11 第十二章 胶体系统与粗分散系统.pptx

第1页：第十二章胶体系统与粗分散系统

第十二章胶体系统与粗分散系统

colliodandcoarsedispersedsystem

第2页：第十二章胶体系统与粗分散系统

第十二章胶体系统与粗分散系统

1.胶体系统研究的内容和方法2.溶胶的制备方法3.溶胶的性质4.溶胶的稳定性5.溶胶的沉聚6.大分子溶液7.粗分散系统

第3页：胶体系统研究的内容和方法

胶体系统研究的内容和方法

容和方法把一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统，称为分散系统（dispersedsystem）。

在分散系统中被分散的物质叫做分散相(dispersedphase)起分散作用的物质叫做分散介质(dispersingmedium)

第4页：分散系统的分类

分散系统的分类

散系统的分类溶液或混合物胶体分散系统粗分散系统分散系统r<10-9 m 10-9 m<r<10-7 mr>10-6 m

第5页：在温度、压力恒定的条件下

在温度、压力恒定的条件下

，指定系统的表面吉布斯函数，可以表示为：d G=d A高度分散的多相系统，也必然是热力学不稳定的系统。

第6页：胶体分散系统及粗的分类

胶体分散系统及粗的分类

12.1.2胶体分散系统及粗分散系统的分类IUPAC关于胶体分散系统的定义：分散相可以是一种也可以是多种物质，可以是由大量的原子或分子(通常是103～109个)组成的粒子；

也可以是一个大分子，只要它们至少有一维空间的尺寸在10-9～10-6 m范围内，并分散于另一相之中，即构成胶体分散系统。

第7页：胶体分散系统的分类溶胶或憎液胶体

胶体分散系统的分类溶胶或憎液胶体

sollyophobiccolloid缔合胶体或胶体电解质associatedcolloidcolloideletrolyte大分子溶液macromoleculesolution胶体分散系统

第8页：胶体分散系统按聚集状态分类

胶体分散系统按聚集状态分类

第9页：粗分散系统的类型乳状液

粗分散系统的类型乳状液

emulsion泡沫foam悬浮液suspension粗分散系统

第10页：胶体分散系统

胶体分散系统

胶体分散系统及粗分散系统的研究方法

第11页：溶胶的制备方法

溶胶的制备方法

制备方法12.2.1溶胶的制备方法碾磨法超声波分散法胶溶法分散法更换溶剂法化学反应法凝聚法溶胶的制备方法

第12页：碾磨法和超声波分散法实验

碾磨法和超声波分散法实验

示意图

第13页：碾磨法和超声波分散法实验（续）

碾磨法和超声波分散法实验（续）

胶溶法Fe(OH)3(新鲜沉淀)+Fe Cl 3 Fe(OH)3(溶胶)Ag Cl(新鲜沉淀)+Ag NO 3(KCl)Ag Cl(溶胶)

第14页：化学反应法水解反应

化学反应法水解反应

Fe Cl 3(稀)3 H 2 OFe(OH)3(溶胶)3 HCl煮沸复分解反应2 HAs O 3(稀)＋3 H 2 S→As 2 S 3(溶胶)＋6 H 2 O氧化还原反应2 HAu Cl 4(稀)+3 HCHO(少量)+11 KOH→2 Au(溶胶)+3 HCOOK+8 KCl+H 2 O

第15页：溶胶的净化

溶胶的净化

2溶胶的净化（1）渗析法(dialysismethod)

第16页：超过滤法

超过滤法

过滤法(ultrafiltrationmethod)1.负极2.半透膜

第17页：溶胶的性质

溶胶的性质

胶的性质12.3.1溶胶的光学性质①丁达尔效应

第18页：溶胶的性质（续）

溶胶的性质（续）

可见光射入分散系统的三种不同作用•光的吸收•光的反射•光的散射

第19页：图乳光与反

图乳光与反

射

第20页：瑞利公式

瑞利公式

式021cosI222004 l 22I0n2 nn 29V 2 Nn 2(1)散射光强度与入射光波长的四次方成反比；

• (2)分散相与分散介质之间的折射率相差越大，散射作用就越强；
• (3)散射光强度与粒子浓度成正比。

第21页：溶胶的动力性质

溶胶的动力性质

胶的动力性质(1)扩散与布朗运动①布朗运动(Brownianmotion)

第22页：溶胶的动力性质（续）

溶胶的动力性质（续）

图12－3胶粒的布朗运动示意图

第23页：液体分子

液体分子

对胶体粒子的撞击

第24页：爱因斯坦公式

爱因斯坦公式

RTt L 3rx

第25页：爱因斯坦公式（续）

爱因斯坦公式（续）

第26页：费克第一扩散定律

费克第一扩散定律

（Fick*sfiestlawofdiffusion）dmDAdcdtdx

第27页：费克第二扩散定律

费克第二扩散定律

（Fick*ssecondlawofdiffusion）cDctxx

第28页：爱因斯坦的溶液扩散方程式

爱因斯坦的溶液扩散方程式

DRTL 6r 1比较布朗运动的爱因斯坦公式：RTt L 3rx

第29页：爱因斯坦的溶液扩散方程式（续）

爱因斯坦的溶液扩散方程式（续）

DRT1 L 6rxRTt L 3r爱因斯坦－布朗位移方程2 tx2 D

第30页：溶胶的性质（续）

溶胶的性质（续）

2 tx2 DDRTL 6r 13 M4r 3L

第31页：沉降作用溶胶

沉降作用溶胶

用溶胶中的分散相由于受自身的重力作用而下沉的过程称为沉降(sedimentaion)。902 r 2gdtdx

第32页：分散相粒子本身的重力使粒子沉降

分散相粒子本身的重力使粒子沉降

；而介质的粘度及布朗运动引起的扩散作用阻止粒子下沉；两种作用相当时达到平衡，称之为沉降平衡(sedimentationequilibrium)。21 c 2hh 10Mg1lnc RT

第33页：沉降平衡

沉降平衡

第34页：高度分布公式

高度分布公式

RTx1NN 2312exp4r 3g Lx 1粒子介质

第35页：高度分布定律的应用

高度分布定律的应用

源文本中氧气一行的高度显示为「50000」，与高度分布定律估算值（约 5×10³ m）不符，此处按 5×10³ m 列出，建议对照原课件图片核对。

第36页：在超离心力场

在超离心力场

中：21222xxc 22 RTlnc 1 M01

第37页：粒子直径d

粒子直径d

粒子直径d为8.35×10-9 m的金溶胶，试计算在273.15 K时粒子浓度降低一半时的高度差。已知金和水的密度和分别为19.3×108 kg·m-3和1.0×103 kg·m-3。

解：因为：c 2＝c 1／2，r＝d／2＝4.175×10-9 m，所以，

第38页：粒子直径d（续）

粒子直径d（续）

203 lnc 1123 RTcrg Lxx38.314 Jmol-1K-1273.15 Kln 23.144.175109 m319.31.0103 kgm-39.81 ms-26.0221023 mol-1＝4.78×10－2 m

第39页：溶胶的流变性质

溶胶的流变性质

胶的流变性质流变性质(fluidproperties)是指物质(液体或固体)在外力作用下流动与变形的性质。液体流动对表现出粘性(viscosity)固体变形时显示弹性(elastic)

第40页：牛顿流体

牛顿流体

体(Newtonianfluids)

第41页：牛顿粘度公式

牛顿粘度公式

dy FAdv＝D

第42页：非牛顿流体

非牛顿流体

体

第43页：塑性流体

塑性流体

性流体：－y＝pl D

第44页：假塑性体

假塑性体

塑性体：＝KDn(0<n<l)

第45页：胀性流体

胀性流体

性流体(dilatancysystem)：＝KDn(n>l)

第46页：触变性流体

触变性流体

体

第47页：粘弹性流体某些物质例如高分子浓溶液

粘弹性流体某些物质例如高分子浓溶液

液(或熔体)在显示粘性流动行为的同时，也具有弹性特征，这就是粘弹性流体。

第48页：韦森伯格

韦森伯格

(Weissenbarg)效应

第49页：溶胶的电学性质

溶胶的电学性质

胶的电学性质(1)胶团的结构

第50页：图硝酸银胶

图硝酸银胶

团构造示意图

第51页：电动现象①电泳在外电场的作用下

电动现象①电泳在外电场的作用下

作用下，胶体粒子在分散介质中定向移动的现象，称为电泳(electrokineticphenomena)。

第52页：图电泳测定

图电泳测定

装置

第53页：电渗在多孔膜

电渗在多孔膜

膜(或毛细管)的两端施加一定电压，液体将通过多孔膜而定向流动，这种现象称为电渗(electro-osmosis)。

第54页：图电渗测定

图电渗测定

装置

第55页：流动电势在外力的作用下

流动电势在外力的作用下

下，迫使液体通过多孔隔膜定向流动，多孔隔膜两端所产生的电势差，称为流动电势(flow-potential)。

第56页：图流动电势

图流动电势

装置示意图

第57页：沉降电势分

沉降电势分

分散相粒子在重力场或离心力场的作用下迅速移动时，在移动方向的两端所产生的电势差，称为沉降电势。

第58页：沉降电势装

沉降电势装

置示意图

第59页：固体移动

固体移动

（电泳）液体移动（电渗）外加电能引起双电层相对移动而产生机械能液体移动（流动电势）固体移动（沉降电势）外加力能使双电层相对移动而产生电能电动现象

第60页：带电界面的双电层结构及ζ电势

带电界面的双电层结构及ζ电势

ζ电势

第61页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，位于「带电界面的双电层结构及ζ电势」与「由固体表面至溶液本体间的电势」之间，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第62页：由固体表面至溶液本体间的电势

由固体表面至溶液本体间的电势

差e称为热力学电势(therodynamicpotential) ;由斯特恩面至溶液本体间的电势差称为斯特恩电势(Sternpotential)；

而由滑动面至溶液本体间的电势差叫称为动电电势(movingpotential)，也称为电势。

第63页：电解质浓度对电势

电解质浓度对电势

的影响

第64页：溶胶的稳定性

溶胶的稳定性

的稳定性1.、溶胶的动力稳定性2.溶胶稳定理论简介(1)DLVO理论

第65页：胶粒间相互作用势能与距离x的关系

胶粒间相互作用势能与距离x的关系

第66页：空间稳定理论

空间稳定理论

定理论△G＝△H—T△S＞0(1)若△H和△S皆为正，则必须使△H＞T△S(2)若△H和△S皆为负，则必须使△H＜T△S，才可使△G＞0(3)若△H＞0，而△S＜0，均可使△G＞0

第67页：溶胶的沉聚

溶胶的沉聚

胶的沉聚12.5.1电解质对聚沉的影响(1)聚沉能力主要决定于与胶粒带相反电荷的离子的价数。1:2:3161616舒尔茨－哈代规则(Schulze—Hardyrule)

第68页：价数相同的离子聚沉能力也有所不同

价数相同的离子聚沉能力也有所不同

所不同。H+＞Cs+＞Rb+＞NH 4+＞K+＞Na+＞Li+F－＞Cl－＞Br－＞NO 3－＞I－(3)有机化合物的离子都具有很强的聚沉能力(4)电解质的聚沉作用是正负离子作用的总和。

第69页：胶体系统的相互作

胶体系统的相互作

系统的相互作用12.5.3大分子化合物溶液对溶胶聚沉作用的影响

第70页：高分子对溶胶

高分子对溶胶

的聚沉作用和保护作用

第71页：搭桥效应

搭桥效应

桥效应(bridgingeffect)(2)脱水效应(dehydrationeffect)(3)电中和效应(electoricneutralization effect)

第72页：大分子溶液

大分子溶液

分子溶液12.6.1大分子溶液及其主要特征(1)大分子化合物相对分子质量Mr大干l 04的物质称之为大分子(Macromolecular)•高聚物(polymer)•天然大分子

第73页：大分子化合物的平均摩尔质量①数量

大分子化合物的平均摩尔质量①数量

第74页：均摩尔质量

均摩尔质量

质量(z-averagemolarmass)BBBB 2 BBZdefMm Mm M<Mz>＞<Mw>＞<Mn>

第75页：大分子溶液的主要特征溶胶

大分子溶液的主要特征溶胶

征溶胶、大分子溶液和小分子溶液性质的比较小分子溶液大分子溶液(亲液)溶胶(憎液)＜10－9 m单分子10－9~10－6 m单分子10－9~10－6 m多分子聚集态分散质的尺寸分散质形态均相均相多相均相还是多相能不能不能能否透过半透膜是是不是热力学稳定性快慢慢扩散速度微弱小，与溶剂相似微弱大强小,与分散介质相似丁达尔效应粘度不敏感不太敏感敏感对外加电解质的敏感性可逆可逆不可逆聚沉后是否可逆复原

第76页：大分子溶液的渗透压

大分子溶液的渗透压

溶液的渗透压小分子溶液的渗透压＝c BRT大分子溶液的渗透压3 BBB 2B 2B 2RTMN

第77页：对于普通的大分子稀溶液

对于普通的大分子稀溶液

2 BBNBMRT以对B作图，外推至B＝0处可得：Blim0BMRTN

第78页：大分子溶液的粘度相对粘度

大分子溶液的粘度相对粘度

粘度相对粘度(relativeviscosity)Ardef增比粘度(specificviscosity)r1 AspdefA特性粘度(intrinsicviscosity)spB0Bdef[]lim