第9章胶体体学-精品文档资料.ppt

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1、 溶胶透镜光源丁达尔效应物理化学电子教案物理化学电子教案第九章第九章 -胶体系统的光学性质胶体系统的光学性质-溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质-溶胶的电学性质溶胶的电学性质-憎液溶胶的经典稳定理论理论憎液溶胶的经典稳定理论理论-乳状液乳状液-胶体系统胶体系统的制备的制备-6憎液溶胶的胶团结构憎液溶胶的胶团结构第九章溶胶第九章溶胶-分散系统的分类及其主要特征分散系统的分类及其主要特征-憎液溶胶的聚沉憎液溶胶的聚沉 例如：云，牛奶，珍珠-分散系统的分类及其主要特征分散系统的分类及其主要特征胶体是一种分散系统胶体是一种分散系统分散相分散相-被分散的物质分散介质分散介质-起分散作用的物质。分散体系分散

2、体系:把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。1 1 1 1、分散相及分散介质、分散相及分散介质、分散相及分散介质、分散相及分散介质 有三种方法：有三种方法：分子分散系统分子分散系统分子分散系统分子分散系统1).1).按分散相粒子的大小分：按分散相粒子的大小分：按分散相粒子的大小分：按分散相粒子的大小分：2).2).按分散相和介质的聚集状态分：按分散相和介质的聚集状态分：按分散相和介质的聚集状态分：按分散相和介质的聚集状态分：液溶胶液溶胶液溶胶液溶胶3).3).按胶体溶液的稳定性分：按胶体溶液的稳定性分：按胶体溶液的稳定性分：按胶体溶液的稳定性分：憎液溶胶憎液溶胶憎液溶胶憎液溶胶胶体

3、分散系统胶体分散系统胶体分散系统胶体分散系统粗分散系统粗分散系统粗分散系统粗分散系统固溶胶固溶胶固溶胶固溶胶气溶胶气溶胶气溶胶气溶胶亲液溶胶亲液溶胶亲液溶胶亲液溶胶缔合溶胶缔合溶胶缔合溶胶缔合溶胶2、分散系统的分类、分散系统的分类-分散系统的分类及其主要特征分散系统的分类及其主要特征 分子分散体系分子分散体系分子分散体系分子分散体系(d1nm)d100nmd100nm）目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。如黄河水。如黄河水。如黄河水。多相、热力学不稳定系

4、统。多相、热力学不稳定系统。多相、热力学不稳定系统。多相、热力学不稳定系统。-分散系统的分类及其主要特征分散系统的分类及其主要特征1)1)按分散相粒子的大小分：按分散相粒子的大小分：按分散相粒子的大小分：按分散相粒子的大小分：胶体系统的三个主要特点胶体系统的三个主要特点胶体系统的三个主要特点胶体系统的三个主要特点:高度分散性、多相性、热力学不稳定性。高度分散性、多相性、热力学不稳定性。高度分散性、多相性、热力学不稳定性。高度分散性、多相性、热力学不稳定性。-分散系统的分类及其主要特征分散系统的分类及其主要特征 2).2).按分散相和介质的聚集状态分：按分散相和介质的聚集状态分：按分散相和介质的

5、聚集状态分：按分散相和介质的聚集状态分：-分散系统的分类及其主要特征分散系统的分类及其主要特征 胶胶体体系系统统3).3).按胶体溶液的稳定性分：按胶体溶液的稳定性分：按胶体溶液的稳定性分：按胶体溶液的稳定性分：(1)(1)(1)(1)（憎液憎液憎液憎液）溶胶：）溶胶：）溶胶：）溶胶：分散相分散相分散相分散相不溶于不溶于不溶于不溶于分散介质，有很大相分散介质，有很大相分散介质，有很大相分散介质，有很大相界面，是热力学界面，是热力学界面，是热力学界面，是热力学不稳定不稳定不稳定不稳定系统。如贵金属溶胶和氢氧化物系统。如贵金属溶胶和氢氧化物系统。如贵金属溶胶和氢氧化物系统。如贵金属溶胶和氢氧化物溶

6、胶等。溶胶等。溶胶等。溶胶等。(2)(2)(2)(2)高分子溶液高分子溶液高分子溶液高分子溶液(亲液溶胶亲液溶胶亲液溶胶亲液溶胶)：高分子以分子形式溶于介高分子以分子形式溶于介高分子以分子形式溶于介高分子以分子形式溶于介质，分散相与分散介质间无相界面，是热力学质，分散相与分散介质间无相界面，是热力学质，分散相与分散介质间无相界面，是热力学质，分散相与分散介质间无相界面，是热力学稳定稳定稳定稳定系统。系统。系统。系统。如明胶、蛋白质和硝化纤维等大分子溶液等。如明胶、蛋白质和硝化纤维等大分子溶液等。如明胶、蛋白质和硝化纤维等大分子溶液等。如明胶、蛋白质和硝化纤维等大分子溶液等。(3)(3)(3)(

7、3)缔合胶体：缔合胶体：缔合胶体：缔合胶体：分散相为表面活性分子缔合形分散相为表面活性分子缔合形分散相为表面活性分子缔合形分散相为表面活性分子缔合形 成的胶束，在水中，成的胶束，在水中，成的胶束，在水中，成的胶束，在水中，表面活性剂表面活性剂表面活性剂表面活性剂分子的亲油分子的亲油分子的亲油分子的亲油 基团向里，亲水基团向外，分散相与分散介基团向里，亲水基团向外，分散相与分散介基团向里，亲水基团向外，分散相与分散介基团向里，亲水基团向外，分散相与分散介 质亲和性良好，是热力学质亲和性良好，是热力学质亲和性良好，是热力学质亲和性良好，是热力学稳定稳定稳定稳定系统。系统。系统。系统。-分散系统的分

8、类及其主要特征分散系统的分类及其主要特征 粗粗粗粗分分分分散散散散系系系系统统统统乳状液乳状液乳状液乳状液：液体分散在液体中：液体分散在液体中：液体分散在液体中：液体分散在液体中泡沫泡沫泡沫泡沫：气体分散在液体中：气体分散在液体中：气体分散在液体中：气体分散在液体中悬浮液悬浮液悬浮液悬浮液：固体分散在液体中：固体分散在液体中：固体分散在液体中：固体分散在液体中粗分散系统粗分散系统粗分散系统粗分散系统d100nmd100nm高度分散的；高度分散的；高度分散的；高度分散的；多相的；多相的；多相的；多相的；热力学不稳定热力学不稳定热力学不稳定热力学不稳定-分散系统的分类及其主要特征分散系统的分类及其

9、主要特征 9-2溶胶的制备与净化溶胶的制备与净化粗分散系统粗分散系统粗分散系统粗分散系统(d d1000nm)1000nm)分子分散系统分子分散系统分子分散系统分子分散系统(d d1nm)1nm)胶体系统胶体系统胶体系统胶体系统(1(1d d100nm)100nm)凝聚凝聚凝聚凝聚分散分散分散分散1、胶体的制备、胶体的制备 (1)(1)胶体磨胶体磨胶体磨胶体磨(2)(2)气流粉碎机（喷射磨）气流粉碎机（喷射磨）气流粉碎机（喷射磨）气流粉碎机（喷射磨）(1)(1)物理物理物理物理凝聚法凝聚法凝聚法凝聚法（a a）蒸气凝聚法）蒸气凝聚法）蒸气凝聚法）蒸气凝聚法（b b）过饱和法）过饱和法）过饱和法

10、）过饱和法(2)(2)化学化学化学化学凝聚法凝聚法凝聚法凝聚法（a a）复分解反应）复分解反应）复分解反应）复分解反应（b b）水解反应）水解反应）水解反应）水解反应（c c）氧化还原反应）氧化还原反应）氧化还原反应）氧化还原反应I.I.分散法分散法分散法分散法II.II.凝聚法凝聚法凝聚法凝聚法9-2溶胶的制备与净化溶胶的制备与净化 (1).渗析法渗析法利用利用半透膜半透膜可以去除过多的电解质和可以去除过多的电解质和杂质，这种方法称为渗析法。杂质，这种方法称为渗析法。(2).超过滤法超过滤法利用孔径细小的利用孔径细小的半透膜半透膜在加压或吸滤在加压或吸滤的情况下，使胶粒与分散介质分开，可溶的

11、情况下，使胶粒与分散介质分开，可溶性杂质能透过滤膜而被除去。性杂质能透过滤膜而被除去。9-2溶胶的制备与净化溶胶的制备与净化2.溶胶的净化溶胶的净化 渗析法渗析法9-2溶胶的制备与净化溶胶的制备与净化 电渗析法电渗析法9-2溶胶的制备与净化溶胶的制备与净化 超过滤装置超过滤装置9-2溶胶的制备与净化溶胶的制备与净化 有时为了加快有时为了加快有时为了加快有时为了加快过滤速度，在过滤速度，在过滤速度，在过滤速度，在半透半透半透半透膜两边安放电极膜两边安放电极膜两边安放电极膜两边安放电极，施以一定电压，使施以一定电压，使施以一定电压，使施以一定电压，使电渗析和超过滤合电渗析和超过滤合电渗析和超过滤合

12、电渗析和超过滤合并使用，这样可以并使用，这样可以并使用，这样可以并使用，这样可以降低超过滤压力。降低超过滤压力。降低超过滤压力。降低超过滤压力。电超过滤电超过滤9-2溶胶的制备与净化溶胶的制备与净化 1、丁达尔（、丁达尔（Tyndall）效应）效应2、瑞利、瑞利(L.W.Rayleigh)公式公式9-39-3胶体系统的光学性质胶体系统的光学性质 问问 题题1 1、为什么晴天的天空呈蓝色？为什么日出、日落时、为什么晴天的天空呈蓝色？为什么日出、日落时、为什么晴天的天空呈蓝色？为什么日出、日落时、为什么晴天的天空呈蓝色？为什么日出、日落时云彩特别红？云彩特别红？云彩特别红？云彩特别红？2 2、为为

13、为为什什什什么么么么危危危危险险险险信信信信号号号号灯灯灯灯用用用用红红红红色色色色？为为为为什什什什么么么么车车车车辆辆辆辆在在在在雾雾雾雾天天天天行驶时雾灯规定用黄色？行驶时雾灯规定用黄色？行驶时雾灯规定用黄色？行驶时雾灯规定用黄色？3 3、为什么在做旋光分析时，光源用的是钠光灯？、为什么在做旋光分析时，光源用的是钠光灯？、为什么在做旋光分析时，光源用的是钠光灯？、为什么在做旋光分析时，光源用的是钠光灯？9-3-1Tyndall（丁铎尔）效应（丁铎尔）效应丁达尔效应丁达尔效应丁达尔效应丁达尔效应：在暗室中，将一束聚集的光线投射到胶：在暗室中，将一束聚集的光线投射到胶：在暗室中，将一束聚集的

14、光线投射到胶：在暗室中，将一束聚集的光线投射到胶体系统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个体系统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个体系统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个体系统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的光锥，此现象称为丁达尔效应。发亮的光锥，此现象称为丁达尔效应。发亮的光锥，此现象称为丁达尔效应。发亮的光锥，此现象称为丁达尔效应。溶胶透镜光源丁达尔效应 入射光波长入射光波长入射光波长入射光波长 分散粒子尺寸分散粒子尺寸分散粒子尺寸分散粒子尺寸散射散射散射散射（可见光波长（可见光波长（可见光波长（可见光波长 400-760nm400-760nm；胶粒胶粒胶粒胶

15、粒 1-100nm)1-100nm)入射光频率入射光频率入射光频率入射光频率=分子固有频率分子固有频率分子固有频率分子固有频率吸收吸收吸收吸收 无作用无作用无作用无作用 透过透过透过透过光光光光照照照照射射射射到到到到微微微微粒粒粒粒表表表表面面面面时时时时可见光的波长约在可见光的波长约在可见光的波长约在可见光的波长约在400-700nm400-700nm之间。之间。之间。之间。9-3-1Tyndall（丁铎尔）效应（丁铎尔）效应 （1 1）当光束通过）当光束通过）当光束通过）当光束通过粗分散体系粗分散体系粗分散体系粗分散体系，由于粒子大于入射光，由于粒子大于入射光，由于粒子大于入射光，由于粒

16、子大于入射光的波长，主要发生的波长，主要发生的波长，主要发生的波长，主要发生反射反射反射反射，使体系呈现混浊。，使体系呈现混浊。，使体系呈现混浊。，使体系呈现混浊。（2 2）当光束通过）当光束通过）当光束通过）当光束通过胶体溶液胶体溶液胶体溶液胶体溶液，由于胶粒直径小于可见，由于胶粒直径小于可见，由于胶粒直径小于可见，由于胶粒直径小于可见光波长，主要发生光波长，主要发生光波长，主要发生光波长，主要发生散射散射散射散射，可以看见光柱，溶胶是多相，可以看见光柱，溶胶是多相，可以看见光柱，溶胶是多相，可以看见光柱，溶胶是多相不均匀体系，在胶粒和介质分子上产生的散射光不能不均匀体系，在胶粒和介质分子上

17、产生的散射光不能不均匀体系，在胶粒和介质分子上产生的散射光不能不均匀体系，在胶粒和介质分子上产生的散射光不能完全抵消。完全抵消。完全抵消。完全抵消。（3 3）当光束通过）当光束通过）当光束通过）当光束通过分子溶液分子溶液分子溶液分子溶液，因溶液均匀，散射光因相互，因溶液均匀，散射光因相互，因溶液均匀，散射光因相互，因溶液均匀，散射光因相互干涉而完全抵消，或散射光太弱，干涉而完全抵消，或散射光太弱，干涉而完全抵消，或散射光太弱，干涉而完全抵消，或散射光太弱，看不见散射光。看不见散射光。看不见散射光。看不见散射光。光是一种电磁波，照射溶胶时，分子中的电子分布发光是一种电磁波，照射溶胶时，分子中的电

18、子分布发光是一种电磁波，照射溶胶时，分子中的电子分布发光是一种电磁波，照射溶胶时，分子中的电子分布发生位移而产生偶极子，这种偶极子像小天线一样向各生位移而产生偶极子，这种偶极子像小天线一样向各生位移而产生偶极子，这种偶极子像小天线一样向各生位移而产生偶极子，这种偶极子像小天线一样向各个方向发射与入射光频率相同的光，这就是个方向发射与入射光频率相同的光，这就是个方向发射与入射光频率相同的光，这就是个方向发射与入射光频率相同的光，这就是散射光散射光散射光散射光。9-3-1Tyndall（丁铎尔）效应（丁铎尔）效应 9-3-2瑞利（瑞利（Rayleigh）公式公式 I I ：单位体积散射光强度：单位

19、体积散射光强度：单位体积散射光强度：单位体积散射光强度；I I0 0 ：入射光强度；入射光强度；入射光强度；入射光强度；：入射光波长入射光波长入射光波长入射光波长；V V：每个分散相粒子的体积；每个分散相粒子的体积；每个分散相粒子的体积；每个分散相粒子的体积；C C ：单位体积中的粒子数；：单位体积中的粒子数；：单位体积中的粒子数；：单位体积中的粒子数；n n2 2 ：分散相的折射率；分散相的折射率；分散相的折射率；分散相的折射率；n n1 1：分散介质的折射率；：分散介质的折射率；：分散介质的折射率；：分散介质的折射率；：散射角散射角散射角散射角（观察方向与入射方向夹角）（观察方向与入射方向

20、夹角）（观察方向与入射方向夹角）（观察方向与入射方向夹角）；r r ：观测距离观测距离观测距离观测距离（观察者与散射中心的距离）。（观察者与散射中心的距离）。（观察者与散射中心的距离）。（观察者与散射中心的距离）。结论：结论：结论：结论：1.1.散射光强度与分散相散射光强度与分散相散射光强度与分散相散射光强度与分散相粒子体积粒子体积粒子体积粒子体积的平方成正比。的平方成正比。的平方成正比。的平方成正比。2.2.散射光总强度与入射光波长的散射光总强度与入射光波长的散射光总强度与入射光波长的散射光总强度与入射光波长的四次方成反比四次方成反比四次方成反比四次方成反比。入。入。入。入 射光波长愈短，散

21、射愈显著。所以可见光中，蓝、射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光中，蓝、射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光中，蓝、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。紫色光散射作用强。紫色光散射作用强。紫色光散射作用强。3.3.分散相与分散介质的分散相与分散介质的分散相与分散介质的分散相与分散介质的折射率相差折射率相差折射率相差折射率相差愈显著，则散射作愈显著，则散射作愈显著，则散射作愈显著，则散射作用亦愈显著。用亦愈显著。用亦愈显著。用亦愈显著。4.4.散射光强度与单位体积内散射光强度与单位体积内散射光强度与单位体积内散射光强度与单位体积内胶粒数目胶粒数目胶粒数目胶粒数目成正比。

22、成正比。成正比。成正比。9-3-2瑞利（瑞利（Rayleigh）公式公式 用丁达尔效应可鉴别真溶液、高分子溶液、和溶胶用丁达尔效应可鉴别真溶液、高分子溶液、和溶胶用丁达尔效应可鉴别真溶液、高分子溶液、和溶胶用丁达尔效应可鉴别真溶液、高分子溶液、和溶胶。溶胶溶胶溶胶溶胶-丁达尔效应显著丁达尔效应显著丁达尔效应显著丁达尔效应显著散色光称为乳光，乳光的散色光称为乳光，乳光的散色光称为乳光，乳光的散色光称为乳光，乳光的强度又称为浊度。强度又称为浊度。强度又称为浊度。强度又称为浊度。真溶液真溶液真溶液真溶液-无丁达尔效应无丁达尔效应无丁达尔效应无丁达尔效应(V(V太小太小太小太小)高分子溶液高分子溶液高

23、分子溶液高分子溶液-丁达尔效应微弱丁达尔效应微弱丁达尔效应微弱丁达尔效应微弱(n(n和和和和n n0 0相差太小相差太小相差太小相差太小)粗分散系统粗分散系统粗分散系统粗分散系统-由于由于由于由于 1m1m（2 2）1m1m（3 3）1nm-0.1m1nm-0.1m2 2、溶胶和大分子溶液、溶胶和大分子溶液、溶胶和大分子溶液、溶胶和大分子溶液:（）（1 1）都是单相多组分系统都是单相多组分系统都是单相多组分系统都是单相多组分系统（2 2）都是多相多组分系统都是多相多组分系统都是多相多组分系统都是多相多组分系统（3 3）大分子溶液是单相多组分系统）大分子溶液是单相多组分系统）大分子溶液是单相多组

24、分系统）大分子溶液是单相多组分系统,溶胶是多相多组分溶胶是多相多组分溶胶是多相多组分溶胶是多相多组分系统系统系统系统（4 4）大分子溶液是多相多组分系统）大分子溶液是多相多组分系统）大分子溶液是多相多组分系统）大分子溶液是多相多组分系统,溶胶是单相多组分溶胶是单相多组分溶胶是单相多组分溶胶是单相多组分系统系统系统系统3 3、下列分散系统丁达尔效应最强的是（、下列分散系统丁达尔效应最强的是（、下列分散系统丁达尔效应最强的是（、下列分散系统丁达尔效应最强的是（）其次（）其次（）其次（）其次（）（1 1）空气空气空气空气（2 2）蔗糖水溶液蔗糖水溶液蔗糖水溶液蔗糖水溶液（3 3）大分子溶液）大分子溶

25、液）大分子溶液）大分子溶液（4 4）硅胶溶胶硅胶溶胶硅胶溶胶硅胶溶胶4 4、溶胶有三个最基本的特征、溶胶有三个最基本的特征、溶胶有三个最基本的特征、溶胶有三个最基本的特征,下列不属其中的是（下列不属其中的是（下列不属其中的是（下列不属其中的是（）（1 1）高度分散性）高度分散性）高度分散性）高度分散性（2 2）多相性）多相性）多相性）多相性（3 3）动力学稳定性）动力学稳定性）动力学稳定性）动力学稳定性（4 4）热力学不稳定性）热力学不稳定性）热力学不稳定性）热力学不稳定性5 5、TyndallTyndall现象是发生了光的什么的结果（现象是发生了光的什么的结果（现象是发生了光的什么的结果（现

26、象是发生了光的什么的结果（）。）。）。）。（1 1）散射）散射）散射）散射（2 2）反射）反射）反射）反射（3 3）折射）折射）折射）折射（4 4）透射）透射）透射）透射3 33 34 43 33 31 1 1、Brown运动运动2、扩散、扩散3、沉降与沉降平衡、沉降与沉降平衡9-4溶胶的动力性质溶胶的动力性质 9-4-1、Brown运动运动18271827年年年年,植物学家布朗植物学家布朗植物学家布朗植物学家布朗(Brown)(Brown)在显微镜下在显微镜下在显微镜下在显微镜下,看到悬浮看到悬浮看到悬浮看到悬浮在水中的花粉粒子处于不停息的无规则运动状态。在水中的花粉粒子处于不停息的无规则运

27、动状态。在水中的花粉粒子处于不停息的无规则运动状态。在水中的花粉粒子处于不停息的无规则运动状态。以后发现，线度以后发现，线度以后发现，线度以后发现，线度4000nm C C2 2。胶粒从。胶粒从。胶粒从。胶粒从C C1 1区向区向区向区向C C2 2区迁移的现象区迁移的现象区迁移的现象区迁移的现象AAB BC CD DF FF FC C1 1C C2 2 9-4-3沉降与沉降平衡沉降与沉降平衡多相分散系统中的粒子，因受多相分散系统中的粒子，因受多相分散系统中的粒子，因受多相分散系统中的粒子，因受重力作用重力作用重力作用重力作用而下沉而下沉而下沉而下沉的过程，称为的过程，称为的过程，称为的过程，

28、称为沉降沉降沉降沉降。沉降沉降沉降沉降与布朗运动所产生的与布朗运动所产生的与布朗运动所产生的与布朗运动所产生的扩散扩散扩散扩散为一对矛盾的两个方面。为一对矛盾的两个方面。为一对矛盾的两个方面。为一对矛盾的两个方面。沉降沉降沉降沉降 扩散扩散扩散扩散 分散相分布分散相分布分散相分布分散相分布真溶液真溶液真溶液真溶液 主主主主均相均相均相均相粗分散系统粗分散系统粗分散系统粗分散系统 主主主主沉于底部沉于底部沉于底部沉于底部胶体系统胶体系统胶体系统胶体系统 平衡平衡平衡平衡 形成浓梯形成浓梯形成浓梯形成浓梯当扩散力和重力相等时达沉降平衡当扩散力和重力相等时达沉降平衡当扩散力和重力相等时达沉降平衡当扩

29、散力和重力相等时达沉降平衡 沉降平衡：沉降平衡：沉降平衡：沉降平衡：分散相粒子本身的重力使粒分散相粒子本身的重力使粒分散相粒子本身的重力使粒分散相粒子本身的重力使粒子沉降；而介质的粘度及布朗运动引起子沉降；而介质的粘度及布朗运动引起子沉降；而介质的粘度及布朗运动引起子沉降；而介质的粘度及布朗运动引起的扩散作用阻止粒子下沉；的扩散作用阻止粒子下沉；的扩散作用阻止粒子下沉；的扩散作用阻止粒子下沉；当扩散速率等于沉降速率时，体系当扩散速率等于沉降速率时，体系当扩散速率等于沉降速率时，体系当扩散速率等于沉降速率时，体系达到沉降平衡。达到沉降平衡。达到沉降平衡。达到沉降平衡。9-4-3沉降与沉降平衡沉降

30、与沉降平衡 达沉降平衡时，粒子的浓度随高度达沉降平衡时，粒子的浓度随高度达沉降平衡时，粒子的浓度随高度达沉降平衡时，粒子的浓度随高度不同有一定的梯度，且这种浓度梯度不不同有一定的梯度，且这种浓度梯度不不同有一定的梯度，且这种浓度梯度不不同有一定的梯度，且这种浓度梯度不随时间而变。随时间而变。随时间而变。随时间而变。h1h2dh 1 1、电动现象、电动现象 2 2、胶体的带电的原因胶体的带电的原因 4 4、溶胶的胶团结构、溶胶的胶团结构9.5 9.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质 3 3、双电层理论双电层理论 贮油罐中通常要加入少量有机电解质，否则有爆炸贮油罐中通常要加入少量有机电解质，否则有爆

31、炸贮油罐中通常要加入少量有机电解质，否则有爆炸贮油罐中通常要加入少量有机电解质，否则有爆炸的危险，这是为什么？的危险，这是为什么？的危险，这是为什么？的危险，这是为什么？为什么为什么为什么为什么输油管要接地？输油管要接地？输油管要接地？输油管要接地？问问 题题 溶胶是一个溶胶是一个溶胶是一个溶胶是一个高度分散的、多相、高度分散的、多相、高度分散的、多相、高度分散的、多相、具有较高的表面具有较高的表面具有较高的表面具有较高的表面自由焓的自由焓的自由焓的自由焓的热力学不稳定系统热力学不稳定系统热力学不稳定系统热力学不稳定系统，粒子有自动聚结变大，粒子有自动聚结变大，粒子有自动聚结变大，粒子有自动聚

32、结变大的趋势，但事实上很多溶胶可以在相当长的时间内的趋势，但事实上很多溶胶可以在相当长的时间内的趋势，但事实上很多溶胶可以在相当长的时间内的趋势，但事实上很多溶胶可以在相当长的时间内稳定存在而不聚结，稳定存在而不聚结，稳定存在而不聚结，稳定存在而不聚结，有时竟可长达几年甚至几十年。有时竟可长达几年甚至几十年。有时竟可长达几年甚至几十年。有时竟可长达几年甚至几十年。像法拉第于像法拉第于像法拉第于像法拉第于18581858年制成的红色金溶胶，一直保存到年制成的红色金溶胶，一直保存到年制成的红色金溶胶，一直保存到年制成的红色金溶胶，一直保存到2020世纪世纪世纪世纪2020年代才沉淀下来。年代才沉淀

33、下来。年代才沉淀下来。年代才沉淀下来。经研究表明与胶粒带电有直接关系，经研究表明与胶粒带电有直接关系，经研究表明与胶粒带电有直接关系，经研究表明与胶粒带电有直接关系，粒子带电是粒子带电是粒子带电是粒子带电是溶胶稳定的主要原因。溶胶稳定的主要原因。溶胶稳定的主要原因。溶胶稳定的主要原因。9.5-1、电动现象、电动现象 电泳电泳电泳电泳 在外加电场作在外加电场作在外加电场作在外加电场作用下，带电的分散相粒用下，带电的分散相粒用下，带电的分散相粒用下，带电的分散相粒子在分散介质中向相反子在分散介质中向相反子在分散介质中向相反子在分散介质中向相反符号电极移动的现象。符号电极移动的现象。符号电极移动的现

34、象。符号电极移动的现象。影响电泳的因素有：影响电泳的因素有：影响电泳的因素有：影响电泳的因素有：带电粒子的大小、形状；粒子带电粒子的大小、形状；粒子带电粒子的大小、形状；粒子带电粒子的大小、形状；粒子表面电荷的数目；介质中电解质的种类、离子强度，表面电荷的数目；介质中电解质的种类、离子强度，表面电荷的数目；介质中电解质的种类、离子强度，表面电荷的数目；介质中电解质的种类、离子强度，pHpH值和粘度；电泳的温度和外加电压等。值和粘度；电泳的温度和外加电压等。值和粘度；电泳的温度和外加电压等。值和粘度；电泳的温度和外加电压等。图图10-7 10-7 电泳电泳+由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质

35、带由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质带由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质带由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质带与胶粒相反的电荷。与胶粒相反的电荷。与胶粒相反的电荷。与胶粒相反的电荷。电动现象分四类电动现象分四类电动现象分四类电动现象分四类9.5-1、电动现象、电动现象 电渗电渗电渗电渗 在外加电场作用下，在外加电场作用下，在外加电场作用下，在外加电场作用下，分散介质分散介质分散介质分散介质(由过剩反离子所由过剩反离子所由过剩反离子所由过剩反离子所携带携带携带携带)通过多孔膜或极细的通过多孔膜或极细的通过多孔膜或极细的通过多孔膜或极细的毛细管移动的现象毛细管移动的现象毛细管移动的现象

36、毛细管移动的现象(此时带此时带此时带此时带电的固相不动电的固相不动电的固相不动电的固相不动)+图图图图9-89-8电渗电渗电渗电渗9.5-1、电动现象、电动现象电渗作用主要在科研中应用较多。电渗作用主要在科研中应用较多。实际例子：工业中泥土和泥炭的脱水。实际例子：工业中泥土和泥炭的脱水。流动电势流动电势流动电势流动电势在外加压力下，在外加压力下，在外加压力下，在外加压力下，迫使液体流经相对静止的固迫使液体流经相对静止的固迫使液体流经相对静止的固迫使液体流经相对静止的固体表面体表面体表面体表面(如毛细管如毛细管如毛细管如毛细管)而产生的而产生的而产生的而产生的电势叫流动电势电势叫流动电势电势叫流

37、动电势电势叫流动电势(它是电渗的它是电渗的它是电渗的它是电渗的逆现象逆现象逆现象逆现象)。气体V压力毛细管图图图图9-99-9流动电势流动电势流动电势流动电势9.5-1、电动现象、电动现象油品在输油管道流动会产生流动电势油品在输油管道流动会产生流动电势解决办法：接地或加入电解质解决办法：接地或加入电解质 沉沉沉沉降降降降电电电电势势势势 由由由由于于于于固固固固体体体体粒粒粒粒子子子子或或或或液液液液滴滴滴滴在在在在分分分分散散散散介介介介质质质质中中中中沉沉沉沉降降降降使使使使流流流流体体体体的的的的表表表表面面面面层层层层与与与与底底底底层层层层之之之之间间间间产产产产生生生生的的的的电电

38、电电势势势势差差差差叫叫叫叫沉沉沉沉降电势降电势降电势降电势(它是电泳的逆现象它是电泳的逆现象它是电泳的逆现象它是电泳的逆现象)。沉降电势+V9.5-1、电动现象、电动现象 胶粒在重力场作用下发生沉降，产生胶粒在重力场作用下发生沉降，产生胶粒在重力场作用下发生沉降，产生胶粒在重力场作用下发生沉降，产生沉降电势沉降电势沉降电势沉降电势；带电；带电；带电；带电的介质发生流动，产生的介质发生流动，产生的介质发生流动，产生的介质发生流动，产生流动电势流动电势流动电势流动电势。因动而产生电因动而产生电因动而产生电因动而产生电。以上四种现象都称为以上四种现象都称为以上四种现象都称为以上四种现象都称为电动现

39、象电动现象电动现象电动现象。故电动现象证明胶体粒子是带电的。故电动现象证明胶体粒子是带电的。故电动现象证明胶体粒子是带电的。故电动现象证明胶体粒子是带电的。在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷的电在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷的电在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷的电在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷的电极移动，产生了极移动，产生了极移动，产生了极移动，产生了电泳电泳电泳电泳和和和和电渗电渗电渗电渗的电动现象，的电动现象，的电动现象，的电动现象，因电而动因电而动因电而动因电而动。9.5-1、电动现象、电动现象 答：因为油中常含有小水滴，形成油包水的乳状液，答：

40、因为油中常含有小水滴，形成油包水的乳状液，答：因为油中常含有小水滴，形成油包水的乳状液，答：因为油中常含有小水滴，形成油包水的乳状液，水滴带有电荷。进入贮油罐后，由于重力的作用，小水滴带有电荷。进入贮油罐后，由于重力的作用，小水滴带有电荷。进入贮油罐后，由于重力的作用，小水滴带有电荷。进入贮油罐后，由于重力的作用，小水滴下沉，会产生一定的沉降电势，给油罐带来危险。水滴下沉，会产生一定的沉降电势，给油罐带来危险。水滴下沉，会产生一定的沉降电势，给油罐带来危险。水滴下沉，会产生一定的沉降电势，给油罐带来危险。所以加入一定量的有机电解质，增加油的电导，减小所以加入一定量的有机电解质，增加油的电导，减

41、小所以加入一定量的有机电解质，增加油的电导，减小所以加入一定量的有机电解质，增加油的电导，减小沉降电势，防止事故的发生。在用泵输送石油或其它沉降电势，防止事故的发生。在用泵输送石油或其它沉降电势，防止事故的发生。在用泵输送石油或其它沉降电势，防止事故的发生。在用泵输送石油或其它碳氢化合物时，由于压差迫使液体流动，在扩散层和碳氢化合物时，由于压差迫使液体流动，在扩散层和碳氢化合物时，由于压差迫使液体流动，在扩散层和碳氢化合物时，由于压差迫使液体流动，在扩散层和管道表面会产生电势差，这是管道表面会产生电势差，这是管道表面会产生电势差，这是管道表面会产生电势差，这是流动电势流动电势流动电势流动电势，

42、在高压下会，在高压下会，在高压下会，在高压下会产生火花。为了防止事故发生，都将这种管道接地或产生火花。为了防止事故发生，都将这种管道接地或产生火花。为了防止事故发生，都将这种管道接地或产生火花。为了防止事故发生，都将这种管道接地或加入有机电解质。加入有机电解质。加入有机电解质。加入有机电解质。贮油罐中通常要加入少量有机电解质，否则有爆炸的贮油罐中通常要加入少量有机电解质，否则有爆炸的贮油罐中通常要加入少量有机电解质，否则有爆炸的贮油罐中通常要加入少量有机电解质，否则有爆炸的危险，这是为什么？为什么输油管要接地？危险，这是为什么？为什么输油管要接地？危险，这是为什么？为什么输油管要接地？危险，这

43、是为什么？为什么输油管要接地？问题解答问题解答 溶胶是高度分散的多相系统，有很高的表面自由能，溶胶是高度分散的多相系统，有很高的表面自由能，溶胶是高度分散的多相系统，有很高的表面自由能，溶胶是高度分散的多相系统，有很高的表面自由能，所以胶体粒子表面会自动地，有选择的吸附溶液中的某所以胶体粒子表面会自动地，有选择的吸附溶液中的某所以胶体粒子表面会自动地，有选择的吸附溶液中的某所以胶体粒子表面会自动地，有选择的吸附溶液中的某种离子以降低系统的自由能，使系统趋于稳定。种离子以降低系统的自由能，使系统趋于稳定。种离子以降低系统的自由能，使系统趋于稳定。种离子以降低系统的自由能，使系统趋于稳定。（1 1

44、）吸附吸附吸附吸附吸附正离子吸附正离子吸附正离子吸附正离子-带正电带正电带正电带正电 吸附负离子吸附负离子吸附负离子吸附负离子-带负电带负电带负电带负电胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相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。同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。法扬斯规则：法扬斯规则：法扬斯规则：法扬斯规则：与胶体具有相同化学元素的离子优先与胶体具有相同化学元素的

45、离子优先与胶体具有相同化学元素的离子优先与胶体具有相同化学元素的离子优先被吸附。被吸附。被吸附。被吸附。9.5-2、胶粒带电的原因、胶粒带电的原因 例：以例：以例：以例：以KIKI溶液滴加至溶液滴加至溶液滴加至溶液滴加至AgNOAgNO3 3溶液中形成的溶液中形成的溶液中形成的溶液中形成的AgIAgI溶胶，若溶胶，若溶胶，若溶胶，若KIKI过量过量过量过量-吸附吸附吸附吸附I I-带负电、若带负电、若带负电、若带负电、若AgNOAgNO3 3过量过量过量过量-吸附吸附吸附吸附AgAg+带正电。带正电。带正电。带正电。（2 2）电离）电离）电离）电离:可电离的大分子溶胶，由于大分子本身发可电离的

46、大分子溶胶，由于大分子本身发可电离的大分子溶胶，由于大分子本身发可电离的大分子溶胶，由于大分子本身发生电离，而使胶粒带电。生电离，而使胶粒带电。生电离，而使胶粒带电。生电离，而使胶粒带电。9.5-2、胶粒带电的原因、胶粒带电的原因例如硅胶是许多硅酸分子的聚集体例如硅胶是许多硅酸分子的聚集体例如硅胶是许多硅酸分子的聚集体例如硅胶是许多硅酸分子的聚集体氢离子进入液相氢离子进入液相氢离子进入液相氢离子进入液相,硅酸要留在固体表面硅酸要留在固体表面硅酸要留在固体表面硅酸要留在固体表面,使硅胶带负电使硅胶带负电使硅胶带负电使硅胶带负电.稳定剂稳定剂稳定剂稳定剂：一般是略过量的某一反应物。胶核首先吸附：一

47、般是略过量的某一反应物。胶核首先吸附：一般是略过量的某一反应物。胶核首先吸附：一般是略过量的某一反应物。胶核首先吸附与某一组成相同的那个离子（同晶离子或构晶离子）。与某一组成相同的那个离子（同晶离子或构晶离子）。与某一组成相同的那个离子（同晶离子或构晶离子）。与某一组成相同的那个离子（同晶离子或构晶离子）。有稳定剂存在时胶粒优先吸附哪种离子？有稳定剂存在时胶粒优先吸附哪种离子？稳定剂一般是略过量的某一反应物。胶核稳定剂一般是略过量的某一反应物。胶核稳定剂一般是略过量的某一反应物。胶核稳定剂一般是略过量的某一反应物。胶核首先首先首先首先吸附与某一组成相同的那个离子吸附与某一组成相同的那个离子吸附

48、与某一组成相同的那个离子吸附与某一组成相同的那个离子（同晶离子或构晶离（同晶离子或构晶离（同晶离子或构晶离（同晶离子或构晶离子）。例如，制备子）。例如，制备子）。例如，制备子）。例如，制备AgIAgI溶胶时，若溶胶时，若溶胶时，若溶胶时，若KIKI略过量，胶核优略过量，胶核优略过量，胶核优略过量，胶核优先吸附先吸附先吸附先吸附I I-离子，利用同离子效应保护胶核不被溶解。离子，利用同离子效应保护胶核不被溶解。离子，利用同离子效应保护胶核不被溶解。离子，利用同离子效应保护胶核不被溶解。若稳定剂是另外的电解质，胶核优先吸附的是使自己若稳定剂是另外的电解质，胶核优先吸附的是使自己若稳定剂是另外的电解

49、质，胶核优先吸附的是使自己若稳定剂是另外的电解质，胶核优先吸附的是使自己不被溶解的离子，或转变成溶解度更小的沉淀的离子。不被溶解的离子，或转变成溶解度更小的沉淀的离子。不被溶解的离子，或转变成溶解度更小的沉淀的离子。不被溶解的离子，或转变成溶解度更小的沉淀的离子。一般优先吸附水化作用较弱的阴离子一般优先吸附水化作用较弱的阴离子一般优先吸附水化作用较弱的阴离子一般优先吸附水化作用较弱的阴离子，所以自然界的，所以自然界的，所以自然界的，所以自然界的天然胶粒如泥沙、豆浆、橡胶等都带负电。天然胶粒如泥沙、豆浆、橡胶等都带负电。天然胶粒如泥沙、豆浆、橡胶等都带负电。天然胶粒如泥沙、豆浆、橡胶等都带负电。

50、当固体与液体接触时当固体与液体接触时当固体与液体接触时当固体与液体接触时，由于吸附或电离，由于吸附或电离，由于吸附或电离，由于吸附或电离,使固液两相带使固液两相带使固液两相带使固液两相带有不同符号的电荷，有不同符号的电荷，有不同符号的电荷，有不同符号的电荷，在界面上形成了双电层的结构。在界面上形成了双电层的结构。在界面上形成了双电层的结构。在界面上形成了双电层的结构。对于双电层的具体结构，一百多年来不同学者提对于双电层的具体结构，一百多年来不同学者提对于双电层的具体结构，一百多年来不同学者提对于双电层的具体结构，一百多年来不同学者提出了不同的看法。出了不同的看法。出了不同的看法。出了不同的看法