第9章膠體體學(xué)

1、 溶膠透鏡光源丁達(dá)爾效應(yīng) - -膠體系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì)膠體系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì)- -溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)- - 溶膠的電學(xué)性質(zhì)溶膠的電學(xué)性質(zhì)- -憎液溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論理論憎液溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論理論- - 乳狀液乳狀液- -膠體系統(tǒng)的制備膠體系統(tǒng)的制備-6 -6 憎液溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)憎液溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)- - 分散系統(tǒng)的分類及其主要特征分散系統(tǒng)的分類及其主要特征- -憎液溶膠的聚沉憎液溶膠的聚沉 例如：云，牛奶，珍珠膠體是一種分散系統(tǒng)膠體是一種分散系統(tǒng)分散相分散相-被分散的物質(zhì)分散介質(zhì)分散介質(zhì)-起分散作用的物質(zhì)。 分散體系分散體系: :把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成分散體系。 有三種方

2、法：分子分散系統(tǒng)1). 按分散相粒子的大小分：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 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 分子分散體系分子分散體系(d1000nm）目測(cè)是混濁不均勻體系，放置后會(huì)沉淀或分層，如黃河水。多相、熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)。1)按分散相粒子的大小分： 分分散散系系統(tǒng)統(tǒng)的的分分類類及及特特征征(總總結(jié)結(jié)) 系系統(tǒng)統(tǒng) 分分散散相相粒粒子子 直直徑徑d 系系統(tǒng)統(tǒng)相相態(tài)態(tài) 熱熱力力學(xué)學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定定性性 實(shí)實(shí)例例 真真溶溶液液 d 1 nm 均均相相 穩(wěn)穩(wěn)定定 各各種種分分子子、原原子子、離離子子溶溶液液 如如乙乙醇醇水水溶溶液液、

3、 NaCl水水溶溶液液、空空氣氣等等 膠膠體體系系統(tǒng)統(tǒng) 1d 1000nm 多多相相 不不穩(wěn)穩(wěn)定定 乳乳狀狀液液、懸懸浮浮液液、泡泡沫沫 如如牛牛奶奶、豆豆?jié){漿、泥泥漿漿等等 2). 按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分： 膠膠體體系系統(tǒng)統(tǒng)3). 按膠體溶液的穩(wěn)定性分： 分散相不溶于分散介質(zhì)，有很大相 界面，是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)。(憎液溶膠) 高分子以分子形式溶于介 質(zhì)，分散相與分散介質(zhì)間無相界面，是熱 力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。(親液溶膠)分散相為表面活性分子締合形 成的膠束，在水中，表面活性劑分子的親油 基團(tuán)向里，親水基團(tuán)向外，分散相與分散介 質(zhì)親和性良好，是熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。 粗分散系統(tǒng)乳狀液：液體分散在液體中泡

4、沫：氣體分散在液體中懸浮液：固體分散在液體中粗分散系統(tǒng) d1000nm高度分散的；多相的；熱力學(xué)不穩(wěn)定 粗分散系統(tǒng)粗分散系統(tǒng)(d1000nm)分子分散系統(tǒng)分子分散系統(tǒng)(d1nm)膠體系統(tǒng)膠體系統(tǒng)(1d1000nm)聚集分散 1 1、為什么晴天的天空呈藍(lán)色？為什么日出、日落時(shí)、為什么晴天的天空呈藍(lán)色？為什么日出、日落時(shí)云彩特別紅？云彩特別紅？2 2、為什么危險(xiǎn)信號(hào)燈用紅色？為什么車輛在霧天、為什么危險(xiǎn)信號(hào)燈用紅色？為什么車輛在霧天行駛時(shí)霧燈規(guī)定用黃色？行駛時(shí)霧燈規(guī)定用黃色？3 3、為什么在做旋光分析時(shí)，光源用的是鈉光燈？、為什么在做旋光分析時(shí)，光源用的是鈉光燈？ 丁達(dá)爾效應(yīng)丁達(dá)爾效應(yīng) ：在暗室中

5、，將一束聚集的光線投射到膠：在暗室中，將一束聚集的光線投射到膠體系統(tǒng)上，在與入射光垂直的方向上，可觀察到一個(gè)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)亮的光錐，此現(xiàn)象稱為丁達(dá)爾效應(yīng)。發(fā)亮的光錐，此現(xiàn)象稱為丁達(dá)爾效應(yīng)。溶膠透鏡光源丁達(dá)爾效應(yīng) 入射光波長(zhǎng)入射光波長(zhǎng) 分散粒子尺寸分散粒子尺寸散射散射（可見光波長(zhǎng)（可見光波長(zhǎng) 400 -760 nm400 -760 nm； 膠粒膠粒 1-1000nm)1-1000nm) 入射光頻率入射光頻率 = = 分子固有頻率分子固有頻率 吸收吸收 無作用無作用 透過透過光照射到微粒表面時(shí)光照射到微粒表面時(shí)可見光的波長(zhǎng)約在400-700 nm之間。 （1）當(dāng)光

6、束通過粗分散體系，由于粒子大于入射光的波長(zhǎng)，主要發(fā)生反射，使體系呈現(xiàn)混濁。 （2）當(dāng)光束通過膠體溶液，由于膠粒直徑小于可見光波長(zhǎng)，主要發(fā)生散射，可以看見光柱，溶膠是多相不均勻體系，在膠粒和介質(zhì)分子上產(chǎn)生的散射光不能完全抵消。 （3）當(dāng)光束通過分子溶液，因溶液均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，或散射光太弱，看不見散射光。光是一種電磁波，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。 9-3-1 Tyndall9-3-1 Tyndall（丁鐸爾）效應(yīng)（丁鐸爾）效應(yīng) 9-3-29-3-2 瑞利（瑞利（RayleighRayl

7、eigh） 公式公式 I ：?jiǎn)挝惑w積散射光強(qiáng)度：?jiǎn)挝惑w積散射光強(qiáng)度 ； I0 0 ：入射光強(qiáng)度；：入射光強(qiáng)度； ：入射光波長(zhǎng)入射光波長(zhǎng)；V ：每個(gè)分散相粒子的體積；：每個(gè)分散相粒子的體積；C ：?jiǎn)挝惑w積中的粒子數(shù)；：?jiǎn)挝惑w積中的粒子數(shù)；n2 2 ：分散相的折射率；分散相的折射率； n1 1：分散介質(zhì)的折射率；：分散介質(zhì)的折射率； ：散射角散射角（觀察方向與入射方向夾角）（觀察方向與入射方向夾角）；r ： 觀測(cè)距離觀測(cè)距離（觀察者與散射中心的距離）。（觀察者與散射中心的距離）。 用丁達(dá)爾效應(yīng)可鑒別真溶液、高分子溶液、和溶膠。溶膠-丁達(dá)爾效應(yīng)顯著散色光稱為乳光，乳光的強(qiáng)度又稱為濁度。 真溶液-無丁

8、達(dá)爾效應(yīng)(V太小)高分子溶液-丁達(dá)爾效應(yīng)微弱(n和n0相差太小)粗分散系統(tǒng)-由于分散相粒子的尺寸,無散射 問題答案問題答案答：太陽光由七色光組成。空氣中有灰層微粒和小水滴，當(dāng)陽光照射地球時(shí)，其中，波長(zhǎng)較短的藍(lán)光、紫光被微粒散射后的散射光較強(qiáng)，所以，看到的天空呈藍(lán)色，實(shí)際上看到的是這種散射光。而在日出、日落時(shí)，太陽接近地平線，陽光要穿過厚厚的大氣層我們才能看到。陽光中短波長(zhǎng)的青色、藍(lán)色、紫色光被大氣層中的微粒散射掉了，我們看到的是散射較弱的紅色、橙色的透射光，所以特別絢麗多彩。1、為什么晴天的天空呈藍(lán)色？為什么日出、日落時(shí)云彩特別紅？ 答：因?yàn)榧t色光波長(zhǎng)很長(zhǎng)，不容易散射，傳得遠(yuǎn)，可以讓人在很遠(yuǎn)時(shí)

9、看到危險(xiǎn)信號(hào)。 霧天，如果用白色霧燈，其中一部分短波長(zhǎng)的光被霧滴散射，光線就會(huì)變?nèi)?。而黃色光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，不容易散射。所以霧天在高速公路上，必須把后霧燈打開，黃色的霧燈很遠(yuǎn)就能看見，可以防止汽車追尾相撞。2、為什么危險(xiǎn)信號(hào)燈用紅色？為什么車輛在霧天行駛時(shí)霧燈規(guī)定用黃色？ 答：因?yàn)樵谡崽撬鈺r(shí)，主要測(cè)定其旋光度的變化，而不希望有散射因素干擾。鈉光燈放出的是單一的、波長(zhǎng)較長(zhǎng)的黃色光，不容易發(fā)生散射。3、為什么在做旋光分析時(shí)，光源用的是鈉光燈？ 1、Brown 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)2、擴(kuò)散、擴(kuò)散3、沉降與沉降平衡、沉降與沉降平衡 1827年年,植物學(xué)家布朗植物學(xué)家布朗( Brown)在顯微鏡下在顯微鏡下,看到懸浮看

10、到懸浮在水中的花粉粒子處于不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在水中的花粉粒子處于不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。以后發(fā)現(xiàn)，線度以后發(fā)現(xiàn)，線度C2。膠粒從。膠粒從C1區(qū)向區(qū)向C2區(qū)遷移的現(xiàn)象區(qū)遷移的現(xiàn)象A BCDFFC1C2 多相分散系統(tǒng)中的粒子，因受多相分散系統(tǒng)中的粒子，因受重力作用重力作用而下沉而下沉的過程，稱為的過程，稱為沉降沉降。 沉降沉降與布朗運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的與布朗運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的擴(kuò)散擴(kuò)散為一對(duì)矛盾的兩個(gè)方面。為一對(duì)矛盾的兩個(gè)方面。當(dāng)擴(kuò)散力和重力相等時(shí)達(dá)沉降平衡當(dāng)擴(kuò)散力和重力相等時(shí)達(dá)沉降平衡 沉降平衡：分散相粒子本身的重力使粒子沉降；而介質(zhì)的粘度及布朗運(yùn)動(dòng)引起的擴(kuò)散作用阻止粒子下沉；當(dāng)擴(kuò)散速率等于沉降速率時(shí)，體

11、系達(dá)到沉降平衡。達(dá)沉降平衡時(shí)，粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，且這種濃度梯度不隨時(shí)間而變。h1h2dh 1 1、電動(dòng)現(xiàn)象、電動(dòng)現(xiàn)象 2 2、膠體的帶電的原因膠體的帶電的原因4 4、溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)、溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 3 3、雙電層理論雙電層理論 1、貯油罐中通常要加入少量有機(jī)電解質(zhì)，否則有爆炸的危險(xiǎn)，這是為什么？為什么輸油管要接地？2、在一個(gè)U型管中間，放用AgCl晶體組成的多孔塞,管中放濃度為0.001mol.dm-3的 KCl溶液。多孔塞兩邊放接直流電源的電極。通電時(shí)溶液將向哪一極方向移動(dòng)? 溶膠是一個(gè)高度分散的、多相、具有較高的表面自由焓的熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，粒子有自動(dòng)聚結(jié)變大的趨勢(shì)，但事實(shí)

12、上很多溶膠可以在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定存在而不聚結(jié)，有時(shí)竟可長(zhǎng)達(dá)幾年甚至幾十年。像法拉第于1858年制成的紅色金溶膠，一直保存到20世紀(jì)20年代才沉淀下來。 經(jīng)研究表明與膠粒帶電有直接關(guān)系，粒子帶電是溶膠穩(wěn)定的主要原因。9-5-1電動(dòng)現(xiàn)象電動(dòng)現(xiàn)象 電泳 在外加電場(chǎng)作用下，帶電的分散相粒子在分散介質(zhì)中向相反符號(hào)電極移動(dòng)的現(xiàn)象。 影響電泳的因素有：帶電粒子的大小、形狀；粒子表面電荷的數(shù)目；介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度，pH值和粘度；電泳的溫度和外加電壓等。圖圖10-7 10-7 電泳電泳+ + + + + + + + + + + + + + + + + +動(dòng)畫動(dòng)畫 由于膠粒帶電，而溶膠是電中性的，則介

13、質(zhì)帶與膠粒相反的電荷。電動(dòng)現(xiàn)象分四類 電滲電滲 在外加電場(chǎng)作用在外加電場(chǎng)作用下，分散介質(zhì)下，分散介質(zhì)( (由過剩反離由過剩反離子所攜帶子所攜帶) )通過多孔膜或極通過多孔膜或極細(xì)的毛細(xì)管移動(dòng)的現(xiàn)象細(xì)的毛細(xì)管移動(dòng)的現(xiàn)象( (此此時(shí)帶電的固相不動(dòng)時(shí)帶電的固相不動(dòng)) )+ + + + + + + + + + + + + + + +圖10-8 電滲 流動(dòng)電勢(shì)流動(dòng)電勢(shì)在外加壓力下，在外加壓力下，迫使液體流經(jīng)相對(duì)靜止的固迫使液體流經(jīng)相對(duì)靜止的固體表面體表面( (如毛細(xì)管如毛細(xì)管) )而產(chǎn)生的而產(chǎn)生的電勢(shì)叫流動(dòng)電勢(shì)電勢(shì)叫流動(dòng)電勢(shì)( (它是電滲的它是電滲的逆現(xiàn)象逆現(xiàn)象) )。氣體V壓力毛細(xì)管圖10-9流動(dòng)電勢(shì)

14、動(dòng)畫動(dòng)畫 沉降電勢(shì)沉降電勢(shì) 由于固體粒子或液滴在分散介質(zhì)由于固體粒子或液滴在分散介質(zhì)中沉降使流體的表面層與底層之間產(chǎn)生的電勢(shì)差叫中沉降使流體的表面層與底層之間產(chǎn)生的電勢(shì)差叫沉降電勢(shì)沉降電勢(shì)( (它是電泳的逆現(xiàn)象它是電泳的逆現(xiàn)象) )。圖沉降電勢(shì)+V 膠粒在重力場(chǎng)作用下發(fā)生沉降，產(chǎn)生沉降電勢(shì)；帶電的介質(zhì)發(fā)生流動(dòng)，產(chǎn)生流動(dòng)電勢(shì)。因動(dòng)而產(chǎn)生電。 以上四種現(xiàn)象都稱為電動(dòng)現(xiàn)象。故電動(dòng)現(xiàn)象證明膠體粒子是帶電的。在外電場(chǎng)作用下，膠粒和介質(zhì)分別向帶相反電荷的電極移動(dòng)，產(chǎn)生了電泳和電滲的電動(dòng)現(xiàn)象，因電而動(dòng)。 答：因?yàn)橛椭谐：行∷?，形成油包水的乳狀液，答：因?yàn)橛椭谐：行∷?，形成油包水的乳狀液，水滴帶有電?/p>

15、。進(jìn)入貯油罐后，由于重力的作用，水滴帶有電荷。進(jìn)入貯油罐后，由于重力的作用，小水滴下沉，會(huì)產(chǎn)生一定的沉降電勢(shì)，給油罐帶來小水滴下沉，會(huì)產(chǎn)生一定的沉降電勢(shì)，給油罐帶來危險(xiǎn)。所以加入一定量的有機(jī)電解質(zhì)，增加油的電危險(xiǎn)。所以加入一定量的有機(jī)電解質(zhì)，增加油的電導(dǎo)，減小沉降電勢(shì)，防止事故的發(fā)生。在用泵輸送導(dǎo)，減小沉降電勢(shì)，防止事故的發(fā)生。在用泵輸送石油或其它碳?xì)浠衔飼r(shí)，由于壓差迫使液體流動(dòng)，石油或其它碳?xì)浠衔飼r(shí)，由于壓差迫使液體流動(dòng)，在擴(kuò)散層和管道表面會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這是流動(dòng)電勢(shì)，在擴(kuò)散層和管道表面會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這是流動(dòng)電勢(shì)，在高壓下會(huì)產(chǎn)生火花。為了防止事故發(fā)生，都將這在高壓下會(huì)產(chǎn)生火花。為了防止事故

16、發(fā)生，都將這種管道接地或加入有機(jī)電解質(zhì)。種管道接地或加入有機(jī)電解質(zhì)。1 1、貯油罐中通常要加入少量有機(jī)電解質(zhì)，否則有爆、貯油罐中通常要加入少量有機(jī)電解質(zhì)，否則有爆炸的危險(xiǎn)，這是為什么？為什么輸油管要接地？炸的危險(xiǎn)，這是為什么？為什么輸油管要接地？ 2、在一個(gè)、在一個(gè)U型管中間，放用型管中間，放用AgCl晶體組成的多孔塞晶體組成的多孔塞,管管中放濃度為中放濃度為0.001mol.dm-3的的 KCl溶液。多孔塞兩邊放溶液。多孔塞兩邊放接直流電源的電極。通電時(shí)溶液將向哪一極方向移動(dòng)接直流電源的電極。通電時(shí)溶液將向哪一極方向移動(dòng)?答：答：開始通電時(shí)，溶液將向負(fù)極移動(dòng)。因?yàn)殚_始通電時(shí)，溶液將向負(fù)極移動(dòng)

17、。因?yàn)锳gCl晶體晶體優(yōu)先吸附優(yōu)先吸附Cl- 離子，多孔塞帶負(fù)電，介質(zhì)帶正電，所離子，多孔塞帶負(fù)電，介質(zhì)帶正電，所以電滲時(shí)液體向負(fù)極移動(dòng)。以電滲時(shí)液體向負(fù)極移動(dòng)。KCl濃度增加，濃度增加， 電位下電位下降，電滲速度變慢。當(dāng)用降，電滲速度變慢。當(dāng)用AgNO3代替代替KCl，AgCl優(yōu)先優(yōu)先吸附吸附Ag+離子，介質(zhì)帶負(fù)電，電滲方向與剛才相反。離子，介質(zhì)帶負(fù)電，電滲方向與剛才相反。 溶膠是高度分散的多相系統(tǒng)，有很高的表面自由溶膠是高度分散的多相系統(tǒng)，有很高的表面自由焓，所以膠體粒子表面會(huì)自動(dòng)地，有選擇的吸附溶液中焓，所以膠體粒子表面會(huì)自動(dòng)地，有選擇的吸附溶液中的某種離子以降低系統(tǒng)的自由焓，使系統(tǒng)趨于

18、穩(wěn)定。的某種離子以降低系統(tǒng)的自由焓，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。（1 1）吸附吸附吸附正離子吸附正離子-帶正電帶正電 吸附負(fù)離子吸附負(fù)離子-帶負(fù)電帶負(fù)電 膠核吸附離子是有選擇性的，首先吸附與膠核中膠核吸附離子是有選擇性的，首先吸附與膠核中相同的某種離子，用同離子效應(yīng)使膠核不易溶解。相同的某種離子，用同離子效應(yīng)使膠核不易溶解。法揚(yáng)斯規(guī)則：法揚(yáng)斯規(guī)則：與膠體具有相同化學(xué)元素的離子優(yōu)先與膠體具有相同化學(xué)元素的離子優(yōu)先 被吸附。被吸附。 穩(wěn)定劑：穩(wěn)定劑：含有被吸附離子的物質(zhì)對(duì)溶膠起穩(wěn)定作用，稱含有被吸附離子的物質(zhì)對(duì)溶膠起穩(wěn)定作用，稱例；以例；以KI溶液滴加至溶液滴加至AgNO3溶液中形成的溶液中形成的AgI溶膠溶

19、膠 若若KI過量過量-吸附吸附I-帶負(fù)電、若帶負(fù)電、若AgNO3過量過量-吸附吸附Ag+帶正電帶正電 （2 2）電離）電離: :可電離的大分子溶膠，由于大分子本身可電離的大分子溶膠，由于大分子本身發(fā)生電離，而使膠粒帶電。發(fā)生電離，而使膠粒帶電。 例如硅膠是許多硅酸分子的聚集體例如硅膠是許多硅酸分子的聚集體3+2-23H SiO2HSiO氫離子進(jìn)入液相氫離子進(jìn)入液相, ,硅酸要留在固體表面硅酸要留在固體表面, ,使硅膠帶使硅膠帶負(fù)電負(fù)電. . 當(dāng)固體與液體接觸時(shí)當(dāng)固體與液體接觸時(shí)，由于吸附或電離，由于吸附或電離,使固液兩相帶使固液兩相帶有不同符號(hào)的電荷，有不同符號(hào)的電荷，在界面上形成了雙電層的結(jié)

20、構(gòu)。在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。 對(duì)于雙電層的具體結(jié)構(gòu)，一百多年來不同學(xué)者提出對(duì)于雙電層的具體結(jié)構(gòu)，一百多年來不同學(xué)者提出了不同的看法。了不同的看法。 1910年年Gouy和和1913年年Chapman古依古依-查普曼查普曼,修正修正了平板型模型，提出了了平板型模型，提出了擴(kuò)散雙電層模型擴(kuò)散雙電層模型；后來后來Stern斯特恩又提出了斯特恩又提出了Stern模型模型。最早于最早于1879年年Helmholz亥姆霍茲提出亥姆霍茲提出平板型模型；平板型模型；由于膠體粒子表面帶電由于膠體粒子表面帶電,而溶膠是電中性的而溶膠是電中性的,故分散介質(zhì)故分散介質(zhì)中必有符號(hào)相反電荷的離子中必有符號(hào)相反電荷的離

21、子-反離子或異電離子反離子或異電離子 1 1）正負(fù)電荷如平板電容器那樣分布；）正負(fù)電荷如平板電容器那樣分布；2 2）兩層距離約為一個(gè)分子厚度；）兩層距離約為一個(gè)分子厚度；3 3）在外加電場(chǎng)下，帶電質(zhì)點(diǎn)與溶液中）在外加電場(chǎng)下，帶電質(zhì)點(diǎn)與溶液中 反電離子分別向相反方向移動(dòng)。反電離子分別向相反方向移動(dòng)。固體表面與液體內(nèi)部的總的電位差即等于固體表面與液體內(nèi)部的總的電位差即等于熱力學(xué)電勢(shì)熱力學(xué)電勢(shì) 0 0 ，在雙電層內(nèi)，熱力學(xué)電勢(shì)呈直線下降。在雙電層內(nèi)，熱力學(xué)電勢(shì)呈直線下降。模型太簡(jiǎn)單，由于離子熱運(yùn)動(dòng)，不可能形成平板電容器。模型太簡(jiǎn)單，由于離子熱運(yùn)動(dòng)，不可能形成平板電容器。例例: 正正 溶膠溶膠,AgI

22、KIAgNO3NO-3是反離子。是反離子。 Gouy和和Chapman認(rèn)認(rèn)為，由于正、為，由于正、負(fù)離子負(fù)離子靜電靜電吸引吸引和和熱運(yùn)熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)兩種效應(yīng)兩種效應(yīng)的結(jié)果，造的結(jié)果，造成反離子的成反離子的擴(kuò)散分布擴(kuò)散分布.緊密層 x+ + + + + + + + + + + + +AB0擴(kuò)散層 另一部分離子按一定的濃度梯度另一部分離子按一定的濃度梯度(離表面越遠(yuǎn)離表面越遠(yuǎn),濃度越小濃度越小)擴(kuò)散到本體溶液中，稱為擴(kuò)散到本體溶液中，稱為擴(kuò)散層擴(kuò)散層。溶液中的反離子只有一部分緊密地排在固體表面溶液中的反離子只有一部分緊密地排在固體表面附近，相距約一、二個(gè)離子厚度稱為附近，相距約一、二個(gè)離子厚度稱為緊密層

23、緊密層； 雙電層由雙電層由緊密層和擴(kuò)散層緊密層和擴(kuò)散層構(gòu)成。移動(dòng)的滑動(dòng)面構(gòu)成。移動(dòng)的滑動(dòng)面為為AB面。面。局限局限:認(rèn)為離子是點(diǎn)電荷認(rèn)為離子是點(diǎn)電荷,沒考慮反離子的吸附、沒考慮反離子的吸附、離子的溶劑化。離子的溶劑化。 Stern對(duì)擴(kuò)散雙電層模型作進(jìn)一步修正?？隙藬U(kuò)散雙電層理論中反離子呈擴(kuò)散狀態(tài)分布于溶液中，他還認(rèn)為離子是有一定大小的，沒有考慮離子的溶劑化及離子與質(zhì)點(diǎn)表面除了靜電作用外，還有范德華力。由緊密層中反離子電性中心構(gòu)成的平面稱為Stern平面假想面。 由于離子的溶劑化作用，膠粒在移動(dòng)時(shí)，緊密層會(huì)結(jié)合一定量的溶劑分子一起移動(dòng)，所以滑移的滑動(dòng)面由比Stern層略右的曲線表示 固體表面固

24、體表面+斯特恩層斯特恩層(緊密層緊密層)擴(kuò)散層擴(kuò)散層-+-+-斯特恩面斯特恩面滑動(dòng)面滑動(dòng)面 0擴(kuò)散層:分為固定層和可動(dòng)層. 固定層:斯特恩面與滑移面之間. 可動(dòng)層:滑移面以外的部分. 斯特恩層：斯特恩層：斯特恩面與固體表面之間的空間。斯特恩面與固體表面之間的空間。斯特恩面：斯特恩面：反離子的電性中心所形成的假想面稱反離子的電性中心所形成的假想面稱滑動(dòng)面：滑動(dòng)面：固、液兩相發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)的接觸面。固、液兩相發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)的接觸面。在斯特恩面稍外。在斯特恩面稍外。在外加電場(chǎng)作用下，當(dāng)固、液兩相發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)，在外加電場(chǎng)作用下，當(dāng)固、液兩相發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)，緊密層中吸附在固體表面的反離子和溶劑分子與質(zhì)

25、緊密層中吸附在固體表面的反離子和溶劑分子與質(zhì)點(diǎn)作為一個(gè)整體一起運(yùn)動(dòng)，其滑動(dòng)面在斯特恩面稍點(diǎn)作為一個(gè)整體一起運(yùn)動(dòng)，其滑動(dòng)面在斯特恩面稍靠外一些，因斯特恩面是假想面。靠外一些，因斯特恩面是假想面。 從固體表面到Stern平面，電位從0直線下降為 。斯特恩電勢(shì) -Stern面與溶液本體間的電勢(shì)差 ；電動(dòng)電勢(shì)稱為 電勢(shì)。帶電的固體或膠粒在移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)面與液體本體之間的電位差稱為電動(dòng)電勢(shì)。因與電動(dòng)現(xiàn)象密切相關(guān),故稱動(dòng)電電勢(shì).熱力學(xué)電勢(shì)-由固體表面至溶液本體間的電勢(shì)差0； 電勢(shì)的特點(diǎn)：電勢(shì)只是熱力學(xué)電勢(shì)的一部分； 電勢(shì)的符號(hào)，反映了膠粒帶電的符號(hào)； 電勢(shì)為0時(shí)，為等電態(tài)，溶液的穩(wěn)定性最低。熱力學(xué)電勢(shì)與外加

26、電解質(zhì)無關(guān)，電勢(shì)與外加電解質(zhì)有關(guān)。0電勢(shì)的大小，反映了膠粒帶電的程度。 電勢(shì)越高，表明： 膠粒帶電越多 ，滑動(dòng)面與溶液本體之間的電勢(shì)差越大， 擴(kuò)散層厚度越厚 當(dāng)溶液中電解質(zhì)濃度增加時(shí)，介質(zhì)中反離子的濃度加大，將壓縮擴(kuò)散層使其變薄，把更多的反離子擠進(jìn)滑動(dòng)面以內(nèi)，使 電勢(shì)在數(shù)值上變小，如下圖。0滑動(dòng)面c4 c3 c2 c1距離反離子濃度 電勢(shì)的大小與電泳,電滲的速度有關(guān)；0E 介質(zhì)的粘度、介質(zhì)的介電常數(shù) 、真空相對(duì)介電常數(shù)0 、電位梯度E有關(guān)。 電勢(shì)越高，表明膠粒帶電越多，其滑動(dòng)面與溶液本體之間的電勢(shì)差越大，擴(kuò)散層越厚。當(dāng)溶液中電解質(zhì)濃度增加時(shí)，介質(zhì)中反離子的濃度加大，將壓縮擴(kuò)散層使其變薄，把更多

27、的反離子擠進(jìn)滑動(dòng)面以內(nèi)，使電勢(shì)在數(shù)值上變小，當(dāng)電解質(zhì)的濃度足夠大時(shí)，可使電勢(shì)為零，此時(shí)的狀態(tài)稱為等電態(tài)。處于等電態(tài)的膠體質(zhì)點(diǎn)不帶電，因此不會(huì)發(fā)生電動(dòng)現(xiàn)象。電泳、電滲速度為零，此時(shí)的溶膠最容易聚沉。 以KI與AgNO3形成的AgI溶膠(正溶膠）為例：膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式擴(kuò)散層擴(kuò)散層膠團(tuán)膠團(tuán)固相固相緊密層緊密層（AgI）mnAg+（n-x）NO3-x+xNO3-溶液溶液本體本體膠核膠核膠粒膠粒注意：在書寫膠團(tuán)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意電量平衡。整個(gè)注意：在書寫膠團(tuán)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意電量平衡。整個(gè)膠團(tuán)是電中性的。膠團(tuán)是電中性的?？苫瑒?dòng)面 膠團(tuán)示意圖見圖膠團(tuán)示意圖見圖I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K

28、+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+ 1、江河入海處為什么會(huì)形成三角洲？、江河入海處為什么會(huì)形成三角洲？3、用同一支鋼筆在不同藍(lán)墨水瓶中吸水后，鋼筆被、用同一支鋼筆在不同藍(lán)墨水瓶中吸水后，鋼筆被堵，寫不出來了，這是為什么？堵，寫不出來了，這是為什么？4、為什么明礬能將渾濁的水澄清？、為什么明礬能將渾濁的水澄清？2、用電解質(zhì)把豆?jié){點(diǎn)成豆腐，有三種鹽：、用電解質(zhì)把豆?jié){點(diǎn)成豆腐，有三種鹽：NaCl, MgCl2, CaSO4.2H2O ,哪種聚沉能力最強(qiáng)？哪種聚沉能力最強(qiáng)？ 溶膠的溶膠的聚結(jié)不穩(wěn)定性聚結(jié)不穩(wěn)定性溶膠是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，溶膠是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，膠粒遲早要發(fā)生膠粒遲早要發(fā)生聚沉

29、聚沉。溶膠的溶膠的穩(wěn)定性穩(wěn)定性溶膠能在一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定存在。溶膠能在一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定存在。穩(wěn)定是相對(duì)的穩(wěn)定是相對(duì)的,不穩(wěn)定是絕對(duì)的。不穩(wěn)定是絕對(duì)的。 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) 溶劑化作用溶劑化作用 形成彈性水化外殼，增加溶膠形成彈性水化外殼，增加溶膠聚合的阻力；聚合的阻力； 3) Brown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。 聚沉:溶膠中的分散相粒子相互聚結(jié),顆粒變大,進(jìn)而發(fā)生沉淀的現(xiàn)象稱為聚沉值使溶膠發(fā)生明顯的聚沉所需該電解質(zhì)的最小濃度。電解質(zhì)對(duì)溶膠的 電解質(zhì)中使溶膠發(fā)生聚沉的離子，是與膠體粒子帶電符號(hào)相反

30、的離子，即反離子。聚沉能力聚沉值的倒數(shù)。 舒爾采-哈迪規(guī)則:電解質(zhì)中能使溶膠發(fā)生聚沉的離子是反離子,且反離子價(jià)數(shù)越高,聚沉能力越強(qiáng).與溶膠具有相同電荷離子價(jià)數(shù)越高，聚沉能力越弱。聚沉能力比例 Me+： Me2+ ： Me3+ =16：26：36 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。正離子：H+ Cs+ Rd+ NH4+ K+ Na+ Li+ 負(fù)離子：F Cl Br NO3 I OH感膠離子序。 1.用用0.08 moldm-3 的的KI和和0.1 moldm-3 的的AgNO3溶溶液以等體積混合作成的水溶膠，電解質(zhì)液以等體積混合作成的水溶膠，電解質(zhì)CaCl2 ，Na2SO4

31、，MgSO4對(duì)它的聚沉能力為（對(duì)它的聚沉能力為（ ）（A）Na2SO4 CaCl2 MgSO4 （B） MgSO4 Na2SO4 CaCl2 （C）Na2SO4 MgSO4 CaCl2 1答：答： C 答：由于水土流失，江水中常常夾帶大量泥沙。答：由于水土流失，江水中常常夾帶大量泥沙。到入海處河道變寬，流速變慢，泥沙沉積。另到入海處河道變寬，流速變慢，泥沙沉積。另一原因是江水中的泥沙微粒是帶負(fù)電的膠粒，一原因是江水中的泥沙微粒是帶負(fù)電的膠粒，碰到含有大量電解質(zhì)的海水就凝聚下沉。長(zhǎng)時(shí)碰到含有大量電解質(zhì)的海水就凝聚下沉。長(zhǎng)時(shí)間的沉積形成了三角洲。間的沉積形成了三角洲。1、江河入海處為什么會(huì)形成三角

32、洲？、江河入海處為什么會(huì)形成三角洲？ 答：點(diǎn)豆腐是將豆?jié){膠粒聚沉，變成凝膠。答：點(diǎn)豆腐是將豆?jié){膠粒聚沉，變成凝膠。 天然天然的豆?jié){膠粒帶負(fù)電，的豆?jié){膠粒帶負(fù)電， 電解質(zhì)中正離子起作用。顯電解質(zhì)中正離子起作用。顯然然NaCl聚沉能力最弱，聚沉能力最弱，Mg2+ 和和Ca2+ 離子聚沉能力離子聚沉能力差不多，但由于差不多，但由于MgCl2中中Cl- 是負(fù)一價(jià)的，所以相是負(fù)一價(jià)的，所以相對(duì)而言聚沉能力最強(qiáng)的應(yīng)該是對(duì)而言聚沉能力最強(qiáng)的應(yīng)該是MgCl2。 但由于但由于M g C l2 加 多 了 有 苦 味加 多 了 有 苦 味 ， 所 以 目 前 較 多 用， 所 以 目 前 較 多 用CaSO4.2

33、H2O 即生石膏點(diǎn)豆腐。即生石膏點(diǎn)豆腐。 2、用電解質(zhì)把豆?jié){點(diǎn)成豆腐，有三種鹽：、用電解質(zhì)把豆?jié){點(diǎn)成豆腐，有三種鹽：NaCl, MgCl2, CaSO4.2H2O ,哪種聚沉能力最強(qiáng)？哪種聚沉能力最強(qiáng)？ 在憎液溶膠中加入某些大分子溶液，加入的量不同，會(huì)出現(xiàn)兩種情況： 加入大分子溶液太少時(shí)，會(huì)促使溶膠的聚沉，稱為 加入高聚物分子溶液足夠多時(shí)，會(huì)促使溶膠的穩(wěn)定存在，稱為保護(hù)作用；當(dāng)憎液溶膠中加入足量大分子溶液后，大分子吸附在膠粒周圍起到保護(hù)溶膠的作用。 1）搭橋效應(yīng) 一個(gè)長(zhǎng)碳鏈高分子化合物，通過吸附在許多膠粒上，從而把膠粒聯(lián)結(jié)起來，變成較大的聚集體而聚沉。2）脫水效應(yīng) 高分子對(duì)水有更強(qiáng)的的親合力，

34、由于它的溶解與水化，使膠粒脫水，失去水化外殼而聚沉。3）電中和效應(yīng) 離子型的高分子，吸附到帶電膠粒上，中和了膠粒表面電荷，使粒子間斥力降低，進(jìn)而聚沉。它們的聚沉作用主要有三個(gè)方面： 3 3、用同一支鋼筆在不同藍(lán)墨水瓶中吸水后，鋼、用同一支鋼筆在不同藍(lán)墨水瓶中吸水后，鋼筆被堵，寫不出來了，這是為什么？筆被堵，寫不出來了，這是為什么？答：藍(lán)墨水一般是鐵鹽的膠體溶液。如果兩種膠粒帶答：藍(lán)墨水一般是鐵鹽的膠體溶液。如果兩種膠粒帶不同電荷，那混合后，電荷中和，發(fā)生膠體相互作用不同電荷，那混合后，電荷中和，發(fā)生膠體相互作用而聚沉，膠粒變大，堵塞鋼筆。所以使用鋼筆時(shí)最好而聚沉，膠粒變大，堵塞鋼筆。所以使用鋼

35、筆時(shí)最好使用同一種墨水。使用同一種墨水。 4.4.為什么明礬能將渾濁的水澄清？為什么明礬能將渾濁的水澄清？ (2)分類:習(xí)慣上將不溶于水的有機(jī)物稱油，用O表示。另一相水用W表示。(1)乳狀液-由兩種不互溶或部分互溶的液體所形成的粗分散系統(tǒng),稱為乳狀液。乳狀液中分散相粒子的直徑一般大于1000納米,普通顯微鏡下可見.例:含水原油;橡膠樹割淌出的乳膠;洗面奶;配制成農(nóng)藥的乳劑;牛奶等等. 水包油乳狀液水包油乳狀液，表示油分散在水中，這種乳狀液，表示油分散在水中，這種乳狀液能用水稀釋，如牛奶等。用能用水稀釋，如牛奶等。用O/W表示。表示。油包水油包水乳狀液乳狀液，表示水分散在油中。如油井中噴，表示水

36、分散在油中。如油井中噴出的原油，用出的原油，用W/O表示。表示。乳狀液通常分為兩類。乳狀液通常分為兩類。油水油水 因油水不溶，要得到相對(duì)因油水不溶，要得到相對(duì)穩(wěn)定的乳狀液，需加乳化劑穩(wěn)定的乳狀液，需加乳化劑表面活性劑；表面活性劑；粉末狀固體；粉末狀固體；一些天然物質(zhì)。一些天然物質(zhì)。常作乳化劑的是：常作乳化劑的是：乳化作用：乳化作用：乳化劑能使乳狀液比較穩(wěn)定存在的作用。乳化劑能使乳狀液比較穩(wěn)定存在的作用。形成何種類型的乳狀液決定于乳化劑的性質(zhì)形成何種類型的乳狀液決定于乳化劑的性質(zhì) 親水型乳化劑可制成親水型乳化劑可制成O/W型，親油型乳化劑可型，親油型乳化劑可制成制成W/O型乳狀液。型乳狀液。 OW乳化劑乳化劑 乳狀液乳狀液 乳狀液系統(tǒng)的相界面面積乳狀液系統(tǒng)的相界面面積比構(gòu)成它的純液體要大得比構(gòu)成它的純液體要大得多，是不穩(wěn)定分散系統(tǒng)。多，是不穩(wěn)定分散系統(tǒng)。加入少量表面活性劑，表加入少量表面活性劑，表面活性劑在兩相界面產(chǎn)生面活性劑在兩