物理化学幻灯片.ppt

物理化学第1页，共71页，编辑于2022年，星期日2022/10/4第九章 胶体化学胶体化学 9.1 分散体系分散体系 9.2 溶胶的制备与净化溶胶的制备与净化 9.3 溶胶的光学性质溶胶的光学性质 9.4 溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质 9.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质 2022/10/4第2页，共71页，编辑于2022年，星期日第九章 胶体化学胶体化学 9.6 溶胶的流变性质溶胶的流变性质 9.7 溶胶的稳定性与聚沉溶胶的稳定性与聚沉 9.8 乳状液与泡沫乳状液与泡沫 9.9 凝胶凝胶 2022/10/4第3页，共71页，编辑于2022年，星期日9.1 分散体系 1.1.分散体系分散体系 2.2.分散体系的类型分散体系的类型2022/10/4第4页，共71页，编辑于2022年，星期日1.分散体系分散体系 分散体系分散体系一种或几种物质分散到另一种物质中一种或几种物质分散到另一种物质中所形成的体系。所形成的体系。分散相分散相（dispersiondispersion）被分散的物质被分散的物质分散介质分散介质(dispersion phase)(dispersion phase)分散相所处的介质分散相所处的介质2022/10/4第5页，共71页，编辑于2022年，星期日2.分散体系的类型分散体系的类型按分散相粒子大小分类：按分散相粒子大小分类：（1）粗分散系）粗分散系：106m 包括悬浊液、乳浊液包括悬浊液、乳浊液（2）胶体分散系：）胶体分散系：109 106m 包括溶胶、高分包括溶胶、高分子溶液、胶束子溶液、胶束（3）分子分散系：）分子分散系：0；当外加电解质含价数；当外加电解质含价数高的大反离子时会导致所测表面电势高的大反离子时会导致所测表面电势变号，古依模型无法做出解释。变号，古依模型无法做出解释。2022/10/4第30页，共71页，编辑于2022年，星期日3.双电层结构双电层结构 斯特恩模型斯特恩模型（1924）界界界界面面面面 图图9-7 9-7 斯特恩双电层模型斯特恩双电层模型 在距固体表面厚度为水在距固体表面厚度为水合离子半径的部分称为紧合离子半径的部分称为紧密层或斯特恩层，紧密层密层或斯特恩层，紧密层中反离子中心构成的面称中反离子中心构成的面称为斯特恩面；为斯特恩面；另外一部分，另外一部分，向溶液本体扩散，称为向溶液本体扩散，称为扩散层。扩散层。在外电场的作用下，固体表面总是带着一薄层液体在外电场的作用下，固体表面总是带着一薄层液体一起运动，固体和液体在电场中发生错位的位置称为一起运动，固体和液体在电场中发生错位的位置称为相相对滑移面对滑移面。2022/10/4第31页，共71页，编辑于2022年，星期日3.双电层结构双电层结构 界界界界面面面面 图图9-7 9-7 斯特恩双电层模型斯特恩双电层模型 电动电势电动电势滑移面与本体溶液间的电势差，可通过电滑移面与本体溶液间的电势差，可通过电动现象测得动现象测得 。当同号大离子进入斯特恩层时，当同号大离子进入斯特恩层时，0；当反号大离子；当反号大离子进入斯特恩层时，有可能导致所测表面电势变号。进入斯特恩层时，有可能导致所测表面电势变号。固体表面电势固体表面电势 0 固体固体粒子表面与本性溶液间的粒子表面与本性溶液间的电势差电势差，可用电化学方法，可用电化学方法测定测定。斯特恩电势斯特恩电势s 斯特恩斯特恩面与本体溶液间的电势差面与本体溶液间的电势差。2022/10/4第32页，共71页，编辑于2022年，星期日3.电动电势（电动电势（）电势对外加电解质敏感，外电势对外加电解质敏感，外加电解质浓度增大时，反离子进加电解质浓度增大时，反离子进入紧密层，入紧密层，电势减小。电势减小。1234图图9.8 9.8 电解质对电解质对电势的影响电势的影响 电势可通过电泳或电渗来测定：电势可通过电泳或电渗来测定：（9-7）K K-形状因子形状因子形状因子形状因子 介质黏度：介质黏度：Pas；u电泳速率：电泳速率：ms-10真空介电常数，真空介电常数，0=8.8510-12 CV-1m-1;Dr介质相对介质相对于真空的介电常数；于真空的介电常数；E电势梯度：电势梯度：Vm-1。2022/10/4第33页，共71页，编辑于2022年，星期日1.黏度黏度 流变性质流变性质是指物质是指物质(液体或固体液体或固体)在外力作用下流动与变形在外力作用下流动与变形的性质。液体流动时表现出的性质。液体流动时表现出黏性黏性；固体变形时显示；固体变形时显示弹性弹性。黏度黏度（viscosityviscosity）液体流动时所表现出来的内摩擦。液体流动时所表现出来的内摩擦。图图9-99-9两平板间流体黏性流动两平板间流体黏性流动（9-8）黏度，反映液体流动时所黏度，反映液体流动时所受到的黏性阻力，受到的黏性阻力，Pas。2022/10/4第34页，共71页，编辑于2022年，星期日9.6 溶胶的流变性质 1.1.黏度黏度 2.2.黏度测定黏度测定 2022/10/4第35页，共71页，编辑于2022年，星期日1.黏度黏度 以切力对切速率作图，得以切力对切速率作图，得到的曲线称为流变曲线到的曲线称为流变曲线 图图9-10 9-10 流变曲线的类型流变曲线的类型F/Adv/dy a为牛顿型、为牛顿型、b为塑性型、为塑性型、c为假塑性型、为假塑性型、d为胀性型为胀性型体系。体系。曲线上任何一点的黏度是这一点上的切力与切速率曲线上任何一点的黏度是这一点上的切力与切速率的比值，这种黏度称为的比值，这种黏度称为视黏度视黏度。塑性体系和假塑性体系具有切稀作用，随切力的增加，黏度塑性体系和假塑性体系具有切稀作用，随切力的增加，黏度降低；胀性体系具有切稠作用。降低；胀性体系具有切稠作用。2022/10/4第36页，共71页，编辑于2022年，星期日2.黏度测定黏度测定 毛细管流动法毛细管流动法 =t=t 图图9-11 9-11 毛细管黏度计毛细管黏度计 (9-9)(9-9)2022/10/4第37页，共71页，编辑于2022年，星期日2.黏度测定黏度测定 转筒法转筒法 图图9-12 9-12 转筒式黏度计转筒式黏度计 =(9-10)(9-10)偏转度；偏转度；角速度角速度仪器常数，可用已知仪器常数，可用已知黏度的液体预先测得黏度的液体预先测得 2022/10/4第38页，共71页，编辑于2022年，星期日9.7 溶胶的稳定性与聚沉 1.1.溶胶的稳定性溶胶的稳定性 2.2.影响溶胶聚沉的因素影响溶胶聚沉的因素 2022/10/4第39页，共71页，编辑于2022年，星期日1.溶胶的稳定性溶胶的稳定性 溶胶是高度分散的多相、热力学不稳定体系溶胶是高度分散的多相、热力学不稳定体系溶胶能相对稳定存在的原因溶胶能相对稳定存在的原因 胶粒的布朗运动使溶胶不致因重力而沉降，即动力学胶粒的布朗运动使溶胶不致因重力而沉降，即动力学稳定性。稳定性。胶团双电层结构的存在，胶粒都带相同的电荷，相互排斥，胶团双电层结构的存在，胶粒都带相同的电荷，相互排斥，不易聚沉。不易聚沉。胶团双电层中反离子的水化作用使得胶粒的外面有一层胶团双电层中反离子的水化作用使得胶粒的外面有一层水化膜，阻止了胶粒的互相碰撞而结合变大。水化膜，阻止了胶粒的互相碰撞而结合变大。2022/10/4第40页，共71页，编辑于2022年，星期日1.溶胶的稳定性溶胶的稳定性 DLVO理论（理论（1940S）基本要点：基本要点：基本要点：基本要点：导致胶粒聚结的原因是粒子间范德华引力产生的吸导致胶粒聚结的原因是粒子间范德华引力产生的吸引能引能EA；粒子间相互靠近时，双电层重叠产生的排斥作能粒子间相互靠近时，双电层重叠产生的排斥作能ER对抗聚结；对抗聚结；当粒子间的总势能当粒子间的总势能ET（=EA+ER）大于粒子的动能时，）大于粒子的动能时，粒子间不能发生聚结，溶胶保持稳定。粒子间不能发生聚结，溶胶保持稳定。Deriaguin，Landau，Verway，Overbeek 2022/10/4第41页，共71页，编辑于2022年，星期日1.溶胶的稳定性溶胶的稳定性 以以ET对对d作图，所得曲线叫势作图，所得曲线叫势能曲线。能曲线。d+图图9-139-13 势能曲线势能曲线ET 当胶粒热运动能不足以当胶粒热运动能不足以克服势垒时，胶粒间相互分克服势垒时，胶粒间相互分开，从而保持其抗聚结稳定开，从而保持其抗聚结稳定性。性。溶胶的抗聚结稳定性主要取决于其势垒的高低。溶胶的抗聚结稳定性主要取决于其势垒的高低。胶粒的双电层厚度越大，电动电势越高，所形成的势垒越胶粒的双电层厚度越大，电动电势越高，所形成的势垒越高，溶胶越稳定。高，溶胶越稳定。2022/10/4第42页，共71页，编辑于2022年，星期日2.影响溶胶聚沉的因素影响溶胶聚沉的因素 电解质对溶胶的聚沉电解质对溶胶的聚沉 向溶胶中加入电解质时，向溶胶中加入电解质时，反离子进入扩散层，导致胶反离子进入扩散层，导致胶粒的电动电势减小，势垒降粒的电动电势减小，势垒降低，溶胶的稳定性下降。低，溶胶的稳定性下降。当本体溶液中的电解质浓当本体溶液中的电解质浓度达到某一临界值度达到某一临界值c0时，势垒时，势垒刚好消失，此时的电解质浓度刚好消失，此时的电解质浓度c0称为聚沉值（称为聚沉值（coagulation value）。）。图图9-14 电解质对溶胶的电解质对溶胶的聚沉聚沉（9-119-11）Z反离子的电荷数反离子的电荷数 2022/10/4第43页，共71页，编辑于2022年，星期日2.影响溶胶聚沉的因素影响溶胶聚沉的因素（9-119-11）(1)(1)电解质对溶胶的聚沉作用，主要由其中电荷符号和胶粒电解质对溶胶的聚沉作用，主要由其中电荷符号和胶粒电荷相反的离子所引起的。反离子的价数越高，其聚沉能力电荷相反的离子所引起的。反离子的价数越高，其聚沉能力越大，聚沉值越小越大，聚沉值越小-Schulze-Hardy-Schulze-Hardy规则。规则。(2)(2)同价离子的聚沉能力虽然接近，但也有差别。碱金属离同价离子的聚沉能力虽然接近，但也有差别。碱金属离子聚沉负溶胶时的聚沉能力的次序为子聚沉负溶胶时的聚沉能力的次序为 Cs+Rb+K+Na+Li+一价负离子聚沉正溶胶的聚沉能力次序为一价负离子聚沉正溶胶的聚沉能力次序为 Cl-Br-NO-3I-这类次序称为这类次序称为感胶离子序感胶离子序。2022/10/4第44页，共71页，编辑于2022年，星期日2.影响溶胶聚沉的因素影响溶胶聚沉的因素 (3)混合电解质对溶胶的聚沉作用可能有三种情况：混合电解质对溶胶的聚沉作用可能有三种情况：离子的加合作用离子的加合作用:混合电解质的聚沉作用，表现为两混合电解质的聚沉作用，表现为两种离子的聚沉值之和。种离子的聚沉值之和。离子的敏化作用离子的敏化作用:表现为两种离子的聚沉能力增加。表现为两种离子的聚沉能力增加。离子的对抗作用离子的对抗作用:表现出两种离子的聚沉能力互相表现出两种离子的聚沉能力互相削弱。削弱。相互聚沉相互聚沉两种带有相反电荷的溶胶适量混合，也会两种带有相反电荷的溶胶适量混合，也会发生聚沉作用。发生聚沉作用。2022/10/4第45页，共71页，编辑于2022年，星期日9.8 乳状液与泡沫 1.1.乳状液的类型乳状液的类型 2.2.乳化剂与乳化作用乳化剂与乳化作用 3.3.乳状液的类型理论乳状液的类型理论 4.4.乳化剂的选择乳化剂的选择 5.5.乳状液的制备乳状液的制备 2022/10/4第46页，共71页，编辑于2022年，星期日9.8 乳状液与泡沫 5.5.乳状液的转型与破坏乳状液的转型与破坏6.6.微乳状液微乳状液 7.7.泡沫泡沫 2022/10/4第47页，共71页，编辑于2022年，星期日1.乳状液的类型乳状液的类型 液体或液晶分散在另一种与其不相溶的液体中构成的液体或液晶分散在另一种与其不相溶的液体中构成的多相分散体系多相分散体系乳状液（乳状液（emulsion）。乳状液为多相分散乳状液为多相分散体系体系，通常其中一相为，通常其中一相为水或水溶液水或水溶液，称为称为水相水相，以符号，以符号“W”表示；另一相为与水不相混溶的表示；另一相为与水不相混溶的有有机液体机液体，称为，称为油油，以符号，以符号“O”表示。表示。分散相分散相(不连续相不连续相不连续相不连续相)内相（内相（inner phase）分散介质分散介质(连续相连续相)外相（外相（outer phase）油分散于水中油分散于水中油分散于水中油分散于水中形成的乳状液形成的乳状液水包油型（水包油型（oil in water emulsion），以符号，以符号O/W表示；表示；水分散于油中水分散于油中形成的乳状液形成的乳状液油包水型（油包水型（water in oil emulsion），以符号，以符号W/O表示。表示。2022/10/4第48页，共71页，编辑于2022年，星期日1.乳状液的类型乳状液的类型 乳状液类型乳状液类型的的鉴别鉴别（1）稀释法：）稀释法：根据根据乳状液能被外相液体稀释的原理乳状液能被外相液体稀释的原理，若向乳，若向乳状液中加水，状液中加水，能被水稀释能被水稀释（不分层，不影响稳定性）的为（不分层，不影响稳定性）的为O/W型；型；不能被水稀释不能被水稀释，即加入水后变粘稠或分层者为，即加入水后变粘稠或分层者为W/O型型。（2）染色法：）染色法：将适量的将适量的水溶性染料水溶性染料加到乳状液中，若乳加到乳状液中，若乳状液的状液的颜色连续颜色连续，说明其外相为水，属，说明其外相为水，属O/W型型乳状液；乳状液；若其若其颜色不连续颜色不连续，说明水为内相，属，说明水为内相，属W/O型型。2022/10/4第49页，共71页，编辑于2022年，星期日1.乳状液的类型乳状液的类型 乳状液类型乳状液类型的的鉴别鉴别（3）电导法：）电导法：乳状液的电导取决于其外相，水溶液的电乳状液的电导取决于其外相，水溶液的电导远大于油导远大于油，故故O/W型乳状液的电导大于型乳状液的电导大于W/O型，从而通过型，从而通过电导的测定可区分乳状液的类型。电导法常用于乳状液转型电导的测定可区分乳状液的类型。电导法常用于乳状液转型的确定。的确定。（4）滤纸润湿法：）滤纸润湿法：根据滤纸容易被水润湿，将乳状液滴在根据滤纸容易被水润湿，将乳状液滴在滤纸上会立即铺展开来，而在中心留下一油滴，滤纸上会立即铺展开来，而在中心留下一油滴，则为则为O/W型型乳状液；乳状液；如果不能立即铺展开来，则为如果不能立即铺展开来，则为W/O型乳状液。对于型乳状液。对于易在滤纸上铺展的油，如苯、环己烷等，不宜采用此法。易在滤纸上铺展的油，如苯、环己烷等，不宜采用此法。2022/10/4第50页，共71页，编辑于2022年，星期日2.乳化剂与乳化作用乳化剂与乳化作用 在乳状液的制备中，除油水两种组分外，还需加入在乳状液的制备中，除油水两种组分外，还需加入第三种组分第三种组分乳化剂（乳化剂（emulsifying agent）。常用的乳化剂有常用的乳化剂有合成表面活性剂合成表面活性剂，其中包括阴离子型、，其中包括阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂；阳离子型和非离子型表面活性剂；天然产物乳化剂天然产物乳化剂，如动，如动植物胶、卵磷脂等；植物胶、卵磷脂等；固体粉末乳化剂固体粉末乳化剂，如黏土、碳酸钙等。，如黏土、碳酸钙等。2022/10/4第51页，共71页，编辑于2022年，星期日2.乳化剂与乳化作用乳化剂与乳化作用 乳化剂的乳化作用乳化剂的乳化作用 （1）降低油水降低油水界面张力界面张力（界面能）：界面能）：表面活性剂在表面活性剂在油水界面油水界面吸附吸附，可使，可使油水界面能显著降低油水界面能显著降低，从而减缓液珠合并的趋，从而减缓液珠合并的趋势，提高乳状液的稳定性。势，提高乳状液的稳定性。（2 2）形成坚固的界面膜形成坚固的界面膜：乳化剂分子在油：乳化剂分子在油水界面上的定水界面上的定向排列，形成一层具有一定机械强度的界面膜，可以将分向排列，形成一层具有一定机械强度的界面膜，可以将分散相液滴相互隔开，防止其在碰撞过程中聚结变大，从而散相液滴相互隔开，防止其在碰撞过程中聚结变大，从而得到稳定的乳状液。得到稳定的乳状液。2022/10/4第52页，共71页，编辑于2022年，星期日2.乳化剂与乳化作用乳化剂与乳化作用 乳化剂的乳化作用乳化剂的乳化作用 （3 3）液滴双电层的排斥作用液滴双电层的排斥作用：用离子型表面活性剂作为乳：用离子型表面活性剂作为乳化剂的乳状液，其液滴带有电荷，在其周围可以形成双电化剂的乳状液，其液滴带有电荷，在其周围可以形成双电层。同性电荷之间的静电斥力，阻碍了液滴之间的相互聚层。同性电荷之间的静电斥力，阻碍了液滴之间的相互聚结，从而使乳状液稳定。结，从而使乳状液稳定。（4 4）固体粉末的稳定作用固体粉末的稳定作用：固体粉末作为乳化剂时，粉末：固体粉末作为乳化剂时，粉末在油在油-水界面上形成保护膜而使乳状液稳定。水界面上形成保护膜而使乳状液稳定。2022/10/4第53页，共71页，编辑于2022年，星期日3.乳状液的类型理论乳状液的类型理论 该理论把乳化剂分子比喻成两头大小不等的楔子，该理论把乳化剂分子比喻成两头大小不等的楔子，把乳化剂分子在油把乳化剂分子在油-水界面上的紧密定向排列看作是楔水界面上的紧密定向排列看作是楔子的小头插入内相，大头留在外相。由于彼此紧密靠在子的小头插入内相，大头留在外相。由于彼此紧密靠在一起的大头对内相液滴起到了保护作用，因而形成了稳一起的大头对内相液滴起到了保护作用，因而形成了稳定的乳状液。定的乳状液。（a）钠皂对）钠皂对O/W型乳状液型乳状液的稳定作用的稳定作用 图图9-15 9-15 皂类稳定乳状液示意图皂类稳定乳状液示意图 (a)(b)(b)钙皂对钙皂对W/O型乳状液型乳状液的稳定作用的稳定作用 定向楔型理论定向楔型理论2022/10/4第54页，共71页，编辑于2022年，星期日3.乳状液的类型理论乳状液的类型理论 该学说指出，乳化剂吸附于油该学说指出，乳化剂吸附于油-水界面上形成膜后，原水界面上形成膜后，原来的油来的油-水界面消失，代之以油水界面消失，代之以油-乳化剂膜界面和水乳化剂膜界面和水-乳化乳化剂膜界面。这两种界面各有其界面张力。而膜总是向界面剂膜界面。这两种界面各有其界面张力。而膜总是向界面张力大的一面弯曲，因为这样可以减少这个面的面积，结张力大的一面弯曲，因为这样可以减少这个面的面积，结果就使得在高张力这边的液体成了内相。果就使得在高张力这边的液体成了内相。亲水性强的乳化剂亲水性强的乳化剂，其水，其水-乳化剂膜的界面张力往往小于乳化剂膜的界面张力往往小于油油-乳化剂膜的界面张力，乳化剂膜的界面张力，故形成故形成O/W型型乳状液；而对于乳状液；而对于亲油性强的乳化剂亲油性强的乳化剂，则油，则油-乳化剂膜的界面张力往往小于水乳化剂膜的界面张力往往小于水-乳化剂膜的界面张力，故形成乳化剂膜的界面张力，故形成W/O型型乳状液。乳状液。双重界面张力学说双重界面张力学说2022/10/4第55页，共71页，编辑于2022年，星期日3.乳状液的类型理论乳状液的类型理论 固体粉末作为乳化剂时，粉末在油固体粉末作为乳化剂时，粉末在油-水界面上形成保水界面上形成保护膜而使乳状液稳定。根据固体粉末对水或油润湿的程护膜而使乳状液稳定。根据固体粉末对水或油润湿的程度不同，可以形成不同类型的乳状液。度不同，可以形成不同类型的乳状液。亲水性固体亲水性固体如二如二氧化硅、蒙脱土等作为制备氧化硅、蒙脱土等作为制备O/W型型乳状液的乳化剂；乳状液的乳化剂；憎憎水性固体水性固体如石墨可作为如石墨可作为W/O型型乳状液的乳化剂。乳状液的乳化剂。润湿学说润湿学说 （a）稳定）稳定 (b)不稳定不稳定 图图9-16 9-16 亲水性固体粉末的乳化作用示意图亲水性固体粉末的乳化作用示意图 油油水水2022/10/4第56页，共71页，编辑于2022年，星期日4.乳化剂的选择乳化剂的选择 制备制备W/O型乳状液，应选用型乳状液，应选用HLB值小的乳化剂值小的乳化剂（HLB：3-6）；制备）；制备O/W型乳状液，选用型乳状液，选用HLB值大的乳化值大的乳化剂剂（HLB：8-18）。）。(1)(1)乳化剂与分散相的亲和性乳化剂与分散相的亲和性：根据相似相溶原理，欲使：根据相似相溶原理，欲使油分散，要求乳化剂的憎水基团的结构和油的结构越相油分散，要求乳化剂的憎水基团的结构和油的结构越相似越好。似越好。(2)(2)乳化剂的配伍作用乳化剂的配伍作用：乳化剂的乳化剂的HLB值与分散相所要值与分散相所要求的求的HLB值差别很大时，可加入另一种乳化剂与其配伍值差别很大时，可加入另一种乳化剂与其配伍使用，混合乳化剂的使用，混合乳化剂的HLB值应接近分散相所要求的值应接近分散相所要求的HLB值。值。2022/10/4第57页，共71页，编辑于2022年，星期日5.乳状液的制备乳状液的制备（1）自然乳化法自然乳化法：把乳化剂加于油中，制成溶液，把溶液直：把乳化剂加于油中，制成溶液，把溶液直接倒入水中，形成接倒入水中，形成O/W型乳状液。型乳状液。（2 2）瞬间成皂法瞬间成皂法：将脂肪酸溶于油中，碱溶于水中，然：将脂肪酸溶于油中，碱溶于水中，然后在剧烈搅拌下将两相混合，在混合瞬间界面上生成了后在剧烈搅拌下将两相混合，在混合瞬间界面上生成了脂肪酸钠盐，制得脂肪酸钠盐，制得O/W型乳状液。型乳状液。（3 3）界面复合物生成法界面复合物生成法：在油相中加入一种易溶于油的乳：在油相中加入一种易溶于油的乳化剂，在水相加入一种易溶于水的乳化剂，将油和水混合化剂，在水相加入一种易溶于水的乳化剂，将油和水混合剧烈搅拌，两种乳化剂在界面上相互作用并形成稳定的复剧烈搅拌，两种乳化剂在界面上相互作用并形成稳定的复合物，制得乳状液。合物，制得乳状液。（4 4）交替添加法交替添加法：将水和油少量多次交替加入乳化剂内而：将水和油少量多次交替加入乳化剂内而制成乳状液。制成乳状液。2022/10/4第58页，共71页，编辑于2022年，星期日6.乳状液的转型与破坏乳状液的转型与破坏 乳状液由乳状液由O/W型转变为型转变为W/O型或从型或从W/O型变为型变为O/W型型乳乳状液的转型（状液的转型（Diversion of Emulsion）。（1 1）改变乳化剂）改变乳化剂）改变乳化剂）改变乳化剂 在以在以钠皂钠皂为乳化剂形成的为乳化剂形成的O/W乳状液中加乳状液中加Ca2+，亲水性的亲水性的钠皂钠皂转化为转化为亲油性的钙皂亲油性的钙皂，其乳状液也由，其乳状液也由O/W型转化为型转化为W/O型。型。（2 2）改变温度）改变温度）改变温度）改变温度 非离子表面活性剂在温度较低时，表现为亲水；温度较非离子表面活性剂在温度较低时，表现为亲水；温度较高时，表现为亲油。高时，表现为亲油。对非离子表面活性剂为乳化剂形成的乳状对非离子表面活性剂为乳化剂形成的乳状液，当温度改变时，可引起乳状液的转型。液，当温度改变时，可引起乳状液的转型。2022/10/4第59页，共71页，编辑于2022年，星期日6.乳状液的转型与破坏乳状液的转型与破坏 通过一定手段，使乳状液油水分离的过程通过一定手段，使乳状液油水分离的过程破乳破乳（deemulsification）。（1 1）物理法）物理法）物理法）物理法 通过离心，冷冻、升温等物理方法亦可使乳状液被破坏通过离心，冷冻、升温等物理方法亦可使乳状液被破坏（2 2）化学法）化学法）化学法）化学法 在乳状液中加入在乳状液中加入破坏乳化剂的乳化能力破坏乳化剂的乳化能力的物质，使乳的物质，使乳化剂失效而破乳。化剂失效而破乳。用不能生成牢固保护膜的表面活性物质来顶替原来的用不能生成牢固保护膜的表面活性物质来顶替原来的乳化剂乳化剂 ；用试剂破坏乳化剂。用试剂破坏乳化剂。2022/10/4第60页，共71页，编辑于2022年，星期日7.微乳状液微乳状液 由水、油、表面活性剂、助活性剂等按适当比例混合自由水、油、表面活性剂、助活性剂等按适当比例混合自发形成的透明或半透明胶体分散体系发形成的透明或半透明胶体分散体系微乳状液微乳状液 微乳液中分散的液滴大小一般为微乳液中分散的液滴大小一般为10200nm，小于可见光，小于可见光波长，故外观为透明或半透明状。波长，故外观为透明或半透明状。微乳液形成过程在热力学上是自发的，属热力学稳定体系。微乳液形成过程在热力学上是自发的，属热力学稳定体系。微乳状液的界面张力很低，一般为微乳状液的界面张力很低，一般为10-610-2mN m-1，这可，这可能是微乳状液稳定性好的原因之一。能是微乳状液稳定性好的原因之一。微乳状液的黏度很低，通常要比普通乳状液低得多。微乳状液的黏度很低，通常要比普通乳状液低得多。2022/10/4第61页，共71页，编辑于2022年，星期日8.泡沫泡沫 泡沫是以气体为分散相的分散体系泡沫是以气体为分散相的分散体系 对泡沫起稳定作用的物质对泡沫起稳定作用的物质起泡剂起泡剂 最常用的起泡剂是最常用的起泡剂是表面活性剂表面活性剂，蛋白质、明胶等高，蛋白质、明胶等高分子物质也是很好的起泡剂。分子物质也是很好的起泡剂。消除泡沫的方法消除泡沫的方法：（1 1）物理方法）物理方法 利用搅拌、交替加热与冷却、加压或减利用搅拌、交替加热与冷却、加压或减压等方法消泡。压等方法消泡。（2 2）化学方法）化学方法 常用的是加入少量具有表面活性而又不常用的是加入少量具有表面活性而又不能形成坚固保护膜的物质。能形成坚固保护膜的物质。2022/10/4第62页，共71页，编辑于2022年，星期日9.9 凝胶 1.1.凝胶凝胶 2.2.胶凝作用胶凝作用 3.3.凝胶的性质凝胶的性质 2022/10/4第63页，共71页，编辑于2022年，星期日1.凝胶凝胶 一定条件下，高分子溶液或溶胶中的分散相粒子相互一定条件下，高分子溶液或溶胶中的分散相粒子相互联结联结,构成网状骨架，分散介质充满在骨架空隙形成的半固构成网状骨架，分散介质充满在骨架空隙形成的半固体状态体状态凝胶凝胶（gel）。（1）弹性凝胶）弹性凝胶由线性由线性高高分子溶液形成的凝胶分子溶液形成的凝胶 这类凝胶的骨架具有弹性，吸收介质时体积胀大，除去介这类凝胶的骨架具有弹性，吸收介质时体积胀大，除去介质时体积缩小，吸收液体介质时，具有严格的选择性。如明质时体积缩小，吸收液体介质时，具有严格的选择性。如明胶、琼脂、肉冻等。胶、琼脂、肉冻等。（2 2）刚性凝胶）刚性凝胶）刚性凝胶）刚性凝胶骨架是由刚性颗粒形成骨架是由刚性颗粒形成 刚性刚性凝胶对液体介质的吸收没有选择性，凝胶对液体介质的吸收没有选择性，只要液体能只要液体能润湿其骨架，即可被吸收。润湿其骨架，即可被吸收。吸收介质时，其体积基本不变。吸收介质时，其体积基本不变。许多无机溶胶形成的凝胶属刚性凝胶。许多无机溶胶形成的凝胶属刚性凝胶。2022/10/4第64页，共71页，编辑于2022年，星期日1.凝胶凝胶 凝胶的结构及稳定性取决于分散质颗粒间的联结力的凝胶的结构及稳定性取决于分散质颗粒间的联结力的强弱强弱 （1 1）以范德华力联结的凝胶以范德华力联结的凝胶：这类凝胶颗粒间作用力较弱，：这类凝胶颗粒间作用力较弱，在外力作用在外力作用(搅拌、振动等搅拌、振动等)下，其结构易遭到破坏。外力下，其结构易遭到破坏。外力作用停止后，破坏了的结构经过静置，又可恢复为凝胶状作用停止后，破坏了的结构经过静置，又可恢复为凝胶状态。凝胶的这种特性称为态。凝胶的这种特性称为触变性触变性。（2 2）以氢键、盐键为联结力形成的凝胶以氢键、盐键为联结力形成的凝胶：此类凝胶结构受温：此类凝胶结构受温度影响大，温度升高到一定值后，其氢键、盐键被破坏，凝胶度影响大，温度升高到一定值后，其氢键、盐键被破坏，凝胶骨架解体而成为溶液或溶胶。骨架解体而成为溶液或溶胶。（3 3）以化学键为联结力形成的凝胶以化学键为联结力形成的凝胶：这类凝胶颗粒间作用：这类凝胶颗粒间作用力最强，结构最稳定。力最强，结构最稳定。2022/10/4第65页，共71页，编辑于2022年，星期日2.胶凝作用胶凝作用 使使高高分子溶液或溶胶在适当条件下，分散颗粒相连而形分子溶液或溶胶在适当条件下，分散颗粒相连而形成凝胶的过程成凝胶的过程胶凝（胶凝（gelation）。（1 1）分散质颗粒的形状对胶凝作用的影响分散质颗粒的形状对胶凝作用的影响：分散质颗粒对：分散质颗粒对称性越差，越有利于胶凝，反之，则不利于胶凝。称性越差，越有利于胶凝，反之，则不利于胶凝。（2 2）浓度对胶凝的影响浓度对胶凝的影响：分散质的浓度越大，颗粒间距离越：分散质的浓度越大，颗粒间距离越小，颗粒间就越容易相互联结形成结构。小，颗粒间就越容易相互联结形成结构。（3 3）温度对胶凝的影响温度对胶凝的影响：温度升高时，热运动强度增大，颗：温度升高时，热运动强度增大，颗粒间不容易交联形成结构。温度降低，则有利于胶凝。粒间不容易交联形成结构。温度降低，则有利于胶凝。2022/10/4第66页，共71页，编辑于2022年，星期日2.胶凝作用胶凝作用 （4 4）电解质对胶凝的影响电解质对胶凝的影响：把电解质加入到高分子溶液：把电解质加入到高分子溶液或溶胶中时，也能引起胶凝。或溶胶中时，也能引起胶凝。电解质对溶胶的胶凝作用，主要是压缩溶胶的双电层电解质对溶胶的胶凝作用，主要是压缩溶胶的双电层结构，使水化膜变薄，胶粒带电量减少。胶粒上的个别结构，使水化膜变薄，胶粒带电量减少。胶粒上的个别部位相互联结而形成结构。部位相互联结而形成结构。电解质对高分子溶液的胶凝作用，主要是促进高分子电解质对高分子溶液的胶凝作用，主要是促进高分子溶质脱水，降低溶解度，使颗粒相互作用而联结成结构。溶质脱水，降低溶解度，使颗粒相互作用而联结成结构。2022/10/4第67页，共71页，编辑于2022年，星期日3.凝胶的性质凝胶的性质 溶胀溶胀凝胶在液体介质中吸收液体而胀大的过程凝胶在液体介质中吸收液体而胀大的过程溶胀溶胀(swelling)溶胀度溶胀度单位质量干凝胶吸收液体的量。单位质量干凝胶吸收液体的量。溶胀度可用来衡量凝胶的溶胀程度，溶胀度越大，溶胀作用溶胀度可用来衡量凝胶的溶胀程度，溶胀度越大，溶胀作用越强。越强。凝胶的溶胀度与其自身的结构、温度、凝胶的溶胀度与其自身的结构、温度、pH和电解质等因和电解质等因素有关。素有关。2022/10/4第68页，共71页，编辑于2022年，星期日3.凝胶的性质凝胶的性质 脱液收缩脱液收缩 新制备的凝胶在放置中，会有一部分液体自动而缓慢新制备的凝胶在放置中，会有一部分液体自动而缓慢地从凝胶分离出来的现象地从凝胶分离出来的现象脱液收缩脱液收缩，亦称离浆。，亦称离浆。凝胶中的扩散作用凝胶中的扩散作用 不同大小的不同大小的高高分子在凝胶的空隙中扩散时，其扩散速度分子在凝胶的空隙中扩散时，其扩散速度不同。不同。凝胶骨架空隙对凝胶骨架空隙对高高分子具有筛分作用（分子具有筛分作用（sieving action)凝胶色谱的原理。凝胶色谱的原理。2022/10/4第69页，共71页，编辑于2022年，星期日3.凝胶的性质凝胶的性质 胶溶作用胶溶作用 在凝胶中加入一定量胶溶稳定剂，可使凝胶形成溶胶的在凝胶中加入一定量胶溶稳定剂，可使凝胶形成溶胶的过程过程胶溶（胶溶（peptizing）。盐碱地的形成与胶溶作用有关，当大量盐碱地的形成与胶溶作用有关，当大量Na+流入耕地时，流入耕地时，其胶溶作用会破坏土壤的团粒结构，使其耕作性能变差。其胶溶作用会破坏土壤的团粒结构，使其耕作性能变差。2022/10/4第70页，共71页，编辑于2022年，星期日End of chapt.9物理化学多媒体教学课件2022/10/4第71页，共71页，编辑于2022年，星期日