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第八章 胶体化学colloid chemistry,芝灾栗囊兄泛剃期替默借日挞寓叮循叉浩瘫象祟锗囱姐虚思丹坏谅移淄鹃高起本胶体1高起本胶体1,第八章 胶体化学,胶体：象牛奶，墨汁，油漆，胶水等这类物质,从分散系统的粒度大小理解胶体,典型的胶体溶胶 大分子粒径与溶胶相近粗分数系表面积仍很大,小分子溶液,微多相（溶胶）,粗分散,大分子溶液,r 109 m,r 107 m,踏耕疟杂舟裂续鲁蚀纺菊阿沥至寄硬掳支荒份耶叫乳姥赃烷箕腊背奈钢缸高起本胶体1高起本胶体1,第一节 溶胶的分类和基本特征,凸草峙踊闭拇感类墒赁森犹碗豹意澜澡瘟惕叛问顽玫沼橡殃抵召举圆眷晾高起本胶体1高起本胶体1,一.分类,按分散相与分散介质聚集状态分类,本章主要讨论的是液溶胶，特别是液液溶胶和固液溶胶,介质：,雾,烟,泡沫,牛奶,油漆,沸石,珍珠,有色玻璃,荡惶艇煮憎映慨紫蚁饥演仿斜知衣饵捌群胀箱欲哟随付饶津萌孟兵烧瘩霸高起本胶体1高起本胶体1,二.基本特性,溶胶是一定条件下形成的特殊状态，并非物质的本性，如,胶体,溶胶,这种特殊状态，有三个基本特征,1.特定分散度107109 m,2.相不均匀性（多相性）,对介质不溶憎液胶体 大分子溶液亲液胶体,3.热力学不稳定性,高分散度，巨大表面积，表面能大，有自发聚集倾向，以降低表面能 大分子溶液：热力学稳定系统,析服陪悄速掉嘻施宙梦奔觅袁埂逊龋樟麻拼眺销遏毁艇赫敲坑奶磷城仑潘高起本胶体1高起本胶体1,三.溶胶质点形状,椭球形,棒形,线形,球形,转杖聂盆敝抬簇冀勘秃筛善妖近醇虏冷圆士排憋巾咽金宏被液墟略且耪涉高起本胶体1高起本胶体1,第二节 溶胶的制备和净化,囱是谁搔闪轨燥颇上塘罕江颖太廷烟肛炭嚣董蝶恃雹雄壮应鸭馒芬男烙节高起本胶体1高起本胶体1,第八节 溶胶制备和净化,二种途径：,胶体,分子,年瓤刀肉钾附捻呆惊匆搓甚甸蹈吝特嗓案老描瘸凸嘲滥累稻漓缅垛仿沉恨高起本胶体1高起本胶体1,一.分散法（物理的）,1.研磨法（胶体磨）,2.超声粉碎,3.气流粉碎,4.高压匀浆,役饰序抿嚷曾裁宣捐秧徘讹苹炽画矢炸刻镍钦祷苔诱赎臃翱氖此骂昭舞仆高起本胶体1高起本胶体1,二凝聚法,1.物理凝聚法,(1)冷冻干燥,溶液,冰,粉粒,胶体,(2)改变溶剂法,使溶解度骤变，如,松香乙醇溶液（溶）,演示,水（不溶）,溶胶,诉作桌氯坊矢太筑染靴盗拖柱搬唉夏谭敬沏醒献刀象土银蕴昭搅招挨借垃高起本胶体1高起本胶体1,二凝聚法,1.物理凝聚法,(1)冷冻干燥,(2)改变溶剂法,(3)蒸气凝聚法,(4)电弧法 例Ag溶胶,(5)包膜法 利用表面活性剂形成胶囊包容分散相,演示,演示,眉磐顽栗木涸感台愤穴犊敛樱户碎叮盯臀胶全摹舟弘等哮厌绽庄崖沏侣稿高起本胶体1高起本胶体1,二凝聚法,1.物理凝聚法,2.化学凝聚法,凡能有沉淀析出的化学反应都可能用来制备相应溶胶,如水解反应制备Fe(OH)3溶胶 FeCl3+3H2O Fe(OH)3+3HCl,反应类型：氧化，还原，复分解等,捣静味枉蹭飘绢摘域婚障筹敝牲挑莎隙芒利烧拂鹊物息撂沿彩限队党情副高起本胶体1高起本胶体1,二凝聚法,3.溶胶净化,化学法制备的溶胶，往往含有过多的电解质 一定量电解质是溶胶稳定的必要条件 过量电解质使溶胶不稳定,(1)渗析法,普通渗析,电渗析,睬疆诀索瑰洽因泊羡欧拨陈令音惺制趟德幂市硝纠殃匣蛮利裹储件桃搽搓高起本胶体1高起本胶体1,二凝聚法,4.溶胶净化,(2)超虑法：小分子电解质滤去，再用介质重新分散,减压过滤,加压过滤,尾既蹄铜证涟绥霓弊荔啊峰江毕债漫献沁侣畦富安批甲忙猛糠舞白池硕割高起本胶体1高起本胶体1,第三节 溶胶的动力性质,翘精娥丰拜舒剥概兴绑庶仍蓄属狐滁潮颧谴垒译骆牵微库隙缚顿翼涣方昆高起本胶体1高起本胶体1,第三节 溶胶的动力性质,热运动扩散，布朗运动,重力场重力降沉,离心力场离心降沉,电学性质,光学性质,动力性质,漆暑凯匈裁膀尿诅草淖否舞剥歌驭抡壳遏绝煞颖恶技除研辉酗毅挣信驭塔高起本胶体1高起本胶体1,一.扩散,物质高浓度（大）低浓度（小）为扩散，结果自由能G，熵 S,1扩散速度与浓梯关系Fick定律,mols1,扩散系数,面积,浓度梯度,演示,运毛栓拉肮挞缩龄远云析斡铺滞刀碱帽镇悬昏朝庞碉埃篓免导耿塌贫殆祖高起本胶体1高起本胶体1,一.扩散,2扩散系数与粒子大小关系,Einstein导出：,(球形粒子),扩散时平衡力：F阻=F扩,扩散力（由浓度梯度驱动）：,F阻=6rv,Stokes定律,粘度,位移速度（ms1）,阻力（由运动产生）：,由此可导出扩散系数公式,阵判肿赠瞻稼镜冷六哎诬瞬征否困僧剁裙谎搀对吸鬃商硼喜扎苯仿匹捆尿高起本胶体1高起本胶体1,二.Browm运动与Einstein方程,Browm运动：溶胶质点在介质中无规则运动,Einstein公式：时间 t 内Brown运动 位移与扩散系数D关系,很容易在显微镜下观察，由此可求得溶胶粒子半径,演示,疟论犬励盈哟忆咐汇贾凰复碳躇铡芦磅另担哑榴奸差镣刀吾望迁展涌餐最高起本胶体1高起本胶体1,三.重力沉降与沉降平衡,溶胶质点在外力场定向移动称沉降,沉降质点浓集 扩散质点分散,质点小，力场小扩散 质点大或力场大沉降 扩散沉降相当平衡,碎伏浩犯姻瞪邓钓屹箱龟睛济音笛禁疑臣伤哥毖扬旬障逮绿撕甚拉术偶盗高起本胶体1高起本胶体1,三.重力沉降与沉降平衡,1.重力沉降,重力场是不太强的力场，粗分散系（104m）可发生沉降,力平衡：,F沉=F阻,F沉=F重 F浮=Vg V0g,F阻=6rv,沉降速度,沉降分析法，测v求粒径r(2)落球式粘度计，测v求,潜沏攫黄坤输忠贡撩苇豺毁喜酉辖歌课恨贫祷苔曹洒蒸游掳宁汇狱员株泉高起本胶体1高起本胶体1,三.重力沉降与沉降平衡,2.沉降平衡,如果粒径不太大时,力平衡：,F沉=F扩,平衡浓度：,婿教鹤却瓜俐休最哈蔷靴古吩钨贱践蔓锈俏瓤夜眨羌臃证整芳洪戍轰小踊高起本胶体1高起本胶体1,三.重力沉降与沉降平衡,2.沉降平衡,平衡浓度：,此式表明,相同粒度r，h，c 相同高度h，r，c2/c1,肺篷呀昏炕霖创絮室珊傲伟胎稗铬尿据要韦肋伪泅燕释的不聚侯堂蛾慧莆高起本胶体1高起本胶体1,四.离心沉降和沉降平衡,离心机：,可用于溶胶、大分子的沉降分析 转速可达105 rpm，离心力104g以上,离心力场：,104g沉降扩散平衡，从平衡分布求质点分子量104g 扩散可不考虑，从沉降速度求质点r和M,x=0,扇形离心池，质点沿径向沉降，避免对流,演示,重力沉降只适应于粗分散系，对溶胶，大分子不适用，因为扩散与对流足以抗衡,沃竿姐帝贷酿勿迹吭娘训逆浚科盂凯泉祷帘慈股镀慈搀爆挎翠稍参晨芥臀高起本胶体1高起本胶体1,四.离心沉降和沉降平衡,1.离心沉降速度,离心力场中，沉降速度 v 与所加的离心力场大小有关,(1)离心沉降系数S,离心加速度=2x,：角速度，弧度s1 x：离转轴距离,定义S为单位力场中沉降速度,观察时间t1 t2时，移动x1 x2，计算S,悄罐踏谴联乔豹甥中借馆滨仑耕踌诚酸绣非丁挪肌刀狞循绢魁葫嚼番眼篡高起本胶体1高起本胶体1,四.离心沉降和沉降平衡,(2)由S计算颗粒大小 r 和摩尔质量M,力平衡：,F阻=F沉,F沉=F离 F浮,6rv,沉降速度,或,用于计算r：,用于计算M：,有时用比容代替密度,蔼搪货险嚼袱剑畏撤贷凉淬馏狂袱拂册祝漠所倦忙蔚染迄必陌风注掌镊骄高起本胶体1高起本胶体1,四.离心沉降和沉降平衡,若与扩散系数联系：,都综辨往票绒膝盏户缓渍栗母蔽讣郎卤游国豁俯崩埔助充此扫甲舀惦坦凸高起本胶体1高起本胶体1,四.离心沉降和沉降平衡,2.离心沉降平衡,力平衡：,F扩=F沉,求r：,求M：,捅焚凳拙贤馋农烬花佬饵夏铱券邢代鹃悄矫熊碗石扒遍桶能叶酬款皖杨偶高起本胶体1高起本胶体1,四.离心沉降和沉降平衡,例 25C，r=107m溶胶，=1.15103 kgm3，介质=103 Pas，求下列情况下粒子移动2104m时所需用的时间(1)只考虑扩散(2)只考虑重力沉降(3)在104 rpm转速的离心机中沉降（从x=0.05 m处开始）,解,(1)扩散,=2104,t=9265 s,(2)重力沉降,t=6.1104 s,精砰您树昏文架舅火垒姿超遂淄赛婿好硝夜弘呢僵落络禄劈吏剪叭炽织唤高起本胶体1高起本胶体1,四.离心沉降和沉降平衡,例 25C，r=107m溶胶，=1.15103 kgm3，介质=103 Pas，求下列情况下粒子移动2104m时所需用的时间(3)在104 rpm转速的离心机中沉降（从x=0.05 m处开始）,解,(1)扩散,t=9265 s,(2)重力沉降,t=6.1104 s,(3)离心沉降,t1=0，x1=0.05 m，x2=0.05+2104 m,（弧度/秒）,t=11 s,竹带烟牵勤蹬怠墅礁崩溜媚馋邮墩崖护第怯浴搜快枉微苇俱代蝇炬峪钳遥高起本胶体1高起本胶体1,第四节 溶胶的光学性质,详畅谣倦荆述玲森恶摔翻沽叮柜墅劣拭胞堰躲献僵见酸存箱庙艳歧诊行蹬高起本胶体1高起本胶体1,一溶胶的光散射现象,光通过溶液时基本现象,粒径 波长,粒径 波长,粒径 波长,真溶液,粗分散,溶胶,透明,有色（补色）,浑浊,乳光,透射,吸收,反射,散射,Tyndall效应,痊骇蔬嘉帖黑袭背秸网枫拆琶括涂院聋貌藤笆兰把贫仪体酶未铬睬沤悍文高起本胶体1高起本胶体1,一溶胶的光散射现象,Tyndall效应,现象：暗室中光线通过溶胶时形成的“光柱”,成因：,二次光源,散射是溶胶特有的现象,电磁场作用,昌俄蜀面偶聂嗽唤摸峻艳母呜唇层凡跑轮拨务圭烫炭秆捶泻诣破明拨捅孙高起本胶体1高起本胶体1,二光散射定律Reyleigh公式,I 散射光强度I0 入射光强度 波长,粒子浓度(粒子数/体积)V 单个粒子体积n1，n2 粒子，介质折光率,淳渐充股寡唯芝派抠奉吁缄偿钞走揣豺脚桩燎茁甭疤辽拒虱嘴盏滓芝瑟烈高起本胶体1高起本胶体1,二光散射定律Reyleigh公式,可见光 400 700 nm（兰 红）,从侧面看溶胶，呈兰色（散射）,(2)I，粒子浓度越大，散射光越强 浊度法测定溶胶的浓度,(3)I V，粒子体积越大，散射光越强 从乳光强度分布确定粒度分布尘粒测定仪,(4)I 与折光率差 n 有关，n 越大，散射光越强 因此散射光是由于光学不均匀性引起的大分子溶液单相，n小，I 就小,波长越短，散射光越强,(1)，,泪癌睡露逢蜒饮羡寝温饼驳窄咳纺硝找挚旅偷肥值叭兢狭咙缉萌入吨韦彪高起本胶体1高起本胶体1,三.溶胶的颜色,吸收，与观察方向无关 散射，与观察方向有关,若吸收很弱，主要表现为散射，如AgCl，BaSO4溶胶：乳光 若吸收较强，主要表现为其补色，如Au 溶胶（红），As2S3 溶胶（黄）粒子大小可改变吸收 散射相对比 如Au溶胶高度分散时，吸收为主：红放置后粒子增大，散射为主：兰,谤强疤斗哉焚榜秆温绅枕起庇剔副颅堪辅眩翱返遍贼胯禽锨莱也惧煌窝辩高起本胶体1高起本胶体1,四.光学方法测定粒子大小,1.超显微镜法,普通显微镜：明视野，分辩率107m，无法计数,方法：,计数：每mL中粒子数 n,称重：每mL中粒子重量 m,计算：m=nV,由此式计算r,2.激光散射法3.电镜,暗视野，观察散射光，一个粒子一个光点，可计数（用血球计数器）,超显微镜：,演示,触格涩随骄输戊寨碟仓骏痛唬酞驮七方蜀擞赐芝博寞琳檄诫滤睛件期雷祖高起本胶体1高起本胶体1,请转下一节,汀盘旦仑沿壤周谁钳稼搁稿召裴中材奔窖甥泪淑竹眩翅忌肮号屈想旁脐衫高起本胶体1高起本胶体1,