第九章 胶体

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2011-3-22
6 溶胶的胶团结构（重点） 溶胶的胶团结构（重点）
例如：在KI 稀溶液中滴加AgNO3溶液，可得到AgI溶胶 ， KI是过量的，可作为稳定剂，其胶团结构为： AgNO3 + KI(过量)→KNO3 + AgI↓
[ AgI]mnI −⋅ (n − x)K + x−M xK + } {
M :M :M e e e
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+
2+
3+
=1 :2 :3
6 6
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6
2011-3-22
⑴ 电解质的聚沉作用
价数相同的离子的聚沉能力也有所不同，常用感 感 胶离子序（lyotropic series)来表示。感胶离子序是将相 胶离子序 同电荷的离子按聚沉能力大小排列的顺序。 对胶粒带负电的溶胶，一价阳离子的聚沉能力次 序为： H+ > Cs+ > Rb+ > NH4+ > K+ > Na+ > Li+
胶团的扩散层向 负
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2011-3-22
练习题
在FeCl3溶液中加入NH3产生Fe(OH)3沉淀，再滴 入几滴FeCl3溶液便得到Fe(OH)3溶胶，分别用K2SO4 和Ca(NO3)2溶液聚沉，前者聚沉能力强于后者，而且 Ca(NO 相差很大。则Fe(OH)3溶胶的胶团结构为：
{[ Fe(OH) ]
一价正离子的聚沉能力随半径增大而增大(H+除 外)。这是因为正离子水化能力很强，而且离子半径 愈小，水化能力越强，水化层越厚，越不容易被吸附 ，所以正离子半径越小，聚沉能力越小，氢离子聚沉 能力最大。
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2011-3-22
⑴ 电解质的聚沉作用
对带正电的胶粒，一价阴离子的聚沉能力次序 为： F >Cl >Br >NO3 >I >SCN >OH
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2011-3-22
⑴ 电解质的聚沉作用
电解质的聚沉能力决定于反离子的价数 — 舒 尔采-哈迪价数规则：电解质中能使溶胶发生聚沉的 离子是与胶粒带电符号相反的离子即反离子，反离 子价数越高，聚沉能力越大。 例如：对AgI负溶胶： 电解质 NaNO3 Ca(NO3)2 Al(NO3)3 聚沉值/(mmol/dm3) 140 2.40 0.067 在其它因素相同的条件下，聚沉能力可近似表 示为反离子价数的6次方之比：
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2011-3-22
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2011-3-22
2 光散射现象与丁铎尔效应
1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从 侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥 体，这就是Tyndall效应。 其他分散体系也会产生一点散 射光，但远不如溶胶显著。 Tyndall效应实 际上是判别溶胶与 分子溶液的最简便 的方法。 丁铎尔效应的实 质是光的散射效应 光的散射效应。 光的散射效应
溶胶稳定的原因
⑴ 胶粒带电； ⑵ 溶剂化作用； 溶剂化作用可使分散相粒子周围形成一个弹 性的水化外壳，从而增加聚沉时的机械阻力。 ⑶ 动力稳定性—布朗运动
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2011-3-22
8 溶胶的聚沉
憎液溶胶中的分散相微粒互相聚结、颗粒变大进 而发生沉淀的现象，称为聚沉。 引起溶胶聚沉的因素有： ①加电解质； ②改变温度（加热或冷却）； ③溶胶浓度变化； ④加凝聚剂； ⑤加入其它溶胶； ⑥长时间渗析等。
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2011-3-22
4 电动现象
溶胶是一个高度分散的多相系统，表面积很大， 表面吉布斯函数很大，系统自发减小吉布斯函数有两 种方式： ①缩小表面积； ②自动吸附某些物质来降低σ。 若吸附带电粒子则胶粒会带电，产生电动现象。 在外电场作用下固液两相发生相对运动，或在外 力作用下固液两相相对运动时产生电势差，这两种过 程称为电动现象。电动现象主要有： 电泳、电渗、流 动电势、沉降电势。
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2011-3-22
3 Brown运动 Brown运动
1903年发明了超显微 镜，为研究布朗运动提供 了物质条件。 用超显微镜可以观察 到溶胶粒子不断地作不规 则“之”字形的运动，从 而能够测出在一定时间内 粒子的平均位移。 通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动 越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温 度的升高而增加。其实质是胶体粒子的热运动。
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2011-3-22
3 Brown运动 Brown运动
1827 年植物学家布朗（Brown)用显微镜观察到 悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。 后来又发现许多其它物质如煤、 化石、金属等 的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动 为布朗运动。 但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有 得到阐明。
2 {[ SiO2 ]m nSiO3 − ⋅ 2(n − x)H+}2x− M2xH+
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2011-3-22
6 溶胶的胶团结构（重点） 溶胶的胶团结构（重点） 书写胶团结构时要注意： ①电量平衡，整个胶团是电中性的，即胶核 表面所带电荷数与整个胶团中反离子所带电 荷数是等量的； ②要注意胶核吸附的离子与介质的关系。 如上面都是AgI溶胶，介质不同，胶粒带 电性不同，反离子不同，胶团结构也不同。
− − [ AgI]mnAg+ (n − x)NO3}x+ xNO3 胶团的图示式： ⋅ { M
胶核 胶粒(带正电)
滑动面 扩散层
胶团(电中性)
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2011-3-22
6 溶胶的胶团结构（重点） 溶胶的胶团结构（重点）
例如： SiO2微粒与水接触时，可生成弱酸H2Si O3， 从而形成SiO2溶胶 。其反应过程为： SiO2 + H2O → H2Si O3 →2H+ + Si O32其胶团结构为：
胶核 胶粒(带负电) 胶团(电中性)
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胶团的图示式
滑动面 扩散层
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6 溶胶的胶团结构（重点） 溶胶的胶团结构（重点）
例如：在AgNO3稀溶液中滴加KI溶液，可得到AgI溶胶 ，AgNO3是过量的，可作为稳定剂，其胶团结构为： AgNO3(过量) + KI→KNO3 + AgI↓
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2011-3-22
5 电动电势
⑴ζ电势与热力学电势φ0区别： a. 含义 φ0是固体表面与溶液本体的电势差，即整个双 电层的电势差，它的大小取决于溶液中与固体成平衡 的离子的浓度； 而ζ电势是滑动面与溶液本体之间的电势差，ζ 电势只有在固液两相发生相对移动时才能显现出来。 b. 大小 因为滑动面内的反离子中和了一部分固体表面的 电荷，使电势在滑动面内急剧下降，所以ζ电势在一 般情况下小于热力学电势。
1 胶体系统的特性
（1）高度分散性 粒子的大小在10-9~10-7 m之间，扩散较慢，不能透 过半透膜，有较强的动力稳定性 和乳光现象。 （2）多相不均匀性 具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成， 结构复杂，而且粒子大小不一，与介质之间有明显的 相界面。 （3）热力学不稳定性 胶体系统比表面大，表面自由能高，必然是热力学 不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，使系统具 有一系列的独特现象，如光学性质、动力学性质、电学 性质等等。
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3 m
nFe ⋅ 3(n − x)Cl
3+
−
}
3x+
⋅ 3xCl
−
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2011-3-22
练习
反应 Ba(SCN)2 + K2SO4→2KSCN +BaSO4 在Ba(SCN)2 过量的情况下制备BaSO4溶胶 。其胶团 结构为：
{[ BaSO4 ]m nBa2+ ⋅ 2(n − x)SCN−}2x+ M2xSCN−
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2011-3-22
⑴ 电解质的聚沉作用
适量的电解质对憎液溶胶起稳定剂的作用。但电 解质加入得过多，尤其是含高价反离子的电解质，则 会使溶胶聚沉。其原因在于： ⑴ 使扩散层变薄，ζ电势变小，直至为零； ⑵ 电解质浓度增加，斥力势垒降低。 使溶胶发生明显聚沉所需电解质的最小浓度 最小浓度，称 最小浓度 为该电解质的聚沉值 该电解质的聚沉值。 该电解质的聚沉值 聚沉值的倒数定义为聚沉能力 聚沉能力。 聚沉能力 某电解质的聚沉值越小，其聚沉能力越大。
-
一价负离子的聚沉能力随半径增大而减小， 因为负离子水化能力弱，半径越小越容易被吸附 进入斯特恩层。
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2011-3-22
(2) 高分子化合物的聚沉作用
在溶胶中加入高分子化合物既可使溶胶稳定，也可 能使溶胶聚沉。加入高分子溶液较少时，会促使溶胶的 聚沉，称为敏化作用。高分子化合物对溶胶的聚沉作用 主要是以下三方面： ① 搭桥效应：一个长链高分子化合物可以同时吸附许 多个分散相的微粒，把许多个胶粒联结 起来，变成较大的聚集体而聚沉； ② 脱水效应： 高分子化合物具有强亲水性，使胶粒失 去水化层而聚沉； ③ 电中和效应：离子型高分子化合物吸附在带电胶粒 上，可中和胶粒表面电荷而聚沉。
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