1、第十二章第十二章 把一種或幾把一種或幾種物質分散在另種物質分散在另一種物質中所構一種物質中所構成的系統稱為成的系統稱為分分散系統散系統。被分散。被分散的物質稱為的物質稱為分散分散相相，而另一種呈而另一種呈連續分布的物質連續分布的物質稱為稱為分散介質分散介質。例如：云，牛奶，珍珠例如：云，牛奶，珍珠1. 真溶液真溶液 分散相與分散介質以分子或離子形式彼此分散相與分散介質以分子或離子形式彼此混溶，沒有界面，是混溶，沒有界面，是均勻的單相均勻的單相，分散相粒子，分散相粒子半徑小于半徑小于1nm 。2. 粗分散系統粗分散系統 當分散相粒子的半徑大于當分散相粒子的半徑大于1000 nm，目測是，目測是不

2、均勻體系，放置后會沉淀或分層。不均勻體系，放置后會沉淀或分層。懸浮液、乳狀液、泡沫、粉塵懸浮液、乳狀液、泡沫、粉塵3. 膠體分散系統膠體分散系統 分散相粒子的半徑在分散相粒子的半徑在1 nm1000nm之間之間的體系。目測是均勻的，但實際是多相不均的體系。目測是均勻的，但實際是多相不均勻體系。勻體系。溶膠溶膠高分子溶液高分子溶液締合膠體締合膠體1. 液溶膠液溶膠 將液體作為分散介質所形成的溶膠。將液體作為分散介質所形成的溶膠。A 液液-固溶膠固溶膠 如油漆，如油漆，AgI溶膠溶膠 B 液液-液溶膠液溶膠 如牛奶，含水原油如牛奶，含水原油 C 液液-氣溶膠氣溶膠 如泡沫如泡沫 按分散相和分散介質

3、聚集狀態的不同，溶膠可按分散相和分散介質聚集狀態的不同，溶膠可分為以下三大類（八個小類）：分為以下三大類（八個小類）：2. 固溶膠固溶膠 將固體作為分散介質所形成的溶膠。將固體作為分散介質所形成的溶膠。 A 固固-固溶膠固溶膠 如有色玻璃，不完全互溶的合金如有色玻璃，不完全互溶的合金 B 固固-液溶膠液溶膠 如珍珠，某些寶石如珍珠，某些寶石 C 固固-氣溶膠氣溶膠 如泡沫塑料，沸石分子篩如泡沫塑料，沸石分子篩 3. 氣溶膠氣溶膠 將氣體作為分散介質所形成的溶膠。將氣體作為分散介質所形成的溶膠。A 氣氣-固溶膠固溶膠 如煙，含塵的空氣如煙，含塵的空氣 B 氣氣-液溶膠液溶膠 如霧，云如霧，云 （

4、1）高度分散性高度分散性 粒子較大，擴散較慢，不能透過半透膜，滲透壓粒子較大，擴散較慢，不能透過半透膜，滲透壓高，但有動力穩定性和乳光現象。高，但有動力穩定性和乳光現象。 （2）多相不均勻性多相不均勻性 粒子是由許多離子或分子聚結而成，粒子大小不粒子是由許多離子或分子聚結而成，粒子大小不一，與介質之間有明顯的相界面，比表面很大。一，與介質之間有明顯的相界面，比表面很大。（3）熱力學不穩定性熱力學不穩定性 因為粒子有很大的界面，很高的界面能，因此是因為粒子有很大的界面，很高的界面能，因此是熱力學不穩定體系。熱力學不穩定體系。溶膠的特征：溶膠的特征： 粒子粒子直徑直徑類類 型型體系體系相態相態分分

5、 散散 相相性質性質實例實例穩定性穩定性 滲透性滲透性 擴散性擴散性cmc)溶膠溶膠多相多相膠粒膠粒熱力學熱力學不穩定不穩定金溶膠金溶膠1m mm粗分散系統粗分散系統(乳狀液、泡乳狀液、泡沫、懸浮液沫、懸浮液)粗顆粒粗顆粒不穩定不穩定不能透不能透過濾紙過濾紙很慢很慢泥水泥水牛奶牛奶分散系統分類（按分散相粒子大小）分散系統分類（按分散相粒子大小） 膠體的制備，或者是將粗分散系統進一步膠體的制備，或者是將粗分散系統進一步分散，或者是將小分子或離子聚集。分散，或者是將小分子或離子聚集。制備方法制備方法大致可分為兩類：大致可分為兩類： 1. 分散法分散法 12.1 12.1 溶膠的制備溶膠的制備（1）

6、膠體磨）膠體磨（2）氣流粉碎機（又稱噴射磨）氣流粉碎機（又稱噴射磨） （3）電弧法）電弧法用于制備貴金屬的水溶膠用于制備貴金屬的水溶膠 用機械、化學等方法使固體的粒子變小。用機械、化學等方法使固體的粒子變小。 電弧法主要用于制備金、電弧法主要用于制備金、銀、鉑等貴金屬的水溶膠。銀、鉑等貴金屬的水溶膠。制備過程包括先分散后凝聚制備過程包括先分散后凝聚兩個過程。兩個過程。電弧法電弧法 將欲分散的金屬做成兩將欲分散的金屬做成兩個電極，浸在水中。在水中個電極，浸在水中。在水中加入少量堿作為穩定劑。加入少量堿作為穩定劑。 制備時在兩電極上施加制備時在兩電極上施加 100V 左右的直流電，調左右的直流電，

7、調節電極之間的距離，使之發生電火花，這時表面金屬節電極之間的距離，使之發生電火花，這時表面金屬蒸發，蒸發，接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。 (1) 物理凝聚法物理凝聚法 A 過飽和法過飽和法 例例 用冰急驟冷卻苯的飽和水溶液，或用液態空氣冷用冰急驟冷卻苯的飽和水溶液，或用液態空氣冷卻硫的酒精溶液，得到苯的水溶膠或硫的醇溶膠卻硫的酒精溶液，得到苯的水溶膠或硫的醇溶膠 2. 凝聚法凝聚法 使分子或離子聚結成膠粒使分子或離子聚結成膠粒。 改變溶劑或用冷卻的方法使溶質的溶改變溶劑或用冷卻的方法使溶質的溶解度降低，由于過飽和，溶質從溶劑中分解度降低，由于過飽和

8、，溶質從溶劑中分離出來凝聚成溶膠。離出來凝聚成溶膠。 B 蒸氣凝聚法蒸氣凝聚法羅金斯基羅金斯基用此法用此法制備堿金屬的苯溶膠。制備堿金屬的苯溶膠。 先將體系抽真空，然后先將體系抽真空，然后適當加熱管適當加熱管2和管和管4，使鈉和，使鈉和苯的蒸氣同時在管苯的蒸氣同時在管5 外壁凝外壁凝聚。停止冷凍，凝聚在外壁聚。停止冷凍，凝聚在外壁的混合蒸氣融化，在管的混合蒸氣融化，在管3中中獲得鈉的苯溶膠。獲得鈉的苯溶膠。 (2) 化學凝聚法化學凝聚法 利用生成不溶性物質的化學反應，控制利用生成不溶性物質的化學反應，控制析晶過程，使其停留在膠核尺度的階段，在析晶過程，使其停留在膠核尺度的階段，在少量穩定劑存在

9、下形成溶膠，這種穩定劑一少量穩定劑存在下形成溶膠，這種穩定劑一般是某一過量的反應物。般是某一過量的反應物。例例 水解反應制氫氧化鐵溶膠水解反應制氫氧化鐵溶膠 FeCl3 (稀稀)+3H2O (熱熱) Fe(OH)3 (溶膠溶膠) +3HCl 在制備溶膠的過程中，常生成一些多在制備溶膠的過程中，常生成一些多余的電解質，如制備余的電解質，如制備 Fe(OH)3溶膠時生成溶膠時生成的的HCl。 少量電解質可以作為溶膠的穩定劑，少量電解質可以作為溶膠的穩定劑，但是過多的電解質存在會使溶膠不穩定，但是過多的電解質存在會使溶膠不穩定，容易聚沉，所以必須除去。容易聚沉，所以必須除去。 凈化的方法主要有凈化的

10、方法主要有滲析法滲析法。3. 溶膠的凈化溶膠的凈化 滲析法滲析法 將需要凈化的溶膠放將需要凈化的溶膠放在半透膜制成的容器內，在半透膜制成的容器內，膜外放純溶劑。膜外放純溶劑。 利用濃差因素，多余利用濃差因素，多余 的電解質離子不斷向膜外滲透，經常更換溶的電解質離子不斷向膜外滲透，經常更換溶劑，就可以凈化半透膜內的溶膠。劑，就可以凈化半透膜內的溶膠。 為了加快滲透作用，可加大滲透面積、為了加快滲透作用，可加大滲透面積、適當提高溫度或外加電場。適當提高溫度或外加電場。 1869年年丁鐸爾丁鐸爾發現，若令一束會聚光通過發現，若令一束會聚光通過溶膠，從側面（即溶膠，從側面（即與光束垂直的方向與光束垂直

11、的方向）可以看）可以看到一個發光的圓錐體，這就是到一個發光的圓錐體，這就是丁鐸爾丁鐸爾效應效應。1. 丁鐸爾效應丁鐸爾效應12.2 12.2 溶膠的光學性質溶膠的光學性質 當光束通過分散系統時，一部分自由地通過，當光束通過分散系統時，一部分自由地通過，一部分被吸收、反射或散射。可見光的波長約在一部分被吸收、反射或散射。可見光的波長約在400760 nm之間。之間。 (1) 當光束通過粗分散系統，由于粒子大于入射光的當光束通過粗分散系統，由于粒子大于入射光的波長，主要發生波長，主要發生反射反射，使體系呈現混濁。，使體系呈現混濁。 (2) 當光束通過當光束通過膠體溶液膠體溶液，由于膠粒直徑小于可見

12、光，由于膠粒直徑小于可見光波長，主要發生波長，主要發生散射散射，可以看見光柱。，可以看見光柱。 (3) 當光束通過真溶液，由于溶液十分均勻，散射光當光束通過真溶液，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，看不見散射光。因相互干涉而完全抵消，看不見散射光。2. 瑞利公式瑞利公式 1871年，瑞利研究了大量的光散射現象，導年，瑞利研究了大量的光散射現象，導出了散射光總能量的計算公式，稱為瑞利公式：出了散射光總能量的計算公式，稱為瑞利公式： 式中：式中： I0 入射光強度，入射光強度， 單位體積中粒子數單位體積中粒子數 入射光波長，入射光波長， 每個粒子的體積每個粒子的體積 分散相折射率，分散

13、相折射率， 分散介質的折射率分散介質的折射率nC0nV（2） 散射光強度與入射光波長的四次方成反比。散射光強度與入射光波長的四次方成反比。入射光波長愈短，散射愈顯著。所以可見入射光波長愈短，散射愈顯著。所以可見光中，藍、紫色光散射作用強。光中，藍、紫色光散射作用強。 （3）分散相與分散介質的折射率相差愈大，則）分散相與分散介質的折射率相差愈大，則散射光愈強。散射光愈強。 （4）散射光強度與粒子的數密度成正比。）散射光強度與粒子的數密度成正比。 （1）單位體積的散射光強度與每個粒子體積的）單位體積的散射光強度與每個粒子體積的平方成正比。平方成正比。 對于對于普通顯微鏡，由于觀測者處于透射光的普通

14、顯微鏡，由于觀測者處于透射光的方向，膠粒的散射光受投射光的嚴重干擾，看不方向，膠粒的散射光受投射光的嚴重干擾，看不到膠體粒子。到膠體粒子。 超顯微鏡超顯微鏡分辨率高，可以研究半徑為分辨率高，可以研究半徑為5150 nm的粒子。但是，的粒子。但是， 超顯微鏡觀察的不是膠粒本超顯微鏡觀察的不是膠粒本身，而是觀察膠粒發出的散射光。特點是在強光身，而是觀察膠粒發出的散射光。特點是在強光源照射，在源照射，在與入射光垂直的方向上及黑暗的視野與入射光垂直的方向上及黑暗的視野的條件下觀察。的條件下觀察。 3. 超顯微鏡與粒子大小的近似測定超顯微鏡與粒子大小的近似測定 （1） 可以測定球狀膠粒的平均半徑。可以測

15、定球狀膠粒的平均半徑。 超顯微鏡的目鏡看到的是膠粒的超顯微鏡的目鏡看到的是膠粒的散射光散射光。如果溶液中沒有膠粒，視野將是一片黑暗。如果溶液中沒有膠粒，視野將是一片黑暗。 從超顯微鏡可以獲得的信息從超顯微鏡可以獲得的信息：（2） 判斷粒子分散均勻的程度。粒子大小不同，判斷粒子分散均勻的程度。粒子大小不同，散射光的強度也不同。散射光的強度也不同。（3） 觀察膠粒的布朗運動觀察膠粒的布朗運動 、電泳、沉降和凝、電泳、沉降和凝聚等現象。聚等現象。溶膠粒子平均大小的估算：（假設粒子為球形）溶膠粒子平均大小的估算：（假設粒子為球形）m: 單個溶膠單個溶膠粒子的質量粒子的質量 ： 單個溶膠粒子的密度單個溶

16、膠粒子的密度 B：單位體積溶膠中分散相的質量單位體積溶膠中分散相的質量C： 分散相粒子的數濃度分散相粒子的數濃度12.3 12.3 溶膠的動力學性質溶膠的動力學性質1. 布朗運動布朗運動 1827 年植物學家年植物學家布朗布朗用顯微鏡觀察到懸浮用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的花粉粒子不斷地作無規則的運動。在液面上的花粉粒子不斷地作無規則的運動。 后來又發現凡是線度小于后來又發現凡是線度小于4m的粒子，在的粒子，在分散介質中皆呈現這種運動。人們稱微粒的這分散介質中皆呈現這種運動。人們稱微粒的這種運動為種運動為布朗運動布朗運動。 用超顯微鏡觀察到溶膠粒子不斷地做無規則用超顯微鏡觀察到溶膠粒子不斷地做無

17、規則運動，能夠測出在一定時間內粒子的平均位移。運動，能夠測出在一定時間內粒子的平均位移。愛因斯坦布朗愛因斯坦布朗平均位移公式：平均位移公式： 愛因斯坦認為布朗運動是分散介質分子愛因斯坦認為布朗運動是分散介質分子以不同大小和不同方向的力對膠體粒子不斷以不同大小和不同方向的力對膠體粒子不斷撞擊而產生的，由于受到的力不平衡，所以撞擊而產生的，由于受到的力不平衡，所以連續以不同方向、不同速度作不規則運動。連續以不同方向、不同速度作不規則運動。 膠粒也有熱運動，因此也與溶液中溶質膠粒也有熱運動，因此也與溶液中溶質相似具有擴散和滲透壓。只是溶膠的濃度較相似具有擴散和滲透壓。只是溶膠的濃度較稀，這種現象很不

18、顯著。稀，這種現象很不顯著。 由于分子的熱運動和膠粒的布朗運動，由于分子的熱運動和膠粒的布朗運動，在有濃度梯度存在時，物質粒子會發生宏觀在有濃度梯度存在時，物質粒子會發生宏觀上的定向遷移現象，稱為上的定向遷移現象，稱為擴散擴散。2. 擴散擴散 式中式中D為擴散系數，其物理意義為：單位濃為擴散系數，其物理意義為：單位濃度梯度、單位時間內通過單位截面積的質量。度梯度、單位時間內通過單位截面積的質量。 用公式表示為：用公式表示為：菲克第一定律菲克第一定律 如分散相粒子大小一致，結合平均位移公式得：如分散相粒子大小一致，結合平均位移公式得：膠體粒子的摩爾質量膠體粒子的摩爾質量： 沉降沉降 擴散擴散 結

19、果結果真溶液真溶液 均相均相粗分散系統粗分散系統 分散相沉于底部分散相沉于底部膠體系統膠體系統 平衡平衡 分散相形成濃梯分散相形成濃梯沉降：沉降：多相分散系統中的粒子受重力作多相分散系統中的粒子受重力作用而下沉的過程用而下沉的過程 3. 沉降與沉降平衡沉降與沉降平衡 對微小粒子的沉降平衡，貝林對微小粒子的沉降平衡，貝林(Perrin)導出粒子導出粒子濃度隨高度的分布定律：濃度隨高度的分布定律：1) 該式只適用于粒子大小相等的體系，該式只適用于粒子大小相等的體系，但形狀不限；但形狀不限；2) 粒子越重（粒子越重（M 大），隨大），隨 h 增加，濃度增加，濃度降低越快。降低越快。C: 粒子數密度；

20、粒子數密度； 0：介質密度：介質密度可用于計算大氣壓力可用于計算大氣壓力 p 與高度與高度 h 的關系：的關系： 不考慮溫度影響時：不考慮溫度影響時： p2/p1=C2/C1大氣中的分子不必做浮力校正大氣中的分子不必做浮力校正:膠粒在重力場作用下發生沉降，而產膠粒在重力場作用下發生沉降，而產生生沉降電勢沉降電勢；帶電的介質發生流動，則產；帶電的介質發生流動，則產生生流動電勢流動電勢。在外電場作用下，膠粒和介質分別向在外電場作用下，膠粒和介質分別向帶相反電荷的電極移動，就產生了帶相反電荷的電極移動，就產生了電泳電泳和和電滲電滲的電動現象。的電動現象。12.4 12.4 溶膠的電學性質溶膠的電學性

21、質1. 溶膠的電動現象溶膠的電動現象 在外加電場的作用下在外加電場的作用下膠體粒子膠體粒子在分散介在分散介質中質中定向移動定向移動的現象稱為的現象稱為電泳電泳。 (1) 電泳電泳NaCl溶液溶液Fe(OH)3 溶膠溶膠粒子的種類粒子的種類運動速度運動速度H+OHNa+K+ClC3H7COOC8H17COO溶膠粒子溶膠粒子32.618.04.56.76.83.12.024外電場作用下，溶膠粒子不動外電場作用下，溶膠粒子不動( (如將其如將其吸附固定于棉花或凝膠等多孔性物質中吸附固定于棉花或凝膠等多孔性物質中) )，而液體介質做定向流動的現象稱為而液體介質做定向流動的現象稱為電滲電滲。 應用：應用

22、：溶膠凈化、溶膠凈化、海水淡化、海水淡化、泥炭和染料泥炭和染料的干燥等。的干燥等。 (2) 電滲電滲 （3）流動電勢流動電勢 在外力作用下，在外力作用下，迫使液體通過多孔隔迫使液體通過多孔隔膜（或毛細管）定向膜（或毛細管）定向流動，在多孔隔膜兩流動，在多孔隔膜兩端所產生的電勢差，端所產生的電勢差，稱為稱為流動電勢流動電勢 電滲的逆過程電滲的逆過程（4）沉降電勢沉降電勢 分散相粒子在重力分散相粒子在重力場或離心力場的作用下場或離心力場的作用下迅速移動時，在移動方迅速移動時，在移動方向的兩端所產生的電勢向的兩端所產生的電勢差，稱為差，稱為沉降電勢沉降電勢電泳的逆過程電泳的逆過程膠粒帶電的原因有以下

23、幾種：膠粒帶電的原因有以下幾種： （2）離子型固體電解質形成溶膠時，由于正、離子型固體電解質形成溶膠時，由于正、負離子溶解量不同，使膠粒帶電。負離子溶解量不同，使膠粒帶電。 （1）膠粒在形成過程中，膠粒在形成過程中，膠核優先吸附某種離膠核優先吸附某種離子，使膠粒帶電。子，使膠粒帶電。例：以例：以AgI制備溶膠時，由于制備溶膠時，由于Ag+較小，活動能力強，較小，活動能力強，比比I-容易脫離晶格而進入溶液，使膠粒帶負電。容易脫離晶格而進入溶液，使膠粒帶負電。例：在例：在AgI溶膠的制備過程中，如果溶膠的制備過程中，如果AgNO3過量過量，則，則膠核優先吸附膠核優先吸附Ag+離子，使膠粒離子，使膠

24、粒帶正電帶正電；如果；如果KI過量過量，則優先吸附，則優先吸附I -離子，膠粒離子，膠粒帶負電帶負電。 （3）可電離的大分子溶膠，由于大分子本身發生）可電離的大分子溶膠，由于大分子本身發生電離，而使膠粒帶電。電離，而使膠粒帶電。 在某一特定的在某一特定的pH條件下，生成的條件下，生成的-COO-和和-NH3+數量相等，蛋白質分子的數量相等，蛋白質分子的凈電荷為零凈電荷為零，這，這pH稱為蛋稱為蛋白質的白質的等電點等電點 。 （4）晶格取代）晶格取代例如蛋白質分子，有許多羧基和胺基：例如蛋白質分子，有許多羧基和胺基：在在pH較高較高的溶液中，生成的溶液中，生成PCOO-離子而離子而負帶電負帶電；

25、在在pH較低較低的溶液中，生成的溶液中，生成PNH3+離子而離子而帶正電帶正電。例：比如例：比如Al3+或或Si4取代取代Mg2，使溶膠帶正電。，使溶膠帶正電。 (1) 亥姆霍茲平板電容器模型亥姆霍茲平板電容器模型：正負離子整齊地：正負離子整齊地排列于固液兩相之間的界面上。排列于固液兩相之間的界面上。 2. 擴散雙電層理論擴散雙電層理論2)不能解釋電解質對不能解釋電解質對 電勢的影響電勢的影響表面電勢表面電勢 0 ：帶電質點表面與液體的帶電質點表面與液體的電勢差電勢差 缺點：缺點：1)不能解釋表面電勢不能解釋表面電勢 0 與與 電勢電勢的區別的區別 電勢電勢： 固液兩相發生相對運動的邊固液兩相

26、發生相對運動的邊界處與液體內部的電界處與液體內部的電勢勢差差 靜電力：使反離子趨向表面靜電力：使反離子趨向表面 熱運動：使反離子均勻分布熱運動：使反離子均勻分布 總結果：反離子呈擴散狀態分布總結果：反離子呈擴散狀態分布 (2) 古依和查普曼模型古依和查普曼模型缺點：缺點： 1) 把離子視為點電荷，沒把離子視為點電荷，沒有考慮離子的溶劑化有考慮離子的溶劑化 2) 沒有考慮膠粒表面上的沒有考慮膠粒表面上的固定吸附層固定吸附層 (3) 斯特恩模型斯特恩模型離子有一定的大小；離子有一定的大小；部分反離子被牢固吸部分反離子被牢固吸附，形成固定吸附層附，形成固定吸附層或斯特恩層或斯特恩層三個面三個面三個電

27、勢三個電勢固體表面固體表面斯特恩面斯特恩面滑動面滑動面表面電勢表面電勢斯特恩電勢斯特恩電勢電動電勢電動電勢電解質的影響電解質的影響 溶液中電解質濃度增加時，溶液中電解質濃度增加時，介質中反離子的濃度加大，介質中反離子的濃度加大，將壓縮擴散層使其變薄，把將壓縮擴散層使其變薄，把更多的反離子擠進滑動面以更多的反離子擠進滑動面以內，使內，使 電勢在數值上變小電勢在數值上變小直至為直至為0 電勢的大小，反映了膠粒帶電的程度電勢的大小，反映了膠粒帶電的程度 = 0 時為等電點，膠粒間無靜電斥力，時為等電點，膠粒間無靜電斥力，溶膠極易聚沉溶膠極易聚沉 3. 溶膠的膠團結構溶膠的膠團結構 例：例： AgNO

28、3 + KI AgI + KNO3 KI 過量過量: AgI 溶膠吸附溶膠吸附 I 帶負電，帶負電， K為反離子為反離子 AgNO3過量過量: AgI 溶膠吸附溶膠吸附 Ag帶正電，帶正電，NO3為反離子為反離子 膠核（常有晶體結構）優先吸附能與組膠核（常有晶體結構）優先吸附能與組成固體表面的離子生成難溶物或電離度很小成固體表面的離子生成難溶物或電離度很小化合物的離子。化合物的離子。 法揚斯法揚斯帕尼思規則帕尼思規則例：例：AgNO3過量過量時，時，吸附吸附 Ag帶正電，帶正電，NO3為反離子為反離子KI 過量時，過量時，吸附吸附 I 帶負電，帶負電， K為反離為反離子子 膠團結構表示膠團結構

29、表示膠團剖面圖膠團剖面圖（2）溶膠的相對穩定性或聚沉取決于斥力勢能或引）溶膠的相對穩定性或聚沉取決于斥力勢能或引力勢能的相對大小。力勢能的相對大小。 （1）膠團之間既存在斥力勢能，也存在著引力勢能。）膠團之間既存在斥力勢能，也存在著引力勢能。 （4）加入電解質時，對引力勢能影響不大，但對斥）加入電解質時，對引力勢能影響不大，但對斥力勢能的影響卻十分明顯。力勢能的影響卻十分明顯。適當調整電解質的適當調整電解質的濃度，可以得到相對穩定的溶膠。濃度，可以得到相對穩定的溶膠。 （3）斥力勢能、引力勢能以及總勢能都隨著粒子間）斥力勢能、引力勢能以及總勢能都隨著粒子間距離的變化而變化，各有占優的情況。距離

30、的變化而變化，各有占優的情況。 12.5 12.5 溶膠的穩定與聚沉溶膠的穩定與聚沉 1. 溶膠的經典穩定理論溶膠的經典穩定理論DLVO理論理論形成結構緊密而形成結構緊密而又穩定的聚沉物又穩定的聚沉物 形成較疏松的沉積物形成較疏松的沉積物 第一極小值第一極小值 不可逆聚沉或不可逆聚沉或永久性聚沉永久性聚沉 第二極小值第二極小值 可逆聚沉可逆聚沉 2. 溶劑化作用溶劑化作用 3. 布朗運動布朗運動1. 分散相粒子帶電分散相粒子帶電影響溶膠穩定性的因素影響溶膠穩定性的因素 是影響溶膠穩定的主要原因，是影響溶膠穩定的主要原因， 由由DLVO理論理論來說明、解釋。來說明、解釋。若水為分散介質，構成膠團

31、雙電層結構的全若水為分散介質，構成膠團雙電層結構的全部離子都應當是水化的，在分散相粒子的周圍，部離子都應當是水化的，在分散相粒子的周圍，形成一個具有一定彈性的水化外殼。形成一個具有一定彈性的水化外殼。布朗運動足夠強時，就能夠克服重力場的影響。布朗運動足夠強時，就能夠克服重力場的影響。 （1 1）電解質的聚沉作用）電解質的聚沉作用2. 溶膠的聚沉溶膠的聚沉聚沉值聚沉值對同一溶膠，外加電解質的離子價數對同一溶膠，外加電解質的離子價數越低，其聚沉值越大。越低，其聚沉值越大。使一定量的溶膠在一定時間內完全聚使一定量的溶膠在一定時間內完全聚沉沉所需電解質的最小濃度所需電解質的最小濃度。聚沉能力聚沉能力是

32、是聚沉值的倒數聚沉值的倒數。聚沉值越大的電解質，聚沉能力越小聚沉值越大的電解質，聚沉能力越小 聚沉值越小的電解質，聚沉能力越強聚沉值越小的電解質，聚沉能力越強 1c2c3cx0E電解質的濃度對膠體粒子勢能的影響電解質的濃度對膠體粒子勢能的影響c1c2Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+ 陰離子：半徑越小，吸附能力越強，聚沉能力越強陰離子：半徑越小，吸附能力越強，聚沉能力越強 F-Cl-Br-NO3-I- 與膠粒帶相同電荷的離子，價數越低，聚沉與膠粒帶相同電荷的離子，價數越低，聚沉能力越強。能力越強。AgCl正溶膠正溶膠: MgCl2, NaCl, NaI, Na2SO4, Na3PO4 (2)

33、 高分子化合物的聚沉作用高分子化合物的聚沉作用搭橋效應搭橋效應脫水效應脫水效應電中和效應電中和效應一個大分子通過吸附，把許多膠粒聯結起來，一個大分子通過吸附，把許多膠粒聯結起來，變成較大的聚集體而聚沉變成較大的聚集體而聚沉 高分子對水的親合力強，它的存在，使膠粒高分子對水的親合力強，它的存在，使膠粒脫水，失去水化外殼而聚沉脫水，失去水化外殼而聚沉 離子型的高分子吸附到帶電膠粒上，中和了粒離子型的高分子吸附到帶電膠粒上，中和了粒子表面電荷，使粒子間斥力降低，進而聚沉子表面電荷，使粒子間斥力降低，進而聚沉 高分子化合物對溶膠聚沉和保護作用示意圖高分子化合物對溶膠聚沉和保護作用示意圖 乳狀液分為：乳

34、狀液分為：油包水型油包水型以符號以符號W/O表示表示 水包油型水包油型以符號以符號O/W表示表示 因油水互不相溶，要得到比較穩定的乳狀因油水互不相溶，要得到比較穩定的乳狀液，必須加入液，必須加入乳化劑乳化劑。乳化劑能使乳狀液比較乳化劑能使乳狀液比較穩定存在的作用，稱為穩定存在的作用，稱為乳化作用乳化作用。由兩種不互溶或部分互溶的液體所形成由兩種不互溶或部分互溶的液體所形成的粗分散系統，稱為的粗分散系統，稱為乳狀液乳狀液。12.6 12.6 乳狀液乳狀液 1.乳狀液類型的鑒別乳狀液類型的鑒別（1 1）染色法染色法：在乳狀液中加入少許油溶性的：在乳狀液中加入少許油溶性的染料，通過觀察內相和外相的染

35、料，通過觀察內相和外相的顏色判斷乳狀液類型。顏色判斷乳狀液類型。 （2 2）稀釋法稀釋法：取少量乳狀液滴入水中或油中，：取少量乳狀液滴入水中或油中，看能否被稀釋。看能否被稀釋。 （3 3）導電法導電法：一般來說，水導電性強，油導：一般來說，水導電性強，油導電性差。電性差。 2. 乳狀液的穩定乳狀液的穩定(a) 加入表面活性劑，加入表面活性劑， ，G表表 ，穩定性，穩定性 (1) 降低界面張力降低界面張力(b) 表面活性劑的表面活性劑的HLB值可決定形成乳狀液值可決定形成乳狀液 的類型：的類型： HLB值值 3 - 6: 形成形成W/O型乳狀液型乳狀液 HLB值值12-18: 形成形成O/W型乳

36、狀液型乳狀液 大頭朝外，小頭向內，表面活性劑可緊密排列，大頭朝外，小頭向內，表面活性劑可緊密排列，形成厚壁，使乳狀液穩定。形成厚壁，使乳狀液穩定。（2）形成定向楔的界面）形成定向楔的界面 二價堿金屬皂類，二價堿金屬皂類，形成形成W/OW/O型乳狀液：型乳狀液：一價堿金屬皂類，一價堿金屬皂類， 形成形成O/WO/W型型乳狀液：乳狀液：離子型表面活性劑可形成擴散雙電離子型表面活性劑可形成擴散雙電層，使乳狀液穩定。層，使乳狀液穩定。增強界面膜的強度，可增加乳狀液增強界面膜的強度，可增加乳狀液的穩定性。的穩定性。（3）形成擴散雙電層）形成擴散雙電層（4 4）界面膜的穩定作用）界面膜的穩定作用某些固體粉

37、末也可起乳化穩定劑的作用：某些固體粉末也可起乳化穩定劑的作用：親水親水的固體粉末，可形成的固體粉末，可形成O/W型的乳狀液，型的乳狀液，如粘土等如粘土等親油親油的固體粉末，可形成的固體粉末，可形成W/O型的乳狀液，型的乳狀液，如石墨、煤煙等如石墨、煤煙等 （5）固體粉末的穩定作用）固體粉末的穩定作用3. 乳狀液的去乳化乳狀液的去乳化使乳狀液破壞的過程，稱為使乳狀液破壞的過程，稱為破乳破乳或或去乳化作用去乳化作用 破乳方法破乳方法物理方法物理方法物理化學方法物理化學方法加熱，離心分離，加熱，離心分離，靜電破乳，超聲波破乳靜電破乳，超聲波破乳 加入破乳劑加入破乳劑(1) 不能形成牢固膜的表面活性物

38、質代替原來的乳不能形成牢固膜的表面活性物質代替原來的乳化劑。例如異戊醇，它的表面活性很強，但因化劑。例如異戊醇，它的表面活性很強，但因碳氫鏈分叉而無法形成牢固的界面膜。碳氫鏈分叉而無法形成牢固的界面膜。 (2)加入某些能與乳化劑發生化學反應的物質，消除加入某些能與乳化劑發生化學反應的物質，消除乳化乳化 劑的保護作用。例如在以油酸鈉為穩定劑劑的保護作用。例如在以油酸鈉為穩定劑的乳狀液中加入無機酸，使油酸鈉變成不具有的乳狀液中加入無機酸，使油酸鈉變成不具有乳化作用的油酸，而達到破乳的目的。乳化作用的油酸，而達到破乳的目的。 (3)加入類型相反的乳化劑，如向加入類型相反的乳化劑，如向OW型的乳狀液型

39、的乳狀液中加入中加入WO型的乳化劑。型的乳化劑。 不溶性氣體分散在液體或熔融固體中所形不溶性氣體分散在液體或熔融固體中所形成的分散系統稱之為成的分散系統稱之為泡沫泡沫。前者為液體泡沫；。前者為液體泡沫；后者為固體泡沫。后者為固體泡沫。 12.7 12.7 泡沫泡沫要得到比較穩定的液體泡沫，必須加入要得到比較穩定的液體泡沫，必須加入起起泡劑泡劑，起泡劑一般為表面活性劑物質。，起泡劑一般為表面活性劑物質。 泡沫技術的應用很廣泛，如礦物的浮選。泡沫技術的應用很廣泛，如礦物的浮選。有時要設法防止泡沫出現或破壞泡沫存在。有時要設法防止泡沫出現或破壞泡沫存在。 測定粒度分布最常用的方法是測定粒度分布最常用

40、的方法是沉降分析沉降分析。粒子受到重力的作用而沉降，還會受到介質的粒子受到重力的作用而沉降，還會受到介質的阻力作用。隨著粒子沉降速度的加快，阻力增阻力作用。隨著粒子沉降速度的加快，阻力增加，在某一速度，重力與阻力相等：加，在某一速度，重力與阻力相等：將不溶性固體粒子分散在液體中所形成的粗分將不溶性固體粒子分散在液體中所形成的粗分散系統，稱為散系統，稱為懸浮液懸浮液。 12.8 12.8 懸浮液懸浮液 以液體或固體為分散相，氣體為分散介質以液體或固體為分散相，氣體為分散介質所形成的膠體系統，稱為所形成的膠體系統，稱為氣溶膠氣溶膠。12.9 12.9 氣溶膠氣溶膠（1）塵埃塵埃 粒子直徑為粒子直徑

41、為10-100m，顆粒較大，顆粒較大，在靜止的空氣中呈加速沉降的塵粒。在靜止的空氣中呈加速沉降的塵粒。 （2）塵霧塵霧 粒子直徑為粒子直徑為0.25-10m，在靜止的空，在靜止的空氣中呈等速沉降的塵粒。氣中呈等速沉降的塵粒。 （3）塵云塵云 粒子直徑為粒子直徑為0.10m以下，在靜止的空以下，在靜止的空氣中不能自動地下沉，而是處于無規氣中不能自動地下沉，而是處于無規則布朗運動狀態的浮土。則布朗運動狀態的浮土。 1. 粉塵的分類粉塵的分類（1）潤濕性）潤濕性（2）粉塵沉降的速度）粉塵沉降的速度（3）粉塵的荷電性）粉塵的荷電性（4）粉塵的爆炸性）粉塵的爆炸性（5）氣溶膠的光學性質）氣溶膠的光學性質

42、 （6）粉塵的凝聚性）粉塵的凝聚性高電壓高電壓靜電除塵器2. 粉塵的性質粉塵的性質3. 氣體除塵氣體除塵大分子溶液也叫大分子溶液也叫親液膠體親液膠體，其主要特征是：，其主要特征是：高度分散的、均相的、熱力學穩定系統。高度分散的、均相的、熱力學穩定系統。 與與溶膠有本質的差別。溶膠有本質的差別。高分子化合物高分子化合物是指摩爾質量是指摩爾質量M1-104kgmol-1的大分子化合物。它們在適當的溶劑中，可自的大分子化合物。它們在適當的溶劑中，可自動地分散成為高分子動地分散成為高分子( (或大分子或大分子) )溶液。溶液。12.10 12.10 高分子化合物的滲透壓和粘度高分子化合物的滲透壓和粘度

43、 當質量濃度很小時，忽略高次方項當質量濃度很小時，忽略高次方項小分子稀溶液產生的滲透壓小分子稀溶液產生的滲透壓=cBRT，由于大，由于大分子溶液的非理想性，它所產生的分子溶液的非理想性，它所產生的滲透壓滲透壓可采可采用維里方程模型表示為用維里方程模型表示為1. 高分子溶液的滲透壓高分子溶液的滲透壓 在半透膜兩邊，一邊放大分子電解質，一在半透膜兩邊，一邊放大分子電解質，一邊放純水。大分子離子不能透過半透膜，而離邊放純水。大分子離子不能透過半透膜，而離解出的小離子和雜質電解質離子可以。解出的小離子和雜質電解質離子可以。 膜兩邊要保持電中性，使得達到滲透平衡膜兩邊要保持電中性，使得達到滲透平衡時小離

44、子在兩邊的濃度不等，這種平衡稱為膜時小離子在兩邊的濃度不等，這種平衡稱為膜平衡或平衡或唐南平衡唐南平衡。 由于離子分布的不平衡會造成額外的滲透由于離子分布的不平衡會造成額外的滲透壓，影響大分子摩爾質量的測定，所以又稱之壓，影響大分子摩爾質量的測定，所以又稱之為為唐南效應唐南效應，要設法消除。，要設法消除。 2. 唐南平衡唐南平衡蛋白質分子蛋白質分子Pz-不能透過半透膜，而不能透過半透膜，而Na+可以，但為可以，但為了保持溶液的電中性，了保持溶液的電中性，Na+也必須留在也必須留在Pz-同一側同一側 。由于大分子中由于大分子中z的數值不確定，就是測定了的數值不確定，就是測定了也無法也無法正確地計

45、算大分子的摩爾質量。正確地計算大分子的摩爾質量。 以蛋白質的鈉鹽為例，它在水中發生如下離解：以蛋白質的鈉鹽為例，它在水中發生如下離解： 滲透壓只與粒子的數量有關，滲透壓只與粒子的數量有關，=(z+1)cRT 。在蛋白質鈉鹽的另一側加在蛋白質鈉鹽的另一側加入濃度為入濃度為c0的小分子電解質。的小分子電解質。 雖然膜兩邊雖然膜兩邊NaCl的濃度不等，的濃度不等，但達到膜平衡時但達到膜平衡時NaCl在兩邊的化在兩邊的化學勢應該相等，即：學勢應該相等，即： 達到膜平衡時，為了保持達到膜平衡時，為了保持電中性，有相同數量的電中性，有相同數量的Na+ 和和Cl-擴散到了左邊。擴散到了左邊。Pz- cNa+

46、 zcCl- c0 Na+ c0 Pz- cNa+ zc+xCl- x Cl- c0-x Na+ c0-x 由于滲透壓是因為膜兩邊的粒子數不同而引起的，所以：由于滲透壓是因為膜兩邊的粒子數不同而引起的，所以：即即(zx+x)x=(c0-x)2（A）當加入電解質很少，當加入電解質很少，c0zc 這就是加入足量的小分子電解質，消除了這就是加入足量的小分子電解質，消除了唐南效應的影響，使得用滲透壓法測定大分子唐南效應的影響，使得用滲透壓法測定大分子的摩爾質量比較準確。的摩爾質量比較準確。 在穩態流動時，推動液體流動的外力在在穩態流動時，推動液體流動的外力在數值上應等于液體流動時產生的內摩擦力：數值上

47、應等于液體流動時產生的內摩擦力： 假設液體在一個截面均勻的圓管中作層假設液體在一個截面均勻的圓管中作層流流動，則可以把液體分為許多層，吸附在流流動，則可以把液體分為許多層，吸附在管壁上的一層液體是不流動的，管中心的流管壁上的一層液體是不流動的，管中心的流速則為最大值。速則為最大值。3. 高分子溶液的粘度高分子溶液的粘度 黏度黏度：相隔單位距離的兩液層相差單位速度時，相隔單位距離的兩液層相差單位速度時，作用于單位面積上的內摩擦力作用于單位面積上的內摩擦力設純溶劑的粘度為設純溶劑的粘度為 ，大分子溶液的粘度為，大分子溶液的粘度為 ，兩者不同的組合得到不同的粘度表示方法：兩者不同的組合得到不同的粘度表示方法： 相對粘