1、10.1 膠體分散系統(tǒng)概述10.2 溶膠的動力和光學性質(zhì)10.3 溶膠的電學性質(zhì)10.4 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用10.5 大分子概說 第10章 膠體分散系統(tǒng)10.1 膠體分散系統(tǒng)概述把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成分散體系。被分散的物質(zhì)稱為分散相（dispersed phase連續(xù)相的物質(zhì)，即分散相所處的介質(zhì)稱為分散介質(zhì)（dispersing medium)。云 牛奶 珍珠分散系統(tǒng)的定義:分子分散系統(tǒng)1. 按分散相粒子的大小分膠體分散系統(tǒng): 1100nm,目測是均勻的 100 nm,目測是混濁不均勻體系，放置后會沉淀或分層分散系統(tǒng)的分類粗分散系統(tǒng)乳狀液；泡沫；懸浮液。10-9 m ,均

2、勻的單相，通常稱為真溶液小分子溶液電解質(zhì)溶液2. 按膠體分散系統(tǒng)的性質(zhì)分 高度分散的、多相的、熱力學不穩(wěn)定系統(tǒng)；高度分散的、均相的、熱力學穩(wěn)定系統(tǒng)；溶膠(憎液膠體):締合膠體(膠束): 大分子溶液(親液膠體):膠體分散系統(tǒng)高度分散的、多相的、熱力學穩(wěn)定系統(tǒng)；3. 按分散介質(zhì)的物態(tài)分液溶膠固溶膠氣溶膠分散介質(zhì)分散相名稱實例液體氣體泡沫肥皂泡沫液體液體乳狀液牛奶液體固體溶膠 / 懸浮液Fe(OH)3溶膠 / 泥漿固體氣體固體泡沫饅頭，泡沫塑料固體液體凝膠珍珠固體固體固溶膠有色玻璃氣體液體氣溶膠霧、云氣體固體懸浮體煙塵 10.1.2 憎液溶膠的制備小分子溶液溶質(zhì) 1000nm小變大凝聚法大變小分散法

3、更換溶劑法 化學反應法 研磨法 超聲分散法物理凝聚法 電弧法FeCl3(稀溶液)+3H2O Fe(OH)3+3HCl 煮沸eg. 化學反應法更換溶劑法 松香乙醇溶液 + 水 松香水溶膠 10.1.3 膠團的結(jié)構(gòu)Fajans 規(guī)則：溶膠粒子優(yōu)先吸附與其有相同化學元素 的離子。例，用AgNO3 和 KI 溶液制備AgI 溶膠， KI 過量時，AgI 粒子優(yōu)先吸附 I- 而帶負電荷； AgNO3 過量時，AgI 粒子優(yōu)先吸附 Ag+ 而帶正電荷。例，用AgNO3和KI溶液制備AgI溶膠AgNO3過量NO3-NO3-NO3-Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+(AgI)mNO3-NO3-N

4、O3-NO3-NO3-(AgI)mnAg+(n - x)NO3-x+ x NO3 -膠核緊密層膠粒擴散層滑動面膠團KI過量(AgI)mI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+KK+K+(AgI)mnI-(n - x)K+x - x K+膠核緊密層膠粒 擴散層滑動面膠團 10.1.4 溶膠的凈化溶膠制備中，常生成多余的電解質(zhì)，如制備Fe(OH)3溶膠時生成的HCl。少量電解質(zhì)可作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過多的電解質(zhì)會使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。凈化的方法主要有滲析法和超過濾法。(1) 滲析法簡單滲析: 多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲透，經(jīng)常更換溶劑

5、，就可凈化溶膠。電滲析: 為了加快滲析速度，在半透膜兩側(cè)外加一個電場，使多余的電解質(zhì)離子向相應的電極作定向移動。溶劑水不斷自動更換， 用半透膜作過濾膜，利用吸濾或加壓的方法使膠粒與含有雜質(zhì)的介質(zhì)在壓差作用下迅速分離。 將半透膜上的膠粒迅速用含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)再次分散。（2）超過濾法 10.2.1 動力性質(zhì)1. Brown運動 10.2 溶膠的動力和光學性質(zhì) 布郎運動（溶膠的運動性質(zhì)之一） 溶膠中的分散相粒子由于受到來自四面八方的做熱運動的分散介質(zhì)的撞擊而引起的無規(guī)則的運動。粒子越小，布朗運動越激烈。其運動激烈的程度不隨時間而改變，但隨溫度的升高而增加。 由于體積粒子數(shù)梯度的存在引起的粒子從高體積

6、粒子數(shù)區(qū)向低體積粒子數(shù)區(qū)的定向遷移現(xiàn)象叫擴散。C1C2 ，膠粒從C1區(qū)向C2區(qū)遷移 : 單位時間內(nèi)通過截面積A擴散的粒子數(shù)；: 定溫下，體積粒子數(shù)梯度；D : 擴散系數(shù)。2. 擴散與滲透壓 膠粒不能透過半透膜，介質(zhì)分子或外加的電解質(zhì)離子可以透過半透膜 溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式計算：3. 沉降與沉降平衡 溶膠的膠粒: 受到重力吸引而下降 由于Brown運動促使?jié)舛融呌诰?當這兩種效應相反的力相等時，粒子的分布達到平衡，這種平衡稱為沉降平衡 上層粒子小而稀疏，下層粒子大而密集。 10.2.2 光學性質(zhì) 當光束通過分散體系時，部分自由地通過，部分被吸收、反射或散射。可見光的波長約在40

7、0700 nm之間。 當光束通過粗分散體系，粒子大于入射光的波長，主要發(fā)生反射，使體系呈現(xiàn)混濁。當光束通過分子溶液，分子直徑小于可見光波長，主要發(fā)生散射, 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。當光束通過膠體溶液，膠粒直徑相當可見光波長，主要發(fā)生散射，由于溶膠是多相不均勻體系，在膠粒和介質(zhì)分子上產(chǎn)生的散射光不能完全抵消，能觀察到散射現(xiàn)象, 可以看見乳白色的光柱。 Tyndall效應: 若令一束會聚光通過溶膠，從側(cè)面可以看到一個發(fā)光的圓錐體。用Tyndall效應可鑒別小分子溶液、大分子溶液、和溶膠。小分子溶液無丁達爾效應大分子溶液丁達爾效應微弱溶膠丁達爾效應顯著Raylei

8、gh關(guān)系式 I 散射光強度v 分散相粒子的體積I0 入射光強度0 入射光波長n 體積粒子數(shù) 散射角l 觀察者與散射中心的距離n2,n0 分散相,分散介質(zhì)的折射率從Rayleigh公式可得出如下結(jié)論：1. 散射光總能量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。所以可見光中，藍、紫色光散射作用強。2.分散相與分散介質(zhì)的折射率相差愈顯著，則散射作用亦愈顯著。3.散射光強度與單位體積中的粒子數(shù)成正比。10.3 溶膠的電學性質(zhì)10.3.1 雙電層和動電電勢膠粒帶電原因(1) 吸附：Fajans 規(guī)則：溶膠粒子優(yōu)先吸附與其有相同化學元素 的離子。(3) 電離固體表面分子發(fā)生電離，生成的離子溶

9、于液相，因而使固體粒子帶電 如分子篩由硅氧四面體和鋁氧四面體組成，由H+ ，Na+等離子來平衡電荷，當離子擴散到介質(zhì)中時，膠粒就帶負電。 當Al3+被兩價離子同晶置換后，微粒帶負電就更多。(2) 同晶置換帶電界面的雙電層結(jié)構(gòu)(1) 斯特恩模型+斯特恩層(緊密層)擴散層斯特恩面滑動面-+-+-00 是熱力學電勢電勢稱為動電電勢越大，膠粒越穩(wěn)定,不容易凝聚10.3.1 電泳 帶電膠粒在外加電場的作用下，向帶相反電荷的電極作定向移動的現(xiàn)象稱為電泳。 界面電泳儀：適用于溶膠量較大的系統(tǒng)電場作用力 F = qE阻力 f = 6r區(qū)帶電泳、凝膠電泳：適用于生物膠體顯微電泳儀：適用于樣品極少10.3.3 電

10、滲固體膠粒不動而液體介質(zhì)在電場作用下發(fā)生定向移動的現(xiàn)象。 多孔性 物質(zhì)毛細管10.4.1 溶膠的穩(wěn)定性(1) 由于溶膠粒子小，Brown運動激烈，在重力場中不易沉降，使溶膠具有動力穩(wěn)定性。聚結(jié)不穩(wěn)定性: 憎液溶膠的表面能很高，是熱力學上的不穩(wěn)定系統(tǒng)。動力穩(wěn)定性:(2) 膠粒帶相同的電荷，同性電荷相斥，使膠粒不易相互靠近，兩個膠粒要合并必須克服一個勢能壘 10.4 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用溶膠的穩(wěn)定理論(1) DLVO理論斥力勢能UR 吸力勢能UA x0U系統(tǒng)的總勢能 U=UR+ UAFCBorn排斥勢壘UUmax 當x縮小極小值F，發(fā)生絮凝（可逆的）。 當x再縮小極大值Umax。如兩膠粒的動能超

11、過此值， 極小值C，發(fā)生聚沉（不可逆）。10.4.2 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響 2. 聚沉值與聚沉能力聚沉值: 使溶膠明顯聚沉所需外加電解質(zhì)的最小濃度。聚沉能力: 定性地判斷電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響聚沉值越大，聚沉能力越弱。1). 聚沉能力主要取決于反離子的價數(shù)Hardy-Schulze 規(guī)則一、二、三階異電荷的離子的聚沉值之比約 反離子價數(shù)愈高，聚沉值越低 2). 反離子濃度愈高，聚沉值越低3). 感膠離子序電荷的離子就是價數(shù)相同，其聚沉能力也有差異。一價陽離子硝酸鹽對膠粒帶負電的溶膠聚沉能力次序為：一價陰離子的鉀鹽對帶正電的膠粒的聚沉能力次序為：4). 與膠粒帶電相同的離子略有作用價數(shù)越高，聚沉值越大，聚沉能力越弱。10.4.3 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 1. 物理因素濃度增加，粒子碰撞機會增多，使膠粒易于凝聚溫度升高，粒子碰撞機會增多，碰撞強度增加將溶膠放入高速離心機，由于膠粒與介質(zhì)的密度不同，離心力不同而分離。 2. 高分子化合物的影響