hx膠體分散系統(tǒng)學(xué)習(xí)課程

1、2021-11-20 10.1 膠體分散系統(tǒng)概述膠體分散系統(tǒng)概述1. 分散系統(tǒng)的分類 2. 憎液溶膠的制備 3. 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) 4. 溶膠的凈化 第1頁/共147頁第一頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成分散系統(tǒng)。例如：云，牛奶，珍珠 被分散的物質(zhì)稱為分散相（dispersed phase) 另一種物質(zhì)稱為分散介質(zhì)（dispersing medium)。 10.1 膠體分散系統(tǒng)概述膠體分散系統(tǒng)概述第2頁/共147頁第二頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20分類系統(tǒng)通常有三種分類方法：分子分散系統(tǒng)1. 按分散相粒子的大小分：2

2、. 按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分：液溶膠3. 按膠體溶液的穩(wěn)定性分： 憎液溶膠 10.1 膠體分散系統(tǒng)概述膠體分散系統(tǒng)粗分散系統(tǒng)固溶膠氣溶膠親液溶膠締合溶膠第3頁/共147頁第三頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-201.分子分散系統(tǒng) 分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，沒有界面，是均勻的單相，分子半徑大小在10-9 m以下 。通常把這種系統(tǒng)稱為真溶液，如CuSO4水溶液。2.膠體分散系統(tǒng) 分散相粒子的半徑在1 nm100 nm之間的系統(tǒng)。目測是均勻的，但實(shí)際是多相不均勻系統(tǒng)。也有的將1 nm 1000 nm之間的粒子歸入膠體范疇。3.粗分散系統(tǒng) 當(dāng)分散相粒子大于1000 nm

3、,目測是混濁不均勻系統(tǒng)，放置后會沉淀或分層，如黃河水。 1. 按分散相粒子的大小分類按分散相粒子的大小分類第4頁/共147頁第四頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類1.液溶膠 將液體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時(shí)，則形成不同的液溶膠：A.液-固溶膠 如油漆，AgI溶膠B.液-液溶膠 如牛奶，石油原油等乳狀液C.液-氣溶膠 如泡沫第5頁/共147頁第五頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類2.固溶膠 將固體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。

4、當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時(shí)，則形成不同的固溶膠：A.固-固溶膠 如有色玻璃，不完全互溶的合金B(yǎng).固-液溶膠 如珍珠，某些寶石C.固-氣溶膠 如泡沫塑料，沸石分子篩第6頁/共147頁第六頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類3.氣溶膠 將氣體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為固體或液體時(shí)，形成氣-固或氣-液溶膠，但沒有氣-氣溶膠，因?yàn)椴煌臍怏w混合后是單相均一系統(tǒng)，不屬于膠體范圍。A.氣-固溶膠 如煙，含塵的空氣B.氣-液溶膠 如霧，云第7頁/共147頁第七頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20（3）按膠體溶液的

5、穩(wěn)定性分類）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類1.憎液溶膠 半徑在1 nm100 nm之間的難溶物固體粒子分散在液體介質(zhì)中，有很大的相界面，易聚沉，是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定系統(tǒng) 一旦將介質(zhì)蒸發(fā)掉，再加入介質(zhì)就無法再形成溶膠，是 一個(gè)不可逆系統(tǒng)，如氫氧化鐵溶膠、碘化銀溶膠等。 這是膠體分散系統(tǒng)中主要研究的內(nèi)容。第8頁/共147頁第八頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20（3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類1.憎液溶膠 形成憎液溶膠的必要條件是： （1）分散相的溶解度要?。?（2）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易聚結(jié)而 聚沉。 第9頁/共147頁第九頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。202

6、1-11-20（3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類2.親液溶膠 半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的大分子物質(zhì)，溶解在合適的溶劑中形成溶膠。親液溶膠是熱力學(xué)上穩(wěn)定、可逆的系統(tǒng)。 一旦將溶劑蒸發(fā)，大分子化合物凝聚，再加入溶劑，又可形成溶膠。第10頁/共147頁第十頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20（3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類3. 締合溶膠 由表面活性物質(zhì)締合形成膠束，分散在介質(zhì)中，半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)； 或由締合表面活性物質(zhì)保護(hù)的一種微小液滴，均勻地分散在另一種液體介質(zhì)中，形成半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的微乳狀液。第11頁/共147頁第十一頁，編輯于星

7、期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.2 憎液溶膠的制備憎液溶膠的制備 制備溶膠必須使分散相粒子的大小落在膠體分散系統(tǒng)的范圍之內(nèi)，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。制備方法大致可分為兩類： 1. 分散法 2. 凝聚法 用機(jī)械、化學(xué)等方法使固體的粒子變小。 使分子或離子聚結(jié)成膠粒第12頁/共147頁第十二頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.2 憎液溶膠的制備憎液溶膠的制備1. 分散法 用機(jī)械設(shè)備、電能、熱能等將粗分散難溶物粒子粉碎，將固體磨細(xì)。 這種方法適用于脆而易碎的物質(zhì)，對于柔韌性的物質(zhì)必須先硬化后再粉碎。例如，將廢輪胎粉碎，先用液氮處理，硬化后再研磨。 膠體磨的

8、形式很多，其分散能力因構(gòu)造和轉(zhuǎn)速的不同而不同。（1） 膠體磨第13頁/共147頁第十三頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.2 憎液溶膠的制備憎液溶膠的制備盤式膠體磨第14頁/共147頁第十四頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.2 憎液溶膠的制備憎液溶膠的制備轉(zhuǎn)速約每分鐘1萬 2萬轉(zhuǎn)。 A為空心轉(zhuǎn)軸，與C盤相連，向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，B盤向另一方向旋轉(zhuǎn)。 分散相、分散介質(zhì)和穩(wěn)定劑從空心軸A處加入，從C盤與B盤的狹縫中飛出，用兩盤之間的應(yīng)切力將固體粉碎。 可得1000 nm左右的粒子。 第15頁/共147頁第十五頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。20

9、21-11-20 10.1.2 憎液溶膠的制備憎液溶膠的制備（2） 噴射磨 在裝有兩個(gè)高壓噴嘴的粉碎室中，一個(gè)噴高壓空氣，一個(gè)噴物料，兩束超音速物流以一定角度相交，形成渦流，將粒子粉碎。（3） 電弧法 電弧法主要用于制備金、銀、鉑等金屬溶膠。制備過程包括先分散后凝聚兩個(gè)過程。第16頁/共147頁第十六頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.2 憎液溶膠的制備憎液溶膠的制備（3）電弧法第17頁/共147頁第十七頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.2 憎液溶膠的制備憎液溶膠的制備 將金屬做成兩個(gè)電極，浸在水中，盛水的盤子放在冰浴中。 制備時(shí)在兩電

10、極上施加 100V 左右的直流電，調(diào)節(jié)電極之間的距離，使之發(fā)生電火花。 在水中加入少量NaOH 作為穩(wěn)定劑。這時(shí)表面金屬蒸發(fā)，是分散過程接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。第18頁/共147頁第十八頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.2 憎液溶膠的制備憎液溶膠的制備2. 凝聚法 通過各種化學(xué)反應(yīng)，使生成物呈過飽和狀態(tài)， （1） 化學(xué)凝聚法 通過各種化學(xué)反應(yīng)或物理方法，使分子或離子凝聚成一定粒度的膠粒 使初生成的難溶物微粒結(jié)合成膠粒，在少量穩(wěn)定劑存在下形成溶膠。這種穩(wěn)定劑一般是某一過量的反應(yīng)物第19頁/共147頁第十九頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-

11、20 10.1.2 憎液溶膠的制備憎液溶膠的制備例如，硫化砷溶膠的制備 又如，用水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠 As2O3 + 3H2O = 2H3AsO3 2H3AsO3(稀)+ 3H2S = As2S3(溶膠)+6H2O穩(wěn)定劑是略過量的硫化氫反應(yīng)物 FeCl3 (稀)+3H2O (熱) = Fe(OH)3 (溶膠)+3HCl穩(wěn)定劑是反應(yīng)過程中產(chǎn)生的FeO+ 離子第20頁/共147頁第二十頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.2 憎液溶膠的制備憎液溶膠的制備 （2） 物理凝聚法 蒸汽凝聚法 例1. 將汞蒸汽通入冷水中，可獲得汞的水溶膠, 少量汞的氧化物可作為穩(wěn)定劑例2. 堿

12、金屬苯溶膠的制備在一個(gè)特殊設(shè)備中,將堿金屬與苯同時(shí)蒸發(fā),使蒸汽混合凝聚,然后熔化，可獲得堿金屬的苯溶膠。 第21頁/共147頁第二十一頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.2 憎液溶膠的制備憎液溶膠的制備蒸汽凝聚法 第22頁/共147頁第二十二頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.2 憎液溶膠的制備憎液溶膠的制備更換溶劑法 利用物質(zhì)在不同溶劑中溶解度的顯著差別來制備溶膠，而且兩種溶劑要能完全互溶。 例1. 松香易溶于乙醇而難溶于水，將松香的乙醇溶液滴入水中可制備松香的水溶膠 。 例2. 將硫的丙酮溶液滴入90左右的熱水中，丙酮蒸發(fā)后，可得硫的

13、水溶膠。第23頁/共147頁第二十三頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.3 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，先有一定量的難溶物分子聚結(jié)形成膠粒的中心，稱為膠核； 然后膠核選擇性的吸附穩(wěn)定劑中的一種離子，形成緊密吸附層； 膠粒與擴(kuò)散層中的反號離子，形成一個(gè)電中性的膠團(tuán)。 由于正、負(fù)電荷相吸，在緊密層外形成反號離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電荷的膠粒；第24頁/共147頁第二十四頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.3 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)現(xiàn)以制備碘化銀溶膠為例AgNO3 + KI = KNO3 + AgI (溶膠) 過量的

14、KI 作穩(wěn)定劑 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式 ： 膠核 膠粒(帶負(fù)電) 膠團(tuán)(電中性)(AgI)m膠核膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)的圖示式：n I (n-x)K+x xK+ 第25頁/共147頁第二十五頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.3 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3膠核膠粒膠團(tuán) 膠團(tuán)的圖示式：膠核 膠粒(帶正電) 膠團(tuán)(電中性) 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式： 過量的 AgNO3 作穩(wěn)定劑 AgNO3 + KI = KNO3 + AgI (溶膠) 第26頁/共147頁第二十六頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.1.4 溶膠的凈化

15、溶膠的凈化 在制備溶膠的過程中，常生成一些多余的電解質(zhì)，如制備 Fe(OH)3溶膠時(shí)生成的HCl。 少量電解質(zhì)可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過多的電解質(zhì)存在會使溶膠不穩(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。 第27頁/共147頁第二十七頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-201. 滲析法簡單滲析 利用濃差因素，多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲透。 如將裝有溶膠的半透膜容器不斷旋轉(zhuǎn)，可以加快滲析速度。 將需要凈化的溶膠放在羊皮紙或動物膀胱等半透膜制成的容器內(nèi)，膜外放純?nèi)軇?。?jīng)常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。 10.1.4 溶膠的凈化溶膠的凈化第28頁/共1

16、47頁第二十八頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20簡單滲析 10.1.4 溶膠的凈化溶膠的凈化第29頁/共147頁第二十九頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20電滲析 為了加快滲析速度，在裝有溶膠的半透膜兩側(cè)外加一個(gè)電場 10.1.4 溶膠的凈化溶膠的凈化 使多余的電解質(zhì)離子向相應(yīng)的電極作定向移動。 溶劑水不斷自動更換，這樣可以提高凈化速度。第30頁/共147頁第三十頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20電滲析 10.1.4 溶膠的凈化溶膠的凈化第31頁/共147頁第三十一頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 用用半透膜作過濾膜半透膜

17、作過濾膜，利用吸濾或加壓的，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。下迅速分離。2. 超過濾法超過濾法 將半透膜上的膠粒迅速用含有穩(wěn)定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。劑的介質(zhì)再次分散。 10.1.4 溶膠的凈化第32頁/共147頁第三十二頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20超過濾裝置 10.1.4 溶膠的凈化溶膠的凈化第33頁/共147頁第三十三頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 電超過濾：電超過濾： 有時(shí)為了加快過濾速度，在半有時(shí)為了加快過濾速度，在半透膜兩邊安放電極，施以一定電壓透

18、膜兩邊安放電極，施以一定電壓 使電滲析和超過濾合并使使電滲析和超過濾合并使用，這樣可以降低超過濾壓力。用，這樣可以降低超過濾壓力。 10.1.4 溶膠的凈化第34頁/共147頁第三十四頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2 溶膠的動力和光學(xué)性質(zhì)溶膠的動力和光學(xué)性質(zhì)1. 動力性質(zhì) 2. 光學(xué)性質(zhì) 第35頁/共147頁第三十五頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.1 動力性質(zhì)動力性質(zhì)1. Brown運(yùn)動 1827 年植物學(xué)家布朗（Brown)用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運(yùn)動。 后來又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、 化石、金屬等的粉末

19、也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運(yùn)動為布朗運(yùn)動。 但在很長的一段時(shí)間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒有得到闡明。 第36頁/共147頁第三十六頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.1 動力性質(zhì)動力性質(zhì)1. Brown運(yùn)動 1903年發(fā)明了超顯微鏡，為研究布朗運(yùn)動提供了物質(zhì)條件。 用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則“之”字形的運(yùn)動從而能夠測出在一定時(shí)間內(nèi)粒子的平均位移。第37頁/共147頁第三十七頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.1 動力性質(zhì)動力性質(zhì)1. Brown運(yùn)動 通過大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，布朗運(yùn)動越激烈。 其運(yùn)動激烈的程度不隨

20、時(shí)間而改變，但隨溫度的升高而增加。第38頁/共147頁第三十八頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.1 動力性質(zhì)動力性質(zhì)1. Brown運(yùn)動 1905年和1906年Einstein（愛因斯坦)和Smoluchowski（斯莫魯霍夫斯基)分別闡述了Brown運(yùn)動的本質(zhì)。 認(rèn)為Brown運(yùn)動是分散介質(zhì)分子以不同大小和不同方向的力對膠體粒子不斷撞擊而產(chǎn)生的。 由于受到的力不平衡，所以連續(xù)以不同方向、不同速度作不規(guī)則運(yùn)動。第39頁/共147頁第三十九頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.1 動力性質(zhì)動力性質(zhì)1. Brown運(yùn)動 隨著粒子增大，撞擊的次

21、數(shù)增多，而作用力抵消的可能性亦大。 當(dāng)粒子半徑大于5 m，Brown 運(yùn)動消失。第40頁/共147頁第四十頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.1 動力性質(zhì)動力性質(zhì) Einstein認(rèn)為，溶膠粒子的Brown運(yùn)動與分子運(yùn)動類似，平均動能為 。32kT并假設(shè)粒子是球形的 運(yùn)用分子運(yùn)動論的一些基本概念和公式，得到Brown運(yùn)動的公式為：123RTtxLr第41頁/共147頁第四十一頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.1 動力性質(zhì)動力性質(zhì)123RTtxLrr 為膠粒的半徑；為介質(zhì)的粘度；L 為 Avogadro 常量。 這個(gè)公式把粒子的位移與粒子

22、的大小、介質(zhì)粘度、溫度以及觀察時(shí)間等聯(lián)系起來。是在觀察時(shí)間t內(nèi)粒子沿x軸方向的平均位移；x第42頁/共147頁第四十二頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.1 動力性質(zhì)動力性質(zhì)2. 擴(kuò)散與滲透壓 Einstein 對球形粒子導(dǎo)出了膠粒在時(shí)間t內(nèi),平均位移與擴(kuò)散系數(shù)D之間的定量關(guān)系1 2(2)xD t123RTtxLr因?yàn)檫@就是Einstein-Brown 位移方程。代入得16RTDLr第43頁/共147頁第四十三頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.1 動力性質(zhì)動力性質(zhì)2. 擴(kuò)散與滲透壓 16RTDLr 從 Brown 運(yùn)動實(shí)驗(yàn)，測出平均位移

23、，就可求出擴(kuò)散系數(shù)D有了擴(kuò)散系數(shù),就可以從上式求粒子半徑 r。 已知 r 和粒子密度 ，可以計(jì)算粒子的摩爾質(zhì)量。343MrL第44頁/共147頁第四十四頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.1 動力性質(zhì)動力性質(zhì)2. 擴(kuò)散與滲透壓 由于膠粒不能透過半透膜，而介質(zhì)分子或外加的電解質(zhì)離子可以透過半透膜，所以有從化學(xué)勢高的一方向化學(xué)勢低的一方自發(fā)滲透的趨勢。 溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式計(jì)算：cRT式中c為膠粒的濃度。由于憎液溶膠不穩(wěn)定，濃度不能太大，所以測出的滲透壓及其它依數(shù)性質(zhì)都很小。第45頁/共147頁第四十五頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20

24、 10.2.1 動力性質(zhì)動力性質(zhì)3. 沉降與沉降平衡 溶膠的膠粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于Brown運(yùn)動促使?jié)舛融呌诰弧?當(dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相等時(shí)，粒子的分布達(dá)到平衡，粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，如圖所示。 這種平衡稱為沉降平衡。第46頁/共147頁第四十六頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.1 動力性質(zhì)動力性質(zhì)3. 沉降與沉降平衡 達(dá)到沉降平衡時(shí)，粒子隨高度分布的情況與大氣在地球表面分布類似，可以用高度分布定律。 根據(jù)高度分布定律可知 粒子質(zhì)量愈大，其平衡濃度隨高度的降低亦愈大。 上層粒子小而稀疏，下層粒子大而密集。第47頁/共147頁第四十

25、七頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.2 光學(xué)性質(zhì)光散射現(xiàn)象可見光的波長約在400700 nm之間。 （1）當(dāng)光束通過粗分散系統(tǒng)，由于粒子大于入射光的波長，主要發(fā)生反射，使系統(tǒng)呈現(xiàn)混濁。 （2）當(dāng)光束通過憎液溶膠時(shí)，由于膠粒直徑小于可見光波長，主要發(fā)生散射，可以看見乳白色的光柱。 當(dāng)光束通過分散系統(tǒng)時(shí)，一部分自由地通過，一部分被吸收、反射或散射。第48頁/共147頁第四十八頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.2 光學(xué)性質(zhì)光散射現(xiàn)象 （3）當(dāng)光束通過分子溶液，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。光散射現(xiàn)象的本質(zhì) 光是

26、一種電磁波，照射溶膠時(shí)，分子中的電子分布發(fā)生位移而產(chǎn)生偶極子，這種偶極子像小天線一樣向各個(gè)方向發(fā)射與入射光頻率相同的光，這就是散射光。 第49頁/共147頁第四十九頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.2 光學(xué)性質(zhì)光散射現(xiàn)象的本質(zhì) 分子溶液十分均勻，這種散射光因相互干涉而完全抵消，看不到散射光。 溶膠是多相不均勻系統(tǒng)，在膠粒和介質(zhì)分子上產(chǎn)生的散射光不能完全抵消，因而能觀察到散射現(xiàn)象。第50頁/共147頁第五十頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.2 光學(xué)性質(zhì)1. Tyndall 效應(yīng)1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會聚光通過溶膠 從側(cè)面

27、（即與光束垂直的方向）可以看到一個(gè)發(fā)光的圓錐體，這就是Tyndall效應(yīng)。 其他分散系統(tǒng)也會產(chǎn)生一點(diǎn)散射光，但遠(yuǎn)不如溶膠顯著。 Tyndall效應(yīng)實(shí)際上已成為判別溶膠與分子溶液的最簡便的方法。第51頁/共147頁第五十一頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.2 光學(xué)性質(zhì)1. Tyndall 效應(yīng)4CuSO 溶溶液液3Fe(OH)膠溶溶光源第52頁/共147頁第五十二頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.2 光學(xué)性質(zhì)2. Rayleigh 散射定律 1871年，Rayleigh研究了大量的光散射現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)散射光的強(qiáng)度與多種因素有關(guān)，主要因素為：

28、1. 散射光強(qiáng)度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(lán)、 紫色光散射作用強(qiáng)。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(qiáng)度與單位體積中的粒子數(shù)成正比。第53頁/共147頁第五十三頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.2 光學(xué)性質(zhì)2. Rayleigh 散射定律 在分散相與分散介質(zhì)都相同的情況下，Rayleigh導(dǎo)出了散射光強(qiáng)度的計(jì)算公式，稱為Rayleigh公式,其簡化公式為：24nVIK式中：I散射光強(qiáng)度入射光波長體積粒子數(shù) n每個(gè)粒子的體積VK與折射率等有關(guān)的常數(shù)第54頁/共147頁第五十四頁，編

29、輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.2 光學(xué)性質(zhì)2. Rayleigh 散射定律24nVIK從Rayleigh 散射定律可以解釋： 為何當(dāng)用白光照射溶膠時(shí)，正面和側(cè)面看到的光的顏色不一樣 危險(xiǎn)訊號為何要用紅色 晴天的天空為何呈藍(lán)色 早晚的云彩為何特別絢麗等等。第55頁/共147頁第五十五頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.2.2 光學(xué)性質(zhì)3. 超顯微鏡的原理 普通顯微鏡分辨率不高，只能分辨出半徑在200 nm以上的粒子，所以看不到膠體粒子。 超顯微鏡分辨率高，可以研究半徑為5150 nm的粒子。 超顯微鏡觀察的不是膠粒本身，而是觀察膠粒發(fā)出的散射光

30、。 超顯微鏡是目前研究憎液溶膠非常有用的手段之一。第56頁/共147頁第五十六頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 1. 狹縫式超顯微鏡 照射光從碳弧光源射出，經(jīng)可調(diào)狹縫后，由透鏡會聚，從側(cè)面射到盛膠體的樣品池中。 超顯微鏡的目鏡看到的是膠粒的散射光。如果溶液中沒有膠粒，視野將是一片黑暗。顯微鏡可調(diào)狹縫碳弧電源膠體 10.2.2 光學(xué)性質(zhì)第57頁/共147頁第五十七頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20配有心形聚光器的顯微鏡 2. 有心形聚光器 目鏡在黑暗的背景上看到的是膠粒發(fā)出的散射光。顯微鏡物鏡膠體心形聚光器 10.2.2 光學(xué)性質(zhì) 這種超顯微鏡有一個(gè)心形腔，

31、上部視野涂黑，強(qiáng)烈的照射光通入心形腔后不能直接射入目鏡，而是在腔壁上幾經(jīng)反射，改變方向，最后從側(cè)面會聚在試樣上。第58頁/共147頁第五十八頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 從超顯微鏡可以獲得哪些有用信息？（1） 可以測定球狀膠粒的平均半徑。（2） 間接推測膠粒的形狀和不對稱性。例如，球狀 粒子不閃光，不對稱的粒子在向光面變化時(shí)有 閃光現(xiàn)象。（3） 判斷粒子分散均勻的程度。粒子大小不同，散 射光的強(qiáng)度也不同。（4） 觀察膠粒的布朗運(yùn)動 、電泳、沉降和凝聚等 現(xiàn)象。 10.2.2 光學(xué)性質(zhì)第59頁/共147頁第五十九頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.

32、3 溶膠的電學(xué)性質(zhì) 1. 電泳2. 雙電層和動電電勢3. 電滲4. 流動電勢5. 沉降電勢第60頁/共147頁第六十頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3 溶膠的電學(xué)性質(zhì) （1 1）吸附）吸附膠粒帶電的原因 膠粒在形成過程中，膠核優(yōu)先吸附某種離子，使膠粒帶電。 例如： 在AgI溶膠的制備過程中，如果AgNO3過量，則膠核優(yōu)先吸附Ag+離子，使膠粒帶正電； 如果KI過量，則優(yōu)先吸附I - 離子，膠粒帶負(fù)電。第61頁/共147頁第六十一頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3 溶膠的電學(xué)性質(zhì) 如黏土和分子篩等由硅氧四面體和鋁氧四面體組成，由H+ ，Na

33、+等離子來平衡電荷，當(dāng)在介質(zhì)中擴(kuò)散時(shí)，黏土和分子篩等微粒就帶負(fù)電。膠粒帶電的原因 當(dāng)Al3+離子被兩價(jià)離子同晶置換后，黏土和分子篩等微粒帶負(fù)電就更多。(2) 同晶置換第62頁/共147頁第六十二頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3 溶膠的電學(xué)性質(zhì)膠粒帶電的原因(3) 膠粒的電離 離子型固體電解質(zhì)形成溶膠時(shí)，由于正、負(fù)離子溶解量不同，使膠粒帶電。 例如：將AgI制備溶膠時(shí)，由于Ag+較小，活動能力強(qiáng)，比I-容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使膠粒帶負(fù)電。第63頁/共147頁第六十三頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3 溶膠的電學(xué)性質(zhì)膠粒帶電的原因(3)

34、膠粒的電離 又例如蛋白質(zhì)分子，有許多羧基和胺基，在pH較高的溶液中，離解生成PCOO-離子而負(fù)帶電；在pH較低的溶液中，生成P-NH3+離子而帶正電。 在某一特定的pH條件下，生成的-COO-和-NH3+數(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的凈電荷為零，這pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn) 。第64頁/共147頁第六十四頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3 溶膠的電學(xué)性質(zhì)電動現(xiàn)象分兩類(1) 因電而動 由于膠粒帶電，而溶膠是電中性的，則介質(zhì)帶與膠粒相反的電荷。 膠粒在重力場作用下發(fā)生沉降，而產(chǎn)生沉降電勢；帶電的介質(zhì)發(fā)生流動，則產(chǎn)生流動電勢。 在外電場作用下，膠粒和介質(zhì)分別向帶相反電荷的電極移動，

35、就產(chǎn)生了電泳和電滲的電動現(xiàn)象。(1) 因動而產(chǎn)生電第65頁/共147頁第六十五頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.1 電泳影響電泳的因素有： 帶電膠?；虼蠓肿釉谕饧与妶龅淖饔孟孪驇喾措姾傻碾姌O作定向移動的現(xiàn)象稱為電泳。 從電泳現(xiàn)象可以獲得膠粒或大分子的結(jié)構(gòu)、大小和形狀等有關(guān)信息。(1) 帶電粒子的大小、形狀；(3) 介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度，pH值和粘度；(2) 粒子表面電荷的數(shù)目；(4) 電泳的溫度和外加電壓等。第66頁/共147頁第六十六頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.1 電泳電泳儀的類型 界面移動電泳儀 首先在漏斗中裝上待

36、測溶膠，使溶膠進(jìn)入U(xiǎn)型管達(dá)左、右兩活塞,使兩臂液面等高 在溶膠上部的管中加入超濾液或等滲溶液。第67頁/共147頁第六十七頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.1 電泳 小心打開活塞 ，接通電源，觀察液面的變化。若是無色溶膠，必須用紫外吸收等光學(xué)方法讀出液面的變化。 根據(jù)通電時(shí)間和液面升高或下降的刻度計(jì)算電泳速度。 選擇合適的介質(zhì)，使電泳過程中保持液面清晰。 第68頁/共147頁第六十八頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.1 電泳Tiselius 電泳儀 沿aa,bb和cc都可以水平滑移。 實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，從bb處將上部移開，下面A,B部分裝上

37、溶膠，然后將上部移到原處。在C部裝上超濾液，在bb處有清晰界面。第69頁/共147頁第六十九頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.1 電泳Tiselius 電泳儀 接通直流電源，在電泳過程中可以清楚的觀察到界面的移動。 從而可以判斷膠粒所帶電荷和測定電泳速度等。第70頁/共147頁第七十頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.1 電泳區(qū)帶電泳 區(qū)帶電泳實(shí)驗(yàn)簡便、易行，樣品用量少，分離效率高，是分析和分離蛋白質(zhì)等的生物膠體的基本方法。 常用的區(qū)帶電泳有：紙上電泳，圓盤電泳和板上電泳等。 將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、負(fù)電極，在其上面進(jìn)行

38、電泳，從而將電泳速度不同的各組成分離。 第71頁/共147頁第七十一頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.1 電泳區(qū)帶電泳紙上電泳 用濾紙作為支持物的電泳稱為紙上電泳。 先將一厚濾紙條在一定pH的緩沖溶液中浸泡，取出后兩端夾上電極，在濾紙中央滴少量待測溶膠 電泳速度不同的各組分即以不同速度沿紙條運(yùn)動。第72頁/共147頁第七十二頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.1 電泳區(qū)帶電泳紙上電泳 經(jīng)一段時(shí)間后，在紙條上形成距起點(diǎn)不同距離的區(qū)帶，區(qū)帶數(shù)等于樣品中的組分?jǐn)?shù)。 將紙條干燥并加熱，將蛋白質(zhì)各組分固定在紙條上，再用適當(dāng)方法進(jìn)行分析。第73頁/

39、共147頁第七十三頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.1 電泳 凝膠電泳 用淀粉凝膠、瓊膠或聚丙烯酰胺等凝膠作為載體，則稱為凝膠電泳。 將凝膠裝在玻管中，電泳后各組分在管中形成圓盤狀，稱為圓盤電泳 凝膠電泳的分辨率極高。例如，紙上電泳只能將血清分成五個(gè)組分，而用聚丙烯酰胺凝膠作的圓盤電泳可將血清分成25個(gè)組分。第74頁/共147頁第七十四頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.1 電泳 板上電泳如果將凝膠鋪在玻板上進(jìn)行的電泳稱為平板電泳。第75頁/共147頁第七十五頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.1 電泳顯微電

40、泳儀 該方法簡單、快速，膠體用量少，可以在膠粒所處的環(huán)境中直接觀察和測定電泳速度和電動電位。 裝置中用的是鉑黑電極，觀察管用玻璃制成。電泳池是封閉的，電泳和電滲同時(shí)進(jìn)行。 但只能測定顯微鏡可分辨的膠粒，一般在200 nm以上。第76頁/共147頁第七十六頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.2 雙電層和動電電勢擴(kuò)散雙電層模型 當(dāng)固體與液體接觸時(shí)，可以是固體從溶液中選擇性吸附某種離子，也可以是固體分子本身發(fā)生電離作用而使離子進(jìn)入溶液 1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板型模型，提出了擴(kuò)散雙電層模型； 以致使固液兩相分別帶有不同符號的電荷，在界面上形成了

41、雙電層的結(jié)構(gòu)。 第77頁/共147頁第七十七頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20緊密層 10.3.2 雙電層和動電電勢擴(kuò)散雙電層模型 x+ + + + + + + + + + + + +AB0擴(kuò)散層 第78頁/共147頁第七十八頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.2 雙電層和動電電勢Stern雙電層模型 x+ + + + + + + + + + + + +AB01第79頁/共147頁第七十九頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.2 雙電層和動電電勢 由于離子的溶劑化作用，膠粒在移動時(shí)，緊密層會結(jié)合一定數(shù)量的溶劑分子一起移動。

42、x+ + + + + + + + + + + + +AB01 滑移的切動面由曲線表示。第80頁/共147頁第八十頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.2 雙電層和動電電勢 從固體表面到Stern平面，電位呈直線下降，用1表示 。x+ + + + + + + + + + + + +AB010 是熱力學(xué)電勢 從滑移界面到本體溶液的電位降稱為動電電勢，用 表示第81頁/共147頁第八十一頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 由于離子的溶劑化作用，膠粒在移動時(shí)，緊密層會結(jié)合一定數(shù)量的溶劑分子一起移動，所以滑移的切動面由比Stern層略右的曲線表示。 從固體表面

43、到Stern平面，電位從0直線下降為 10.3.2 雙電層和動電電勢Stern平面第82頁/共147頁第八十二頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 在外加電場作用下，帶電的介質(zhì)通過多孔膜或半徑為110 nm的毛細(xì)管作定向移動，這種現(xiàn)象稱為電滲。 外加電解質(zhì)對電滲速度影響顯著，隨著電解質(zhì)濃度的增加，電滲速度降低，甚至?xí)淖冸姖B的方向。 電滲方法有許多實(shí)際應(yīng)用，如溶膠凈化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。 10.3.3 電滲第83頁/共147頁第八十三頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.3 電滲 電滲實(shí)驗(yàn) 如果多孔膜吸附陰離子，則介質(zhì)帶正電，通電時(shí)介質(zhì)向陰

44、極移動；圖中，3為多孔膜，可以用濾紙、玻璃或棉花等構(gòu)成也可以用氧化鋁、碳酸鋇、AgI等物質(zhì)構(gòu)成。 反之，多孔膜吸附陽離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向陽極移動。第84頁/共147頁第八十四頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 在U型管1,2中盛電解質(zhì)溶液 10.3.3 電滲將電極5,6接通直流電 從有刻度的毛細(xì)管 4中，準(zhǔn)確地讀出液面的變化。 第85頁/共147頁第八十五頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 電滲實(shí)驗(yàn)第86頁/共147頁第八十六頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 含有離子的液體在加壓或重力等外力的作用下，流經(jīng)多孔膜或毛細(xì)管時(shí)會產(chǎn)生電勢差。 1

45、0.3.4 流動電勢 這種因流動而產(chǎn)生的電勢稱為流動電勢。第87頁/共147頁第八十七頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.3.4 流動電勢第88頁/共147頁第八十八頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 因?yàn)楣鼙跁侥撤N離子，使固體表面帶電，電荷從固體到液體有個(gè)分布梯度。 在用泵輸送原油或易燃化工原料時(shí)，要使管道接地或加入油溶性電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，防止流動電勢可能引發(fā)的事故。 當(dāng)外力迫使擴(kuò)散層移動時(shí)，流動層與固體表面之間會產(chǎn)生電勢差，當(dāng)流速很快時(shí)，有時(shí)會產(chǎn)生電火花。 10.3.4 流動電勢第89頁/共147頁第八十九頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2

46、021-11-20 10.3.4 流動電勢第90頁/共147頁第九十頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 在重力場的作用下，帶電的分散相粒子，在分散介質(zhì)中迅速沉降時(shí)，使底層與表面層的粒子濃度懸殊，從而產(chǎn)生電勢差，這就是沉降電勢。 貯油罐中的油內(nèi)常會有水滴，水滴的沉降會形成很高的電勢差，有時(shí)會引發(fā)事故。通常在油中加入有機(jī)電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，降低沉降電勢。 10.3.5 沉降電勢第91頁/共147頁第九十一頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 12.4 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用 1. 溶膠的穩(wěn)定性 3. 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 2. 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響第92

47、頁/共147頁第九十二頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.1 溶膠的穩(wěn)定性1. Brown 運(yùn)動 由于溶膠粒子小，Brown運(yùn)動激烈，在重力場中不易沉降，使溶膠具有動力穩(wěn)定性。 但是，如果Brown運(yùn)動太激烈，增加了粒子互碰的機(jī)會，一旦粒子合并變大，在重力場中就會沉降。 Brown運(yùn)動不足以維持憎液溶膠的穩(wěn)定性第93頁/共147頁第九十三頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.1 溶膠的穩(wěn)定性膠粒都是帶電的，同一種膠粒都帶相同的電荷。2. 電位 膠粒移動時(shí)，從滑移界面到本體溶液的電位降稱為動電電勢，或 電位。膠粒之間有相互吸引的能量Va膠粒之

48、間有相互排斥的能量Vr膠粒之間總的作用能 為Va+Vr第94頁/共147頁第九十四頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.1 溶膠的穩(wěn)定性d0粒子間相互作用能與其距離的關(guān)系曲線Va+Vr第95頁/共147頁第九十五頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.1 溶膠的穩(wěn)定性當(dāng)粒子相距較大時(shí)，主要為吸力，總勢能為負(fù)值darVV0粒子間相互作用能與其距離的關(guān)系曲線 當(dāng)靠近到一定距離，雙電層重疊，排斥力起主要作用，勢能升高 要使粒子聚結(jié)必須克服這個(gè)勢壘。 電位越大，這個(gè)勢壘就越高 這就是加少量電解質(zhì)作穩(wěn)定劑的原因第96頁/共147頁第九十六頁，編輯于星期六

49、：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.2 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響1. DLVO 理論 兩個(gè)前蘇聯(lián)科學(xué)家和兩個(gè)荷蘭科學(xué)家從理論上闡明了溶膠的穩(wěn)定性及外加電解質(zhì)的影響，后來人們以他們名字的第一個(gè)字母稱為DLVO 理論在膠粒相距較遠(yuǎn)時(shí)，主要以van der Waals引力為主 當(dāng)膠?？拷诫p電層重疊時(shí)，主要以排斥力為主，形成一個(gè)勢能壘 DLVO 理論對這些作用能作了定量處理，從理論上說明了聚沉值與使溶膠聚沉的電解質(zhì)反號離子電價(jià)之間的關(guān)系。第97頁/共147頁第九十七頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 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

50、使一定量的溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉所需電解質(zhì)的最小濃度。 對同一溶膠，外加電解質(zhì)的離子價(jià)數(shù)越低，其聚沉值越大。聚沉能力與聚沉值的次序剛好相反 聚沉值越大的電解質(zhì)，聚沉能力越弱；反之，聚沉值越小的電解質(zhì)，其聚沉能力越強(qiáng)。第98頁/共147頁第九十八頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.2 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響 3. 與膠粒帶相反電荷離子的影響 與膠粒帶相反電荷離子的價(jià)數(shù)越高，聚沉值越小，聚沉能力越強(qiáng)。 Schulze-Hardy 規(guī)則聚沉值與異電性離子價(jià)數(shù)的六次方成反比 例如，對于給定的溶膠，異電性離子分別為1、2、3 價(jià)，則聚沉值的比例為： 100 1.6 0.1

51、4 即 666111 123 :第99頁/共147頁第九十九頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.2 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響+4HCsRbHKNaLi N 4. 感膠離子序 與膠粒帶相反電荷的離子就是價(jià)數(shù)相同，其聚沉能力也有差異。 例如，對膠粒帶負(fù)電的溶膠，一價(jià)陽離子硝酸鹽的聚沉能力次序?yàn)?對帶正電的膠粒，一價(jià)陰離子的鉀鹽的聚沉能力次序?yàn)?這種次序稱為感膠離子序（lyotropic series)。3FCl Br N O I第100頁/共147頁第一百頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.3 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 1. 物理因素濃度的影

52、響溫度的影響外加作用力影響濃度增加，粒子碰撞機(jī)會增多，使膠粒易于凝聚溫度升高，粒子碰撞機(jī)會增多，碰撞強(qiáng)度增加 將溶膠放入高速離心機(jī)，由于膠粒與介質(zhì)的密度不同，離心力不同而分離。第101頁/共147頁第一百零一頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.3 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 2. 高分子化合物的影響（1）敏化作用 將少量大分子溶液加入憎液溶膠，就可以促使溶膠聚沉的現(xiàn)象稱為敏化作用； 憎液溶膠的膠粒粘附在大分子上，大分子起了一個(gè)橋梁作用，把膠粒聯(lián)系在一起，使之更容易聚沉 例如，對SiO2進(jìn)行重量分析時(shí)，在SiO2的溶膠中加入少量明膠，使SiO2 的膠粒粘附在明膠上而聚沉

53、，便于過濾，減少損失，使分析更準(zhǔn)確。第102頁/共147頁第一百零二頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.3 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 2. 高分子化合物的影響（2）保護(hù)作用 將較多量的大分子溶液加入憎液溶膠，可以保護(hù)溶膠不被聚沉，這種現(xiàn)象稱為大分子溶液對溶膠的保護(hù)作用； 大分子吸附在憎液溶膠膠粒的周圍，使膠粒不能直接接觸，可以保護(hù)溶膠不被聚沉。第103頁/共147頁第一百零三頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.3 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素第104頁/共147頁第一百零四頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.3 影

54、響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 2. 高分子化合物的影響金值（gold number） 齊格蒙弟提出的金值含義 用“金值”作為大分子化合物保護(hù)金溶膠能力的一種量度，金值越小，保護(hù)劑的能力越強(qiáng)。 為了保護(hù)10 cm3 0.006%的金溶膠，在加入1 cm310% NaCl 溶液后不致聚沉，所需高分子的最少質(zhì)量稱為金值，一般用mg表示。第105頁/共147頁第一百零五頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.3 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 3. 有機(jī)化合物離子的影響 用葡萄糖酸內(nèi)脂可以使天然豆?jié){凝聚，制成內(nèi)脂豆腐 有機(jī)化合物的離子都具有強(qiáng)吸附能力，所以有很強(qiáng)的聚沉能力第106頁/共14

55、7頁第一百零六頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.4.3 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 4. 帶不同電荷膠粒的相互影響將膠粒帶相反電荷的溶膠互相混合，也會發(fā)生聚沉 與加入電解質(zhì)情況不同的是，當(dāng)兩種溶膠的用量恰能使其所帶相反電荷的量相等時(shí)，才會完全聚沉否則會不完全聚沉，甚至不聚沉。 在污水處理或自來水廠使水凈化時(shí)，常要加凈化劑 ，水解形成的 溶膠帶正電，而天然的泥砂粒子帶負(fù)電，由于正負(fù)溶膠相互作用使水澄清24 3Al (SO )3Al(OH)第107頁/共147頁第一百零七頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.5 大分子概說1. 何謂大分子2. 大分子溶

56、液的特點(diǎn)3. 大分子物質(zhì)的摩爾質(zhì)量4. 大分子溶液的黏度第108頁/共147頁第一百零八頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.5.1 何謂大分子 Staudinger 把相對分子質(zhì)量大于104的物質(zhì)稱之為大分子，主要有： 人工合成大分子： 如合成橡膠、聚烯烴、樹脂和合 成纖維等。 合成的功能高分子材料：如光敏高分子、導(dǎo)電性高 分子、醫(yī)用高分子和高分子膜等 天然大分子： 如淀粉、蛋白質(zhì) 、纖維素、核酸 和各種生物大分子等。 第109頁/共147頁第一百零九頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.5.2 大分子溶液的特點(diǎn) 1. 類似于小分子溶液的特點(diǎn) 2.

57、 類似于溶膠的特點(diǎn) 3. 大分子溶液自身的特點(diǎn)第110頁/共147頁第一百一十頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 溶液類型性質(zhì)憎液溶膠大分子溶液小分子溶液膠粒大小1100nm1100nm1nm分散相存在單元多分子組成的膠粒單分子單分子能否透過半透膜不能不能能是否熱力學(xué)穩(wěn)定體系不是是是丁鐸爾效應(yīng)強(qiáng)微弱微弱粘度小，與介質(zhì)相似大小對外加電解質(zhì)敏感不太敏感不敏感聚沉后再加分散介質(zhì)不可逆可逆可逆三種溶液性質(zhì)的比較第111頁/共147頁第一百一十一頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 10.5.3 大分子物質(zhì)的摩爾質(zhì)量1. 數(shù)均摩爾質(zhì)量2. 質(zhì)均摩爾質(zhì)量3. 黏均摩爾質(zhì)量

58、 由于聚合過程中，每個(gè)分子的聚合程度可以不一樣，所以聚合物的摩爾質(zhì)量只能是一個(gè)平均值。而且，測定和平均的方法不同，得到的平均摩爾質(zhì)量也不同。常用有四種平均方法，因而有四種表示法： *4. Z均摩爾質(zhì)量第112頁/共147頁第一百一十二頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 1. 數(shù)均摩爾質(zhì)量112212iniin Mn MnnnnMMBBBBBn Mn數(shù)均摩爾質(zhì)量可以用端基分析法和滲透壓法測定。 設(shè)有一高分子溶液，各組分的物質(zhì)的量分別為n1，n2，, ni , 其對應(yīng)的摩爾質(zhì)量為M1，M2，Mi ，則數(shù)均摩爾質(zhì)量的定義為：第113頁/共147頁第一百一十三頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二

59、十五分。2021-11-20 2. 質(zhì)均摩爾質(zhì)量112212imiim Mm MmmmmMMBBBm Mm 設(shè)高分子物質(zhì)的總質(zhì)量為m，各組分的質(zhì)量分別為m1，m2，, mi , 其對應(yīng)的摩爾質(zhì)量為M1，M2，Mi ，則質(zhì)均摩爾質(zhì)量的定義為：質(zhì)均摩爾質(zhì)量可以用光散射法測定。第114頁/共147頁第一百一十四頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 3. 黏均摩爾質(zhì)量 用粘度法測定的摩爾質(zhì)量稱為粘均摩爾質(zhì)量。它的定義是：1/BBBvm MMmm為大分子物質(zhì)的總質(zhì)量， mB是摩爾質(zhì)量為MB質(zhì)量組分的質(zhì)量。式中 為與溶劑、大分子化合物和溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，常見物質(zhì)的 值有表可查。第115頁

60、/共147頁第一百一十五頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 *4. Z均摩爾質(zhì)量BBBzZ MMZBBBZm MBBBmn M 在光散射法中利用Zimm圖從而計(jì)算的高分子摩爾質(zhì)量稱為Z均摩爾質(zhì)量，它的定義是： 式中：第116頁/共147頁第一百一十六頁，編輯于星期六：點(diǎn) 二十五分。2021-11-20 測定大分子化合物摩爾質(zhì)量分布的方法 （1）利用大分子化合物的溶解度與分子大小的依賴關(guān)系，用沉淀分級、梯度淋洗分級等方法，將試樣分成摩爾質(zhì)量比較均一的若干級分。 （2）利用分子大小不同，其動力性質(zhì)也不同，用超離心沉降等方法，將試樣分級。 （3）利用凝膠色譜法，根據(jù)分子大小不同，淋