11-胶体化学.pdf

1第十一章 胶体化学 Colloid Chemistry 北京市北三环东路15号 Tel:010E-mail:zhangld@mail.buct.edu.cn 北京化工大学 理学院 化学系 物理化学组 本章基本要求 §11-1分散系统分类 §11-2胶体制备 §11-3胶体的光学性质 §11-4胶体的动力性质 第十一章 胶体化学 Colloid Chemistry §11-5胶体的电学性质 §11-6憎液溶胶的胶团结构 §11-7憎液溶胶的经典稳定理论 §11-8憎液溶胶的聚沉 理论与科研结合应用实例 科学家史话 参考书 本章基本要求 ? 了解分散体系的分类及胶体的定义 ? 理解溶胶的光学性质、动力性质和电学性质。 理解胶团的结构和胶体稳定性与聚沉作用? 。 引言 胶体化学研究对象： 胶体化学研究领域包括物理、化学、材料、 生物等学科的交叉。所研究的对象是高度分散 的多相系统(即一种或几种物质分散在另一种 物质中所构成的系统)。 §11-1 分散系统分类 一种（或几种）物质分散在另一种物质中的系统 分散系统 。 其中被分散的物质，称分散相(dispersed phase)。起 分散作用的物质，称分散介质(dispersing medium)。 分散系统的分类 均相系统：溶液中的质点很小(1nm=10-9m以下)，不形成相 界面。常称为真溶液。 主要特征：透明，不发生光散射，扩散速率快，溶质和溶 剂均可透过半透膜，称为热力学稳定系统。 非均相系统(多相分散系统)：分散相是由许多分子和原子或 离子组成的颗粒，与分散相之间有明显的相界面，每个粒 子自成一相。 2多相系统分类： 粗分散系统：直径大于100nm=10-7m 特征：不透明、浑浊、分散相不能透过滤纸，易发 生沉降与分散介质分开。 高度分散系统(胶体系统)：直径1~100nm (10-9~10-7m之间) 。 特征：扩散慢、不能透过半透膜，高度分散，热力 学不稳定性。 高分子化合物系统：(亲液溶胶) 1、具有真溶液性质，均相，不自动聚沉，热力学稳定。 2、具有胶体系统性质，扩散慢，不能透过半透膜。 研究胶体化学的意义 地球 大气 环境 医药 衣食住行等 §11-2 胶体制备 1胶体磨:高速转动使粗分散粒子破碎 一、分散法（由大变小） 利用机械设备，将粗分散物料分散成胶体。 . 。 2.气流粉碎：用气流冲撞粗分散粒子使之破碎。 3.电弧：用电弧高温使金属气化蒸气遇冷成胶体。 4、超声波分散法：用超声波使之破碎。 5、胶溶法：加入电解质，使沉淀重新成胶体。 1.物理凝聚法: 蒸气凝聚法:分散质、分散介质一起气化后冷凝。 过饱和法：高温下形成溶液冷却后成胶体。 2.化学凝聚法：利用生成不溶性产物的化学反应， 使析出物粒子在胶体范围 二、凝聚法（由小变大） 。 如：FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3HCl 3.换溶剂法：更换溶剂使溶度降低生成胶体。 如：将松香的乙醇溶液加到水中，形成松香水溶液。 除去制备过程中的过量的电解质或其它杂质用、渗 析法，通过半透膜。 三、溶胶净化 3§11-3 胶体的光学性质 一、丁达尔效应 将一束聚集光线投射到溶胶上，在与入射光垂直方向，可 观察到 个发亮的光锥 称为丁达尔效 或乳光效应 这是 胶体的光学性质是胶体高分散性和多相性特征的反应 一 ， ， 。 由于光的散射作用。 入射光波长大于分散粒子的尺寸，但基本在一个数量级上。 入射光波长400～760nm，分散粒子半径1～100 nm 光源 透镜 溶胶 丁达尔效 应 Tyndall 现象 丁达尔效应 返回 反射 当入射光波长小于粒子直径时不产 生丁达尔效应 散射 当入射光波长大于粒子直径时产生 丁达尔效应 可见光波长：4~7.6×10-7m 胶体粒子直径：10-9~10-7m,散射。 粗分散系统直径： 10-6~10-5m,只有反射。 真溶液，均相，乳光很弱。 二、雷利公式(胶体分散系统散射光强度)： 0 2 2 2 2 1 2 2 2 1 4 2 ) 2 ( I nn nnCVkI + ? = λ 式中：λ：入射光的波长 C：单位体积内粒子数 V：单个粒子体积 n1 n2:分散相与分散介质的折射率 I0：入射光的强度 k：常数 讨论 1、I∝V2，真溶液体积小，乳光弱； 2、I ∝1/λ4,波长越短，散射光的强度越强；白光中 0 2 2 2 2 1 2 2 2 1 4 2 ) 2 ( I nn nnCVkI + ? = λ 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，最强？ 3、I ∝ n12- n22,分散相与分散介质之间折射率差大，散 射光强；(高分子溶液折射率差小，乳光不明显) 4、I ∝C,在相同条件下，I1/I2=C1/C2，浊度计原理。 4§11-4 胶体的