胶体化学
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人教版高一化学必修一《胶体》课件
。
后氢氧化铁沉淀又 溶于稀硫酸。 _________________________________
OH Fe3+
ClFe3+ Fe3+ Fe3+
Fe3+ Cl-
OH-
3+ ClFe ClOH3+ Cl Fe Fe3+ Fe3+ [Fe(OH)3]n Fe3+ Cl3+ Fe 3+ Fe OHCl ClFe3+
＜1nm
均一、透明 稳定
1nm~100nm
均一、透明
介稳性
＞100nm
不均一、不透明
不稳定 不能 不能
能 能
能
不能
胶体与溶液分离方法： 渗析
胶体
1. 概念： 分散质粒子大小介于1nm~100nm之间的 分散系。
2. 分类：
按分散剂 的状态
胶体
气溶胶 液溶胶 固溶胶
云、雾 ห้องสมุดไป่ตู้奶、豆浆 有色玻璃、烟水晶
非金属氧化物、金属硫化物的胶体粒子及土壤胶 体、硅酸胶体的胶体粒子，带负电荷。 某些大分子胶体，如淀粉溶液的胶体粒子， 不带电荷。
胶体
（3）布朗运动
胶体粒子不停地做无规则运动。
胶体粒子吸附同种电 荷，相互排斥
胶体处于介稳体系
布朗运动
胶体
（4）聚沉
a.表现：胶体粒子在一定条件下聚集起来 形成较大颗粒，从分散剂里析出的过程。 b.方法： i.加热或搅拌 ii.加入带相反电荷的胶体 iii.加入电解质
胶体
常见的胶体有： 按分散质粒子大小分（当分散剂为水或 其他液体时）： 胶体 胶体 淀粉溶液、蛋白质溶液、豆浆、牛奶、血液、 烟、云、雾、墨水、肥皂水、Fe(OH)3胶体等。
【高中化学】高中化学知识点：胶体
【高中化学】高中化学知识点：胶体胶体：胶体：分散质粒子直径在10-9m~10-7m之间的分散系胶粒直径的大小是胶体的本质特征胶体可分为固溶胶、液溶胶、气溶胶①常见的液溶胶：Fe(OH)3、AgI、牛奶、豆浆、粥等②常见的气溶胶：雾、云、烟等；③常见的固溶胶：有色玻璃、烟水晶等胶体的性质：丁达尔效应：①当光束通过氢氧化铁胶体时，可以看到一条光亮的通路，这条光亮的通路是由于胶体粒子对光线散射(光波偏离原来方向而分散传播)形成的，即为丁达尔效应。
②布朗运动：粒子在不停地、无秩序的运动③电泳：胶体粒子带有电荷，在电场的作用下，胶体粒子在分散剂里定向移动。
一般来讲：金属氢氧化物，金属氧化物的胶粒吸附阳离子，胶体微粒带正电荷；非金属氧化物，金属硫化物的胶体胶粒吸附阴离子，胶体微粒带负电荷。
④胶体聚沉：向胶体中加入少量电解质溶液时，由于加入的阳离子（或阴离子）中和了胶体粒子所带的电荷，使胶体粒子聚集成为较大的颗粒，从而形成沉淀从分散剂里析出。
该过程不可逆。
胶体的特性：(1)丁达尔效应当一束光通过胶体时，胶体内会出现一条光亮的通路，这是由胶体粒子对光线散射而形成的，利用丁达尔效应可区分胶体和浊液。
(2)介稳性：胶体的稳定性介于溶液和浊液之间，在一定条件下能稳定存在，但改变条件就有可能发生聚沉。
(3)聚沉：给胶体加热、加入电解质或加入带相反电荷的胶体颗粒等均能使胶体粒子聚集成较大颗粒，从而形成沉淀从分散剂里析出。
聚沉常用来解释生活常识，如长江三角洲的形成、明矾净水等。
(4)电泳现象：在电场作用下，胶体粒子在分散剂中作定向移动。
电泳现象说明胶体粒子带电。
电泳常用来分离提纯胶体，如工业上静电除尘。
分散系比较：分散系溶液胶体悬浊液乳浊液分散质粒子大小<1nm1~100nm>100nm>100nm分散质粒子结构分子、离子少量分子的结合体或大分子大量分子聚集成的固体小颗粒大量分子聚集成的液体小液滴特点均一、透明、稳定多数均一、透明、较稳定不均一、不透明、久置沉淀不均一、不透明、久置分层能否透过滤纸能能不能――实例食盐水、蔗糖溶液Fe(OH)3(胶体)、淀粉胶体泥水、石灰乳牛奶、油漆胶体发生聚沉的条件：因胶粒带电，故在一定条件下可以发生聚沉：向胶体中滴加电解质向胶体中加入带相反电荷胶粒的胶体加热常见的胶体的带电情况：胶粒带正电荷的胶体有：金属氧化物、金属氢氧化物。
物化 第十二章 胶体化学
二、 胶体系统的分类
1、按胶体溶液的稳定性可分为两类 憎液溶胶：难溶物分散在介质中，有很大 的相界面，易聚沉，是热力学上不稳定、 不可逆体系。 亲液溶胶： 大分子分散在合适的溶剂中， 是热力学稳定、可逆体系。
2、按分散相和分散介质的聚集状态可分为
气溶胶、液溶胶和固溶胶三大类
分散介质 分散相 气 液 液 固 气 液 固 气 液 固 名 称 实 例
固
(液 )气 溶 胶 (固 )气 溶 胶 (气 )液 溶 胶 -泡 沫 (液 )液 溶 胶 -乳 状 液 (固 )液 溶 胶 -悬 浮 液 (气 )固 溶 胶 (液 )固 溶 胶 (固 )固 溶 胶
云、雾、油烟 烟尘、粉尘 肥皂泡沫 牛奶、含水原油 AgI 溶 胶 、 油 墨 泡沫塑料 珍珠、蛋白石 有色玻璃、合金
热力学不稳定性 ：胶核粒子有互相聚集而降低 其表面积的趋势
因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力 学不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小 粒子会自动聚结成大粒子。
四、胶体的特征
动力稳定性强 散射作用明显 扩散速度慢 渗透压低 不能通过半透膜
五、胶体系统的制备与净化
1、胶体系统的制备
沉降平衡时粒子的高度分布公式
通过沉降速率的测定求算粒子半径
利用在超离心力场中的沉降平衡测定胶团或大分子物质的摩尔质量
14-4 胶体系统的电学性质
1、电动现象
电泳、电渗、沉降电势和流动电势统称为
溶胶的电动现象。
电泳是带电的胶粒在电场作用下作定向移动
若在多孔膜（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。
( z 1)cRT
唐南平衡(Donnan)
NazP NaCl
胶体化学(物化重难点)
电势的值小于热力学电势且受外加电解质的影响很大；决定胶粒电泳速度的物理量是
电势，而不是热力学电势；向溶胶中加入电解质，可改变 电势，但对热力学电势无影响；
电势等于零的状态称为等电态，在等电态，扩散层厚度为零，胶粒不带电，在电场作用
下，无电泳现象。 10.2.7 胶团结构 溶胶的胶团结构分为胶核、 胶粒及胶团三个层次。 以AgCl溶胶为例， 当用KCl与AgNO 3 制备AgCl溶胶时，胶粒和胶团的组成、结构与KCl和AgNO 3 相对用量有关，若AgNO 3 过量， 则胶粒与胶团结构如图 2，即 胶体粒子 滑动面
10.2.1 胶体定义：分散相粒子在某维上的线度为 1 nm～100nm 时的高分散系统称为胶 体。按分散相粒子线度分类：分子分散系统（真溶液，如乙醇水溶液） 、胶体分散系统（如 碘化银溶胶） 、粗分散系统（如牛奶） 。 10.2.2 按胶体系统稳定性分类 憎液溶胶： 分散相不能溶于分散介质中所形成的胶体系统。 对于由金属及难溶于水的卤 化物、硫化物或氢氧化物等在水中形成的胶体称憎液溶胶（简称为胶体） 。憎液溶胶的粒子 均是由数目众多的分子构成，存在着很大的相界面，因此憎液溶胶具有高分散性、多相性以 及热力学不稳定性的特点。如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。 形成憎液溶胶的必要条件是： （1）分散相的溶解度要小； （2）必须有稳定剂存在，否则 胶粒易聚结而聚沉。 憎液溶胶的制备：分散法包括研磨法、胶溶法（如 Fe(OH)3 溶胶的制备） 、超声分散法、电 弧法； 凝聚法包括化学凝聚法 （如水解反应制氢氧化铁溶胶） 和物理凝聚法 （如更换溶剂法、 蒸气骤冷法等） 。 憎液溶胶的净化：目的是除去对新制备的溶胶的稳定性不利的过多的电解质或其它杂 质。净化的方法主要有渗析法和超过滤法。 亲液溶胶： 半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中所形成的系统。 高分 子溶液为亲液溶胶。将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶。因此，
物理化学第十章 胶体化学
3. 沉降与沉降平衡
多相分散系统中的粒子，因受重力作用而下 沉的过程，称为沉降。沉降与扩散为一对矛盾 的两个方面
沉降 扩散 分散相分布
真溶液
粗分散系统 胶体系统 平衡
均相
沉于底部 形成浓度梯度
贝林(Perrin)导出沉降平衡时粒子浓度随高度的分布：
o c2 Mg ln 1 ( h2 h1 ) c1 RT
胶核 可滑动面
胶粒
{[AgI]m nI－(n-x)K+}x- xK+ 胶团结构
K＋
K＋
I－
K＋
(AgI)m
I－
I－
K＋
特点：
1) 胶核：首先吸附过量的成核离子，然后吸附反离子； 2) 胶团整体为电中性
I－
§10.5
溶胶的稳定与聚沉
Derjaguin＆Landau(1941)
1. 溶胶的经典稳定理论DLVO理论
溶胶粒子间的作用力：
Verwey ＆Overbeek(1948) van der Waals 吸引力：EA -1/x2
势 能 ER
双电层引起的静电斥力：ER ae-x 总作用势能：E = ER + EA
E
EA 曲线的形状由粒子本
性决定，不受电解质影响；
Emax
0 x 第二最小值 EA 第一最小值
势 能 ER 电解质浓度： c1 < c2 < c3 ，
0EAc3源自c2c1E电解质浓度，ER，E，
溶胶稳定性。在 c3 以后， 引力势能占绝对优势，分散 相粒子一旦相碰，即可聚合。
41
电解质对溶胶的聚沉规律：
(i)反离子的价数起主要作用
10胶体化学
2NaAuO2 + 3HCHO + NaOHAu(s) + 3HCOONa+ 2H2O
NaAuO2是上述方法制得金溶胶的稳定剂，写出该金溶胶
胶团结构的表示式。
解：该金溶胶胶团结构为： {[Au]m nAuO2- (n-x)Na+}x- xNa+
12.11.在Ba(NO3)2溶液中滴加Na2SO4溶液可制备BaSO4溶 胶。分别写出(1) Ba(NO3)2溶液过量，(2) Na2SO4溶液过量 时的胶团结构表示式。 解：(1) Ba(NO3)2溶液过量时，胶团结构为: {[BaSO4]m nBa2+(2n-x)NO3-}x+ xNO3(2) Na2SO4溶液过量时，胶团结构为： {[BaSO4]m nSO42-(2n-x)Na+}x- xNa+
胶核：胶体粒子内由分子、原子或离子
形成的固态微粒
胶团：整个扩散层及其所包围的胶体粒子
构成的电中性的整体
例： AgNO3 + KI AgI + KNO3 KI过量 ：
AgI溶胶吸附I－带负电，K＋为反离子 AgNO3过量： AgI溶胶吸附Ag＋带正电，NO3－为反离子
特点：
(1) 胶 核 ： 首 先 吸附过量的成 核离子，然后 吸附反离子； (2) 胶 团 整 体 为 电中性。
分散系统分类(按分散相与分散介质的聚集状态)： (1) 均相系统(真溶液) 分散相以分子形式溶于分散介质 (2) 多相系统 分散相不溶于分散介质
分散 分散相 介质 气
名称 气溶胶 泡沫 乳状液 液溶胶或悬浮液
实例
液 固
气 液 固 气 液 固
云、雾 烟、尘
肥皂泡沫 牛奶 泥浆、油漆 泡沫塑料 珍珠 有色玻璃
NaAuO2是上述方法制得金溶胶的稳定剂，写出该金溶胶
胶团结构的表示式。
解：该金溶胶胶团结构为： {[Au]m nAuO2- (n-x)Na+}x- xNa+
12.11.在Ba(NO3)2溶液中滴加Na2SO4溶液可制备BaSO4溶 胶。分别写出(1) Ba(NO3)2溶液过量，(2) Na2SO4溶液过量 时的胶团结构表示式。 解：(1) Ba(NO3)2溶液过量时，胶团结构为: {[BaSO4]m nBa2+(2n-x)NO3-}x+ xNO3(2) Na2SO4溶液过量时，胶团结构为： {[BaSO4]m nSO42-(2n-x)Na+}x- xNa+
胶核：胶体粒子内由分子、原子或离子
形成的固态微粒
胶团：整个扩散层及其所包围的胶体粒子
构成的电中性的整体
例： AgNO3 + KI AgI + KNO3 KI过量 ：
AgI溶胶吸附I－带负电，K＋为反离子 AgNO3过量： AgI溶胶吸附Ag＋带正电，NO3－为反离子
特点：
(1) 胶 核 ： 首 先 吸附过量的成 核离子，然后 吸附反离子； (2) 胶 团 整 体 为 电中性。
分散系统分类(按分散相与分散介质的聚集状态)： (1) 均相系统(真溶液) 分散相以分子形式溶于分散介质 (2) 多相系统 分散相不溶于分散介质
分散 分散相 介质 气
名称 气溶胶 泡沫 乳状液 液溶胶或悬浮液
实例
液 固
气 液 固 气 液 固
云、雾 烟、尘
肥皂泡沫 牛奶 泥浆、油漆 泡沫塑料 珍珠 有色玻璃
高中化学 胶体
4、胶体的凝聚
（1）胶体稳定存在的原因：
布朗运动、胶粒带电
（2）胶体的凝聚 ①破坏胶粒的带电结构——加入电解质 由于胶体胶粒带有电荷，加入电解质后，由于 电解质在溶液中能电离出阳离子和阴离子，分 别能中和带有负电荷胶粒的胶体和带有正电荷 胶粒的胶体。
例2：要使Fe（OH）3胶体凝聚，最好用（ ） 要使带负电荷的AgI胶体凝聚，最好用（ ）
能
能
不能
不能
能否透过 半透膜
胶体的分类
根据分散质微 粒的构成分
粒子胶体：Fe(OH)3胶体、AgI胶体 分子胶体：淀粉溶液、蛋白质溶液
气溶胶：烟、云、雾
根据分散 质状பைடு நூலகம்分
液溶胶：AgI胶体、Fe(OH)3胶体
固溶胶：有色玻璃、烟水晶
1、丁达尔现象 ——光学性质
当可见光束通过胶体时，在入射光侧面可观察 到光亮的通路，这种现象叫做丁达尔现象。
复
胶体的概念？
分散系
分散质微 粒大小
习
悬浊液 >10－7m 乳浊液 >10－7m
很多分子 集合体
溶液 <10－9m
胶体 10-9-— 10-7m
分子集 合体
分散质微 很多分子 分子、离子 粒组成 集合体
不均一、 主要特征 均一、稳定 不稳定
能否透过 滤纸
不均一、 不稳定 不能
不能
均一、 较稳定 能
不能
3、电泳——可用于提纯和精制胶体
胶体带电规律：
（1）金属氢氧化物、金属氧化物的胶粒吸附阳 离子带正电
（2）非金属氧化物、金属硫化物、硅酸、土壤 胶体吸附阴离子带负电 （3）AgI即可吸附I-，也可吸附Ag+，视两者多 少而吸附不同电荷 （4）有些胶体如淀粉、蛋白质一般不吸附各种 离子。因形成水膜而稳定存在
高中化学常见胶体
高中化学常见胶体胶体是一种介于溶液与悬浮液之间的混合物，由两种或两种以上的物质组成。
在胶体中，一种物质以微粒的形式分散在另一种物质中，且能够均匀地分布。
常见的胶体包括胶体溶液、胶体凝胶和胶体乳液等。
一、胶体溶液胶体溶液是由微粒分散在连续相中的胶体。
其中，微粒的直径通常在1纳米到100纳米之间。
胶体溶液的例子有：乳胶、胶体金、胶体银等。
乳胶是一种常见的胶体溶液，由胶质微粒分散在水中形成。
乳胶的胶质微粒可以是橡胶微粒、聚合物微粒等。
乳胶具有较高的粘度和浑浊度，可以用于制作乳胶漆、胶水等。
胶体金是将金微粒分散在水中形成的胶体溶液。
由于金微粒的特殊性质，胶体金呈现出红色或紫色，并且具有较高的稳定性。
胶体金广泛应用于生物医学领域，例如用于生物传感器、免疫分析等。
胶体银是将银微粒分散在水中形成的胶体溶液。
胶体银具有很强的抗菌作用，被广泛应用于医疗卫生、水处理等领域。
二、胶体凝胶胶体凝胶是由胶体微粒在连续相中形成的三维网状结构。
其中，微粒的直径通常在100纳米到1000纳米之间。
胶体凝胶的例子有：煤胶、明胶等。
煤胶是一种由煤微粒在水中形成的胶体凝胶。
煤胶具有较高的粘度和黏性，可以用于制备煤泥浆、煤浆等。
明胶是一种由胶原蛋白微粒在水中形成的胶体凝胶。
明胶具有较强的凝胶性质，可以用于制作胶囊、胶原蛋白面膜等。
三、胶体乳液胶体乳液是由液滴分散在连续相中的胶体。
其中，液滴的直径通常在100纳米到1微米之间。
胶体乳液的例子有：奶、乳剂等。
奶是一种常见的胶体乳液，由脂肪液滴分散在水中形成。
奶的稳定性很高，可以用于制作乳制品、饼干等。
乳剂是由液滴分散在连续相中的胶体乳液。
乳剂广泛应用于农药、化妆品等领域，用于提高药物的稳定性和吸收性。
总结：胶体是一种特殊的混合物，由微粒分散在连续相中形成。
常见的胶体有胶体溶液、胶体凝胶和胶体乳液等。
胶体在生活和工业中有着广泛的应用，如乳胶漆、胶水、胶囊、乳制品等。
了解胶体的特性和应用对我们的学习和生活都有着重要的意义。
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(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
三. 溶胶的颜色
二个因素
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，
Einstein公式：Brown运动平均位移的计算
若在时间 t 内观察布朗运动位移 x ，其关系：
x RT t
L 3r
x
x
x 很容易在显微镜下观察，由此可求得溶胶粒子半径
二. 扩散和渗透
1．扩散
扩散：溶质从高浓度（大）向低浓度（小）移动的现象。
结果Gibbs能G，熵S，是自发进行的过程 。
胶体：分散度为1~100 nm的分散系统
9.1 分散体系分类及其基本特性 9.2 溶胶的制备与净化 9.3 溶胶的动力性质 9.4 胶溶的光学性质 9.5 溶胶的电学性质 9.6 胶体的稳定性 9.7 乳状液、泡沫和气溶胶
第一节 溶胶的分类和基本特征
一. 溶胶分类
按分散相与分散介质聚集状态分类（列举）
根虚线，其浓度恰好为2c1和c2 。
在t 时间内，从两个方向通过AB面的粒子数分别
为1
2
xc1和
1 2
xc2
，因 c1 c2 ，则自左向右通过AB面
的净粒子数为：
1 2
xc1
1 2
xc
2
1 2
x(c1
c2
)
二. 扩散和渗透
设 x很小，浓度梯度
dc c1 c 2
dx
x
则扩散通过AB面的净粒子数与浓度梯度和扩散 时间t 成正比，得到
3. 改变溶剂法 使溶解度骤变，
如：松香的乙醇溶液加入水中 水
溶胶
三. 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
水
电渗析
半透膜
水
溶
胶
水
溶胶
+
半透膜
–
三. 溶胶净化
2 超虑法：小分子电解质滤去，再用介质重新分散
h2
h2
h1
小粒
大粒
c1
h1
第四节 溶胶的光学性质
一．溶胶的光散射现象
光通过分散系统时基本现象
透射 吸收 反射
透明 有色 真溶液 (补色) 混浊 粗分散
散射
乳光 溶胶
吸收：取决于化学组成
反射：粒径 > 波长 散射：粒径 <波长
小分子粒径太小，散射光不明显
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”
A
(T
,
p0
)
A
(T
,
p1,
xA
)
A
(T
,
p1,
xA
)
A
(T
,
p1 )
RT
ln
xA
RT
ln
xA
A
(T ,
p1)
A (T ,
p0 )
A
(T
,
p1
)
A
(T
,
p0
)
d p1
p0
A
pp01VA,mdp
A
(T,
p1)
A
(T,
p0
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
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10–7m，无法计数 超显微镜： 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）
二. 扩散和渗透
例 金溶胶浓度为2 gdm3,介质粘度为0.00l Pas。已知胶粒半径 为1.3 nm，金的密度为19.3103 kgm3。计算金溶胶在25C时 (1) 扩散系数,(2) 布朗运动移动0.5 mm的时间,(3) 渗透压。
解 (1) D 1.679 1010 m2 s1
气
液
固
介质： 气溶胶 液溶胶 固溶胶
泡沫 沸石
雾 牛奶 珍珠
烟 油漆 有色玻璃
分散相的粒径>100 nm时，属粗分散系统 本章主要讨论的是液溶胶，特别是液液溶胶和固液溶胶
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
有机
NaCl 水
胶体 NaCl溶液
硫磺
这种特殊状态，有三个基本特征
1. 电冰：胶粒在电场中运动 2. 电渗：介质在电场中运动 3. 流动电势：使介质移动，产生电场 4. 沉降电势：使胶粒移动，产生电场
电动现象说明：溶胶质点与介质分别带电，在电场中发生移 动，或移动时产生电场
二. 带电原因
平衡时两侧化学势相等
可导出稀溶液的 = cRT
( c: mol/m3 )
反渗透：施加外压，使溶剂分 子从溶液一侧透过半透 膜进入纯溶剂一侧
p1
p2
渗透压
= 渗p2 透– p压1
溶剂
溶液
半透膜 （只容许溶剂通过）
本质上渗透现象是半透膜两边纯溶剂与分散 体系中的溶剂的化学势不同引起的。
渗透达到平衡时纯溶剂的化学是等于分散体 系中溶剂的化学势，即：
水 乙醇
1. 特定分散度
1~100 nm
溶胶 真溶液
2. 相不均匀性（多相性） 对介质不溶憎液胶体
3. 热力学不稳定性 高分散度，巨大表面积和比表面能， 有自发聚集倾向，以降低表面能
第二节 溶胶的制备和净化
第二节 溶胶制备和净化
二种途径：
粗分散系统 分散
溶胶
> 100 nm
1~100 nm
凝聚 小分子真溶液 < 1 nm
第九章 胶体分散系统
分散系统的分类
分散系统：一些物质被分散到另一种物质中所形成的系统 分散相： 非连续形式存在的被分散的物质 分散介质：连续相形式存在的物质
分类：
均相系统 （真溶液）
多相系统
分散系统
小分子溶液 大分子溶液 超微分散系统（溶胶） 粗分散系统
分散相半径/nm
<1 1~100 1~100 > 100
三. 重力沉降与沉降平衡
溶胶粒子在外力场定向移动称沉降
沉降与扩散是两个相对抗的运动
沉降粒子浓集 扩散粒子分散
两者对抗有三种形态
粒子小，力场小扩散 粒子大或力场大沉降 扩散－沉降相当平衡
三. 重力沉降与沉降平衡
1. 重力沉降
重力场：粗分散系（>10–4m）可有明显沉降
平衡力： F沉 = F阻
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 4 r 3 n
3
由此式计算r 2. 激光散射法 3. 电镜
第五节 溶胶的电学性 质
一．电动现象
1. 电泳：胶粒在电场中运动
+
–
+
–
泥土 胶粒带负电 2. 电渗：介质在电场中运动
泥土
半透膜
介质带正电
一．电动现象
二．光散射定律Reyleigh公式
(1)
I
1
4
I
24 3V 2 4
n12 n22 n12 2n22
2
I
0
， 波长越短，散射光越强 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
扩散速度与浓梯关系Fick第一定律
dn
dc
D A
dt
dx
mols–1 扩散系数 面积 浓度梯度
扩散系数与Brown运动平均位移关系： x 2 2Dt
二. 扩散和渗透
如图，设截面为单位面积，x 为时间t 内在水 平方向的平均位移。截面间的距离均为x 。
找出距AB面 两侧 1 x 处的两
一. 分散法（物理法）
研磨法（胶体磨） 超声粉碎 气流粉碎 胶溶法
二．凝聚法
1. 物理凝聚法 如钠的苯溶胶制备
接真空泵
液态空气 钠
苯
苯
接受管
二．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
1 2
x(c1
c2)
D(c1
x
c2)t
D
x2 2t
这就是Einstein-Brown 位移方程。 从布朗运动实验测出 ，就可求出扩散系数D。
二. 扩散和渗透
x
(
RT L
t
3r
)
1 2
D RT 1
L 6r
从上式可以求粒子半径 r。
已知 r 和粒子密度 ，可以计算粒子的摩尔质量。
(2) t 744 s
(3) 将浓度2 gdm3转换为体积摩尔浓度，
c n W W
V VM V 4 πr 3L
32
0.01870
(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
三. 溶胶的颜色
二个因素
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，
Einstein公式：Brown运动平均位移的计算
若在时间 t 内观察布朗运动位移 x ，其关系：
x RT t
L 3r
x
x
x 很容易在显微镜下观察，由此可求得溶胶粒子半径
二. 扩散和渗透
1．扩散
扩散：溶质从高浓度（大）向低浓度（小）移动的现象。
结果Gibbs能G，熵S，是自发进行的过程 。
胶体：分散度为1~100 nm的分散系统
9.1 分散体系分类及其基本特性 9.2 溶胶的制备与净化 9.3 溶胶的动力性质 9.4 胶溶的光学性质 9.5 溶胶的电学性质 9.6 胶体的稳定性 9.7 乳状液、泡沫和气溶胶
第一节 溶胶的分类和基本特征
一. 溶胶分类
按分散相与分散介质聚集状态分类（列举）
根虚线，其浓度恰好为2c1和c2 。
在t 时间内，从两个方向通过AB面的粒子数分别
为1
2
xc1和
1 2
xc2
，因 c1 c2 ，则自左向右通过AB面
的净粒子数为：
1 2
xc1
1 2
xc
2
1 2
x(c1
c2
)
二. 扩散和渗透
设 x很小，浓度梯度
dc c1 c 2
dx
x
则扩散通过AB面的净粒子数与浓度梯度和扩散 时间t 成正比，得到
3. 改变溶剂法 使溶解度骤变，
如：松香的乙醇溶液加入水中 水
溶胶
三. 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
水
电渗析
半透膜
水
溶
胶
水
溶胶
+
半透膜
–
三. 溶胶净化
2 超虑法：小分子电解质滤去，再用介质重新分散
h2
h2
h1
小粒
大粒
c1
h1
第四节 溶胶的光学性质
一．溶胶的光散射现象
光通过分散系统时基本现象
透射 吸收 反射
透明 有色 真溶液 (补色) 混浊 粗分散
散射
乳光 溶胶
吸收：取决于化学组成
反射：粒径 > 波长 散射：粒径 <波长
小分子粒径太小，散射光不明显
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”
A
(T
,
p0
)
A
(T
,
p1,
xA
)
A
(T
,
p1,
xA
)
A
(T
,
p1 )
RT
ln
xA
RT
ln
xA
A
(T ,
p1)
A (T ,
p0 )
A
(T
,
p1
)
A
(T
,
p0
)
d p1
p0
A
pp01VA,mdp
A
(T,
p1)
A
(T,
p0
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
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10–7m，无法计数 超显微镜： 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）
二. 扩散和渗透
例 金溶胶浓度为2 gdm3,介质粘度为0.00l Pas。已知胶粒半径 为1.3 nm，金的密度为19.3103 kgm3。计算金溶胶在25C时 (1) 扩散系数,(2) 布朗运动移动0.5 mm的时间,(3) 渗透压。
解 (1) D 1.679 1010 m2 s1
气
液
固
介质： 气溶胶 液溶胶 固溶胶
泡沫 沸石
雾 牛奶 珍珠
烟 油漆 有色玻璃
分散相的粒径>100 nm时，属粗分散系统 本章主要讨论的是液溶胶，特别是液液溶胶和固液溶胶
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
有机
NaCl 水
胶体 NaCl溶液
硫磺
这种特殊状态，有三个基本特征
1. 电冰：胶粒在电场中运动 2. 电渗：介质在电场中运动 3. 流动电势：使介质移动，产生电场 4. 沉降电势：使胶粒移动，产生电场
电动现象说明：溶胶质点与介质分别带电，在电场中发生移 动，或移动时产生电场
二. 带电原因
平衡时两侧化学势相等
可导出稀溶液的 = cRT
( c: mol/m3 )
反渗透：施加外压，使溶剂分 子从溶液一侧透过半透 膜进入纯溶剂一侧
p1
p2
渗透压
= 渗p2 透– p压1
溶剂
溶液
半透膜 （只容许溶剂通过）
本质上渗透现象是半透膜两边纯溶剂与分散 体系中的溶剂的化学势不同引起的。
渗透达到平衡时纯溶剂的化学是等于分散体 系中溶剂的化学势，即：
水 乙醇
1. 特定分散度
1~100 nm
溶胶 真溶液
2. 相不均匀性（多相性） 对介质不溶憎液胶体
3. 热力学不稳定性 高分散度，巨大表面积和比表面能， 有自发聚集倾向，以降低表面能
第二节 溶胶的制备和净化
第二节 溶胶制备和净化
二种途径：
粗分散系统 分散
溶胶
> 100 nm
1~100 nm
凝聚 小分子真溶液 < 1 nm
第九章 胶体分散系统
分散系统的分类
分散系统：一些物质被分散到另一种物质中所形成的系统 分散相： 非连续形式存在的被分散的物质 分散介质：连续相形式存在的物质
分类：
均相系统 （真溶液）
多相系统
分散系统
小分子溶液 大分子溶液 超微分散系统（溶胶） 粗分散系统
分散相半径/nm
<1 1~100 1~100 > 100
三. 重力沉降与沉降平衡
溶胶粒子在外力场定向移动称沉降
沉降与扩散是两个相对抗的运动
沉降粒子浓集 扩散粒子分散
两者对抗有三种形态
粒子小，力场小扩散 粒子大或力场大沉降 扩散－沉降相当平衡
三. 重力沉降与沉降平衡
1. 重力沉降
重力场：粗分散系（>10–4m）可有明显沉降
平衡力： F沉 = F阻
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 4 r 3 n
3
由此式计算r 2. 激光散射法 3. 电镜
第五节 溶胶的电学性 质
一．电动现象
1. 电泳：胶粒在电场中运动
+
–
+
–
泥土 胶粒带负电 2. 电渗：介质在电场中运动
泥土
半透膜
介质带正电
一．电动现象
二．光散射定律Reyleigh公式
(1)
I
1
4
I
24 3V 2 4
n12 n22 n12 2n22
2
I
0
， 波长越短，散射光越强 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
扩散速度与浓梯关系Fick第一定律
dn
dc
D A
dt
dx
mols–1 扩散系数 面积 浓度梯度
扩散系数与Brown运动平均位移关系： x 2 2Dt
二. 扩散和渗透
如图，设截面为单位面积，x 为时间t 内在水 平方向的平均位移。截面间的距离均为x 。
找出距AB面 两侧 1 x 处的两
一. 分散法（物理法）
研磨法（胶体磨） 超声粉碎 气流粉碎 胶溶法
二．凝聚法
1. 物理凝聚法 如钠的苯溶胶制备
接真空泵
液态空气 钠
苯
苯
接受管
二．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
1 2
x(c1
c2)
D(c1
x
c2)t
D
x2 2t
这就是Einstein-Brown 位移方程。 从布朗运动实验测出 ，就可求出扩散系数D。
二. 扩散和渗透
x
(
RT L
t
3r
)
1 2
D RT 1
L 6r
从上式可以求粒子半径 r。
已知 r 和粒子密度 ，可以计算粒子的摩尔质量。
(2) t 744 s
(3) 将浓度2 gdm3转换为体积摩尔浓度，
c n W W
V VM V 4 πr 3L
32
0.01870