10 胶体分散系统
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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
胶体分散系统
基本内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
胶体分散系统 溶胶的动力性质 溶胶的光学性质 溶胶的电学性质 溶胶的稳定和聚沉
Chapter Nine
1
第一节 分散系统 (dispersed system)
一、分散系统分类 把一种或几种物质分散在另一种物质 中就构成分散系统。
1、分散相与分散介质 分散相(dispersed phase)：被分散的物质；
分散介质(dispersing medium)。
Chapter Nine
2
如：盐水、糖水、牛奶、云层等。
Chapter Nine
3
2、分散系统分类 （1）、按分散相粒子的大小分类
•分子分散系统 <1nm
白酒
•胶体分散系统 1 ~100 nm 金溶胶
•粗分散系统 >1000 nm 黄河水
Chapter Nine
梯度，且这种浓度梯度不随时间
而变。这种平衡称为沉降平衡。
fd fw
注意沉降平衡不是热力学平衡态，是一 种稳定态，一旦外力(重力)消失，系统 将回到平衡态(均匀分布)。
Chapter Nine
24
第三节 溶胶的光学性质
1、光散射现象
当光束通过分散体系时，一部分自由地 通过，一部分被吸收、反射或散射。可 见光的波长约在400~700 nm之间。
然后胶核选择性地吸附稳定剂中的一 种离子，形成紧密吸附层；
Chapter Nine
14
由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成 反号离子的包围圈，形成了带电荷的胶 粒（电荷正负性与紧密层相同）；
胶粒与扩散层中的反号离子，形成 一个电中性的胶团。
Chapter Nine
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
胶体分散系统 溶胶的动力性质 溶胶的光学性质 溶胶的电学性质 溶胶的稳定和聚沉
Chapter Nine
1
第一节 分散系统 (dispersed system)
一、分散系统分类 把一种或几种物质分散在另一种物质 中就构成分散系统。
1、分散相与分散介质 分散相(dispersed phase)：被分散的物质；
分散介质(dispersing medium)。
Chapter Nine
2
如：盐水、糖水、牛奶、云层等。
Chapter Nine
3
2、分散系统分类 （1）、按分散相粒子的大小分类
•分子分散系统 <1nm
白酒
•胶体分散系统 1 ~100 nm 金溶胶
•粗分散系统 >1000 nm 黄河水
Chapter Nine
梯度，且这种浓度梯度不随时间
而变。这种平衡称为沉降平衡。
fd fw
注意沉降平衡不是热力学平衡态，是一 种稳定态，一旦外力(重力)消失，系统 将回到平衡态(均匀分布)。
Chapter Nine
24
第三节 溶胶的光学性质
1、光散射现象
当光束通过分散体系时，一部分自由地 通过，一部分被吸收、反射或散射。可 见光的波长约在400~700 nm之间。
然后胶核选择性地吸附稳定剂中的一 种离子，形成紧密吸附层；
Chapter Nine
14
由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成 反号离子的包围圈，形成了带电荷的胶 粒（电荷正负性与紧密层相同）；
胶粒与扩散层中的反号离子，形成 一个电中性的胶团。
Chapter Nine
10.胶体分散系统及粗分散系统
n1、n2分别为高度h1、h2处的体积粒子数；
ρB、ρ0分别为分散相( 粒子) 及分散介质的体积质量；
22
M B为粒子的摩尔质量；g为重力加速度。
n2 M B g ⎛ ρB ⎞ ⎜1 − ⎟(h2 − h1 ) ln = n1 RT ⎜ ρ0 ⎟ ⎝ ⎠
（1）粒子的摩尔质量愈大，平衡体积粒子数随高度 的降低愈大； （2）对于粒子不太小的分散系统，通常沉降较快， 可以较快地达到平衡。而高度分散的系统中，粒子则 沉降缓慢，需较长时间才能达成平衡。
K
I
+
－
K+
K+
I－
I－
K+
I－
K+
K
+
K+
(2)胶粒一般先吸附水化 能力较弱的阴离子。
I－
(1)优先吸附与溶胶粒子 中某一组成相同的离 子；
胶团结构
(AgI)m
I－
K
+
I－ I －
K+
K+
I－
K+
K
I
－
+
I－
I－
32
电动现象
由于胶粒是带电的，在电场作用下，或在外加压力、自身重 力下流动、沉降时产生电动现象。
+ + + + + + ++ +
1963年博克里斯、德瓦纳塞恩和缪勒在斯特恩模型 的基础上作了更细致的改进。 IHP
– 固体表面 + (带负电荷) OHP 滑动面 水化阳离子 + – + 特性吸附阴离子
内亥姆霍茨层(IHP) 外亥姆霍茨层(OHP)
++ + + + + ++ +
ρB、ρ0分别为分散相( 粒子) 及分散介质的体积质量；
22
M B为粒子的摩尔质量；g为重力加速度。
n2 M B g ⎛ ρB ⎞ ⎜1 − ⎟(h2 − h1 ) ln = n1 RT ⎜ ρ0 ⎟ ⎝ ⎠
（1）粒子的摩尔质量愈大，平衡体积粒子数随高度 的降低愈大； （2）对于粒子不太小的分散系统，通常沉降较快， 可以较快地达到平衡。而高度分散的系统中，粒子则 沉降缓慢，需较长时间才能达成平衡。
K
I
+
－
K+
K+
I－
I－
K+
I－
K+
K
+
K+
(2)胶粒一般先吸附水化 能力较弱的阴离子。
I－
(1)优先吸附与溶胶粒子 中某一组成相同的离 子；
胶团结构
(AgI)m
I－
K
+
I－ I －
K+
K+
I－
K+
K
I
－
+
I－
I－
32
电动现象
由于胶粒是带电的，在电场作用下，或在外加压力、自身重 力下流动、沉降时产生电动现象。
+ + + + + + ++ +
1963年博克里斯、德瓦纳塞恩和缪勒在斯特恩模型 的基础上作了更细致的改进。 IHP
– 固体表面 + (带负电荷) OHP 滑动面 水化阳离子 + – + 特性吸附阴离子
内亥姆霍茨层(IHP) 外亥姆霍茨层(OHP)
++ + + + + ++ +
第十章胶体
10.2溶胶的动力和光学性质
丁铎尔现象示意图
10.2溶胶的动力和光学性质
自然界中的丁铎尔现象
10.2溶胶的动力和光学性质
10.2溶胶的动力和光学性质
（1）当光束通过粗分散系统，由于粒子大于入 射光的波长，主要发生反射，系统呈现混浊。
（2）当光束通过憎液溶胶时，由于胶粒直径 远小于可见光的波长，主要发生散射，可以看见 乳白色的光柱。
10.1胶体分散系统概述
10.1.3胶团的结构 用氯化铁水解制取的氢氧化铁胶团结构
紧密层
扩散层
x
Fe(OH)3 m nFeO+ (n x)Cl- xCl-
胶核
胶粒
胶团
FeO+为稳定剂。 关于胶核有不同说法，南大教材观点如上图，天 大教材等认为FeO+也属于胶核。
10.1胶体分散系统概述
用吐酒石和硫化氢制取的硫化锑胶团结构
Sb2S3
m
ห้องสมุดไป่ตู้
nHS-
(n
x)H
x
xH+
硝酸银与碘化钾反应，碘化钾过量时形成的碘化
银胶团结构
AgI
m
nI-
(n
x)K
x
xK
+
硝酸银与碘化钾反应，硝酸银过量时形成的碘化
银胶团结构
AgI m
nAg+
(n
x)
NO3-
x
xNO3-
离子之间有无圆点，各教材不统一，有圆点清楚一些。
10.1胶体分散系统概述
过量的物质通常称为稳定剂。 从表面能的角度看，胶粒表面能很高，有互相结 合减少表面积的趋势，所以溶胶是热力学不稳定系统。 从电学的角度看，胶粒带同种电荷，互相排斥，有一 定稳定性。
物理化学课件---第十章胶体分散系统资料
例如：云，牛奶，珍珠
2020/11/3
10.1 胶体分散系统概述
分类系统通常有三种分类方法：
1. 按分散相粒子的大小分：
•分子分散系统 •胶体分散系统 •粗分散系统
•液溶胶 2. 按分散相和介质的聚集状态分： •固溶胶
3. 按胶体溶液的稳定性分：
•气溶胶 •憎液溶胶 •亲液溶胶
•缔合溶胶
2020/11/3
粒子粉碎，将固体磨细。 （1） 胶体磨
这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔 韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废 轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。
胶体磨的形式很多，其分散能力因构造和 转速的不同而不同。
2020/11/3
10.1.2 憎液溶胶的制备
盘式胶体磨
2020/11/3
10.1.2 憎液溶胶的制备
2020/11/3
（2）按分散相和介质聚集状态分类
2.固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为 不同状态时，则形成不同的固溶胶：
A.固-固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金 B.固-液溶胶 如珍珠，某些宝石 C.固-气溶胶 如泡沫塑料，沸石分子筛
2020/11/3
（2）按分散相和介质聚集状态分类
（2） 喷射磨 在装有两个高压喷嘴的粉碎室中，一个喷
高压空气，一个喷物料，两束超音速物流以一 定角度相交，形成涡流，将粒子粉碎。 （3） 电弧法
电弧法主要用于制备金、银、铂等金属 溶胶。
制备过程包括先分散后凝聚两个过程。
2020/11/3
10.1.2 憎液溶胶的制备
（3）电弧法
2020/11/3
10.1.2 憎液溶胶的制备
2020/11/3
（3）按胶体溶液的稳定性分类
10_胶体分散系统
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，硫化砷溶胶的制备
As2O3 + 3H2O = 2H3AsO3 2H3AsO3(稀)+ 3H2S = As2S3(溶胶)+6H2O 稳定剂是略过量的硫化氢反应物 又如，用水解反应制氢氧化铁溶胶 FeCl3 (稀)+3H2O (热) = Fe(OH)3 (溶胶)+3HCl 稳定剂是反应过程中产生的FeO+ 离子
1. Brown运动
1905年和1906年
Einstein（爱因斯坦)和 Smoluchowski（斯莫鲁霍
夫斯基)分别阐述了Brown 运动的本质。
认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和不 同方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的.
由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不 同速度作不规则运动。
可得1000 nm左右的粒子。
（2） 喷射磨
在装有两个高压喷嘴的粉碎室中，一个喷 高压空气，一个喷物料，两束超音速物流以一 定角度相交，形成涡流，将粒子粉碎。 （3） 电弧法
电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。
制备过程包括先分散后凝聚两个过程。
（3）电弧法
将金属做成两个电极， 浸在水中，盛水的盘子放在 冰浴中。
1. 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。
1. Brown运动
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。
利用浓差因素，多余的电 解质离子不断向膜外渗透。
例如，硫化砷溶胶的制备
As2O3 + 3H2O = 2H3AsO3 2H3AsO3(稀)+ 3H2S = As2S3(溶胶)+6H2O 稳定剂是略过量的硫化氢反应物 又如，用水解反应制氢氧化铁溶胶 FeCl3 (稀)+3H2O (热) = Fe(OH)3 (溶胶)+3HCl 稳定剂是反应过程中产生的FeO+ 离子
1. Brown运动
1905年和1906年
Einstein（爱因斯坦)和 Smoluchowski（斯莫鲁霍
夫斯基)分别阐述了Brown 运动的本质。
认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和不 同方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的.
由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不 同速度作不规则运动。
可得1000 nm左右的粒子。
（2） 喷射磨
在装有两个高压喷嘴的粉碎室中，一个喷 高压空气，一个喷物料，两束超音速物流以一 定角度相交，形成涡流，将粒子粉碎。 （3） 电弧法
电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。
制备过程包括先分散后凝聚两个过程。
（3）电弧法
将金属做成两个电极， 浸在水中，盛水的盘子放在 冰浴中。
1. 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。
1. Brown运动
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。
利用浓差因素，多余的电 解质离子不断向膜外渗透。
胶体分散系统与粗分散系统
{U}
Born排斥 Umax
UR ∝exp{-x} —德拜参量
0 C
势垒
U F {x}
1 xn
UA∝
图 9胶粒间斥力势能、吸力 势能及总势能曲线
4．电解质及高聚物分子对溶胶聚沉的影响
(1)电解质对溶胶聚沉的影响
少量电解质的存在对溶胶起稳定作用；过量电解质的存在 对溶胶起破坏作用(聚沉)。
丁达尔现象的实质是溶胶对光的散射作用(散射是指除入射 光方向外，四面八方都能看到发光的现象)，它是溶胶的重要性 质之一，如图1所示。
光源 透镜 溶胶 丁达尔效应
图1
丁达尔现象
散射光的强度可用瑞利(Rayleigh)公式表示：
2 9v 2n n2 n 2 2 0 I 42 1 cos I 0 2 2 20l n2 2n 0
1 2 Π B RT B2 B B3 B MB
(3)膜平衡与唐南效应 以大分子电解质Na2P(蛋白质钠盐)为例，说明膜平衡与唐 南（Donnan）效应。
今将Na2P的水溶液及NaCl的水溶液分别置于膜的两侧（见图 10）。图中的b′及b分别为开始时，左右两侧Na+离子的浓度。bx为 Ｎa＋或Ｃl－从半透膜右侧渗透到左侧的质量摩尔浓度。
+ + + + + +++
压力
V
毛细管
气体
V
Hale Waihona Puke + + + + + +++
图7流动电势
图8 沉降电势
3．溶胶的稳定性 (1)溶胶的动力稳定性
胶体分散系统
气
泡沫 面包
液 雾 乳状液 凝胶
固 烟 混悬液 有色玻璃
本章主要讨论的是液溶胶，特别是液液溶胶 和固液溶胶 。
第一节 溶胶的分类和基本特性
二、溶胶的基本特性
三个基本特性： 1. 特定分散度 1~100 nm 2. 多相性（难溶物分散在分散介质中） 3. 热力学不稳定性 溶胶是多相系统，粒子小，比表面很大，热
四、 溶胶的聚沉
1. 电解质对溶胶稳定性的影响 电解质、（另一种）溶胶、大分子化合物对
溶胶稳定性的影响。 适量电解质（定位离子）是溶胶稳定必要条件。 过量电解质使溶胶不稳定，溶胶对电解质很
敏感（不稳定）。
四、 溶胶的聚沉
1．电解质对溶胶稳定性的影响
主要影响：反离子使溶胶不稳定（聚沉），价数
影响最大：聚沉能力与反离子价数的六次方成正比（
溶胶： 胶体分散系统
散射：在光的前进方向以外也能见到光的现象
一．溶胶的光散射现象
吸收：取决于化学组成 反射：粒径 > 波长 散射：粒径 <波长 （可见光的波长400~760 nm ）
光学不均匀性
一．溶胶的光散射现象
光散射条件：介质的光学不均匀性；粒径小于波长
（可见光的波长400~760 nm ）
第五节 溶胶的电学性质
一、电动现象 三、溶胶粒子表面电荷的来源 四、双电层理论和电动电势
一．电动现象
电泳：胶粒在电场中定向运动
溶胶粒子带电。
+
–
泥土
泥土胶粒带负电
三、溶胶粒子表面电荷的来源
1. 吸附带电（ 吸附介质中的离子而带电） 选择性吸附（ 法金斯规则）：优先吸附与其成
分相同的离子 （定位离子、稳定剂、胶溶剂） 非选择性吸附：水化能力弱的离子较易被吸附。 通常阴离子的水化能力较阳离子弱，带负电的溶
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沉降电势和流动电势
在重力场的作用下，带电的分散 相粒子，在分散介质中迅速沉降时， 使底层与表面层之间产生电势差，这 就是沉降电势。 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 加介质的电导，降低沉降电势。
第10章 胶体分散系统 10章
第10章 胶体分散系统 10章
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布朗运动
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 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。
第10章 胶体分散系统 10章
第10章 胶体分散系统 10章
毛细管
电极 多孔膜
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沉降电势和流动电势
在外力作用下，使液体流经毛细管或通过多孔塞， 液体介质由于流动而产生的电势差称为流动电势 。
处于扩散层中的反号离子作定向移动时，就会 产生电势差，这就是流动电势。
第10章 胶体分散系统 10章
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沉降电势和流动电势
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溶胶的特性
（1）特有的分散程度 粒子的大小在10-9~10-7 m之间，因而扩散较慢， 不能透过半透膜，。 （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，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。 （3）热力学不稳定性 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。
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布朗运动
1905年Einstein（爱因斯坦)等人才阐述了Brown 运动的本质。 认为Brown运动是分 散介质分子以不同大小 和不同方向的力对胶体 粒子不断撞击而产生的. 由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、 不同速度作不规则运动。 当半径大于5 µm，Brown运动消失。
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胶粒的结构
AgNO3 (aq) + KI(aq) KNO 3 (aq) + AgI(溶胶 ) →
过量的 AgNO3 作稳定剂 胶团的结构表达式： [(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3–]x+ x NO3– 胶核 胶粒(带正电) 胶团(电中性)
第10章 胶体分散系统 10章
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第10章 胶体分散系统 10章
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电泳
带电胶粒在外加电场的作用下，向带相反电荷 的电极作定向移动的现象称为电泳。 研究电泳的实验方法很多，根据溶胶的量和性 质的不同，可以采用不同的电泳仪。 如界面电泳仪，适用于溶胶量较大的系统
第10章 胶体分散系统 10章
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下43; NaCl溶液 NaCl溶液 Fe(OH)3溶胶
第10章 胶体分散系统 章
第十四章 胶体与大分子溶液
10.1 胶体分散系统概述 10.2 溶胶的动力和光学性质 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 溶胶的电学性质 溶胶的稳定性和聚沉作用 大分子概说 Donnan平衡 凝胶
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10.8 纳米技术与应用简介
第10章 胶体分散系统 10章
第10章 胶体分散系统 10章
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§10.3 溶胶的电学性质
电动现象 (1) 因电而动 胶粒是带电的，而溶胶是电中性的，所以介质 所带的电荷刚好与胶粒的电荷相反。 在外电场作用下，胶粒向带相反电荷电极的定向 移动称为电泳，介质向带相反电荷电极的定向移动 称为电渗。电泳和电渗是因电而动。 (2) 因动而产生电 带电胶粒在重力场的作用下发生沉降而产生沉 降电势；带电的介质定向流动而产生流动电势。
当介质的流速很快时，有时会产生电火花。 在化工或石化工业中，若要用泵输送易燃的碳 氢化合物，一定要防止这类液体在流动过程中产生 过高的流动电势。 防止流动电势过高的方法是将这类输运管道接地 或在运送的有机液体中加入油溶性电解质，增 加介质的电导，降低流动电势。
第10章 胶体分散系统 10章
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第10章 胶体分散系统 10章
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影响聚沉的因素
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，促使胶粒 聚结。动画 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。
光学性质
可见光的波长为400~760 nm。 当光束通过分散系统时，一部分自由地通过， 一部分被吸收、反射或散射。 （1）当光束通过粗分散系统，由于粒子大于入 射光的波长，主要发生反射，系统呈现混浊。 （2）当光束通过憎液溶胶时，由于胶粒直径 远小于可见光的波长，主要发生散射，可以看见 乳白色的光柱。
第10章 胶体分散系统 10章
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电渗
在外加电场作用下，带电的介质通过性物质作 定向移动，这种现象称为电渗 。
实验表明：用滤纸、玻璃纤 维、粘土或三硫化二砷等作 为固体多孔膜时，则水会向 阴极移动，表明液相带正电； 若用Al2O3、BaCO3等物质作 电极 多孔膜时，水朝阳极迁移， 说明液相带负电。
第10章 胶体分散系统 10章
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沉降和沉降平衡
沉降：多相分散系统中的粒子， 沉降：多相分散系统中的粒子， 因受重力作用 重力作用而下沉的过程 因受重力作用而下沉的过程 沉降 ⇐⇒ 扩散 真溶液 粗分散系统 胶体系统 √ √ ←平衡→ √ √ 分散相分布 均相 沉于底部 形成浓梯
沉降与布朗运动所产生的扩散为一对矛盾的两个方面 沉降与布朗运动所产生的扩散为一对矛盾的两个方面 与布朗运动所产生的扩散
第10章 胶体分散系统 10章
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光的散射
（3）当光束通过分子溶液时，由于溶液十分均匀， 散射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。
分散粒子尺寸——反射 入射光波长 < 分散粒子尺寸 反射 分散粒子尺寸——散射 入射光波长 > 分散粒子尺寸 散射 （可见光波长 400~ 760 nm；胶粒 1~ 100nm) ； 分散粒子尺寸——透射 入射光波长 > > 分散粒子尺寸 透射
第10章 胶体分散系统 10章
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按分散相粒子的大小分类
粗分散体系（悬浊液、乳状液）， > 100 nm 按分散相颗粒大小分类 胶体分散体系（溶胶） 1 ~ 100 nm , 分子或离子分散体系（真溶液） < 1 nm ,
第10章 胶体分散系统 10章
第10章 胶体分散系统 10章
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丁铎尔现象
1869年 Tyndall(英国 发现胶体系统有光散射现象 年 英国)发现胶体系统有光散射现象 英国 发现胶体系统有光散射
丁铎尔效应：在暗室里，将一束聚集的光投射到胶体系 尔效应：在暗室里， 统上，在与入射光垂直的方向上， 统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的 光柱， 光柱，其中并有微粒闪烁 。
第10章 胶体分散系统 10章
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沉降和沉降平衡
溶胶的胶粒一方面受到重 力吸引而下降，另一方面由于 扩散作用促使浓度趋于均一。 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。
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胶粒的结构
AgNO3 (aq) + KI(aq) KNO3 (aq) + AgI(溶胶) →
过量的 KI 作稳定剂 胶团的结构表达式 ：
胶团的图示式： 胶核 胶粒 胶团
[(AgI)m n I – (n-x)K+]x– xK+
胶核 胶粒(带负电) 胶团(电中性)
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§10.1 胶体分散系统概述
分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质之中, 分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质之中, 所构成的系统
被分散的物质称为分散相（dispersed phase) 另一种物质称为分散介质（dispersing medium) dispersing 云： 水分散在空气中 牛奶：乳脂分散在水中 珍珠：水分散在蛋白质中
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胶粒的结构
胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子 聚结形成胶粒的中心，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。
I=
24π A ν V
2 2
2
λ
4
n −n ( ) n + 2n
2 1 2 1
2 2 2 2 2
散射光强度与入射光波长的四次方成反比。入 射光波长越短，散射越显著。所以可见光中，蓝、 紫色光散射作用强。
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瑞利公式
从Rayleigh 散射定律可以解释： 为何当用白光照射溶胶时，正面和侧面看 到的光的颜色不一样 危险讯号为何要用红色 晴天的天空为何呈蓝色 早霞和晚霞为何特别绚丽等
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丁铎尔现象
实验表明：各种分散体系都具有丁达尔效应， 实验表明：各种分散体系都具有丁达尔效应，但溶胶体 系的丁铎尔效应最显著，故此效应是区别溶胶、 系的丁铎尔效应最显著，故此效应是区别溶胶、真溶液 和悬浮体最简单而灵敏的方法。 和悬浮体最简单而灵敏的方法。