胶体与表面化学知识点整理

合集下载

物理化学各章概念总结、公式总结电子版1 表面化学与胶体

物理化学各章概念总结、公式总结电子版1  表面化学与胶体

第8章 表面化学与胶体8.1 重要概念和规律1.比表面能与表面张力物质的表面是指约几个分子厚度的一层。

由于表面两侧分子作用力不同,所以在表面上存在一个不对称力场,即处在表面上的分子都受到一个指向体相内部的合力,从而使表面分子具有比内部分子更多的能量。

单位表面上的分子比同样数量的内部分子多出的能量称为比表面能(也称比表面Gibbs函数)。

表面张力是在表面上的相邻两部分之间单位长度上的相互牵引力,它总是作用在表面上,并且促使表面积缩小。

表面张力与比表面能都是表面上不对称力场的宏观表现,即二者是相通的,它们都是表面不对称力场的度量。

它们是两个物理意义不同,单位不同,但数值相同,量纲相同的物理量。

2.具有巨大界面积的系统是热力学不稳定系统物质表面所多余出的能量γA称表面能(亦叫表面Gibbs函数),它是系统Gibbs函数的一部分,表面积A越大,系统的G值越高。

所以在热力学上这种系统是不稳定的。

根据热力学第二定律,在一定温度和压力下,为了使G值减少,系统总是自发地通过以下两种(或其中的一种)方式降低表面能γA:①在一定条件下使表面积最小。

例如液滴呈球形,液面呈平面;②降低表面张力。

例如溶液自发地将其中能使表面张力降低的物质相对浓集到表面上(即溶液的表面吸附),而固体表面则从其外部把气体或溶质的分子吸附到表面上,从而改变表面结构,致使表面张力降低。

3.润湿与铺展的区别润湿和铺展是两种与固—液界面有关的界面过程。

两者虽有联系,但意义不同。

润湿是液体表面与固体表面相互接触的过程1因此所发生的变化是由固—液界面取代了原来的液体表面和固体表面。

润湿程度通常用接触角表示,它反映液、固两个表面的亲密程度。

当θ值最小(θ=0o)时,润湿程度最大,称完全润湿。

铺展是指将液体滴洒在固体表面上时,液滴自动在表面上展开并形成一层液膜的过程,因此所发生的变化是由固—液界面和液体表面取代原来的固体表面。

铺展的判据是上述过程的∆G:若∆G<0,则能发生铺展;若∆G≥0,则不能铺展。

上海大学胶体与表面化学考试知识点

上海大学胶体与表面化学考试知识点

1、胶体的基本特性特有的分散程度;粒子大小在1nm~100nm之间多相不均匀性:在超级显微镜下可观察到分散相与分散介质间存在界面。

热力学不稳定性;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。

2、胶体制备的条件:分散相在介质中的溶解度须极小必须有稳定剂存在3、胶体分散相粒子大小分类分子分散系统胶体分散系统粗分散系统二、1、动力学性质布朗运动、扩散、沉降光学性质是其高度分散性与不均匀性的反映电学性质主要指胶体系统的电动现象丁达尔实质:胶体中分散质微粒散射出来的光超显微镜下得到的信息(1)可以测定球状胶粒的平均半径。

(2)间接推测胶粒的形状和不对称性。

例如,球状粒子不闪光,不对称的粒子在向光面变化时有闪光现象。

(3)判断粒子分散均匀的程度。

粒子大小不同,散射光的强度也不同。

(4)观察胶粒的布朗运动、电泳、沉降和凝聚等现象观察到胶粒发出的散射光,可观察布朗运动电泳沉降凝聚,只能确定质点存在和位置(光亮点),只能推测不能看到大小和形状2、胶体制备的条件溶解度稳定剂3、溶胶的净化渗析法、超过滤法4、纳米颗粒粒径在1-100之间纳米颗粒的特性与粒子尺寸紧密相关,许多特性可表现在表面效应和体积效应两方面。

5、布朗运动使胶粒克服重力的影响,6、I反比于波长λ的四次方7、溶胶产生各种颜色的原因;溶胶中的质点对可见光产生选择性吸收。

溶胶对光吸收显示特定波长的补色不吸收显示散射光的颜色agcl&agbr光透过浅红垂直淡蓝雾里黄灯减散,入射白光散射光中蓝紫色光散射最强天蓝是太阳散射光,早傍晚红色是透射光有宇散射作用8、9、胶粒带电原因:吸附、电离、同晶置换(晶格取代)、摩擦带电。

10、胶团结构:一定量难溶物分子聚结成中心称为胶核、然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子,形成紧密吸附层;由于正、负电荷相吸,在紧密层外形成反号离子的包围圈,从而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒;胶粒与扩散层中的反号离子,形成一个电中性的胶团。

胶体与表面化学第一讲

胶体与表面化学第一讲

{[AgI]m· nAg+ · (n-x) NO3-} x+ · x NO3胶核 胶粒 胶团 胶粒带电,但整个胶体分散系是呈电中性的。 胶粒带电,但整个胶体分散系是呈电中性的。在 进行电泳实验时,由于电场的作用, 进行电泳实验时,由于电场的作用,胶团在吸附 层和扩散层的界面之间发生分离, 层和扩散层的界面之间发生分离,带正电的胶粒 向阴极移动,带负电的离子向阳极移动。因此, 向阴极移动,带负电的离子向阳极移动。因此, 胶团在电场作用下的行为跟电解质相似。 胶团在电场作用下的行为跟电解质相似。 吸附层 扩散层
胶粒带同种电荷,相互间产生排斥作用, 胶粒带同种电荷,相互间产生排斥作用, 不易结合成更大的沉淀微粒, 不易结合成更大的沉淀微粒,这是胶体具有稳 定性的主要因素 主要因素。 定性的主要因素。
例 在陶瓷工业上常遇到因陶土里混有 Fe2O3而影响产品质量的问题。解决方法 而影响产品质量的问题。 之一是把这些陶土和水放在一起搅拌, 之一是把这些陶土和水放在一起搅拌,使 粒子大小在1nm~100nm之间,然后插入 之间, 粒子大小在 之间 两根电极,接通直流电源, 两根电极,接通直流电源,这时阳极聚 带负电荷的胶粒(粒子陶土) 积 带负电荷的胶粒(粒子陶土), 带正电荷的胶粒( 阴极聚积 带正电荷的胶粒(Fe2O3) ,理由 是
3、 电泳现象 电学性质 、 电泳现象(电学性质 电学性质) 在外加电场作用下, 在外加电场作用下 胶体粒子在分散剂里 阴极或阳极) 的现象, 向电极 (阴极或阳极 作定向移动的现象 阴极或阳极 作定向移动的现象 叫做电泳
Fe(OH)3胶体向阴极 移动——带正电荷 带正电荷 移动 阴极
阳极
+
原因:粒子胶体微粒带同种电荷,当胶粒带正 原因:粒子胶体微粒带同种电荷, 电荷时向阴极运动, 电荷时向阴极运动,当胶粒带负电荷时 向阳极运动。 向阳极运动。 胶体的胶粒有的带电, 电泳现象 现象; 胶体的胶粒有的带电,有电泳现象;有的不带 没有电泳现象。 电,没有电泳现象。

表面与胶体化学复习

表面与胶体化学复习
表面张力的存在是弯曲液面产生附加压力的根本 原因, 而毛细管现象则是弯曲液面具有附加压力的必然结果 。
3、微小液滴的饱和蒸汽压---开尔文公式
凸液面 RTln Pr P 2γM ρ r 2γVm r
凹液面 RTln P Pr 2γM ρ r 2γVm r
即:Pr(凸液面)>P(平液面)>Pr(凹液面)。
8.某水溶液发生负吸附后,在干净的毛吸管中的上升高度比 纯水在该毛吸管中上升的高度低。 ( )
8. 答: ×
9.通常物理吸附的速率较小,而化学吸附的速率较大。( ) 9. 答: ×
10.兰缪尔定温吸附理论只适用于单分子层吸附。( ) 10. 答:
表面化学与胶体
一、分散系统的分类
1、分散系统,分散相,分散介质
斯特恩电势 ——Stern面 与溶液本体间的电势差 ;
电动电势称为 电势。带电
的固体或胶粒在移动时,滑 动面与液体本体之间的电位 差称为电动电势。(概念)
+ +++++++ +
固体表面
+ +
斯特恩面
滑动面
+ + +
--
-
-
-
-
-
-
-
-
+ +
+ +
--
-
-
-
-
-
扩散层 斯特恩层(紧密层)
表面化学与胶体
5.水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面,因附加压力 p >0,
所以表面张力 0 是不可能的。( )
5. 答:
6.在相同温度下,纯汞在玻璃毛吸管中呈凸液面,所以与之 平衡的饱和蒸气压必大于其平液面的蒸气压。( )

表面及胶体化学知识点归纳

表面及胶体化学知识点归纳

胶体: 指具有高度分散的分散体系(亦是研究对象),分散相可以是一相和多相,粒子大小通常为10-7~10-9m之间.胶体的研究内容:表面现象、分散体系、高分子溶液。

表面能δ:恒温恒压下,可逆地增加单位表面积,环境对体系所做的功,单位J·m-2。

表面张力δ:单位长度液体表面的收缩力,单位N·m-1(或mN·m-1)l aplace方程:球面,则R1=R2=R,ΔP=2σR 柱面,则R1=R,R2=∞,ΔP=σ/R 球形气泡,且R1=R2=RΔP=4σ/R表面过剩:界面相与体相的浓度差。

接触角:固液气三相交点处作气液界面的切线,此切线与固液交界线之间的夹角θ。

Gibbs吸附公式:(双组分体系)固体表面张力:新产生的两个固体表面的表面应力之和的一半。

固体表面能:指产生一平方厘米新表面所消耗的等温可逆功。

Laugmuir理论:假设被吸附分子间无作用力,因而分子脱附不受周围分子的影响。

只有碰撞在空间表面的分子才有可能被吸附(单分子层吸附)。

固体表面是均匀的,各处吸附能相同。

BET理论的基本假设:①固体表面是均匀的,同层分子(横向)间没有相互作用,分子在吸附和脱附时不受周围同层分子的影响。

②物理吸附中,固体表面与吸附质之间有范德华力,被吸附分子间也有范德华力,即吸附是多分子层的。

影响溶液中吸附的因素:吸附剂:溶质、溶剂三者极性的影响;温度:溶液吸附也是放热过程,一般T上升,吸附下降;溶解度:吸附与溶解相反,溶解度越小,越易被吸附;同系物的吸附规律一般随C-H链的增长吸附有规律的增加和减少。

Trube规则;吸附剂的孔隙大小;吸附剂的表面化学性质,同一类吸附剂由于制备条件不同,表面活性相差很大,吸附性能也会有很大差异;混合溶剂的影响,色谱法中使用混合溶剂,洗提效果比单纯溶剂好,若自极性相同的混合溶剂中吸附第三组份,等温线界于两单等温线之间;若自极性不相同的混合溶剂中吸附第三组份,吸附量比任何单一溶剂中少,混合溶剂极性一致或不一致情况不同;多种溶质的混合溶液;9、盐的影响,盐的存在通过影响溶质的活度系数、溶解度、溶质的电离平衡而影响吸附。

物理化学表面现象及胶体化学总结

物理化学表面现象及胶体化学总结

1.压缩因子任何温度下第七章表面现象1.在相界面上所发生的物理化学现象陈称为表面现象。

产生表面现象的主要原因是处在表面层中的物质分子与系统内部的分子存在着力场上的差异。

2.通常用比表面来表示物质的分散度。

其定义为:每单位体积物质所具有的表面积。

3.任意两相间的接触面,通常称为界面(界面层)。

物质与(另一相为气体)真空、与本身的饱和蒸气或与被其蒸汽饱和了的空气相接触的面,称为表面。

4.表面张力:在与液面相切的方向上,垂直作用于单位长度线段上的紧缩力。

5.在恒温恒压下,可逆过程的非体积功等于此过程系统的吉布斯函数变。

6.影响表面及界面张力的因素:表面张力与物质的本性有关、与接触相的性质有关(分子间作用力)、温度的影响、压力的影响。

7.润湿现象:润湿是固体(或液体)表面上的气体被液体取代的过程。

铺展:液滴在固体表面上迅速展开,形成液膜平铺在固体表面上的现象。

8.亚稳状态与新相生成:a.过饱和蒸汽:按通常相平衡条件应当凝结而未凝结的蒸汽。

过热液体:按通常相平衡条件应当沸腾而仍不沸腾的液体。

过冷液体:按相平衡条件应当凝固而未凝固的液体。

过饱和溶液:按相平衡条件应当有晶体析出而未能析出的溶液。

上述各种过饱和系统都不是真正的平衡系统,都是不稳定的状态,故称为亚稳(或介安)状态。

亚稳态所以能长期存在,是因为在指定条件下新相种子难以生成。

9.固体表面的吸附作用:吸附:在一定条件下一种物质的分子、原子或离子能自动地粘附在固体表面的现象。

或者说,在任意两相之间的界面层中,某种物质的浓度可自动发生变化的现象。

吸附分为物理吸附(范德华力)和化学吸附(化学键力)。

具有吸附能力的物质称为吸附剂或基质,被吸附的物质称为吸附质。

吸附的逆过程,即被吸附的物质脱离吸附层返回到介质中的过程,称为脱附(或解吸)。

10.吸附平衡:对于一个指定的吸附系统,当吸附速率等于脱附速率时所对应的状态。

当吸附达到平衡时的吸附量,称为吸附量。

气体在固体表面的吸附量与气体的平衡压力及系统的温度有关。

胶体与表面化学期末复习资料(老马押题小组出品)

胶体与表面化学期末复习资料(老马押题小组出品)

第一章绪论1.相:体系中物理化学性质完全相同的均匀部分;2.界面:相与相之间的交界面;3.表面:一相为气相的界面;4.比表面:单位体积或重量的物质所具有的总表面积;5.胶体化学:研究胶体体系的科学;6.表面化学:研究发生在物质表面或界面上的物理化学现象的一门学科;7.胶体:粒子大小1~100nm ,热力学不稳定,动力学稳定,扩散速度慢,不发生渗析,能通过滤纸,在超显微镜下可见;8.胶体分类:按分散介质可分为“气、液、固溶胶”。

第二章胶体的制备1.胶体制备的一般条件:①分散相在介质中的溶解度必须极小,反应物浓度很稀,生成难溶物晶体颗粒很小,不具备长大条件;②必须有稳定剂存在;2.胶体制备方法:(一)分散法①机械分散法:适用于脆而易碎的物质,对于柔韧性物质必须先硬化再粉碎。

②电分散法:将金属做成两个电极,浸在水中,盛水的盘子放在冷浴中。

在水中加入少量氢氧化钠做稳定剂。

制备时在两电极上施加100V 左右的直流电,调节电极间距离,使之发出电火花,这时表面金属蒸发,是分散过程,接着金属蒸汽立即被水冷却而凝聚成凝胶。

③超声波分散法:将分散相和分散介质两种不混溶的液体放在样品管中,样品管固定在变压器油浴中。

在两电极上通入高频电流,使电极中间的石英片发生机械震荡,使样品管中的两个液相均匀地混合成乳状液。

④溶胶分散法:新生成的沉淀中加入电解质或改变体系温度而形成溶胶体系。

(二)凝聚法:用物理方法或化学反应使分子、离子狙击成胶体粒子的方法。

(1)物理凝聚:将蒸汽状态或溶解状态的物质凝聚成胶体状态的方法。

①蒸汽骤冷法;②更换溶剂法;(2)化学凝聚: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,在少量稳定剂存在的条件下形成溶胶。

3.溶胶的净化方法(一)粗粒子:过滤、沉降、离心;(二)电解质:渗析、电渗析、超过滤、渗透与反渗透4.单分散溶胶定义:溶胶粒子的尺寸、形状、结构都相同的溶胶体系;5.单分散溶胶制备理论(LaMer )控制溶质的过饱和浓度,使之略高于成核浓度,爆发式成核。

土壤胶体表面化学考研知识点总结

土壤胶体表面化学考研知识点总结

土壤胶体表面化学考研知识点总结●土壤胶体的表面类型与构造●土壤胶体:一般将半径 d<0.001mm(即1 μm)的球形颗粒称为胶体(土壤粘粒又称为土壤胶粒)。

●❗❗❗胶粒基本构造:胶核与双电层●❗❗❗三类表面●硅氧烷型表面(硅氧片的表面):2∶1型粘粒(蒙脱石、蛭石)的上、下两面;1∶1型粘粒(高岭石)1/2面。

是非极性的疏水表面。

●水合氧化物型表面:羟基化表面(R-OH);水合氧化物型表面是极性的亲水表面。

电荷来源为表面-OH基质子的缔合(-OH2+)或解离(-OH→-O- + H+)。

产生的电荷为可变电荷。

●有机物型表面:腐质物质为主的表面,表面羧基(—COOH)、酚羟基(R-OH)、氨基(—NH2)、醌基、醛基、甲氧基等活性基团。

解离 H+ 或缔合H+ 产生表面电荷。

产生的电荷为可变电荷。

●土壤胶体表面性质●土壤胶体的表面积●❗比表面 (specific surface) :单位重量(体积)物体的总表面积。

物体颗粒愈细小,表面积愈大。

●非结晶型氧化物比表面积比结晶型大很多。

●土壤胶体表面电荷●❗❗❗❗❗种类●永久电荷:起源于矿物晶格内部离子的同晶置换,具有的电荷就不受外界环境(如pH、电解质浓度等)影响。

●可变电荷:1)水合氧化物型表面对质子的缔合和解离。

2)土壤有机质表面的可变电荷可来自羧基、氨基、酚羟基等功能团的质子化或解离。

●土壤电荷数量●一般用每千克物质吸附离子的厘摩尔数[cmol (+) /kg]表示●❗❗阳离子交换量CEC ,即土壤净负电荷的数量,非恒值,随pH变化●土壤胶体对阳离子的吸附与交换●吸附●定义:根据物理化学的反应,溶质在溶液中呈不均一的分布状态,溶液表面层中的浓度与其内部不同的现象称为吸附作用。

●阳离子的静电吸附●土壤胶体一般带有大量负电荷●通过静电力(库仑力)使土壤胶体表面能从土壤溶液中吸附阳离子,在胶体表面形成扩散双电层(完全解离,自由移动)●被吸附的阳离子一般都可以被溶液中另一种阳离子交换而从胶体表面解吸●❗❗阳离子静电吸附的速度、数量和强度决定因素●表面负电荷愈多,吸附的阳离子数量就愈多●离子的价态愈高,受胶体的吸持力愈大,吸附能力愈强●同价的离子,离子半径愈大,水化半径愈小,吸附强度愈大●阳离子的交换●定义:交换性阳离子发生交换吸附的反应●作用特点●快速的可逆反应,容易达到动态平衡●遵循等价交换的原则●符合质量作用定律●❗❗阳离子交换量的影响因素●胶体的类型含腐殖质和2:1型粘土矿物较多的土壤,其阳离子交换量较大,而含高岭石和氧化物较多的土壤,其阳离子交换量较小。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第一章1.胶体体系的重要特点之一是具有很大的表面积。

通常规定胶体颗粒的大小为1-100nm(直径)2.胶体是物质存在的一种特殊状态,而不是一种特殊物质,不是物质的本性。

胶体化学研究对象是溶胶(也称憎液溶胶)和高分子溶液(也称亲液溶胶)。

气溶胶:云雾,青烟、高空灰尘液溶胶:泡沫,乳状液,金溶胶、墨汁、牙膏固溶胶:泡沫塑料、沸石、冰淇淋,珍珠、水凝胶、红宝石、合金第二章一.溶胶的制备与净化1.溶胶制备的一般条件:(1)分散相在介质中的溶解度必须极小(2)必须有稳定剂存在2.胶体的制备方法:(1)凝聚法(2)分散法二.溶胶的运动性质1.扩散:过程为自发过程,此为Fick第一扩散定律,式中dm/dt表示单位时间通过截面A扩散的物质数量,D为扩散系数,单位为m2/s,D越大,质点的扩散能力越大扩散系数与质点在介质中运动时阻力系数之间的关系为:(为阿伏加德罗常数;R为气体常数)若颗粒为球形,阻力系数=6(式中,为介质的黏度,为质点的半径)故,此式即为Einstein第一扩散公式浓度梯度越大,质点扩散越快;就质点而言,半径越小,扩散能力越强,扩散速度越快。

2.布朗运动:本质是分子的热运动现象:分子处于不停的无规则运动中由于布朗运动是无规则的,因此就单个粒子而言,它们向各方向运动的几率是相等的。

在浓度高的区域,单位体积的粒子较周围多,造成该区域“出多进少”,使浓度降低,这就表现为扩散。

扩散是布朗运动的宏观表现,而布朗运动是扩散的微观基础Einstein认为,粒子的平均位移与粒子半径、介质黏度、温度和位移时间t之间的关系:,此式常称为Einstein-Brown位移方程。

式中是在观察时间t内粒子沿x轴方向的平均位移;r为胶粒的半径;为介质的粘度;为阿伏加德罗常数。

3.沉降溶胶是高度分散体系,胶粒一方面受到重力吸引而下降,另一方面由于布朗运动促使浓度趋于均一。

当这两种效应相反的力相等时,粒子的分布达到平衡,粒子的浓度随高度不同有一定的梯度,如图所示。

这种平衡称为沉降平衡。

三、溶胶的光学性质1.光散射(1)丁达尔效应:以一束强光射入溶胶后,在入射光的垂直方向可以看到一道明亮的光带,被称为丁达尔效应光本质是电磁波,当光波作用到介质中小于光波波长的粒子上时,粒子中的电子被迫振动(其振动频率与入射光波的频率相同),成为二次波源,向各个方向发射电磁波,这就是散射光波也就是我们看到的散射光。

丁达尔效应可以认为是胶粒对光的散射作用的宏观表现。

(2)Rayleigh散射定律c为单位体积中质点数,v为单个粒子的体积(其线性大小应远小于入射光波长),为入射光波长,n1、n2分别为分散介质和分散相的折射率①散射光强度与入射光波长的四次方成反比。

入射光波长愈短,散射愈显著。

所以可见光中,蓝、紫色光散射作用强。

②分散相与分散介质的折射率相差愈显著,则散射作用亦愈显著。

若n1=n2 则无散射现象③散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。

④散射光强度与粒子体积的平方成正比。

在低分子溶液中,散射光极弱,因此利用丁道尔现象可以鉴别溶胶和真溶液。

(3)溶胶的颜色:溶胶产生各种颜色的主要原因是溶胶中的质点对可见光产生选择性吸收若溶胶对可见光的各部分吸收很弱,且大致相同,则溶胶无色若溶胶能较强的选择性吸收某一波长的光,则透过光该波长的光变弱,就会呈现该波长光的补色光质点对光的吸收主要取决于其化学结构每种分子都有其自己的特征吸收波长,若特征波长在可见光波长范围内,则该物质显色四.溶胶的电学性质和胶团结构1.电动现象及其应用(1)电泳:胶粒颗粒带电,在外电场的作用下,向正极移动,后来发现,任何溶胶中的胶粒都有这样的现象,带负电的胶粒向正极移动,带负电的胶粒向负极移动,这种现象被称为电泳。

(2)电渗析:水在外加电场的作用下,通过黏土颗粒间的毛细通道向负极移动的现象称为电渗析。

(3)沉降电位,在无外加电场作用下,若使分散相粒子在分散介质中迅速沉降时,使底层与表面层的粒子浓度悬殊,从而产生电势差,这就是沉降电势。

这种现象是电泳的逆过程。

贮油罐中的油内常会有水滴,水滴的沉降会形成很高的电势差,有时会引发事故。

通常在油中加入有机电解质,增加介质电导,降低沉降电势。

(4)流动电位若用压力将液体挤过毛细管网或由粉末压成的多孔塞,则在毛细管网或多孔塞的两端会产生电位差,此之谓流动电位,此现象为电渗析的逆过程。

在用泵输送原油或易燃化工原料时,要使管道接地或加入油溶性电解质,增加介质电导,防止流动电势可能引发的事故。

2.质点表面的电荷的来源(1)电离:对于可能发生电离的大分子的溶胶而言,则胶粒带电主要是其本身发生电离引起的。

蛋白质分子,当它的羧基或胺基在水中解离时,整个大分子就带负电或正电荷。

当介质的pH较低时,蛋白质分子带正电,pH较高时,则带负电荷。

当蛋白质分子所带的净电荷为零时,这时介质的pH称为蛋白质的等电点。

在等电点时蛋白质分子的移动已不受电场影响,它不稳定且易发生凝聚。

(2)离子吸附:凡经化学反应用凝聚法制得溶胶,其电荷亦来源于离子吸附。

胶粒在形成过程中,胶核优先吸附某种离子,使胶粒带电,如在AgI溶胶的制备过程中,如果AgNO3过量,则胶核优先吸附Ag+离子,使胶粒带正电;如果KI过量,则优先吸附I -离子,胶粒带负电。

能和组成质点的离子形成不溶物的离子,最易被质点表面吸附,这个规则通常被称为Fajans规则。

(3)晶格取代:黏土晶格中的铝离子往往有一部分被钙离子或镁离子取代,从而使黏土带负电,为维持电中性,必然要吸附某些正离子,这些离子又因水化而离开表面,形成双电层。

(4)非水介质中质点带电的原因:当两种不同的物质接触时,相对介电常数D较大的一相带正电,另一相带负电。

三、胶团结构胶核、吸附层、胶粒、扩散层、胶团胶核吸附离子是有选择性的,首先吸附与胶核中相同的某种离子,用同离子效应使胶核不易溶解,若无相同离子,则首先吸附水化能力较弱的负离子,所以自然界中的胶粒大多带负电,如泥浆水、豆浆等都是负溶胶。

胶粒 = 胶核 +被吸附离子 + 紧密层反离子胶团 = 胶粒 + 扩散层反离子当KI过量做稳定剂,[(AgI)m nI–(n-x)K+]x–xK+当AgNon3过量作稳定剂,[(AgI)m nAg+(n-x)NO3–]x+x NO3–五.胶体的稳定性(一).溶胶的稳定性与DLVO理论1.(1)热力学上为不稳定体系:胶体体系是多相分散体系,有巨大的界面能。

(2)动力学上的稳定体系:溶胶粒子较小,布朗运动激烈,因此在重力场中不易沉降,即具有动力学稳定性。

(3)聚结稳定性:由于胶团双电层结构的存在,胶粒都带有相同的电荷,相互排斥,故不易聚沉。

这是溶胶稳定存在的最重要原因(4)水化膜:在胶团的双电层中反离子都是水化的,因此在胶粒外有一层水化膜,它阻止了胶粒的相互碰撞而导致胶粒结合变大。

2.DLVO理论:溶胶在一定条件下是稳定存在还是聚沉,取决于粒子间的相互吸引力和静电斥力。

若斥力大于吸引力则溶胶稳定,反之则不稳定。

(1) 质点间的范德华吸引能胶粒之间的相互作用可看作是分子作用的加和若两个球形粒子体积相等H: 两球表面之间的最短距离 r : 胶粒半径A:Hamaker常数 (与物质有关 10-19~10-20 J)在介质中,(2)双电层的排斥能对球形粒子n0 : 单位体积粒子数 ε: 介电常数ψ0:粒子表面电势 κ: 离子氛半径的倒数r : 粒子半径 H : 离子之间的最近距离溶胶稳定理论胶粒之间有相互吸引的能量Va和相互排斥的能量Vr,总作用能 为Va+Vr。

如图所示:当粒子相距较大时,主要为吸力,总势能为负值;当靠近到一定距离,双电层重叠,排斥力起主要作用,势能升高。

要使粒子聚结必须克服这个势垒。

3.影响溶胶稳定性的因素(1)外加电解质的影响。

这影响最大,主要影响胶粒的带电情况,使电位下降,促使胶粒聚结。

(2)浓度的影响。

浓度增加,粒子碰撞机会增多。

(3)温度的影响。

温度升高,粒子碰撞机会增多,碰撞强度增加。

(4)胶体体系的相互作用。

带不同电荷的胶粒互吸而聚沉。

(二)溶胶的聚沉聚沉值:使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的最小浓度。

从已知的表值可见,对同一溶胶,外加电解质的离子价数越低,其聚沉值越大。

聚沉能力:是聚沉值的倒数。

聚沉值越大的电解质,聚沉能力越小;反之,聚沉值越小的电解质,其聚沉能力越强。

1.电解质的聚沉作用:质对溶胶稳定性的影响不仅取决于其浓度,还与离子价有关。

在离子浓度相同时,离子价越高,聚沉能力越大,聚沉值越小。

聚沉能力主要决定于胶粒带相反电荷的离子的价数。

聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比,这就是Schulze-Hardy规则。

2.带相反电荷的离子就是价数相同,其聚沉能力也有差异。

相同价数离子的聚沉能力不同:胶粒带负电的溶胶,一价阳离子硝酸盐的聚沉能力次序为:H+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+Li+半径最小,水化能力最强,水化半径最大,故聚成能力最小;带正电的胶粒,一价阴离子的钾盐的聚沉能力次序为: F->Cl->Br->NO3->I- >SCN- ,种次序称为感胶离子序(lyotropic series)。

3.有机化合物的离子都有很强的聚沉能力,这可能与其具有强吸附能力有关。

4.与胶体带相反电荷的离子相同时,则另一同性离子的价数也会影响聚沉值,价数愈高,聚沉能力愈低。

这可能与这些同性离子的吸附作用有关5.溶胶的相互聚沉:将两种电性不同的溶胶混合,可以发生相互聚沉作用。

但仅在这两种溶胶的数量达到某一比例时才发生完全聚沉,否则可能不发生聚沉或聚沉不完全。

第三章一、概述1.所有新形成的都含有大量的液体(液体含量通常在95%以上)所含液体为水的凝胶称为水凝胶,所有水凝胶外表相似,呈半固体状,无流动性。

一定浓度的溶胶或大分子化合物的真溶液在放置过程中自动形成凝胶的过程称为胶凝。

在新形成的水凝胶中,不仅分散相(搭成网结)是连续相,分散介质(水也是连续相),这是凝胶的主要特征。

2.凝胶的分类(1)弹性凝胶:由柔性的线性大分子物质形成的凝胶。

这类凝胶的干胶在水中加热溶解后,在冷却过程中便胶凝成凝胶。

此凝胶经脱水干燥又成干胶,并可如此反复下去,说明这一过程是完全可逆的,故又称为可逆凝胶。

(2)非弹性凝胶:由刚性质点溶胶所形成的凝胶。

在吸收或脱除溶剂后刚性凝胶的骨架基本不变,所以体积也无明显变化这类凝胶脱水干燥再置水中加热一般不形成原来的凝胶,更不能形成产生此凝胶的溶胶,因此,此类凝胶也称为不可逆凝胶。

二.凝胶的形成1.凝胶形成的条件:(1)降低溶解度,使被分散相的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出。

(2)析出的质点既不沉降也不能自由行动,而是构成骨架,在整个溶液中形成连续的网状结构。

相关文档
最新文档