材料1208班大二下物化第9章胶体化学.pptx

第九章胶体化学 Colloid Chemistry 2 本章基本要求 1、了解分散体系的分类及胶体的定义。 2、理解胶体的光学性质、动力性质和电学性质。 3、理解胶团的结构和胶体稳定性与聚沉作用。 3 目 录 §9.1 分散体系的分类及其主要特征 §9.2 胶体系统的制备 §9.3 胶体系统的光学性质 §9.4 溶胶的动力学性质 §9.5 溶胶的电学性质 §9.6 憎液溶胶的胶团结构 §9.7 憎液溶胶的经典稳定理论——DLVO理论 §9.8 憎液溶胶的聚沉 §9.9 乳状液 4 胶体化学是物理化学的一个重要分支。它所研究的领域是化学、物理学、材料科学、生物化学等诸多学科的交叉与重叠，它已成为这些学科的重要基础理论。 胶体化学的理论和技术现在已广泛应用于化工、石油开采、催化、涂料、造纸、农药、纺织、食品、化妆品、染料、医药和环境保护等工业部门和技术领域。 5 胶体化学主要研究对象是多相分散系统 分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质之中所构成的系统 分散相：被分散的物质 分散介质：另一种连续分布的物质 6 根据分散相粒子的大小，分散系统可分为： §9-1 分散体系的分类及其主要特征 (1)真溶液 分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相，分散相粒子半径小于1nm。 (2)胶体分散体系 分散相粒子的半径在1nm ~ 100nm之间的体系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将1nm ~ 1000nm之间的粒子归入胶体范畴。 (3)粗分散体系 当分散相粒子的半径大于1000nm，目测是不均匀体系，放置后会沉淀或分层。 7 （1）高度分散多相性 粒子较大，扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压高。但有动力稳定性和乳光现象。 粒子是由许多离子或分子聚结而成，粒子大小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。 （2）热力学不稳定性 因为粒子有很大的界面，很高的界面能，因此是热力学不稳定体系。 胶体系统的特征： 8 也可依据分散相和分散介质聚集状态的不同分类： 分散介质 分散相 名称 实例 气 液 固 气溶胶 云，雾，喷雾烟，粉尘 液 气 液 固 泡沫 乳状液 液溶胶或悬浮液 肥皂泡沫 牛奶，含水原油 金溶胶，油墨，泥浆 固 气 液 固 固溶胶 泡沫塑料 珍珠，蛋白石 有色玻璃，某些合金 9 1．分散法： （1）胶体磨 （2）气流粉碎机（又称喷射磨） （3）电弧法—用于制备贵金属的水溶胶 §9-2 胶体系统的制备 10 2. 凝结法 将蒸气状态的物质或溶解状态的物质凝聚为胶体状态 ①蒸气凝聚法 ②过饱和法 （1）物理凝聚法 蒸气凝聚法示意图 1—被抽空容器 2、4—盛有溶剂的和 需要分散的物质容器 3—盛溶胶是容器 5—液态空气冷凝器 11 （2）化学凝聚法 利用生成不溶性物质的化学反应，通过控制析晶过程得到溶胶的方法 Fe (OH)3溶胶： FeCl3 + 3H2O  Fe (OH)3 + 3HCl As2S3溶胶： As2O3 + 3H2O  2H3AsO3 2H3AsO3 + 3H2S  As2S3 + 6H2O 过量的FeCl3为稳定剂，胶粒带正电荷 HS－为稳定剂，胶粒带负电荷 12 3. 胶体的净化 渗析法 电渗析 在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备 Fe(OH)3溶胶时生成的HCl。 少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。 13 §9-3 胶体系统的光学性质 丁铎尔效应 在暗室里，将一束聚集的光投射到溶胶上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的光锥 ——1869年Tyndall发现 14 光散射：分子吸收一定波长的光，形成电偶极子，由其振荡向各个方向发射振动频率与入射光频率相同的光。 丁达尔效应是由于胶体粒子发生光散射而引起的 系统完全均匀：所有散射光相互抵消， 看不到散射光。 系统不均匀：散射光不会被相互抵消， 可看到散射光。 溶胶的丁铎尔效应是其高度分散性和多相不均匀性的反映 15 但粒子的直径不是越大越容易产生丁铎尔效应： 当粒子粒径 > 波长时，发生光的反射； 当粒子粒径 < 波长时，发生光的散射 可见光的波长：400 ~ 760 nm 溶胶粒子直径：1 ~ 1000nm 溶胶可发生光散射 丁铎尔效应可用来区分 溶胶 小分子真溶液 16 §9.4 溶胶的动力学性质 1. Brown 运动 1827年