物理化学教案课件--14章_胶体与大分子溶液

物理化学电子教案—第十四章 胶体分散系统和大分子溶液

第十四章 胶体分散系统和大分子溶液§14.1 胶体和胶体的基本特性 §14.2 溶胶的制备和净化 §14.3 溶胶的动力性质 §14.4 溶胶的光学性质 §14.5 溶胶的电学性质 §14.6 双电层理论和 电势 §14.7 溶胶的稳定性和聚沉作用 §14.8 乳胶液 §14.9 凝胶 §14.10 大分子溶液

§14.11 Donnan平衡和聚电解质溶液的渗透压

* §14.12 流变学简介 * §14.13 纳米粒子

第十四章

胶体分散系统和大分子溶液例如：云，牛奶，珍珠

分散相和分散介质 把一种或几种物 质分散在另一种物质 中就构成分散体系。 其中，被分散的 物质称为分散相 (dispersed phase), 另一种物质称为 分散介质 (dispersing medium)。

什么是胶体分散系统? 按分散相粒子的大小，通常有三种分散系统

1.分子分散系统 分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相，分子半径在1 nm 以下 。 2.胶体分散系统 分散相粒子的半径在1 nm~100 nm之间，目测 是均匀的，但实际是多相不均匀系统。也有的将 1nm ~ 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。 3.粗分散系统 当分散相粒子大于1000 nm,目测是混浊不均匀系 统，放置后会沉淀或分层。

胶体分散系统在生物界和非生物界都普遍存 在，在实际生活和生产中也占有重要的地位。 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物体(半径大于1微米),而上限则是无限的。 所谓微观是指上限为原子、分子，而下限则 是一个无下限的时空。 在宏观世界与微观世界之间，有一个介观世 界，在胶体和表面化学中所涉及的超细微粒，其

大小、尺寸在1nm-100nm之间，基本上归属于介观领域。

§14.1 胶体和胶体的基本特性分散系统的分类 根据胶体系统的性质至少可分为两大类： (1)憎液溶胶 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，大小不等 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 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。

本章主要讨论憎液溶胶

§14.1 胶体和胶体的基本特性分散系统的分类 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。

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14.1 胶体和胶体的基本特性分散系统的分类 若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 1. 液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散 相为不同状态时，则形成不同的液溶胶： A. 液-固溶胶 如油漆，AgI溶胶

B. 液-液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液C. 液-气溶胶 如泡沫

§14.1 胶体和胶体的基本特性分散系统的分类 若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 2. 固溶胶

将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶： A. 固-固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金

B. 固-液溶胶 如珍珠，某些宝石 C. 固-气溶胶 如泡沫塑料，沸石分子筛

§14.1 胶体和胶体的基本特性分散系统的分类 若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 3. 气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相

为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一系 统，不属于胶体范围。 A. 气-固溶胶 如烟，含尘的空气

B. 气-液溶胶 如雾，云

憎液溶胶的特性(1)特有的分散程度粒子的大小在1~100 nm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。

(2)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。

(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。

胶团的结构

形成憎液溶胶的必要条件是： (1)分散相的溶解度要小； (2)还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而 聚沉。

胶团的结构胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子

聚结形成胶粒的中心，称为胶核；然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形 成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形 成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电

荷的胶粒；胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的 胶团。

胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解

胶团的结构例1:AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓ 过量的 KI 作稳定剂 胶团的结构表达式 ： [(AgI)m n I – (n-x)K+]x– xK+ 胶核 胶粒(带负电) 胶核 胶粒 胶团的图示式：

胶团

胶团(电中性)

胶团的结构例2:AgNO3 + KI → KNO3 + AgI↓ 过量的 AgNO3 作稳定剂 胶团的结构表达式： [(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3–]x+ x NO3– 胶核 胶粒(带正电) 胶团的图示式：

胶

核 胶粒 胶团

胶团(电中性)