第八章胶体分散系统优秀课件.ppt

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1、第八章胶体分散系统1第1 页，本讲稿共46 页分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质中形成的系统。被分散的物质称为分散相，另一种以连续相形式存在的物质称为分散介质。第2 页，本讲稿共46 页胶体：分散相粒径在1100nm之间的分散系统。亲液胶体(大分子溶液)：大分子物质(琼脂、明胶)溶解在水中成为均相系统。憎液胶体(溶胶)：在水中不溶(Au、Fe(OH)3的微小粒子)的超微分散系统。胶体化学：是研究胶体分散体系有关物理、化学现象的一门科学(血液、体液、细胞、软骨)。第3 页，本讲稿共46 页一、溶胶的分类 按分散介质的聚集状态：气溶胶，液溶胶，固溶胶。第一节 溶胶的分类和基本特性第4 页，本

2、讲稿共46 页二、溶胶的基本特性 1.特有的分散程度：胶体的许多性质都与此有关。2.相不均匀性：胶体的分散相粒子与介质之间存在着明显的相界面。3.聚结的不稳定性：胶体体系具有很大的总表面积和表面能，是热力学不稳定体系，分散相粒子有自动聚集趋势。第5 页，本讲稿共46 页一、溶胶的制备 1.分散法(dispersionmethod)：将粗颗粒进一步分散。研磨法、气流粉碎法、超声波分散法、胶溶法。2.凝聚法(condensationmethod)：将溶质分子凝聚。物理凝聚法：蒸气凝聚法(制备气溶胶)、更换溶剂法、包膜法(制备脂质体(liposome)。化学凝聚法：凡能生成难溶物的化学反应，控制适当

3、条件，均可用来制备溶胶。改变溶剂法：第二节 溶胶的制备和净化第6 页，本讲稿共46 页二、溶胶的净化 1.渗析法(dialysismethod)电渗析(electrodialysis)：通过外加电场增大离子迁移速率而提高渗透速率的方法。2.超过滤法(ultrafiltrationmethod)：用孔径细小的半透膜在加压或吸滤的情况下将胶粒与介质分开。第7 页，本讲稿共46 页三、均分散胶体 粒子形状相同、尺寸相差不大的胶体。主要应用：(1)验证基本理论。(2)理想的标准材料。(3)新材料。(4)催化性能的改进。(5)制造特种陶瓷。第8 页，本讲稿共46 页四、纳米粒子和纳米技术 尺度为1100

4、nm之间的粒子。1.纳米粒子的结构和特性：(1)小尺寸效应。(2)表面效应。(3)量子尺寸效应。(4)宏观量子隧道效应。2.纳米粒子的制备方法：3.纳米技术在药学中的应用：第9 页，本讲稿共46 页一、布朗运动 用超显微镜观察溶胶，可以发现溶胶粒子在介质中不断地无规则的运动，这种运动称为溶胶粒子的布朗运动(Brownianmotion)。本质：液体分子热运动不均衡撞击悬浮粒子的结果。布朗运动的速度取决于粒子的大小、温度及介质粘度等。第三节 溶胶的动力性质第10 页，本讲稿共46 页第11 页，本讲稿共46 页二、扩散与渗透 1.扩散(diffusion)溶胶粒子在介质中由高浓度区向低浓度区迁移

5、的现象。斐克第一定律：第12 页，本讲稿共46 页2.渗透 如果用半透膜将溶液与纯溶剂分开，溶剂分子会透过半透膜向溶液扩散，这种现象称为渗透(osmosis)。渗透达平衡时两边液面间的静压差称为渗透压(osmoticpressure)，用 表示。第13 页，本讲稿共46 页三、沉降和沉降平衡 分散系统中粒子在外力场作用下的定向移动称沉降sedimentation)。当沉降力与扩散力相等时，粒子的分布达到平衡，形成一定的浓度梯度，这种状态称为沉降平衡(sedimentationequilibrium)。1.重力沉降 2.重力沉降平衡 3.离心力场中的沉降和沉降平衡 第14 页，本讲稿共46 页一

6、、溶胶的光散射现象 在暗室内用一束光线照射溶胶时，在侧面可以看到一个发亮的光柱，这就是丁达尔现象(TyndallPhenomena)。丁达尔现象的实质是溶胶对光的散射作用。分散相粒子直径 入射光波长，光在粒子表面反射，无丁达尔效应(悬浊液)。分散相粒子直径 入射光波长，光在粒子表面发生散射(溶液、溶胶)。第四节 溶胶的光学性质第15 页，本讲稿共46 页二、瑞利散射公式 瑞利(Rayleighl)研究了光的散射作用，得到胶体体系散射光强度I的计算公式如下：真溶液中溶质粒子的体积小，另外溶质有较厚溶剂化层，使分散相和分散介质的折射率差别不大，散射光相当弱，很难观察到。对透明液体，可借助有无明显的

7、丁达尔现象来鉴别是否为溶胶。第16 页，本讲稿共46 页三、溶胶的颜色 取决于溶胶对光的吸收和散射两个因素。四、溶胶粒子大小的测定 超显微镜：第17 页，本讲稿共46 页一、电动现象 溶胶粒子因带电所表现出来的一些行为。1.电泳(electrophoresis)：在电场作用下，带电粒子作定向移动的现象。第五节 溶胶的电学性质+第18 页，本讲稿共46 页2.电渗(electroosmosis)：在电场作用下，液体介质作定向移动的现象。+第19 页，本讲稿共46 页3.流动电势：对液体介质施加压力，迫使其流经毛细管或多孔塞时，在多孔塞两侧产生的电势差。气体V压力毛细管第20 页，本讲稿共46 页

8、4.沉降电势：带电粒子在沉降（如重力沉降）时，在沉降方向的两端产生的电势。电泳、电渗、流动电势与 沉降电势统称电动现象，它 们都证明溶胶粒子是带电的。+V第21 页，本讲稿共46 页二、溶胶粒子表面电荷的来源 1.吸附：溶胶粒子通过吸附介质中的离子而带电。法金斯(Fajans)规则：凡是与溶胶粒子中某一组成相同的离子则优先被吸附。2.电离：当溶胶粒子本身带有可电离基团时，通过自身电离而带电。3.同晶置换 4.摩擦带电第22 页，本讲稿共46 页三、溶胶表面双电层理论 三、溶胶表面双电层理论1.平板双电层（Helmholtz模型）模型过于简单不能区别表面电势与电动电势 第23 页，本讲稿共46 页反离子排布 形成内多外少的扩散状分布(符合Boltzman分布)两者分界面称滑动面 电动电势 滑动面处电势 静电吸力，向内集中热运动，向外扩散 胶体粒子移动时 近端反离子跟随移动 远端反离子不跟随移动 0电位距离x反离子 定位离子 滑动面 滑动面2.扩散双电层(Gowy-Chanman模型)第24 页，本讲稿共46 页