第十二章 胶体化学.

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1、第十二章 胶体化学 物理化学Page 2 胶体化学和人类生活密切相关，如江河湖海、工业废水是液溶胶系统液溶胶系统，大气是气溶胶系统气溶胶系统，人体各部分组织是含水的胶体。此外，人类的衣、食、住、行等无不与胶体相关，随着科技的发展，胶体化学发挥越来越重要的作用。Page 3 胶体化学研究的对象是高度分散的多相系统。把一种或几种物质分散在一种介质中所构成的系统，称为分散系统分散系统。被分散的物质称为分散相分散相，而令一种呈连续分布的物质称为分散介质分散介质。Page 4 当被分散物质，以分子、原子或离子(质点直径d1000nm的分散系统称为粗分散系统。包括悬乳液、乳状液、泡沫、粉尘等。有明显的相界

2、面。是热力学不稳定系统。Page 6 分散相粒子直径介于11000 nm之间的高分散系统即为胶体系统。分散相可以是多原子或分子(103 106 个)组成的有界面的粒子，也可以是没有相界面的大分子或胶束，前者称为溶胶，后者称为高分子溶液或缔合胶体。Page 7 （1）溶胶：由于分散相粒子很小，且分散相和分散介质间有很大的相界面很大的相界面、很很高的界面能高的界面能，因而溶胶是热力学不稳定系统。其有许多不同于真溶液和粗分散系统的性质。Page 8 （2）高分子溶液：它们的分子大小虽然已经达到11000 nm范围，但由于不存在相界面，且不会自动发生聚沉，因而属于均相热力学稳定系统。高分子溶液也称为亲

3、液胶体(没有相界面，分散相以分子形式溶解，亲和力较强)。Page 9 （3）缔合胶体：或称为胶体电解质，分散相是由表面活性剂缔合形成的胶束表面活性剂缔合形成的胶束。通常以水作为分散介质，分散相和分散介质有很好的亲和性，因此也是热力学稳定系统。Page 1012.1 溶胶的制备粗分散系统胶体系统分子分散系统分散法大变小聚集法小变大d1000nm1000nmd1nmdCsCs+ +RbRb+ +NHNH4 4+ +KK+ +NaNa+ +LiLi+ +Page 392. 溶胶的聚沉 (2) 高分子高分子的聚沉作用。 搭桥效应：一个长碳链高分子可以同时和许多分散相粒子发生吸附，起到搭桥的作用，把胶粒

4、联结起来，变成较大聚集体而聚沉。 脱水效应：使胶粒脱水，失去水化外壳而聚沉。 电中和效应：离子型高分子化合物 吸附在带电的胶粒上，中和粒子的表面电荷，使斥力势能降低，而使溶解聚沉。Page 4012.6 乳状液定义定义：由两种(或两种以上)不互溶(或部分互溶)的液体所形成的分散体系称为乳状液。特点特点：乳状液分散度较溶胶低，分散相(液滴)大小在15um之间。乳化剂乳化剂：能在液滴表面形成保护膜，并能显著降低界面吉布斯函数，这种物质称为乳化剂。乳化作用乳化作用：乳化剂使乳化液稳定的作用。Page 411. 乳状液的分类与鉴别 乳状液一般分为两类，一类是油分散在水中，称为水包油型，以O/W表示；另

5、一类是水分散在油中，称为油包水型，以W/O表示。鉴别方法有： 染色法：在乳状液中加入少许油溶性染料，振荡后取样在显微镜下观察，内相染色则为O/W，外相染色则为W/O。Page 421. 乳状液的分类与鉴别 稀释法：取少量乳状液滴入水中或油中，若乳状液在水中能稀释，即为O/W；在油中能稀释，即为W/O。 导电法：一般而言，水导电性强，油导电性差。因此，O/W型乳状液导电性远好于W/O。但注意乳状液中存在离子型乳化剂时，W/O也有好的导电性。Page 432. 乳状液的稳定 在乳化剂存在时，乳状液稳定的原因为： 降低界面张力：乳化剂在两相界面层产生正吸附，显著降低界面张力，使系统的吉布斯函数降低，

6、稳定性增加。 形成定向楔的界面：表面活性剂分子亲水端与亲油端截面常大小不等，当作为乳化剂时，被吸附在乳状液的界面层上，常呈现大头朝外，小头朝内的几何构形，如楔子钉在圆球上。Page 44 形成扩散双电层：带电符号取决于相接触的两物质介电常数的高低，介电常数高的物质带正电荷。双电层的存在，可防止因碰撞、聚集而破坏乳状液。 界面膜的稳定作用：乳化过程可理解为分散相液滴表面的成膜过程，界面膜的厚度、强度和韧性，对乳状液的稳定性起着重要的作用。 固体粉末的稳定作用：根据空间效应，固体粒子在分散相的周围排列成紧密的固体膜。Page 453. 乳状液的去乳化 使乳状液破坏的过程，称为破乳或去乳化作用。常用

7、的方法有： 使用不能成膜的表面活性剂：如异戊醇。 加入与乳化剂反应的物质：如油酸钠为稳定剂的乳状液中，加入无机酸，使油酸钠变为油酸而其破乳作用。 加入类型相反的乳化剂。 加热。或物理破乳。Page 4612.7 泡沫定义定义：不溶性气体分散在液体或熔融固体中所形成的分散系统称为泡沫。如啤酒泡沫、塑料泡沫。起泡剂起泡剂：要制得比较稳定的液体泡沫，须加入起泡剂或稳定剂，如肥皂、蛋白质和植物胶等。固体粉末固体粉末：不易被水润湿的固体粉末，对泡沫起到稳定作用，如煤末可形成三相泡沫。矿物浮选矿物浮选：0.1mm颗粒、水、浮选剂、起泡剂、空气。Page 4712.8 悬浮液定义定义：将不溶性固体粒子分散在

8、液体中所形成的粗分散系统，称为悬浮液。如泥水。特点特点：颗粒1000nm以上，散射光弱；能吸收离子而带电以稳定悬浮液，或因某些高分子化合物稳定悬浮液。沉降速度沉降速度：分散离子在阻力与重力平衡时，以等速降落的速度，即为沉降速度。Page 48gruurgrgr020339263434实验测出时间t内粒子沉降的高度h，并以u=h/t代入上式，则029gthr不同半径的粒子，下沉同样高度所需要的时间不同。Page 491天平开关 2指针转盘 3指针 4平衡指针5平盘吊钩 6沉降筒 7平盘沉降分析 设沉降前不同半径的粒子均匀地分布在介质中，且半设沉降前不同半径的粒子均匀地分布在介质中，且半径相同的粒

9、子沉降速率都相等。若悬浮液中有两种半径径相同的粒子沉降速率都相等。若悬浮液中有两种半径不同的粒子，其半径分别为：不同的粒子，其半径分别为：r1和和 r2， r1 r2；沉降速沉降速率分别为率分别为u1和和 u2。BC粒子沉降量：沉降曲线求得：沉降曲线求得：AB粒子沉降量：tumm321tum21Gtt1 (r1 )t2 (r2 )AB0G1+G2Ct3(r3 )123G1m2tdtdGmG总沉降量可以写成：沉降分析沉降曲线求得：沉降曲线求得：沉降量与时间关系曲线图Gtt1 (r1 )t2 (r2 )m1m20G颗粒的半径分布是连续的，其沉降曲线一般为：)(11iiiirrGmm粒径分布函数定义

10、：rmGdrdmGrFr0lim11)(即沉降分析沉降曲线求得：沉降曲线求得：2)(111iiiiiirrrrGmm作图得梯状折线：沉降分析沉降曲线的计算机模拟沉降曲线的计算机模拟模型方程：)exp(1 batGGG，a，b为3个待定参数，用Origin软件拟合得出22212)(dtGdGrtrFratbabtabtrFbbb)exp() 1(2)(Page 5412.9 气溶胶定义定义：以液体或固体为分散相而气体为分散介质所形成的胶体系统，称为气溶胶。如烟、尘、雾。粉尘粉尘：(1)尘埃：粒子直径10100m，在静止空气中呈加速沉降；(2)尘雾：粒子直径0.2510m，在静止空气中呈等速沉降；

11、(3)尘云：粒子直径0.1m以下，在静止空气中不能自动下沉。Page 55粉尘的性质粉尘的性质：(1)润湿性：粉尘被水润湿的情况；(2)沉降速度：按斯托克斯方程计算，10m以上尘粒很快沉降，小于1m的尘粒难沉降；(3)荷电性：因摩擦、碰撞、射线照射、电场影响等而带电。(4)爆炸性：高度分散的多相系统，在适当条件下会爆炸。(5)光学性：乳光效应。透射光呈橙红色，散射光呈淡蓝色。(6)凝聚性：经相互碰撞，微小粉尘聚结成大粒子。Page 56气体除尘气体除尘：目前国际上普遍采用静电除尘(效率达99%)，静电除尘器又名科特雷尔除尘器。Page 5712.10 高分子化合物的渗透压和黏度定义定义：摩尔质