基础化学第九章胶体分散系课件

• 在实际应用中，利用盐析作用可分离天 然蛋白质
• 常用电解质为:(NH4)2SO4，其优点是： • （1）溶解度大
• （2）温和的试剂
• 除电解质外，象丙酮、乙醇等和水有强 烈作用的有机溶剂也可使蛋白质沉淀。
二、高分子化合物对溶胶的保护作用
在溶胶中加入少量的可溶性高分子，可导致 溶胶迅速生成棉絮状沉淀，这种现象称为高分子 对溶胶的絮凝作用。
非均相；热力学不稳定系统；分散相 粒子扩散慢，能透过滤纸，不 能透过半透膜
氢氧化铁、硫化砷、碘 化银及金、银、 硫等单质溶胶
胶
体 分
高分子溶液
散
系
缔合胶体
高分子
均相；热力学稳定系统；分散相粒子 扩散慢，能透过滤纸，不能透 过半透膜，形成溶液
蛋白质、核酸等水溶液， 橡胶的苯溶液
胶束
均相；热力学稳定系统；分散相粒子 扩散慢，能透过滤纸，不能透 过半透膜，形成胶囊溶液
胶束 缔合胶体
临界胶束浓度（CMC） 增溶
三、乳化作用 乳状液 类型： 水包油 油包水 O/W W/O
第三节 溶 胶
一、溶胶的基本性质 二、溶胶的稳定性与聚沉
一、 溶胶的性质
(一）溶胶的光学性质
1．Tyndall 现象
1869 年，英国物理学家 Tyndall发现： 在暗室中让一束会聚的光通过溶胶，在与光束 垂直的方向上可以看到一个圆锥形光柱，这种 现象就称为 Tyndall 现象。溶胶的分散相粒子 的直径在1~100 nm之间，略小于可见光的波长 （400~760 nm)，因此当光通过溶胶时发生明显 的散射作用，产生 Tyndall 现象。
• 若分散相为柔韧性的物质，在粉碎前应进 行硬化处理，如用液态空气浸泡，硬化之 后再粉碎。
溶胶的制备--凝聚法
1. 化学凝聚法
通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，使初生 成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存在下形 成溶胶，这种稳定剂一般是某一过量的反应物。 例如： A. 复分解反应制硫化砷溶胶
2H3AsO3（稀）+ 3H2S →As2S3（溶胶）+6H2O
B. 水解反应制氢氧化铁溶胶 FeCl3 （稀）+3H2O （热）→ Fe(OH)3 （溶胶）+3HCl
2. 物理凝聚法
• 利用适当的物理过程，使待分散的物质 凝聚成胶体粒子大小的颗粒。
• 常采用的物理方法有：蒸气骤冷、更换 溶剂等方法。
（三）溶胶的电学性质
1．电泳和电渗 在电场作用下，胶粒
质点在分散介质中的定向 移动称为电泳 。
2．溶胶的双电层结构
（1）胶核的选择吸附：胶核的比表面很大， 很容易吸附溶液中的离子。实验表明，与胶粒 具有相同组成的离子优先被吸附。
（2）胶粒表面分子的解离：胶粒与溶液中 的分散介质接触时，表面分子发生解离，有一 种离子进入溶液，而使胶粒带电。例如，硅酸
溶胶的胶粒是由很多 x SiO2·y H2O 分子组成，
的表面上的 H2SiO3 分子在水分子作用下发生 解离：
H 2SiO 3
SiO
2_ 3
+2H
+
胶团的结构
AgI 溶胶的胶团结构示意图：1.KI过量 2.AgNO3过量
溶胶的胶团结构也常用结构简式表示，如 AgI 负 溶胶的结构简式表示为：
[(AgI)m.nI-.(n-x)K+]x-.xK+
通常用聚沉值来比较各种电解质对 某一溶胶的聚沉能力。聚沉值是使一定 量溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解 质溶液的最低浓度。
电解质对溶胶的聚沉规律为：
（1）电解质对溶胶的聚沉作用，主要 是由与胶粒带相反电荷的离子（反离子） 引起的。反离子所带电荷越多，其聚沉能 力越大，聚沉值就越小。例：聚沉负溶胶 时，下列电解质的聚沉能力次序为：
溶胶在放置过程中，密度大于分散介质的 胶粒，在重力作用下要沉降下来；
另一方面由于胶粒的 Brown 运动引起的 扩散作用又力图促使浓度均一。
当上述两种方向相反的作用达到平衡时， 越靠近容器的底部，单位体积溶液中的胶粒的 数目越多；越靠近容器的上方，单位体积溶胶 中的胶粒的数目越少，形成了一定的浓度梯度， 这种现象称为沉降平衡。
其中Pz-称为聚离子，不能通过半透膜。 而Na+ 则可以通过半透膜。
当达到渗透平衡时： V内= V外
ceq(Na+)内·ceq(Cl-)内=ceq(Na+)外·ceq(Cl-)
外
即 (zc1+c3 )c3=(c2-c3 )2
c
2 2
c3=c 22 z c 1 2 c 2
（１）若c2＜＜ zc1， c3= z c1 2 c 2 ≈０
[(AgI)m · nI- ·(n-x)K+]x- ·xK+
胶核 吸附离子 反离子 反离子
吸附层
胶粒
扩散层
胶团
3. 电动电势（ξ电势） ξ电势是滑动面与均匀液相之间的电势差 。
二、溶胶的稳定性与聚沉
（一）溶胶的稳定性
溶胶具有一定的稳定性，其原因如下： （1）Brown 运动：溶胶的胶粒的直径很小， Brown 运动剧烈，能克服重力引起的沉降作用。 （2）胶粒带电：同一种溶胶的胶粒带有相 同电荷，当彼此接近时，由于静电作用相互排 斥而分开。胶粒荷电量越多，胶粒之间静电斥 力就越大，溶胶就越稳定。胶粒带电是大多数 溶胶能稳定存在的主要原因。
分散相 粒子大小
<1 nm （10-9m）
分散系统类型
分散相粒 子的组成
分子分散系（真溶液） 小分子或离子
一般性质
实例
均相；热力学稳定系统；分散相粒子 扩散快，能透过滤纸和某些半 透膜，形成真溶液
NaCl、NaOH C6H12O6 等水溶液
1~100 nm （10-9~ 10-7m）
溶胶
胶粒（分子、离 子、原子的 聚集体）
第九章 胶体分散系
第一节 分散系概述 一、分散系的分类
相和界面 相：体系中物理和化学性质完全相同的 部分称为相。 • 比如：水，水蒸汽，冰各为一相。 • 界面：两相接触时的分界面称为界面。 • 比如：气-液、气-固、液-固界面。另外 还有液-液、固-固界面。
一、基本概念
分散系 一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的 系统称为分散系统，简称分散系。 分散相 分散系中被分散的物质称为分散相。 分散介质 分散系中容纳分散相的物质称为分散介质。 按分散相粒子的直径的大小，分散系可分为粗 分散系、胶体分散系和分子分散系。
（3）溶剂化作用：溶胶的吸附层和扩散层 的离子都是水化的（如为非水溶剂，则是溶 剂化的），在水化膜保护下，胶粒较难因碰 撞聚集变大而聚沉。水化膜越厚，胶粒就越 稳定。
(二）溶胶的聚沉
• 1．电解质对溶胶的聚沉作用 在溶胶中加入易溶强电解质，将使
更多的反离子进入吸附层，减少了胶粒 所带电荷，使水化膜变薄，使胶粒的 Brown 运动足以克服胶粒之间的静电斥 力，导致胶粒在相互碰撞时可能聚集合 并变大，最终从溶胶中聚沉下来。
Cs+＞Rb+＞K+＞Na+＞Li+ 对正溶胶来说，其聚沉能力的相对大小 为：
Cl-＞Br-＞NO3-＞I-
• 2．溶胶的相互聚沉作用
• 将胶粒带相反电荷的两种溶胶混合， 也会产生聚沉现象。与电解质的聚沉作 用不同的是，只有当两种溶胶的胶粒所 带电荷完全中和时，才会完全聚沉；否 则，可能聚沉不完全，甚至不聚沉。
超过一定浓度的十二烷 基硫酸钠溶液
>100 nm （10-7m）
粗分散系（乳状液、悬 浮液）
粗粒子
非均相；热力学不稳定系统；分散相 粒子不能透过滤纸和半透膜
乳汁、泥浆等
小分子分散系
真溶液
<1nm 根
离子分散系
据
溶胶
分
散 相
胶体分散系
高分子溶液
粒 1~100nm 子
缔合胶体
直 径
悬浊液
粗分散系
>100nm
• 如：将汞蒸气通入冷水中得到颗粒极小 的汞的水溶胶，将松香的酒精溶液滴入 水中形成松香的水溶胶。
溶胶的净化
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。
净化的方法主要有渗析法和超过滤法。
胶的保护作用。
产生保护作用的原因是高分子吸附在胶粒 的表面上，包围住胶粒，形成了一层高分子保 护膜，阻止了胶粒之间及胶粒与电解质离子之 间的直接接触，从而增加了溶胶的稳定性。
三、高分子溶液的渗透压和膜平衡
聚电解质：是指在水溶液中能以离 子形式存在的高分子化合物．
聚电解质 NazP 按下式解离：
NazP = zNa+ + Pz-
一、高分子溶液的盐析
加入少量电解质就可以使溶胶产生聚 沉，但要使高分子化合物从溶液中沉淀析 出必须加入大量的电解质。
通常把高分子在电解质作用下从溶液中 沉淀析出称为高分子的盐析。
盐析的主要原因是去溶剂化作用。
高分子的稳定性主要来自高度的水化作 用，当加入大量电解质时，除中和高分子 所带电荷外，更重要的是电解质离子发生 强烈地水化作用，使原来高度水化的高分 子去水化，使其失去稳定性而沉淀析出。
高分子的絮凝作用与电解质的聚沉作用不同， 电解质的聚沉作用是由于反离子挤入吸附层，减 少或中和了胶粒所带的电荷所引起的；而高分子 的絮凝作用是由于高分子溶液浓度较低时，一个 高分子长链可同时吸附两个或更多个胶粒，把胶 粒聚集在一起而产生沉淀。
在溶胶中加入一定量的高分子，能显著地
提高溶胶的稳定性，这种现象称为高分子对溶
c
2 2
（２）若c2＞＞ zc1， c3= z c1 2 c 2 ≈c2 /2