溶质的浓度必须超过其平衡浓度s（即溶解度）达到过饱和的程度。设过饱和浓度为Q，则溶质的析出速率必正比于，所以晶核形成的速率，即单位时间内析出的颗数为（2）当晶核一旦形成后，溶质在其上面沉积，进一步逐渐长大，晶体长大的速率为：式中D是溶质的扩散系数，A是晶核的表面积，为扩散过程中溶质粒子所移动的

8、距离。如果要得到分散度很高的溶胶，则必须控制和的值，使很小或接近于零。的值很大时，则超过过饱和的浓度较多，很快，溶液内生成的晶核较多。而当有大量晶核生成后，值将陡然下降，使大减慢，这有利于形成溶胶。当的值较小时，生成的胶核少，的值下降不多，较大，于是晶核就长大得较快，这有种于生成大块沉淀。当的值很小时，溶液的浓度超过溶质的溶解度不多，所以生成晶核极少，而且晶核的成长也很缓