天津大学物理化学第十二章 胶体化学(定稿)
当 球形粒子半径r较小 双电层厚度 -1较大
RT D 6 Lπr
（2）
如分散相粒子大小一致，将 (1）, (2) 式结合，
可得：
x2 RTt RT 2t 2 Dt 3 Lπ r 6 Lπ r
D x 2 /(2t )
测 x ，可求出 D
由D，、，可求出一个球形胶体粒子的质量：
4 3 RT m πr 2 3 162 π LD
电势，表明： 胶粒带电 ，
滑动面与溶液本体之间的电势差 ， 扩散层厚度
滑动面
当溶液中电解质 浓度增加时，介质中 反离子的浓度加大， 将压缩扩散层使其变 薄，把更多的反离子 挤进滑动面以内，使 电势在数值上变小，
= 0 时，为等电点，u = 0，溶胶极易聚沉
斯特恩模型:
dn dc DAS dt dx
AS
c大
c小
在一定温度下，在浓差作用下，单位时间内向 x 方 向扩散,通过截面积AS的物质的量 dn/dt 正比于浓度梯度 dc/dx 与AS 的乘积，比例系数D 称为扩散系数。
c
dc dx
在扩散方向上，dc为 等式右边有 - 号。
x
dn dc DAS dt dx
胶体系统的光学性质
胶体系统的动力性质
胶体系统的电学性质
憎液溶胶的胶团结构
憎液溶胶的稳定理论－DLVO理论
憎液溶胶的聚沉 乳状液
§12.1 胶体分散系统及其基本性质
胶体化学研究的对象是粒子直径至少在某个 方向上在 1 ~ 1000 nm 之间的分散系统。 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； 分 散 相：被分散的物质； 分散介质：另一种连续分布的物质 真溶液 根据分散相的 胶体分散系统 大小，可分为： 粗分散系统
2)蛋白质中的氨基酸分子: 在 pH 低时氨基形成－ NH3+ 而带正电； 在 pH 高时羧基形成－ COO－ 而带负电。
1. 双电层理论
常用名词： 双电层： 质点表面电荷与周围介质中的反离子
构成的电层；
表面电势0：带电质点表面与液体的电势差：
电势： 固、液两相发生相对运动的边界处与液
体内部的电势差。
胶体系统中的分散相可以是一种物质，也可以是多种 物质，可以是由许多原子或分子组成的粒子，也可以是一 个大分子。
胶体系统通常还可分为三类：
1）溶胶 — 分散相不溶于分散介质，有很大的相
界面，很高的界面能，因此是热力学不稳定
系统；
2）高分子溶液— 以分子形式溶于介质，没有相
界面，为均相热力学稳定系统；
9π V C I＝ 24 l 2
2 2
2 n n0 2 n 2 2n0 2
1 cos 2 I 0
2
I ：散射光强 ； I0 : 入射光强； V ：一个粒子的体积； C ：单位体积中的粒子数； : 入射光波长 l : 观测距离； n : 分散相的折射率； n0：分散介质的折射率； ：散射角(观测方向与入射光之间的夹角)；
1) 亥姆霍兹平板电容器模型
0
1879年，亥姆霍兹
首先提出在固液两相之 间的界面上形成双电层
的概念。
0 x
缺点： 1)不能解释表面电势 o 与 电势的区别；
2)不能解释电解质对 电势的影响
2)古依－查普曼扩散双电层模型
0
扩散层
1910年，古依和查普曼
提出了扩散双电层理论
静电力：使反离子趋向表面
1) 该式只适用于粒子大小相等的体系，但形状不限； 2) 粒子越重（M 大），随 h 增加，浓度降低越快。
上式可用于计算大气压力 p 与高度 h 的关系：
p2 ln Mg( h2 h1 ) / RT p 1
不考虑温度影响时：p2/p1=C2/C1 大气中的分子不必做浮力校正，1-(0/)=1
对于球形质点： 当粒子半径 r 较大 双电层厚度 -1较小 即r >>1，质点表面可当作平面处理，有：
v u E
或
v E
Smoluchowski公式 (斯莫鲁科夫斯基)
式中：v 电泳速度，单位为m · -1； s E 电场强度（或称电位梯度），单位为V· -1； m u 胶核的电迁移率，单位为m2 · -1 · -1， V s 表示单位场强下的电泳速度； 介质的介电常数，单位为F · -1， = r · 0 ; m r 相对介电常数， 0 真空介电常数； 介质的粘度，单位为Pa · s。
9π V C I＝ 4 2 2 l
2 2
2 n n0 2 n2 2n0 2
1 cos 2 I 0
2
由 Rayleigh 公式可知： 1) I V 2 可用来鉴别小分子真溶液与胶体溶液； 如已知 n 、n0 ，可测 I 求粒子大小V 。
2) I 1/4 波长越短的光，散射越强。 例：用白光照射溶胶，散射光呈蓝色， 透射光呈橙红色。
液
固
液溶胶
憎液溶胶 分散相与分散介质之间有相界面 亲液溶胶 均相，无相界面 高分子溶液
§12.2 胶体系统的光学性质
1、Tyndall（丁达尔）效应
1869年 Tyndall发现胶体系统有光散射现象
丁达尔效应：在暗室里，将一束聚集的光投射到胶体系统 上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一 个发亮的光柱，其中并有微粒闪烁。
9π V C I＝ 24 l 2
2 2
2 n n0 2 n 2 2n0 2
1 cos 2 I 0
2
3) I n
可以此来区分 胶体溶液 分散相与分散介质有相界面，n大 高分子溶液 均相溶液， n小
4) I C 同一种溶胶，仅C不同时，有：
构成沉降平衡时，粒
子沿高度方向形成浓度梯 度(如图)，粒子在底部数 密度较高，上部数密度较 低。
对微小粒子的沉降平衡，贝林(Perrin)导出 粒子浓度随高度的分布定律：
C2 Mg 1 0 ( h2 h1 ) C: 粒子数密度 ln 0：介质密度 C1 RT
3
1 mol 胶体粒子 的摩尔质量：
RT M mL 2 162( πL) D
3
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。 沉降与扩散为粒子受到的两个相反的作用。 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
丁达尔效应是由于胶体粒子发生光散射而引起的
光散射：分子吸收一定波长的光，形成电偶极子， 由其振荡向各个方向发射振动频率与入 射光频率相同的光。 系统完全均匀：所有散射光相互抵消， 看不到散射光； 系统不均匀：散射光不会被相互抵消， 可看到散射光。 胶体系统的丁达尔效应是其高度的分散性和 多相不均匀性的反应。
热扩散：使反离子均匀分布 总结果 ： 反离子平衡分布
0 x
古依－查普曼模型正确反映了反离子在扩 散层中分布的情况，及相应电势的变化，并区 分了 与 0 的不同。这些观点在今天看来仍是 正确的。
缺点： 1) 没有给出 电势的具体位置及意义
2) 没有考虑胶粒表面上的固定吸附层
3) 斯特恩(Stern)双电层模型
3）缔合胶体— 分散相为表面活性剂缔合形成的
胶束，分散相与分散介质间有很好的亲和性， 也是均相热力学稳定系统。
表 12.0.2 分 散 系 统 按 聚 集 状 态 分 类 分散介质 气 分散相 液 固 气 液 固 气 液 固 名称 气溶胶 泡沫 乳状液 溶胶或悬浮液 固溶胶 实例 云、雾、喷雾 烟、粉尘 肥皂泡沫 牛奶、含水原油 金溶胶、油墨、泥浆 泡沫塑料 珍珠、蛋白石 有色玻璃、某些合金
丁达尔效应可用来区分
胶体溶液 小分子真溶液
但粒子的直径不是越大越容易产生丁达尔效应： 当粒子粒径 > 波长时，发生光的反射；
当粒子粒径 < 波长时，发生光的散射
可见光的波长：400 ~ 760 nm
胶体粒子直径：1 ~ 1000 nm
胶体系统可发生光散射
2. Rayleigh 公式
1871年Rayleigh对非导电的、球形粒子的稀 溶胶系统，导出了单位体积溶胶的散射强度：
第十二章
胶体化学
胶体化学是物理化学的一个重要分支。它 所研究的领域是化学、物理学、材料科学、生 物化学等诸多学科的交叉与重叠，它已成为这 些学科的重要基础理论。 胶体化学的理论和技术现在已广泛应用于 化工、石油开采、催化、涂料、造纸、农药、 纺织、食品、化妆品、染料、医药和环境保护 等工业部门和技术领域。
固体表面 Stern层 滑动面
1924年，斯特恩提出扩散双电层 模型。他认为： 1)离子有一定的大小； 2)质点与表面除静电作用外， 还有范德华作用； 因此表面可形成一固定吸附层， 此层称为Stern层。
距离
称为斯特恩电势 为滑动面与溶液本体之间的电势差
Stern 模型：固定层＋扩散层
电势的大小，反映了胶粒带电的程度
D 扩散系数 单位浓梯下，单位时间通过单位 面积的物质的量。单位：m2s-1 D 可用来衡量扩散速率
表 12.3.2 18 oC 时金溶胶的扩散系数 粒子半径 r/nm D109/(m2s-1) 1 10 100 0.213 0.0213 0.00213
粒子越小，扩散系数越大，扩散能力越强。 球形粒子，D 可由爱因斯坦－斯托克斯方程计算：
§12.4 胶体系统的电学性质
实验发现溶胶具有电动现象，说明溶胶表面 带有电荷。
溶胶表面电荷的来源：
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最新胶体在生活中的应用
胶体在生活中的应用摘要：胶体化学在生活中的很多领域均有重大的意义。
本文主要介绍胶体在医学领域和食品领域的应用。
关键词：胶体，食品，医学，食品胶胶体化学是物理化学的一个重要分支。
它在自然界尤其是生物界普遍存在，它与人类的生活及环境有着密切的联系；胶体的应用很广，且随着技术的进步，其应用领域还在不断扩大。
工农业生产和日常生活中的许多重要材料和现象，都在某种程度上与胶体有关。
胶体，又称胶状分散体，是一种悬浮于流体媒介中的粒子团。
在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散，另一种连续。
分散的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1nm—100nm之间的分散系；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。
胶体的分类，按分散剂的不同，可以分为气溶胶、液溶胶和固溶胶；按分散质的不同可以分为粒子胶体（如土壤等）和分子胶体（如淀粉胶体、蛋白质胶体等）。
气溶胶是以气体作为分散介质的分散体系，其分散质可以是气态、液态或固态。
如：烟、云、雾等。
液溶胶是以液体作为分散介质的分散体系，其分散质可以是气态、液态或固态。
如蛋白溶液、淀粉溶液、肥皂水、人体的血液等。
固溶胶是以固体作为分散介质的分散体系，其分散质可以是气态、液态或固态。
如：有色玻璃、烟水晶等。
胶体的性质很多。
胶体粒子直径在1nm—100nm之间，不能透过半透膜；胶体可以在电场中出现电泳现象；胶体中的粒子会发生布朗运动；胶体在光照下可以观察到丁达尔效应能发生；当胶体中加入电荷使其与胶体粒子中和后，胶体粒子会聚集成为颗粒，形成沉淀；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，属于介稳体系。
人们可以对它的这些性质应用于日常生产生活中。
胶体在医药卫生、食品工业等方面均有重要的应用。
一、医药卫生人体各部分的组织都是含水的胶体，因此要了解生理结构、病理原因、药物疗效等都要根据胶体化学的研究成果。
《粘土胶体化学》课件
1）硅氧四面体及四面体片
硅氧四面体：由一个硅原子和4个氧原子组成，硅位于正四面体中心(见图1-1)。由多个硅氧四面体在a、b两方向上有序排列组成四面体片。四面体片有如下特点 共有三个层面：两层氧原子和一层硅原子，上下两层氧原子均形成六角环(空心)； 在a、b两方向上无限延续。
图1-1 硅氧四面体
第一章 粘土胶体化学基础 （4学时）
第一节 胶体的概念和特征
第二节 常见粘土矿物及性质
第一节 胶体的概念和特征
油田化学研究的体系和过程十分复杂，绝大多数体系属于或涉及胶体分散体系。如原油其实是油和水的乳状液，可归为胶体，而油藏则是巨大而复杂的高度分散体系。原油开发涉及的钻井液、完井液、调剖堵水液、酸化液、压裂液及提高采收率的驱替液等等油田化学的工作液无不与胶体体系有关。
第一章 粘土胶体化学基础
2）具有高度分散性
胶体体系中，分散相颗粒分散得很细，即分散相的分散（程）度很高。
3）具有聚结不稳定性
胶体都是高度分散的多相体系，具有非常大的总表面积，相应地具有很高的总表面自由能，是热力学不稳定体系，体系表面自由能有自发减小的倾向，胶体体系中分散得很细的分散相微粒就有自动聚结（自动降低分散度）以缩小总表面积的趋势，这就是胶体的聚结不稳定性。
第一章 粘土胶体化学基础
进入二十一世纪，时代在前进，科技在进步，胶体化学也得到较大的发展，现代胶体化学的分支领域或主要研究内容列于表1-3。
第一章 粘土胶体化学基础
表1-3 现ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ胶体科学的研究内容
颗粒相互作用力理论
单分散、单一形状颗粒的形成 纳米颗粒的有序排列
纳米材料
分散体系
气溶胶理论 成核理论，DLVO与 HVO稳定理论 高聚物溶液理论 胶束理论 光吸收与光散射理论 理论与现象流变学
硅氧四面体：由一个硅原子和4个氧原子组成，硅位于正四面体中心(见图1-1)。由多个硅氧四面体在a、b两方向上有序排列组成四面体片。四面体片有如下特点 共有三个层面：两层氧原子和一层硅原子，上下两层氧原子均形成六角环(空心)； 在a、b两方向上无限延续。
图1-1 硅氧四面体
第一章 粘土胶体化学基础 （4学时）
第一节 胶体的概念和特征
第二节 常见粘土矿物及性质
第一节 胶体的概念和特征
油田化学研究的体系和过程十分复杂，绝大多数体系属于或涉及胶体分散体系。如原油其实是油和水的乳状液，可归为胶体，而油藏则是巨大而复杂的高度分散体系。原油开发涉及的钻井液、完井液、调剖堵水液、酸化液、压裂液及提高采收率的驱替液等等油田化学的工作液无不与胶体体系有关。
第一章 粘土胶体化学基础
2）具有高度分散性
胶体体系中，分散相颗粒分散得很细，即分散相的分散（程）度很高。
3）具有聚结不稳定性
胶体都是高度分散的多相体系，具有非常大的总表面积，相应地具有很高的总表面自由能，是热力学不稳定体系，体系表面自由能有自发减小的倾向，胶体体系中分散得很细的分散相微粒就有自动聚结（自动降低分散度）以缩小总表面积的趋势，这就是胶体的聚结不稳定性。
第一章 粘土胶体化学基础
进入二十一世纪，时代在前进，科技在进步，胶体化学也得到较大的发展，现代胶体化学的分支领域或主要研究内容列于表1-3。
第一章 粘土胶体化学基础
表1-3 现ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ胶体科学的研究内容
颗粒相互作用力理论
单分散、单一形状颗粒的形成 纳米颗粒的有序排列
纳米材料
分散体系
气溶胶理论 成核理论，DLVO与 HVO稳定理论 高聚物溶液理论 胶束理论 光吸收与光散射理论 理论与现象流变学
大学物理化学--第10章
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2020/8/23
分散系统分类
根据分散相颗粒大小，分散系统可分为三类：
真溶液： d 1nm 胶体系统： 1nm d 1000nm 粗分散系统： d 1000nm
根据分散相和分散介质聚集状态不同，分散系统 可分为气溶胶、液溶胶、固溶胶等。
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如图所示，在CDFE 的桶内盛溶胶，在某一 截面AB两侧溶胶浓度不 同，C1>C2；可以观察到 胶粒从C1区向C2区迁移 的现象。
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2020/8/23
3. 沉降与沉降平衡
分散相粒子受力情况分析：
一方面是重力场的作用，它力图把粒子拉向容器 的底部，使之发生沉降。
另一方面当沉降作用使底部粒子数密度高于上部 时，由数密度差引起的扩散作用使粒子均匀分布。
第十章 胶体化学(Colloid Chemistry)
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2020/8/23
分散系统（dispersion system）
一种或几种物质分散在另一种物质中就构成 分散系统；被分散的物质称为分散相，另一种物质 称为分散介质。
分散相总是不连续的，又称为不连续相或内相； 分散介质一般都是连续的，又称为连续相或外相。
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2020/8/23
胶体系统 (1nm < d<1000nm)
(1)溶胶：分散相不溶于分散介质，有很大相 界面，是热力学不稳定系统。(憎液溶胶)
胶
(2)高分子溶液: 高分子以分子形式溶于介质，
体
分散相与分散介质间无相界面，是热力学稳定
系
系统。(亲液溶胶)
统
《物理化学》(天大第五版)考点精讲教程(第1讲 气体的pVT关系)
第1讲气体的pVT 性质《物理化学》考点精讲教程（天津大学第五版）主讲人：张彩丽网学天地《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程四、物理化学课程的内容《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程二、气体常数《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程（1）指定状态下计算系统中各宏观性质。
《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程（2）状态变化时，计算系统各宏观性质。
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物理化学下
I + r+ I- r–
根据迁移数的定义：
表明离子迁移的速率越大，所承担运载的电量的比例越大。 根据离子迁移率的定义，
t + = U + / （U + + U - ） t - = U- / （U + + U - ） t+ + t- =1 表明迁移数大的离子对运载电量的贡献越大。
离子的电迁移率反映出离子在一定电场条件下的定向移动的快慢程度； 迁移数反映出离子承担运载电量的比例； 离子的电迁移率越大，该离子的迁移数就越大； 总之：
§ 8.2 离子的电迁移率和迁移数
电解质溶液在电场中如何导电？ 阴离子向阳极移动；阳离子向阴极移动。
离子的电迁移 离子在外电场作用下发生定向移动。
离子浓度在迁移过程中发生怎样的变化？ 把电解质溶液分成本体区域和电极区域（阳极区域和阴极区域）： 在溶液本体区域内任意位置无论正、负离子的迁移，都会有相邻位置
原电池
化学能
电能
电解池
溶液的导电性 ——— 第八章内容；
电极电势的产生 —— 第九章内容；
外加电动势与可逆的偏差——第十章内容
电化学在科学研究和国民经济中的重要作用
1、电化学测试 pH、电导、离子选择电极（直接测定离子浓度） 、 电位滴定、 电导滴定、极谱分析、库仑分析、电化学传感器
2、电化学工业 电解（冶炼、精炼）、电镀、化学电源（燃料电池、锂离子电池） 电催化、电合成反应
电导率：电阻率的倒数称为电导率，单位是 S • m-1 ( 或Ω-1 • m-1 ) κ = 1/ρ
G= κA/l 电导率的物理意义是指长 1m、截面积为 1m2 的导体的电导； 电导率值越大，说明该导体越容易导电。
根据迁移数的定义：
表明离子迁移的速率越大，所承担运载的电量的比例越大。 根据离子迁移率的定义，
t + = U + / （U + + U - ） t - = U- / （U + + U - ） t+ + t- =1 表明迁移数大的离子对运载电量的贡献越大。
离子的电迁移率反映出离子在一定电场条件下的定向移动的快慢程度； 迁移数反映出离子承担运载电量的比例； 离子的电迁移率越大，该离子的迁移数就越大； 总之：
§ 8.2 离子的电迁移率和迁移数
电解质溶液在电场中如何导电？ 阴离子向阳极移动；阳离子向阴极移动。
离子的电迁移 离子在外电场作用下发生定向移动。
离子浓度在迁移过程中发生怎样的变化？ 把电解质溶液分成本体区域和电极区域（阳极区域和阴极区域）： 在溶液本体区域内任意位置无论正、负离子的迁移，都会有相邻位置
原电池
化学能
电能
电解池
溶液的导电性 ——— 第八章内容；
电极电势的产生 —— 第九章内容；
外加电动势与可逆的偏差——第十章内容
电化学在科学研究和国民经济中的重要作用
1、电化学测试 pH、电导、离子选择电极（直接测定离子浓度） 、 电位滴定、 电导滴定、极谱分析、库仑分析、电化学传感器
2、电化学工业 电解（冶炼、精炼）、电镀、化学电源（燃料电池、锂离子电池） 电催化、电合成反应
电导率：电阻率的倒数称为电导率，单位是 S • m-1 ( 或Ω-1 • m-1 ) κ = 1/ρ
G= κA/l 电导率的物理意义是指长 1m、截面积为 1m2 的导体的电导； 电导率值越大，说明该导体越容易导电。
界面与胶体化学基础1..
前言
尽管在这一时期积累了大量的经验和知识，但胶 体化学真正为人们所重视并获得较大的发展是从 1903年开始的。这时 Zsigmondy（德）发明了超 显微镜，肯定了溶胶的一个根本问题——体系的 多相性，从而明确了胶体化学是界面化学。1907 年，德国化学家Ostwald创办了第一个胶体化学的 专门刊物——《胶体化学和工业杂志》，因而许 多人把这一年视为胶体化学正式成为一门独立学 科的一年。接着Freundlich和Zsigmondy先后出版 了他们的名著《毛细管化学》（1909）和《胶体 化学》（1902）。近几十年来，由于实验技术的
对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质 在不同相中的密度不同；对于多组分体系，则特性来 自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。
界面现象的本质
最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。
液体内部分子所受的力可以 彼此抵销，但表面分子受到体相 分子的拉力大，受到气相分子的 拉力小（因为气相密度低），所 以表面分子受到被拉入体相的作 用力。
B B B B
由此可得：
F G H U ( ) S ,V ,nB ( ) S , P,n ( )T ,V ,nB ( A )T , p ,n A A A
B
B
表面自由能(surface free energy)
广义的表面自由能定义： 保持相应的特征变量不变，每增加单位表面积 时，相应热力学函数的增值。
界面与胶体化学基础
界面与胶体化学基础(一)
2018/10/13
前言
界面现象是自然界普遍存在的现象。胶体（粒子大 小介于1nm—100nm之间，也有人称之为被忽略尺寸 的世界）指的是具有很大比表面的分散体系。对胶体 和界面现象的研究是物理化学基本原理的拓展和应用。 从历史角度看，界面化学是胶体化学的一个最重要的 分支，两者间关系密切。而随着科学的发展，现今界 面化学已独立成一门科学，有关“界面现象”或“胶 体与 界面现象”的专著在国内外已有多种版本。
物理化学第十四章胶体化学
把一种或几种物质 例如：云，牛奶，珍珠 分散在另一种物质中所 构成的系统称为分散系 统。被分散的物质称为 分散相（dispersed phase），而另一种呈 连续分布的物质称为分 散介质（dispersing medium)。
一、分散体系的分类
•真溶液 按分散相粒子的大小分类： •胶体分散体系
•粗分散体系 •液溶胶
按胶体溶液的稳定性分类
1.憎液溶胶 胶体化学的主要研究体系 半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子
分散在液体介质中。溶剂与粒子间亲合力弱。
溶剂蒸发后，再加入溶剂无法再形成溶胶。 不可逆体系。
2.亲液溶胶 大分子溶液
溶剂与粒子（大分子 ）间亲合力强。溶剂蒸 发后，产生凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶。 热力学上稳定、可逆的体系。
按分散相和介质的聚集状态分类： •固溶胶 •气溶胶
按胶体溶液的稳定性分类： •憎液溶胶 •亲液溶胶
按分散相粒子的大小分类
1.真溶液（分子分散体系）
分散相与分散介质以分子或离子形式均匀的单 相，热力学稳定。分散相粒子半径小于1 nm。
2.胶体分散体系 分散相粒子半径1 nm~100 nm。高分散的多相 体系，粒子有自动聚集的趋势，热力学不稳定。
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 +3H2O （热）→ Fe(OH)3 （溶胶）+3HCl
C.氧化还原反应制备硫溶胶 2H2S(稀）+ SO2(g) → 2H2O +3S (溶胶） Na2S2O3 +2HCl → 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶胶）
一、分散体系的分类
•真溶液 按分散相粒子的大小分类： •胶体分散体系
•粗分散体系 •液溶胶
按胶体溶液的稳定性分类
1.憎液溶胶 胶体化学的主要研究体系 半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子
分散在液体介质中。溶剂与粒子间亲合力弱。
溶剂蒸发后，再加入溶剂无法再形成溶胶。 不可逆体系。
2.亲液溶胶 大分子溶液
溶剂与粒子（大分子 ）间亲合力强。溶剂蒸 发后，产生凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶。 热力学上稳定、可逆的体系。
按分散相和介质的聚集状态分类： •固溶胶 •气溶胶
按胶体溶液的稳定性分类： •憎液溶胶 •亲液溶胶
按分散相粒子的大小分类
1.真溶液（分子分散体系）
分散相与分散介质以分子或离子形式均匀的单 相，热力学稳定。分散相粒子半径小于1 nm。
2.胶体分散体系 分散相粒子半径1 nm~100 nm。高分散的多相 体系，粒子有自动聚集的趋势，热力学不稳定。
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 +3H2O （热）→ Fe(OH)3 （溶胶）+3HCl
C.氧化还原反应制备硫溶胶 2H2S(稀）+ SO2(g) → 2H2O +3S (溶胶） Na2S2O3 +2HCl → 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶胶）
物理 化学 第一章 课件
(3) 量的数值
特定单位表示的数值，量与单位的比值。{A}= A/[A]。在图、表中常用到。 如 T/K =300。图中横坐标表示为x/[x], 如 T/K; 纵坐标 y/[y], 如 p/kPa。
20
图1.1.2 300 K下N2, He, CH4的 pVm-p 等温线
21
0.2.2 对数中的物理量 lnA 或 logA
0 绪 论
0.1 课程简介
0.1.1 什么是物理化学
化学：无机化学 有机化学 物理化学 分析化学 （高分子化学）
物理化学是化学的理论基础，是用物理的原理和方法来 研究化学中最基本的规律和理论，所研究的是普遍适用于各 个化学分支的理论问题——理论化学（化学中的哲学）。 研究化学变化中的普遍规律，不管是有机还是无机，化 学变化及相关的物理变化都是物理化学研究的对象。
作业/考题中若有 1 mol, 25℃，常数如π，e，二分之一等..., 约 定有效数字位数为无限多位。
24
第1章 气体的pVT关系
• 物质的聚集状态 气体、液体、固体。
宏观性质：p, V, T,ρ, U…
p, V, T 物理意义明确，易于测量
状态方程 联系 p, V, T 之间关系的方程。
液体和固体，其体积随压力和温度的变化很小，常 忽略不计；气体在改变压力和温度时，其体积会发生较 大变化，通常只讨论气体的状态方程。
物理化学
溶 液 化 学
9
0.1.3 本课程 物理化学B 的主要内容
绪论 气体的 pVT 关系 热力学第一定律 热力学第二定律 多组分系统热力学 化学平衡 相平衡 电化学 界面现象 化学动力学
胶体化学
10
0.1.4 关于本课程
11-胶体化学
-------爱因斯坦-布朗平均位移公式
布朗运动
返回
二、扩散
在有浓度梯度时，胶体粒子因热运动而发生宏观上定向 迁移运动。
三、沉降与沉降平衡
多相分散系统中物质的粒子因受重力作用而下沉的过程 叫沉降。
沉降过程产生浓度梯度，而扩散过程是消除浓度梯度， 当两者达平衡时叫做沉降平衡。 即：沉降速度=扩散速度
a
4
1、电泳
在外电场作用下，胶粒在分散介质中的定向移动。 （胶粒带电、带正电的胶粒移向负极）
+
-
NaOH
Fe(OH)3
电泳速度
∝
粒子带电量、外加电位 梯度 介质的黏度、粒子的大 小
电泳演示
2.电渗：
在多孔膜（或毛细管）两端加电压，液体分散 介质作定向移动。
3.流动电势：
电渗演示
在外力作用下，迫使分散介质通过多孔膜作定向移 动，在多孔膜两端产生的电势差。
4.沉降电势：
分散相粒子在重力场（或离心力场）作用下迅 速移动，产生的电势差。
电泳现象
返回
电渗现象
返回
二、扩散双电层理论 胶粒带电
1、胶粒从溶液中选择性吸附某种离子而带电（Fanjes规则）； 2、胶粒分子本身电离作用使离子进入溶液而带电。
双电层电位：
5
扩散双电层理论
问题提出： 1、液体在远离胶粒的液层是流动的，在胶粒附近不流动？ 2、电位与电极电位有何区别， │ζ│<│ϕ│? 3、电解质为何能影响ζ电位的大小？ 4、 ζ电位的符号不但与固相有关，也与溶液中某种离子过
{[
AgI
]m
nAg
+
⋅ (n
−
x
)
NO
− 3
布朗运动
返回
二、扩散
在有浓度梯度时，胶体粒子因热运动而发生宏观上定向 迁移运动。
三、沉降与沉降平衡
多相分散系统中物质的粒子因受重力作用而下沉的过程 叫沉降。
沉降过程产生浓度梯度，而扩散过程是消除浓度梯度， 当两者达平衡时叫做沉降平衡。 即：沉降速度=扩散速度
a
4
1、电泳
在外电场作用下，胶粒在分散介质中的定向移动。 （胶粒带电、带正电的胶粒移向负极）
+
-
NaOH
Fe(OH)3
电泳速度
∝
粒子带电量、外加电位 梯度 介质的黏度、粒子的大 小
电泳演示
2.电渗：
在多孔膜（或毛细管）两端加电压，液体分散 介质作定向移动。
3.流动电势：
电渗演示
在外力作用下，迫使分散介质通过多孔膜作定向移 动，在多孔膜两端产生的电势差。
4.沉降电势：
分散相粒子在重力场（或离心力场）作用下迅 速移动，产生的电势差。
电泳现象
返回
电渗现象
返回
二、扩散双电层理论 胶粒带电
1、胶粒从溶液中选择性吸附某种离子而带电（Fanjes规则）； 2、胶粒分子本身电离作用使离子进入溶液而带电。
双电层电位：
5
扩散双电层理论
问题提出： 1、液体在远离胶粒的液层是流动的，在胶粒附近不流动？ 2、电位与电极电位有何区别， │ζ│<│ϕ│? 3、电解质为何能影响ζ电位的大小？ 4、 ζ电位的符号不但与固相有关，也与溶液中某种离子过
{[
AgI
]m
nAg
+
⋅ (n
−
x
)
NO
− 3
物理化学第一章 气体的pVT关系课件
1
22.4第一章 气体的pVT关系
14
物质的聚集状态
气体 液体 固体
V 受 T、p 的影响很大 V 受 T、p的影响较小
联系 p、V、T 之间关系的方程称为状态方程
对于由纯物质组成的均相流体 n 确定： f ( p, V, T ) = 0 n不确定： f ( p, V, T, n ) = 0
即：理想气体混合物的总体积V 等于各组分B在相同温度T及总 压p条件下占有的分体积VB*之和。 阿马加定律
27
阿马加定律表明理想气体混合物的体积具有加和性， 在相同温度、压力下，混合后的总体积等于混合前各组 分的体积之和。
液体混合物的摩尔分数一般用 x 表示
（2） 质量分数wB
w B =de=f m B
mA
A
显然 wB=1
（量纲为1）
22
（3）体积分数 B
B
=de=f
x
BV
* m,B
x
AV
* m,A
V
* B
V
* A
A
A
显然 B=1
（量纲为1）
（V m*,为B 混合前纯物质在一定温度、压力下的摩尔体积）
8
化学热力学、化学动力学、量子力学、统计力学
——构成物理化学的四大基础
上册
第一章 气体的pVT关系
第二章 热力学第一定律 第三章 热力学地二定律 第四章 多组分热力学 第五章 化学平衡 第六章 相平衡
下册 第七章 电化学 第八章 量子力学基础 第九章 统计热力学初步 第十章 界面现象 第十一章 化学动力学 第十二章 胶体化学
p V
nRT