天大物理化學(xué)(第五版)第十二章

1、第十二章第十二章 膠體化學(xué)膠體化學(xué)“膠體膠體”這個(gè)名詞是英國化學(xué)家這個(gè)名詞是英國化學(xué)家Graham于于18611861年提出的年提出的膠體膠體(colloid)凝晶質(zhì)凝晶質(zhì)(crystalloid)任一質(zhì)點(diǎn)任一質(zhì)點(diǎn), ,其某個(gè)線度其某個(gè)線度在在1010-7-7和和1010-9-9m m之間即認(rèn)為是之間即認(rèn)為是膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng)（一）膠體分散系統(tǒng)及其基本性質(zhì)（一）膠體分散系統(tǒng)及其基本性質(zhì)分散系統(tǒng)分散系統(tǒng)：一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)之中：一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)之中分散相分散相：被分散的物質(zhì)：被分散的物質(zhì) （dispersed phase）分散介質(zhì)分散介質(zhì)：另一種連續(xù)分布的物質(zhì)：另

2、一種連續(xù)分布的物質(zhì) （dispersing medium)膠體是一種分散系統(tǒng)膠體是一種分散系統(tǒng)分子分散系統(tǒng)分子分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng)粗分散系統(tǒng)粗分散系統(tǒng)例如：云，牛奶，珍珠例如：云，牛奶，珍珠類型類型粒子大小粒子大小特性特性舉例舉例低分子溶低分子溶液液( (分子分子分散系統(tǒng)分散系統(tǒng)) )0.1 m 熱力學(xué)不穩(wěn)定熱力學(xué)不穩(wěn)定, ,動(dòng)力學(xué)不動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的多相系統(tǒng)穩(wěn)定的多相系統(tǒng), ,擴(kuò)散慢擴(kuò)散慢, ,不不能透過半透膜能透過半透膜, ,光散射強(qiáng)光散射強(qiáng), ,在在普通顯微鏡下可以看見普通顯微鏡下可以看見泥沙懸浮液、泥沙懸浮液、大氣層中塵埃大氣層中塵埃和水滴和水滴按分散相粒子的大小分類按分散相粒

3、子的大小分類按分散相和分散介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類按分散相和分散介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類分散相分散相分散介質(zhì)分散介質(zhì)名稱名稱實(shí)例實(shí)例氣氣液液固固 液液泡沫泡沫乳狀液乳狀液溶膠溶膠肥皂泡沫、滅火泡沫肥皂泡沫、滅火泡沫牛奶、豆?jié){牛奶、豆?jié){金溶膠、硫溶膠金溶膠、硫溶膠氣氣液液固固固固固態(tài)泡沫固態(tài)泡沫固態(tài)乳狀固態(tài)乳狀液液固態(tài)溶膠固態(tài)溶膠泡沫玻璃、泡沫塑料泡沫玻璃、泡沫塑料珍珠珍珠有色玻璃、有色塑料有色玻璃、有色塑料液液固固氣氣霧霧煙煙水霧、油霧水霧、油霧煙、塵煙、塵憎液溶膠憎液溶膠親液溶膠親液溶膠 溶膠溶膠分散相與分散介質(zhì)之間有相界面分散相與分散介質(zhì)之間有相界面均相，無相界面均相，無相界面 高分子溶液高分子溶液膠

4、體化學(xué)研究的內(nèi)容膠體化學(xué)研究的內(nèi)容1 1）粗分散系統(tǒng)（包括懸浮液、乳狀液、泡沫等）粗分散系統(tǒng)（包括懸浮液、乳狀液、泡沫等）2 2）膠體系統(tǒng)（包括憎液溶膠和高分子溶液）膠體系統(tǒng)（包括憎液溶膠和高分子溶液）3 3）膠體電解質(zhì)、氣溶膠、固溶膠）膠體電解質(zhì)、氣溶膠、固溶膠本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：憎液溶膠憎液溶膠膠體分散系統(tǒng)的基本特征：膠體分散系統(tǒng)的基本特征：高度分散性高度分散性多相性多相性熱力學(xué)不穩(wěn)定性熱力學(xué)不穩(wěn)定性粗分散系統(tǒng)粗分散系統(tǒng)膠體系統(tǒng)膠體系統(tǒng)分子分散系統(tǒng)分子分散系統(tǒng)分散法分散法凝聚法凝聚法大變小大變小小變大小變大nm100 nm1100nm1 分散法分散法研磨法研磨法氣流粉碎法氣流粉碎法

5、超聲波粉碎法超聲波粉碎法電弧法電弧法凝聚法凝聚法物理凝聚物理凝聚化學(xué)凝聚化學(xué)凝聚蒸氣凝聚法蒸氣凝聚法過飽和法過飽和法復(fù)分解反應(yīng)法復(fù)分解反應(yīng)法水解反應(yīng)法水解反應(yīng)法水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠 FeCl3 (稀稀)+3H2O （熱）（熱） Fe(OH)3 （溶膠）（溶膠）+3HClAgCl (新鮮沉淀）新鮮沉淀） AgCl(溶膠）溶膠）AgNOKCl3加或 Fe(OH)3（新鮮沉淀）（新鮮沉淀） Fe(OH)3 ( (溶膠）溶膠）3FeCl加121 膠體系統(tǒng)的制備膠體系統(tǒng)的制備溶溶膠膠的的凈凈化化 膠體系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì)膠體系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì) 膠體系統(tǒng)的動(dòng)力性質(zhì)膠體系統(tǒng)的動(dòng)力性質(zhì) 膠體系統(tǒng)

6、的電學(xué)性質(zhì)膠體系統(tǒng)的電學(xué)性質(zhì) 憎液溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)憎液溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 憎液溶膠的穩(wěn)定理論憎液溶膠的穩(wěn)定理論DLVODLVO理論理論 憎液溶膠的聚沉憎液溶膠的聚沉 乳狀液乳狀液122 膠體系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì)膠體系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì)1 1、Tyndall（丁達(dá)爾）效（丁達(dá)爾）效應(yīng)應(yīng)18691869年年 Tyndall發(fā)現(xiàn)膠體系統(tǒng)有光發(fā)現(xiàn)膠體系統(tǒng)有光散射散射現(xiàn)象現(xiàn)象丁達(dá)爾效應(yīng)丁達(dá)爾效應(yīng)：在暗室里，將一束聚集的光投射到膠體：在暗室里，將一束聚集的光投射到膠體系統(tǒng)上，在與入射光垂直的方向上，可觀察到一個(gè)發(fā)系統(tǒng)上，在與入射光垂直的方向上，可觀察到一個(gè)發(fā)亮的光柱，其中有微粒閃爍。亮的光柱，其中有微粒閃爍。散射光：散射光

7、：分子吸收一定波長的光，形成電偶極子，分子吸收一定波長的光，形成電偶極子，由其振蕩向各個(gè)方向發(fā)射振動(dòng)頻率與入射光頻率相同由其振蕩向各個(gè)方向發(fā)射振動(dòng)頻率與入射光頻率相同的光的光丁達(dá)爾效應(yīng)是由于膠體粒子發(fā)生光散射丁達(dá)爾效應(yīng)是由于膠體粒子發(fā)生光散射而引起的而引起的系統(tǒng)完全均勻，所有散射光相互抵銷，看系統(tǒng)完全均勻，所有散射光相互抵銷，看不到散射光；不到散射光；丁達(dá)爾效應(yīng)可用來區(qū)分丁達(dá)爾效應(yīng)可用來區(qū)分膠體溶液膠體溶液小分子真溶液小分子真溶液系統(tǒng)不均勻，散射光不會(huì)被相互抵銷，系統(tǒng)不均勻，散射光不會(huì)被相互抵銷，可看到散射光?？煽吹缴⑸涔?。當(dāng)粒子粒徑當(dāng)粒子粒徑 波長時(shí)，發(fā)生光的反射；波長時(shí)，發(fā)生光的反射；當(dāng)粒

8、子粒徑當(dāng)粒子粒徑 波長時(shí)，發(fā)生光的散射波長時(shí)，發(fā)生光的散射可見光的波長：可見光的波長：400 760 400 760 nmnm膠體粒子直徑：膠體粒子直徑：1 100 nm1 100 nm 膠體粒子可發(fā)生光散射膠體粒子可發(fā)生光散射 0222022022422cos1229InnnnlCVI 2. Rayleigh 2. Rayleigh 公式公式I ：散射光強(qiáng)散射光強(qiáng) ； I0 : 入射光強(qiáng)；入射光強(qiáng)；V ：一個(gè)粒子的體積；一個(gè)粒子的體積； C ：?jiǎn)挝惑w積中的粒子數(shù)；單位體積中的粒子數(shù)；n : 分散相的折射率；分散相的折射率； n0：分散介質(zhì)的折射率；分散介質(zhì)的折射率； ：散射角；散射角； l

9、: 觀測(cè)距離觀測(cè)距離 對(duì)于非導(dǎo)電的、球形粒子的、稀溶膠系統(tǒng)：對(duì)于非導(dǎo)電的、球形粒子的、稀溶膠系統(tǒng)：?jiǎn)挝惑w積溶膠的散射強(qiáng)度：?jiǎn)挝惑w積溶膠的散射強(qiáng)度：由由 Rayleigh 公式可知：公式可知：1) 1) I V 2 可用來鑒別小分子真溶液與膠體溶液；可用來鑒別小分子真溶液與膠體溶液； 如已知如已知 n 、n0 ，可測(cè)，可測(cè) I 求粒子大小求粒子大小V 。2) 2) I 1/ 4 波長越短的光，散射越強(qiáng)。波長越短的光，散射越強(qiáng)。 例例：用白光照射溶膠，散射光呈藍(lán)色，透射光：用白光照射溶膠，散射光呈藍(lán)色，透射光呈紅色。呈紅色。 0222022022422cos1229InnnnlCVI 3) I n

10、可以此來區(qū)分可以此來區(qū)分膠體溶液膠體溶液高分子溶液高分子溶液分散相與分散介質(zhì)分散相與分散介質(zhì)有相界面，有相界面， n大大均相溶液，均相溶液， n小小4) I C 可通過光散射來測(cè)定溶膠和粗分散系統(tǒng)的可通過光散射來測(cè)定溶膠和粗分散系統(tǒng)的濁度濁度同一種溶膠，僅同一種溶膠，僅C不同時(shí)，有：不同時(shí)，有：2121CCII如已知如已知C1，可求可求C2 0222022022422cos1229InnnnlCVI 123 膠體系統(tǒng)的動(dòng)力性質(zhì)膠體系統(tǒng)的動(dòng)力性質(zhì)1. 1. Brown 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)膠體粒子在介質(zhì)中作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)膠體粒子在介質(zhì)中作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)Einstein-Brown平均位移公式：平均位移公式：2/13

11、 rLRTtxx x : : t t 時(shí)間內(nèi)粒子的平均位移時(shí)間內(nèi)粒子的平均位移r r : : 粒子半徑粒子半徑 ：分散介質(zhì)粘度分散介質(zhì)粘度L L：阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù) Svedberg用超顯微鏡用超顯微鏡,對(duì)金溶膠作不同時(shí)間間隔對(duì)金溶膠作不同時(shí)間間隔 t 與平均與平均位移位移 測(cè)定的實(shí)驗(yàn)測(cè)定的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證愛因斯坦驗(yàn)證愛因斯坦-布朗平均位移公式布朗平均位移公式: x2. 2. 擴(kuò)散擴(kuò)散 在有濃度梯度存在時(shí)，物質(zhì)粒子因熱運(yùn)在有濃度梯度存在時(shí)，物質(zhì)粒子因熱運(yùn)動(dòng)而發(fā)生宏觀上的定向遷移。動(dòng)而發(fā)生宏觀上的定向遷移。dxdcDAdtdnS Fick Fick 擴(kuò)散第一定律：擴(kuò)散第一定律： 單位時(shí)間通過

12、某一截面的物質(zhì)的量單位時(shí)間通過某一截面的物質(zhì)的量dn/dt與該處的與該處的濃度梯度濃度梯度dc/dx及面積大小及面積大小As成正比，其比例系數(shù)成正比，其比例系數(shù)D 稱稱為擴(kuò)散系數(shù)，負(fù)號(hào)是因?yàn)閿U(kuò)散方向與濃梯方向相反為擴(kuò)散系數(shù)，負(fù)號(hào)是因?yàn)閿U(kuò)散方向與濃梯方向相反D 擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù) 單位濃度梯度下，單位時(shí)間通過單單位濃度梯度下，單位時(shí)間通過單位面積的物質(zhì)的量。單位：位面積的物質(zhì)的量。單位：m2 s-1 D 可用可用來衡量擴(kuò)散速率來衡量擴(kuò)散速率3. 3. 沉降與沉降平衡沉降與沉降平衡 多相分散系統(tǒng)中的粒子，因受重力作用而下多相分散系統(tǒng)中的粒子，因受重力作用而下沉的過程，稱為沉的過程，稱為沉降沉降。沉降

13、與擴(kuò)散為一對(duì)矛盾。沉降與擴(kuò)散為一對(duì)矛盾的兩個(gè)方面的兩個(gè)方面沉降沉降 擴(kuò)散擴(kuò)散 分散相分布分散相分布真溶液真溶液 均相均相粗分散系統(tǒng)粗分散系統(tǒng) 沉于底部沉于底部膠體系統(tǒng)膠體系統(tǒng) 平衡平衡 形成濃度梯度形成濃度梯度貝林貝林(Perrin)(Perrin)導(dǎo)出沉降平衡時(shí)粒子濃度隨高度的分布：導(dǎo)出沉降平衡時(shí)粒子濃度隨高度的分布：)(1ln1212hhRTMgcco 1)1)該式只適用于粒子大小相等的體系，但形狀不限；該式只適用于粒子大小相等的體系，但形狀不限；2)2)粒子越重（粒子越重（M大），隨大），隨 h 增加，濃度降低越快。增加，濃度降低越快。上式可用于計(jì)算大氣壓力上式可用于計(jì)算大氣壓力 p 與

14、高度與高度 h 的關(guān)系：的關(guān)系：RThhMgpp/ )(ln1212 小粒子的溶膠小粒子的溶膠, ,能由濃向稀自動(dòng)擴(kuò)散能由濃向稀自動(dòng)擴(kuò)散, ,從而使整從而使整個(gè)體系均勻分布個(gè)體系均勻分布, ,這種性質(zhì)稱為這種性質(zhì)稱為動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性1. 1. 溶膠的動(dòng)電現(xiàn)象溶膠的動(dòng)電現(xiàn)象（1 1）電泳）電泳 在外電場(chǎng)的作用下，膠體粒子在分散在外電場(chǎng)的作用下，膠體粒子在分散介質(zhì)中定向移動(dòng)的現(xiàn)象，稱為介質(zhì)中定向移動(dòng)的現(xiàn)象，稱為電泳電泳。Fe(OH)3溶膠溶膠NaCl溶液溶液界面法測(cè)電泳裝置示意圖界面法測(cè)電泳裝置示意圖 實(shí)驗(yàn)測(cè)出在一定時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)出在一定時(shí)間內(nèi)界面移動(dòng)的距離，可求得粒界面移動(dòng)的距離，可求得粒

15、子的電泳速度，由電泳速度子的電泳速度，由電泳速度可求出膠體粒子的可求出膠體粒子的 電勢(shì)電勢(shì)12124 4 膠體系統(tǒng)的電學(xué)性質(zhì)膠體系統(tǒng)的電學(xué)性質(zhì)（2 2）電滲）電滲 在外電場(chǎng)作用下，分散介質(zhì)通過多孔固體（膜）在外電場(chǎng)作用下，分散介質(zhì)通過多孔固體（膜）而定向移動(dòng)的現(xiàn)象，稱為電滲。而定向移動(dòng)的現(xiàn)象，稱為電滲。（3 3）流動(dòng)電勢(shì)）流動(dòng)電勢(shì)（可視為電滲的逆過程）（可視為電滲的逆過程）液槽液槽氣體加壓氣體加壓多孔塞多孔塞電位差計(jì)電位差計(jì)（4 4）沉降電勢(shì)）沉降電勢(shì)（可視為電泳的逆過程）（可視為電泳的逆過程）外加電壓外加電壓引起運(yùn)動(dòng)引起運(yùn)動(dòng)電泳電泳電滲電滲質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)介質(zhì)靜止介質(zhì)靜止介質(zhì)移動(dòng)介質(zhì)移動(dòng)質(zhì)點(diǎn)

16、靜止質(zhì)點(diǎn)靜止沉降電勢(shì)沉降電勢(shì)流動(dòng)電勢(shì)流動(dòng)電勢(shì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電勢(shì)生電勢(shì)四種電現(xiàn)象的相互關(guān)系：四種電現(xiàn)象的相互關(guān)系：2. 2. 膠體粒子表面帶電的原因膠體粒子表面帶電的原因 （a a）溶膠粒子可選擇性地吸附某種離子而帶電）溶膠粒子可選擇性地吸附某種離子而帶電; ;（b b）溶膠粒子表面上的某些分子、原子可發(fā)生電離。）溶膠粒子表面上的某些分子、原子可發(fā)生電離。例例：1) AgI溶膠：溶膠： 溶液中溶液中I過量時(shí)，可吸附過量時(shí)，可吸附I而帶負(fù)電，而帶負(fù)電， 溶液中溶液中Ag+過量時(shí)，可吸附過量時(shí)，可吸附Ag+而帶正電。而帶正電。FajanFajan規(guī)則規(guī)則: :與溶膠粒子組成相同的離子最容易被吸附與溶

17、膠粒子組成相同的離子最容易被吸附 2)蛋白質(zhì)中的氨基酸分子蛋白質(zhì)中的氨基酸分子: 在在pH低時(shí)氨基形成低時(shí)氨基形成NH3+而帶正電；而帶正電； 在在pH高時(shí)羧基形成高時(shí)羧基形成COO而帶負(fù)電。而帶負(fù)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(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的凈電荷為數(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的凈電荷為零，這零，這pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn) 。3. 3. 雙電層理論雙電層理論缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1)1)不能解釋表面電勢(shì)不能解釋表面電勢(shì) o 與與 電勢(shì)電勢(shì)的區(qū)別；的區(qū)別； 2)2)不能解釋電解質(zhì)對(duì)不能解釋電解質(zhì)對(duì) 電勢(shì)的影響電勢(shì)的影響 187918

18、79年，亥姆霍茲首先提出在年，亥姆霍茲首先提出在固液兩相之間的界面上形成雙電層固液兩相之間的界面上形成雙電層的概念的概念(1)(1)亥姆霍茲平板電容器模型亥姆霍茲平板電容器模型雙電層雙電層：質(zhì)點(diǎn)表面電荷與周圍介質(zhì)中的反離子構(gòu)成的電層：質(zhì)點(diǎn)表面電荷與周圍介質(zhì)中的反離子構(gòu)成的電層表面電勢(shì)表面電勢(shì) 0：帶電質(zhì)點(diǎn)表面與液體的電位差：帶電質(zhì)點(diǎn)表面與液體的電位差： 電勢(shì)電勢(shì)：固、液兩相發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的邊界處與液體內(nèi)部的：固、液兩相發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的邊界處與液體內(nèi)部的 電位差電位差 19101910年，古依和查普曼提出了擴(kuò)散雙電層理論年，古依和查普曼提出了擴(kuò)散雙電層理論(2)(2)古依查普曼擴(kuò)散雙電層模型古依查普

19、曼擴(kuò)散雙電層模型 靜電力靜電力 ：使反離子趨向表面使反離子趨向表面 熱擴(kuò)散力：熱擴(kuò)散力：使反離子趨于均勻分布使反離子趨于均勻分布 總結(jié)果：總結(jié)果：反離子平衡分布反離子平衡分布古依查普曼模型的缺點(diǎn)：古依查普曼模型的缺點(diǎn)： 1) 1) 沒有給出沒有給出 電位的具體位置及意義電位的具體位置及意義 2) 2) 沒有考慮膠粒表面上的固定吸附層沒有考慮膠粒表面上的固定吸附層(3) Stern(3) Stern雙電層模型雙電層模型SternStern將將HelmholtzHelmholtz模型與模型與Gouy-ChapmanGouy-Chapman理論結(jié)合起來理論結(jié)合起來, ,能說明電動(dòng)電位與熱力學(xué)電位能說

20、明電動(dòng)電位與熱力學(xué)電位的區(qū)別的區(qū)別, ,電解質(zhì)穩(wěn)定性對(duì)溶膠的電解質(zhì)穩(wěn)定性對(duì)溶膠的影響等問題影響等問題. .緊密層緊密層: :符合符合HelmholtzHelmholtz理論理論, , 表面電勢(shì)直線下降表面電勢(shì)直線下降擴(kuò)散層擴(kuò)散層: :符合符合Gouy-ChapmanGouy-Chapman 理論理論, ,電勢(shì)呈指數(shù)型下降電勢(shì)呈指數(shù)型下降. . 當(dāng)溶液中電解質(zhì)濃度增當(dāng)溶液中電解質(zhì)濃度增加時(shí)，介質(zhì)中反離子的濃度加時(shí)，介質(zhì)中反離子的濃度加大，將壓縮擴(kuò)散層使其變加大，將壓縮擴(kuò)散層使其變薄，把更多的反離子擠進(jìn)滑薄，把更多的反離子擠進(jìn)滑動(dòng)面以內(nèi)，使動(dòng)面以內(nèi)，使 電勢(shì)在數(shù)值電勢(shì)在數(shù)值上變小，上變小， 電勢(shì)的

21、大小，反映了膠粒帶電的程度電勢(shì)的大小，反映了膠粒帶電的程度 電勢(shì)電勢(shì) ，表明：表明： 膠粒帶電膠粒帶電 ; 滑動(dòng)面與溶液本體之間的電勢(shì)差滑動(dòng)面與溶液本體之間的電勢(shì)差 ; 擴(kuò)散層厚度擴(kuò)散層厚度 . 0 0時(shí)，為等電點(diǎn)，時(shí)，為等電點(diǎn)，溶膠極易聚沉溶膠極易聚沉 斯特恩模型斯特恩模型 給出了給出了 電勢(shì)電勢(shì)明確的物理意義，解釋了溶膠的電明確的物理意義，解釋了溶膠的電動(dòng)現(xiàn)象，定性地解釋了電解質(zhì)濃度動(dòng)現(xiàn)象，定性地解釋了電解質(zhì)濃度對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響，使人們對(duì)雙對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響，使人們對(duì)雙電層的結(jié)構(gòu)有了更深入的認(rèn)識(shí)。電層的結(jié)構(gòu)有了更深入的認(rèn)識(shí)。4. 4. 憎液溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)憎液溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 例：例： Ag

22、NO3 + KI AgI + KNO3KI 過量過量 ：AgI溶膠吸附溶膠吸附I帶負(fù)電，帶負(fù)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團(tuán)結(jié)構(gòu)表示：膠團(tuán)結(jié)構(gòu)表示： 例：例：I過量，生成帶負(fù)電的膠粒，過量，生成帶負(fù)電的膠粒，K為反離子為反離子 膠團(tuán)膠團(tuán) AgIm nI(n-x)K+x- xK+ 膠核膠核 膠粒膠粒負(fù)溶膠負(fù)溶膠可滑動(dòng)面可滑動(dòng)面膠團(tuán)結(jié)構(gòu)膠團(tuán)結(jié)構(gòu)(AgI)mIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK特點(diǎn)：特點(diǎn)：1) 1) 膠核：首先吸附過量的成核離子，然后吸附反離

23、子；膠核：首先吸附過量的成核離子，然后吸附反離子；2) 2) 膠團(tuán)整體為電中性膠團(tuán)整體為電中性AgIm nI(n-x)K+x- xK+1. 1. 憎液溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論憎液溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論DLVODLVO理論理論12.5 12.5 憎液溶膠的穩(wěn)定與聚沉憎液溶膠的穩(wěn)定與聚沉溶膠粒子間的作用力：溶膠粒子間的作用力：van der Waals 吸引力：吸引力：EA -1/x2雙電層引起的靜電斥力雙電層引起的靜電斥力：ER ae-x 總作用勢(shì)能：總作用勢(shì)能：E = ER + EAEmaxEREAE勢(shì)勢(shì)能能x第一最小值第一最小值第二最小值第二最小值第一最小值第一最小值0E EA A曲線的形狀由粒子本曲

24、線的形狀由粒子本性決定，不受電解質(zhì)影響；性決定，不受電解質(zhì)影響；E ER R曲線的形狀、位置強(qiáng)曲線的形狀、位置強(qiáng)烈地受電解質(zhì)濃度的影響。烈地受電解質(zhì)濃度的影響。DerjaguinLandau(1941)Verwey Overbeek(1948)勢(shì)勢(shì)能能形成疏松形成疏松的聚沉物的聚沉物形成結(jié)構(gòu)緊形成結(jié)構(gòu)緊密而又穩(wěn)定密而又穩(wěn)定的沉積物的沉積物第一最小值第一最小值第二最小值第二最小值EmaxEREAEx（粒子間距離）（粒子間距離）0ab溶膠穩(wěn)定的原因：溶膠穩(wěn)定的原因： 1) 1) 膠粒帶電膠粒帶電 增加膠粒間的排斥作用；增加膠粒間的排斥作用； 2 2) ) 溶劑化作用溶劑化作用 形成彈性水化外殼，增

25、加溶膠聚合形成彈性水化外殼，增加溶膠聚合的阻力；的阻力； 3) 3) BrownBrown運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 使膠粒受重力的影響而不下沉。使膠粒受重力的影響而不下沉。2. 2. 憎液溶膠的聚沉憎液溶膠的聚沉溶膠粒子合并、長大，進(jìn)而發(fā)生沉淀的現(xiàn)溶膠粒子合并、長大，進(jìn)而發(fā)生沉淀的現(xiàn)象，稱為聚沉。象，稱為聚沉。 (1) (1) 電解質(zhì)的聚沉作用電解質(zhì)的聚沉作用聚沉值聚沉值使溶膠發(fā)生明顯的聚沉所需電解質(zhì)的最小濃度使溶膠發(fā)生明顯的聚沉所需電解質(zhì)的最小濃度聚沉能力聚沉能力聚沉值的倒數(shù)聚沉值的倒數(shù) EA 曲線的形狀由粒子本性決定，不受電解質(zhì)影響；曲線的形狀由粒子本性決定，不受電解質(zhì)影響；ER 曲線的形狀、位置強(qiáng)烈地受

26、電解質(zhì)濃度的影響。曲線的形狀、位置強(qiáng)烈地受電解質(zhì)濃度的影響。 電解質(zhì)濃度與價(jià)數(shù)增加，使膠體粒子間勢(shì)壘的高電解質(zhì)濃度與價(jià)數(shù)增加，使膠體粒子間勢(shì)壘的高度與位置發(fā)生變化。度與位置發(fā)生變化。EREAEc1c2c3勢(shì)勢(shì) 能能0 電解質(zhì)濃度電解質(zhì)濃度： c1 c2 Cs+ Rd+ NH4+ K+ Na+ Li+負(fù)離子的聚沉能力負(fù)離子的聚沉能力 ：FClBrNO3IOH以上順序與離子水化半徑有關(guān)以上順序與離子水化半徑有關(guān),水化層的水化層的存在削弱了靜電引力存在削弱了靜電引力. 脫水效應(yīng)脫水效應(yīng) 高分子對(duì)水的親合力強(qiáng)，由于高分子對(duì)水的親合力強(qiáng)，由于它的存在，使膠粒脫水，失去水化外殼而聚沉；它的存在，使膠粒脫水

27、，失去水化外殼而聚沉；電中和效應(yīng)電中和效應(yīng) 離子型的高分子，吸附到帶離子型的高分子，吸附到帶電膠粒上，中和了粒子表面電荷，使粒子間斥力降電膠粒上，中和了粒子表面電荷，使粒子間斥力降低，進(jìn)而聚沉。低，進(jìn)而聚沉。 搭橋效應(yīng)搭橋效應(yīng) 一個(gè)一個(gè)大分子通過吸附，把大分子通過吸附，把許多膠粒聯(lián)結(jié)起來，許多膠粒聯(lián)結(jié)起來，變成較大的聚集體而變成較大的聚集體而聚沉；聚沉；(2) (2) 高分子化合物的聚沉作用高分子化合物的聚沉作用 但是，若在溶膠中加但是，若在溶膠中加入較多的高分子化合物，入較多的高分子化合物，同一個(gè)分散相粒子表面吸同一個(gè)分散相粒子表面吸附了多個(gè)高分子，如左圖。附了多個(gè)高分子，如左圖?；蛟S多高分

28、子線團(tuán)環(huán)繞在或許多高分子線團(tuán)環(huán)繞在分散相粒子周圍形成水化分散相粒子周圍形成水化外殼，包圍了分散相粒子，外殼，包圍了分散相粒子，則對(duì)溶膠起到保護(hù)作用。則對(duì)溶膠起到保護(hù)作用。12.7 12.7 乳狀液乳狀液 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(tǒng)，的粗分散系統(tǒng)，稱為乳狀液稱為乳狀液。類型類型水包油，水包油，O/W，油分散在水中油分散在水中油包水，油包水，W/O，水分散在油中水分散在油中1 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：將油溶性染料滴入乳狀液，在顯微將油溶性染料滴入乳狀液，在顯微鏡下觀察，染色的一相為油相。鏡下觀察，染色的一相為

29、油相。若若內(nèi)相內(nèi)相被染色，則為被染色，則為O/W型；型；(2)(2)稀釋法稀釋法：將乳狀液滴入水中或油中，若乳：將乳狀液滴入水中或油中，若乳狀液在水中能稀釋，即為狀液在水中能稀釋，即為O/WO/W型；在油中能稀型；在油中能稀釋，即為釋，即為W/OW/O型。型。(3)(3)導(dǎo)電法導(dǎo)電法：O/WO/W型乳狀液的導(dǎo)電性能遠(yuǎn)好于型乳狀液的導(dǎo)電性能遠(yuǎn)好于W/OW/O型乳狀液，通過測(cè)電導(dǎo)可區(qū)別兩者。型乳狀液，通過測(cè)電導(dǎo)可區(qū)別兩者。若外相染色，則為若外相染色，則為W/O型。型。 (也可用水溶性染料做試也可用水溶性染料做試 驗(yàn)驗(yàn))。2.2.乳狀液的穩(wěn)定乳狀液的穩(wěn)定(1)降低界面張力降低界面張力 (a) 加入表

30、面活性劑，加入表面活性劑， ，G表表 ，穩(wěn)定性，穩(wěn)定性 (b) 表面活性劑的表面活性劑的HLB值可決定形成乳狀液的類值可決定形成乳狀液的類型型 HLB 36: 形成形成W/O型乳狀液；型乳狀液； HLB 1218:形成形成O/W型乳狀液。型乳狀液。油油水水 一 價(jià) 堿 金 屬 皂 類 ，一 價(jià) 堿 金 屬 皂 類 ， ， 形成形成O/W型型乳狀液：乳狀液： 二價(jià)堿金屬皂類，二價(jià)堿金屬皂類， ，形成形成W/O型乳狀液：型乳狀液：油油水水(2)形成定向楔的界面形成定向楔的界面（3）形成擴(kuò)散雙電層）形成擴(kuò)散雙電層 離子型表面活性劑可形成擴(kuò)散雙電層，使乳狀液穩(wěn)定。離子型表面活性劑可形成擴(kuò)散雙電層，使乳

31、狀液穩(wěn)定。（4）界面膜的穩(wěn)定作用）界面膜的穩(wěn)定作用 增強(qiáng)界面膜的強(qiáng)度，可增加乳狀液的穩(wěn)定性。增強(qiáng)界面膜的強(qiáng)度，可增加乳狀液的穩(wěn)定性。（5）固體粉末的穩(wěn)定作用）固體粉末的穩(wěn)定作用某些固體粉末也可起乳化穩(wěn)定劑的作用：某些固體粉末也可起乳化穩(wěn)定劑的作用：水能潤濕水能潤濕的固體粉末，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；油能潤濕油能潤濕的固體粉末，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，煤如石墨，煤 煙等煙等。根據(jù)根據(jù)Young方程：方程： so sw = ow cos so sw ow固固水水油油 如如 so sw : cos 為，為， 90

32、o，水能水能潤濕潤濕固體固體,固體大部分在水中，油水界固體大部分在水中，油水界面向油彎曲，面向油彎曲，形成形成O/W乳狀液乳狀液。 如如 so 90 o，油能潤濕油能潤濕固體固體, 固體大部分在油中，油水固體大部分在油中，油水界面向水彎曲，界面向水彎曲，形成形成W/O乳狀液乳狀液。油油水水水水油油3. 3. 乳化劑的選擇乳化劑的選擇可根據(jù)可根據(jù)HLB值選擇乳化劑：值選擇乳化劑： HLB ，親油性親油性 ， 8 親水。親水。HLB 用用途途 3 6 W/O 乳乳化化劑劑 7 9 潤潤濕濕劑劑 8 18 O/W 乳乳化化劑劑 13 15 洗洗滌滌劑劑 15 18 加加溶溶劑劑 4. 4. 乳狀液的去乳化乳狀液的去乳化物理方法：物理方法：離心分離，靜電破乳，超聲波破乳；離心分離，靜電破乳，超聲波破乳；物理化學(xué)方法：物理化學(xué)方法：破壞乳化劑，加入破乳劑。破壞乳化劑，加入破乳劑。例：例： AgNO3 + KI AgI + KNO3KI 過量過量 :AgI溶膠吸附溶膠吸附I帶負(fù)電帶負(fù)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