胶体化学理论胶体化学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

胶体化学及其应用第一篇：理论胶体化学第1页第一篇 理论胶体化学第一章 胶体化学概论 1.1 分散体系与胶体 1.2 胶体化学研究内容及意义 1.3 胶体化学广泛应用第二章 胶体体系基本性质 2.1 胶体动力学性质 2.2 胶体光学性质 2.3 胶体电学性质 2.4 胶体稳定与聚沉第2页第一篇 理论胶体化学第三章 界面现象与表面活性 3.1 表面张力 3.2 弯曲界面一些现象 3.3 固体表面上气体吸附 3.4 液体表面上吸附 3.5 固体在溶液中吸附 3.6 表面活性剂第四章 高分子溶液与凝胶 4.1 高分子溶液 4.2 凝胶第五章 胶体体系制备与净化 5.1 胶体体系制备 5.2 溶胶净化第3页第六章 吸附剂 6.1 吸附剂结构特点和性能参数6.2 活性炭6.3 硅胶6.4 活性氧化铝6.5 粘土6.6 吸附树脂6.7 硅藻土6.8 分子筛 第二篇：应用胶体化学第4页第七章第七章 固体颗粒和固液分散体系固体颗粒和固液分散体系7.1 胶体制备7.2 颗粒平均粒径与粒度分布7.3 钻井液7.4 水泥浆7.5 陶瓷7.6 颜料、涂料和油墨7.7 牙膏磨料7.8 塑料和橡胶中填料7.9 水和污水处理7.10 浮选7.11 造纸 第二篇：应用胶体化学第5页第八章 乳状液与表面活性剂乳状液与表面活性剂 8.1 乳化与破乳技术8.2 乳状液性质测定8.3 化装品8.4 食品8.5 纺织与染整8.7 农药8.8 原油乳化与脱水8.9 沥青乳状液8.10 微乳液与三次采油8.11 乳液聚合8.12 洗涤用具8.13 液膜分离第6页第九章第九章 表面改性表面改性 9.1 玻璃纤维表面处理9.2 填料表面改性9.3 改性硅胶9.4 活性炭改性9.5 粘土表面改性9.6 颜料表面改性 第二篇：应用胶体化学第7页第十章第十章 微胶囊微胶囊 10.1 基本概念10.2 微胶囊功效10.3 微囊化方法和步骤10.4 性能测试10.5 医药工业方面应用10.6 食品工业10.7 农业上应用10.8 染料与颜料包封举例 第二篇：应用胶体化学第8页第一章 胶体化学概论 比如：云 牛奶 珍珠 把一个或几个物质分散在另一个物质中就组成份散体系。其中，被分散物质称为分散相 (dispersed phase)，另一个物质称为分散介质(dispersing medium)。1.1 分散体系与胶体第9页 分散系分散系分散系 ：一个或几个物质以一定分散程度分散在另：一个或几个物质以一定分散程度分散在另一个物质中所形成体系，称为分散体系。被分散物一个物质中所形成体系，称为分散体系。被分散物质称为分散质。另一个物质称为分散剂。最简单分质称为分散质。另一个物质称为分散剂。最简单分散体系总是由两相组成，比如大气层中尘埃、水滴散体系总是由两相组成，比如大气层中尘埃、水滴称为分散质，空气称为分散剂，又如工业废水中杂称为分散质，空气称为分散剂，又如工业废水中杂质、泥砂等是分散质，水是分散剂。如此可见，分质、泥砂等是分散质，水是分散剂。如此可见，分散质是不连续相，分散剂是连续相。散质是不连续相，分散剂是连续相。分散系=分散质+分散剂 比如：云雾 水滴 空气 汽水 CO2 水 矿石 金属化合物 岩石 溶液 溶质 溶剂第10页 按分散相粒子直径大小，通常有三种分散系统 1、分子分散系统溶液分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀单相，分子直径在1 nm 以下。稳定、均匀、透明，能透过滤纸和半透膜，对光散射弱 2、胶体分散系统溶胶，高分子分散体系分散相粒子直径在1 nm100 nm之间，目测是均匀，但实际是多相不均匀系统。稳定，能透过滤纸但不能透过半透膜 高分子溶液（单相）：对光散射弱；溶胶（多相）：对光散射强 第11页 分散系3、粗分散系统悬浊液和乳状液当分散相粒子直径大于100 nm，目测是混浊不均匀系统，放置后会沉淀或分层。多相：包含悬浊液和乳状液。不稳定，不能透过滤纸和半透膜，无光散射第12页 胶体分类 本世纪初，人们依据胶体系统性质把胶体区分为两类：亲液胶体和憎液胶体。如蛋白质、明胶等轻易与水形成胶体溶液叫作亲液胶体，而那些本质上不溶于介质物质必须经过适当处理后，才能够将它分散在某种介质中，叫作憎液胶体。比如金溶胶、硫砷溶胶等等，都是经典憎液胶体。第13页胶体分类 依据胶体系统性质分类：（1）憎液溶胶 系统含有很大相界面，很高表面Gibbs自由能，很不稳定，极易被破坏而聚沉 简称溶胶，由难溶物分散在分散介质中所形成，粒子都是由很大数目分子构成，大小不等 聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学中不稳定和不可逆系统。本章主要讨论憎液溶胶第14页（2）亲液溶胶 大（高）分子化合物溶液通常属于亲液溶胶 它是分子溶液，但其分子大小已经抵达胶体范围，所以含有胶体一些特征（比如：扩散慢，不透过半透膜，有Tyndall效应等等）若设法去除大分子溶液溶剂使它沉淀，重新再加入溶剂后大分子化合物又能够自动再分散，因而它是热力学中稳定、可逆系统。第15页胶体分类 若依据分散相和分散介质聚集状态进行分类 1.液溶胶 将液体作为分散介质所形成溶胶。当分散相为不一样状态时，则形成不一样液溶胶：A.液-固溶胶 如油漆，AgI 溶胶B.液-液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液C.液-气溶胶 如泡沫第16页 若依据分散相和分散介质聚集状态进行分类 2.固溶胶 将固体作为分散介质所形成溶胶。当分散相为不一样状态时，则形成不一样固溶胶：A.固-固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶合金B.固-液溶胶 如珍珠，一些宝石C.固-气溶胶 如泡沫塑料，沸石分子筛胶体分类第17页胶体分类 若依据分散相和分散介质聚集状态进行分类 3.气溶胶 将气体作为分散介质所形成溶胶。当分散相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有气-气溶胶，因为不一样气体混合后是单相均一系统，不属于胶体范围。A.气-固溶胶 如烟，含尘空气B.气-液溶胶 如雾，云第18页胶体分类 若依据分散相和分散介质聚集状态进行分类 第19页憎液溶胶特征（1）特有分散程度 粒子大小在1100 nm之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强动力稳定性 和乳光现象。（2）多相不均匀性 含有纳米级粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，有保持了该难溶盐原有晶体结构，而且粒子大小不一，与介质之间有显著相界面，比表面很大。（3）易聚结不稳定性 因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳定系统，有自发降低表面自由能趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。第20页胶团结构 形成憎液溶胶必要条件是：（1）分散相溶解度要小；（2）还必须有稳定剂存在，不然胶粒易聚结而 聚沉。第21页胶团结构 胶粒结构比较复杂，先有一定量难溶物分子聚结形成胶粒中心，称为胶核；然后胶核选择性吸附稳定剂中一个离子，形成紧密吸附层；因为正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷胶粒；胶粒与扩散层中反号离子，形成一个电中性胶团。胶核吸附离子是有选择性，首先吸附与胶核中相同某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解第22页胶团结构例1：AgNO3+KIKNO3 +AgI (AgI)m n I (n-x)K+x xK+胶核胶粒胶团胶团图示式：胶核 胶粒(带负电)胶团(电中性)胶团结构表示式：过量 KI 作稳定剂 第23页胶团结构例2：AgNO3+KI KNO3 +AgI (AgI)m n Ag+(n-x)NO3x+x NO3 胶核胶粒胶团 胶团图示式：过量 AgNO3 作稳定剂 胶团结构表示式：胶核 胶粒(带正电)胶团(电中性)第24页胶粒形状 作为憎液溶胶基本质点胶粒并非都是球形，而胶粒形状对胶体性质有主要影响。质点为球形，流动性很好；若为带状，则流动性较差，易产生触变现象。在溶胶中胶粒是独立运动单位，通常所说溶胶带电系指胶粒而言 胶团没有固定直径和质量，同一个溶胶值也不是一个固定数值 第25页胶团形状比如：（1）聚苯乙烯胶乳是球形质点（2）V2O5 溶胶是带状质点（3）Fe(OH)3 溶胶是丝状质点球形质点 带状质点 丝状质点第26页 胶体体系特点 胶体是物质存在一个特殊状态，而不是一个特殊物质。任何一个物质在一定条件下能够制备成真溶液，而在另一条件下又能够制备成胶体溶液。比如晶体氯化钠它在水中溶解成为真溶液。若用适当方法使它分散于苯或醚中，则形成胶体溶液。一样，硫磺分散在乙醇中为真溶液，若分散在水中则成为硫磺水溶液。第27页胶体系统特点胶体系统特点（1）它是多相不均匀体系，分散相与分散介质之间存在着物理界面。胶体粒子是由大量原子或分子组成，胶团量能够是几万到几百万。（2）它与真溶液不一样，它在热力学上是不稳定系统，有自动聚结倾向；（3）因为胶粒无规则热运动使胶体表现出反聚沉动力学稳定性。总之高度分散多相性，动力学稳定性和热力学不稳性是胶体体系三大特征，也是胶体其它特征依据。第28页胶体化学研究内容胶体化学是研究胶体分散体系和粗分散体系性质一门科学，主要包含三个领域：1、分子胶体 分子胶体是指高聚物溶液，也叫亲液胶体。聚合物在溶液中呈分子无规线团状态存在。这些线团尺寸绝大部分符合上述胶体颗粒尺寸。不过它们同溶剂之间没有清楚界面。整个体系是热力学稳定体系。尽管该体系当前已属于高聚物科学研究领域，但因为它许多性质同胶体化学相关，所以它仍作为胶体化学一个方面来进行研究。第29页胶体化学研究内容 2、溶胶 在此我们是指分散质同分散剂有显著界面体系，习惯上也叫憎液胶体。它是热力学不稳定体系。是胶体化学主要研究对象。普通胶体溶液与高分子化合物溶液有着许多共同特征。但它们之间也存在着本质区分，高分子溶液都是热力学稳定均相体系，而胶体溶液和悬浮液都是热力学不稳定体系。第30页胶体化学研究内容 3、缔合胶体 表面活性剂在溶液中浓度高于某一数值后，多个表面活性剂分子形成胶束在胶束中还能够溶进一些特定性质物质，形成所谓微乳液或液晶。这种体系叫做缔合胶体。缔合胶体在形成过程中因为使整个体系界面能降低而成为热力学稳定体系。这个体系当前含有主要实用意义。第31页胶体化学研究内容 应用胶体化学主要研究内容：制备分散体系、稳定分散体系和破坏分散体系，还要研究利用分散体系各种性质如电性质、力学性质、光学性质和流变学性质等。有些场所我们希望得到稳定分散体系，比如油漆、牙膏、喷雾型药剂形成一定大小液珠，食品和化装品也要求制成稳定乳状液，但在另一个场所则希望破坏分散体稳定性，比如沉淀分离、天空大雾，原油在炼制前必须有效地破乳，以除去其中水分等。第32页胶体化学研究意义1.油田开发：钻井液中颗粒大小控制、絮凝作用；稠油乳化降粘开采 原油脱水与破乳、污水处理、油品降凝、降粘输送等。2农业：土壤中离子交换、农药乳化与分散等。3生物学与医学：生物流变学、血液学、电泳、渗透与膜、各种凝胶、病毒 蛋白质、制药与药理学等。4日用具生产与使用：洗涤剂、化装品、各种饮料中香料乳化、乳制品、冰激凌、食品、胶囊制品等。5轻工业：造纸中表面处理、纺织上浆、织物表面整理、印染、油漆、制糖与油脂脱色精制、涂料、颜料、粘合剂等。第33页胶体化学研究意义6环壤科学：气溶胶、烟雾、水净化、污水处理、毒气与毒 剂吸附、人工降雨等。7分析化学：离子交换、胶束增溶、浊度、吸附指示剂、脱色等。8材料：水泥、超细粉材料、单分散胶粒、合金、磁性材料 特种陶瓷、纤维、橡胶与塑料中填料和助剂、液晶等。9海洋科学：稀有元素吸附提取、污染油膜处理、海水淡化膜研究等。10.其它：各仲吸附剂制备、测试和使习；吸附催化利 制备、检测和应用技术等。第34页胶体化学研究意义6环境科学：气溶胶、烟雾、水净化、污水处理、毒气与毒 剂吸附、人工降雨等。7分析化学：离子交换、胶束增溶、浊度、吸附指示剂、脱色等。8材料：水泥、超细粉材料、单分散胶粒、合金、磁性材料 特种陶瓷、纤维、橡胶与塑料中填料和助剂、液晶等。9海洋科学：稀有元素吸附提取、污染油膜处理、海水淡化膜研究等。10.其它：各种吸附剂制备、测试和使习；吸附催化剂 制备、检测和应用技术等。第35页第二章 胶体基本性质 2.1 胶体动力学性质 2.2 胶体光学性质 2.3 胶体电学性质 2.4 胶体稳定与聚沉第36页第二章 胶体基本性质 2.1 胶体动力学性质 溶胶中粒子分散在介质中呈显出连续不停、无规则运动。粒子热运动在微观上表现出来是布朗运动，而在宏观性质上表现出来是扩散和渗透。布朗运动是本质扩散与渗透是同一本质表现出两种不一样现象。布朗运动、扩散、渗透等问题都属于溶质动力学性质。第37页一、布朗一、布朗运动(Brownian motion)1827 年植物学家 Brown 用显微镜观察到悬浮在液面上花粉粉末不停地作不规则运动。以后又发觉许多其它物质如煤、化石、金属等粉末也都有类似现象。人们称微粒这种运动为Brown运动。但在很长一段时间里，这种现象本质没有得到说明。第38页 19创造了超显微镜，为研究Brown运动提供了物质条件。用超显微镜能够观察到溶胶粒子不停地作不规则“之”字形运动，从而能够测出在一定时间内粒子平均位移。经过大量观察，得出结论：粒子越小，Brown运动越激烈。其运动激烈程度不随时间而改变，但随温度升高而增加。第39页 19和19Einstein和Smoluchowski分别阐述了Brown运动本质。认为Brown运动是分散介质分子以不一样大小和方向力对胶体粒子不停撞击而产生。当半径大于5 m，Brown运动消失。因为受到力不平衡，所以连续以不一样方向、不一样速度作不规则运动。伴随粒子增大，撞击次数增多，而作用力抵消可能性亦大。第40页二、扩散和渗透压 胶粒也有热运动，所以也含有扩散和渗透压。只是溶胶浓度较稀，这种现象很不显著。如图所表示，在CDFE桶内盛溶胶，在某一截面AB两侧溶胶浓度不一样，c1c2 因为分子热运动和胶粒Brown运动，能够观察到胶粒从c1区向c2区迁移现象，这就是胶粒扩散作用。第41页 设经过AB面扩散质量为m，则扩散速度为 ，它与浓度梯度和AB截面积A成正比。斐克第一定律（Ficks first law）如图所表示，设任一平行于AB面截面上浓度是均匀，但水平方向自左至右浓度变稀，梯度为 。第42页斐克第一定律（Ficks first law）这就是斐克第一定律。式中负号表示扩散发生在浓度降低方向，0。用公式表示为：式中D为扩散系数，其物理意义为：单位浓度梯度、单位时间内经过单位截面积A质量。第43页斐克第一定律（一）扩散系数一）扩散系数上式百分比系数D称为扩散系数，在一定温度和压力下是一个与浓度无关，仅决定于物性常数。扩散系数愈大，质点扩散能力愈大。此式即为EinsteinStokes方程.式中 粒子密度；介质粘度。普通、可查表得到。NA为阿伏加德罗常数。用试验测得粒子扩散系数D便可求出其胶团质量M。它表明扩散系数D受温度T、粘度及粒子大小r影响，粒子愈大扩散系数愈小。第44页扩散系数应用扩散系数应用用试验测得粒子扩散系数D便可求出其胶团质量M第45页（二）（二）扩散系数测定扩散系数测定测定扩散系数试验方法通常有以下两种2、多孔塞法、多孔塞法 该法是将两种液体用一块孔径为该法是将两种液体用一块孔径为515m烧结玻璃板分隔烧结玻璃板分隔开，浓度较大者放在上面并保持搅匀状态。烧结玻璃板孔开，浓度较大者放在上面并保持搅匀状态。烧结玻璃板孔中液体基本上是不流动，也不受外部液体干扰，所以溶质经中液体基本上是不流动，也不受外部液体干扰，所以溶质经过烧结玻璃板迁移全靠扩散过程。在一定时间内经过该边界过烧结玻璃板迁移全靠扩散过程。在一定时间内经过该边界层层(烧结板烧结板)扩散量，可用任何分析方法确定。扩散量，可用任何分析方法确定。1 1、自由界面法、自由界面法 为了研究粒子自由扩散，必须首先在适当扩散池中在溶液与溶剂之间(或在两种不一样浓度溶液之间)形成一个显著界面。第46页溶胶渗透压 因为胶粒不能透过半透膜，而介质分子或外加电解质离子能够透过半透膜，所以有从化学势高一方向化学势低一方自发渗透趋势。溶胶渗透压能够借用稀溶液渗透压公式计算：因为憎液溶胶不稳定，浓度不能太大，所以测出渗透压及其它依数性质都很小。不过亲液溶胶或胶体电解质溶液，能够配制高浓度溶液，用渗透压法能够求它们摩尔质量。第47页三、沉降和沉降平衡 溶胶是高度分散系统，胶粒一方面受到重力吸引而下降，其次由于Brown运动促使浓度趋于均一。当这两种效应相反力相等时，粒子分布到达平衡，粒子浓度随高度不一样有一定梯度，如图所表示。这种平衡称为沉降平衡。第48页以恒定速度沉降时经过沉降速度测定，能够求得粒子大小 沉降时粒子所受阻力为 为摩擦系数对于球形粒子 第49页2.2 溶胶光学性质Tyndall 效应和 Rayleigh 公式 超显微镜基本原理和粒子大小测定第50页一、Tyndall效应和Rayleigh公式 Tyndall效应已成为判别溶胶与分子溶液最简便方法。1869年Tyndall发觉，若令一束会聚光经过溶胶，从侧面能够看到一个发光圆锥体，这就是Tyndall效应。其它分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。Tyndall效应另一特点是，不一样方向观察到 光柱有不一样颜色第51页Tyndall效应效应光源光源Fe(OH)3溶胶第52页光散射现象 当光束经过分散系统时，一部分自由地经过，一部分被吸收、反射或散射。可见光波长约在400700 nm之间。（1）当光束经过粗分散系统，因为粒子大于入射光波长，主要发生反射，使系统展现混浊。（2）当光束经过胶体溶液，因为胶粒直径小于可见光波长，主要发生散射，能够看见乳白色光柱。（3）当光束经过分子溶液，因为溶液十分均匀，散射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。溶液透明第53页光散射本质 光是一个电磁波，照射溶胶时，分子中电子分布发生位移而产生偶极子，这种偶极子向各个方向发射与入射光频率相同光，这就是散射光。分子溶液十分均匀，这种散射光因相互干涉而完全抵消，看不到散射光。溶胶是多相不均匀系统，在胶粒和介质分子上产生散射光不能完全抵消，因而能观察到散射现象。假如溶胶对可见光中某一波长光有较强选择性吸收，则透过光中该波长段将变弱，这时透射光将呈该波长光补色光。第54页Rayleigh公式 Rayleigh研究了大量光散射现象，对于粒子半径在47 nm以下溶胶，导出了散射光总能量计算公式，称为Rayleigh公式：式中：A 入射光振幅，单位体积中粒子数 入射光波长，每个粒子体积 分散相折射率，分散介质折射率第55页Rayleigh公式 从Rayleigh公式可得出以下结论：1、散射光总能量与入射光波长四次方成反比。入 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。2、分散相与分散介质折射率相差愈显著，则散射 作用亦愈显著。3、散射光强度与单位体积中粒子数成正比。第56页乳光计原理 当分散相和分散介质等条件都相同时，Rayleigh公式可改写成：当入射光波长不变，若有两个浓度相同溶胶设粒子为球形，代入上式可得：第57页乳光计原理 若胶体粒子大小相同，而浓度不一样 假如已知一个溶液散射光强度和粒子半径(或浓度)，测定未知溶液散射光强度，就能够知道其粒径(或浓度)，这就是乳光计。乳光计原理与比色计相同，所不一样者在于乳光计中光源是从侧面照射溶胶，所以观察到是散射光强度。第58页浊度计原理浊度物理意义：浊度计用处：当光源、波长、粒子大小相同时，溶胶浓度不一样，其透射光强度亦不一样，由浊度计算浓度。浊度定义为：透射光强度 入射光强度 样品池长度 浊度当第59页二、超显微镜基本原理和粒子大小测定 普通显微镜分辨率不高，只能分辨出半径在200 nm以上粒子，所以看不到胶体粒子。超显微镜分辨率高，能够研究半径为5150 nm粒子。超显微镜观察不是胶粒本身，而是观察胶粒发出散射光。是用普通显微镜来观察Tyndall效应。超显微镜是当前研究憎液溶胶非常有用伎俩之一第60页狭缝式超显微镜超显微镜类型 1.狭缝式 照射光从碳弧光源射出，经可调狭缝由透镜会聚，从侧面射到盛胶体溶液样品池中 超显微镜目镜看到是胶粒散射光。显微镜可调狭缝碳弧电源胶体假如溶液中没有胶粒，视野将是一片黑暗。第61页配有心形聚光器显微镜超显微镜类型 2.有心形聚光器 目镜在黑暗背景上看到是胶粒发出散射光胶体心形聚光器 这种超显微镜有一个心形腔，上部视野涂黑，强烈照射光通入心形腔后不能直接射入目镜，而是在腔壁上几经反射，改变方向，最终从侧面会聚在试样上显微镜第62页 从超显微镜能够取得哪些有用信息？（1）能够测定球状胶粒平均半径。（2）间接推测胶粒形状和不对称性。比如，球状 粒子不闪光，不对称粒子在向光面改变时有 闪光现象。（3）判断粒子分散均匀程度。粒子大小不一样，散 射光强度也不一样。（4）观察胶粒Brown运动、电泳、沉降和凝聚等 现象。第63页2.3 溶胶电学性质 电动现象电渗沉降电势和流动电势 电泳第64页电动现象 （1）吸附 胶粒在形成过程中，胶核优先吸附某种离子，使胶粒带电。比如：在AgI溶胶制备过程中，假如AgNO3过量，则胶核优先吸附Ag+离子，使胶粒带正电；假如KI过量，则优先吸附I-离子，胶粒带负电。在固体表面带电离子称为定位离子 固体表面上产生定位离子原因以下：第65页电动现象 固体表面上产生定位离子原因以下：（2）电离 对于可能发生电离大分子溶胶而言，则胶粒带电主要是其本身发生电离引发 比如蛋白质分子，当它羧基或胺基在水中解离时，整个大分子就带负电或正电荷。当介质pH较低时，蛋白质分子带正电，pH较高时，则带负电荷 当蛋白质分子所带净电荷为零时，这时介质pH称为蛋白质等电点。在等电点时蛋白质分子移动已不受电场影响，它不稳定且易发生凝聚。第66页电动现象 固体表面上产生定位离子原因以下：（3 3）同晶置换 黏土矿物中如高岭土，主要由铝氧四面体和硅氧四面体组成，而与周围4个氧电荷不平衡，要由等正离子来平衡电荷。这些正离子在介质中会电离并扩散，所以使黏土微粒带负电。假如被同晶置换，则黏土微粒带负电更多。第67页电动现象 固体表面上产生定位离子原因以下：（4）溶解量不均衡 离子型固体物质如AgI，在水中会有微量溶解，所以水中会有少许银离子和碘离子。比如：将AgI制备溶胶时，因为Ag+较小，活动能力强，扩散快，比I-轻易脱离晶格而进入溶液，使AgI 胶粒带负电。电泳、电渗，流动电势和沉降电势均属于电动现象 第68页电泳（electrophoresis）影响电泳原因有：带电粒子大小、形状；粒子表面电荷数目；介质中电解质种类、离子强度，pH值和黏度；电泳温度和外加电压等。带电胶粒或大分子在外加电场作用下向带相反电荷电极作定向移动现象称为电泳。从电泳现象能够取得胶粒或大分子结构、大小和形状等相关信息。测定电泳仪器和方法很多，主要有三类，即显微电泳、界面移动电泳和区域电泳。第69页界面移动电泳仪 首先在漏斗中装上待测溶胶，U型管下部活塞内径与管径相同。试验开始时，打开底部活塞，使溶胶进入U型管，当液面略高于左、右两活塞时即关上，并把多出溶胶吸走。在管中加入分散介质，使两臂液面等高。第70页界面移动电泳仪 小心打开活塞，接通电源，观察液面改变。若是无色溶胶，必须用紫外吸收等光学方法读出液面改变。依据通电时间和液面升高或下降刻度计算电泳速度。另外要选择适当介质，使电泳过程中保持液面清楚。第71页显微电泳仪 该方法简单、快速，胶体用量少，能够在胶粒所处环境中测定电泳速度和电动电位。但只能测定显微镜可分辨胶粒，普通在200 nm以上。装置中用铂黑电极，观察管用玻璃毛细管。电泳池是封闭，电泳和电渗同时进行 物镜观察位置选在静止层处（即电渗流动与反流动刚好相消），这时观察到胶粒运动速度能够代表真正电泳速度。第72页显微电泳仪第73页 区带电泳试验简便、易行，样品用量少，分离效率高，是分析和分离蛋白质基本方法。惯用区带电泳有：纸上电泳，圆盘电泳和板上电泳等。区带电泳 将惰性固体或凝胶作为支持物，两端接正、负电极，在其上面进行电泳，从而将电泳速度不一样各组成份离。第74页 a.纸上电泳 区带电泳用滤纸作为支持物电泳称为纸上电泳。先将一厚滤纸条用一定pH缓冲溶液浸湿，在滤纸中央滴少许待测溶液，两端浸在含缓冲溶液和电极容器中 通电后，各组分因电泳速度不一样以谱带形式分开。将纸条干燥后浸入染料溶液中着色，再进行分析。第75页 a.纸上电泳 区带电泳 在生物化学中惯用电泳法分离和区分各种氨基酸和蛋白质。在医学中利用血清在纸上电泳，在纸上可得到不一样蛋白质前进次序，反应了其运动速度，以及从谱带宽度反应其中不一样蛋白质含量差异 第76页 a.纸上电泳 区带电泳健康人和肝硬变患者血清蛋白电泳图 健康人肝硬变患者第77页 a.纸上电泳 区带电泳 人体血清（左）和血浆（右）电泳图 第78页 b.凝胶电泳 用淀粉凝胶、琼胶或聚丙烯酰胺等凝胶作为载体，则称为凝胶电泳。将凝胶装在玻管中，电泳后各组分在管中形成圆盘状，称为圆盘电泳 凝胶电泳分辨率极高。比如，纸上电泳只能将血清分成五个组分，而用聚丙烯酰胺凝胶作圆盘电泳可将血清分成25个组分。区带电泳第79页区带电泳假如将凝胶铺在玻板上进行电泳称为平板电泳 C.板上电泳 自20世纪80年代以来发展起来毛细管电泳则是最快分析化学研究领域之一。第80页 在外加电场作用下，带电介质经过多孔性物质或半径为110 nm毛细管作定向移动，这种现象称为电渗。外加电解质对电渗速度影响显著，伴随电解质浓度增加，电渗速度降低，甚至会改变电渗方向。电渗方法有许多实际应用，如溶胶净化、海水淡化、泥炭和染料干燥等。电渗（electro-osmosis)第81页 在U型管1,2中盛电解质溶液，将电极5,6接通直流电后，可从有刻度毛细管 4中，准确地读出液面改变。图中，3为多孔膜，能够用滤纸、玻璃或棉花等组成；也能够用氧化铝、碳酸钡、AgI等物质组成。假如多孔膜吸附阴离子，则介质带正电，通电时向阴极移动；反之，多孔膜吸附阳离子，带负电介质向阳极移动。第82页沉降电势和流动电势 在重力场作用下，带电分散相粒子，在分散介质中快速沉降时，使底层与表面层粒子浓度悬殊，从而产生电势差，这就是沉降电势。贮油罐中油内常会有水滴，水滴沉降会形成很高电势差，有时会引发事故。通常在油中加入有机电解质，增加介质电导，降低沉降电势。第83页 含有离子液体在加压或重力等外力作用下，流经多孔膜或毛细管时会产生电势差。沉降电势和流动电势 这种因液体流动而产生电势称为流动电势。第84页沉降电势和流动电势 因为管壁会吸附某种离子，使固体表面带电，电荷从固体到液体有个分布梯度。在用泵输送原油或易燃化工原料时，要使管道接地或加入油溶性电解质，增加介质电导，预防流动电势可能引发事故。当外力迫使扩散层移动时，流动层与固体表面之间会产生电势差，当流速很快时，有时会产生电火花。第85页 在四种电动现象中，以电泳和电渗最为主要。经过电动现象研究，能够深入了解胶体粒子结构以及外加电解质对溶胶稳定性影响。还有电泳涂漆、高岭土精炼、天然石油乳状液中油水分离以及不一样蛋白质分离等。当前工业上静电除尘，实际上就是烟尘气溶胶电泳现象。电泳应用：使橡胶乳状液汁凝结而使其浓缩，能够使橡胶电镀在金属、布匹或木材上，这么镀出橡胶轻易硫化，能够得到拉力很强产品。第86页 当固体与液体接触时，能够是固体从溶液中选择性吸附某种离子，也能够是固体分子本身发生电离作用而使离子进入溶液，以致使固液两相分别带有不一样符号电荷，在界面上形成了双电层结构。早在1879年，Helmholz提出了平板型模型；双电层理论和 电势 19Gouy和19Chapman修正了平板型模型，提出了扩散双电层模型；以后Stern又提出了Stern模型。第87页平板型模型 Helmholtz认为固体表面电荷与溶液中反号离子组成平行两层，如同一个平板电容器。整个双电层厚度为 固体与液体总电位差即等于热力学电势0，在双电层内，热力学电势呈直线下降。在电场作用下，带电质点和反离子分别向相反方向运动。这模型过于简单，因为离子热运动，不可能形成平板电容器+Helmholtz双电层模型双电层模型-第88页扩散双电层模型 Gouy和Chapman认为，因为正、负离子静电吸引和热运动两种效应结果，溶液中反离子只有一部分紧密地排在固体表面附近，相距约一、二个离子厚度称为紧密层；另一部分离子按一定浓度梯度扩散到本体溶液中，离子分布可用Boltzmann公式表示，称为扩散层。双电层由紧密层和扩散层组成。移动切动面为AB面第89页扩散双电层模型x+扩散层扩散层AB紧密层紧密层第90页Stern模型 Stern对扩散双电层模型作深入修正。他认为吸附在固体表面紧密层约有一、二个分子层厚度，后被称为Stern层；由反号离子电性中心组成平面称为Stern平面。第91页 因为离子溶剂化作用，胶粒在移动时，紧密层会结合一定数量溶剂分子一起移动，所以滑移切动面由比Stern层略右曲线表示。Stern模型 从固体表面到Stern平面，电位从0直线下降为。第92页 电势 带电固体或胶粒在移动时，移动切动面与液体本体之间电位差称为 电势。在扩散双电层模型中，切动面AB与溶液本体之间电位差为 电势；在Stern模型中，带有溶剂化层滑移界面与溶液之间电位差称为 电势。只有在带电质点移动时才显示出 电势，所以它又被称为电动电势。电势总是比热力学电势低，外加电解质会使 电势变小甚至改变符号。第93页 电势外加电解质对 电势影响第94页流动电势示意图胶粒表面双电层结构示意图 第95页2.4 溶胶稳定和聚沉 溶胶稳定性 影响聚沉作用一些原因 胶体稳定性DLVO理论大意第96页溶胶稳定性 抗聚结稳定性 胶粒之间有相互吸引能量Va和相互 排斥能量Vr，总作用能 为Va+Vr。如图所表示：动力学稳定性 因为溶胶粒子小，Brown运动激烈，在重力场中不易沉降，使溶胶含有动力稳定性 当粒子相距较大时，主要为吸力，总势能为负值；当靠近到一定距离，双电层重合，排斥力起主要作用，势能升高。要使粒子聚结必须克服这个势垒。粒子间相互作用与其距离关系曲线第97页溶胶稳定性粒子间相互作用与其距离关系曲线Va+Vr第98页溶胶稳定性 胶粒表面因吸附某种离子而带电，而且此种离子及反离子都是溶剂化，这么，在胶粒周围就形成了一个溶剂化膜（水化膜）溶剂化层影响 水化膜中水分子是比较定向排列，当胶粒彼此靠近时，水化膜就被挤压变形，而引发定向排列引力又力图恢复原来定向排列，这么就使水化膜表现出弹性，成为胶粒彼此靠近时机械阻力 水化膜中水有较高黏度，这也成为胶粒相互靠近时机械障碍 第99页影响溶胶聚沉一些原因1、电解质对于溶胶聚沉作用影响聚沉值 使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉 所需电解质最小浓度。从已知表值 可见，对同一溶胶，外加电解质反号 离子价数越低，其聚沉值越大。聚沉能力是聚沉值倒数。聚沉值越大电解质其聚沉能力越小；反之，聚沉值越小电解质，其聚沉能力越强。第100页影响溶胶聚沉一些原因电解质影响有以下一些规律：（1）聚沉能力主要决定于与胶粒带相反电荷离子价数 异电性离子为一、二、三价电解质，其聚沉值百分比约为：相当于这表示聚沉值与异电性离子价数六次方成反比 这一结论称为Schulze-Hardy规则 第101页影响溶胶聚沉一些原因（2）价数相同离子聚沉能力也有所不一样。比如不一样碱金属一价阳离子所生成硝酸盐对负电性胶粒聚沉能力能够排成以下次序：不一样一价阴离子所形成钾盐，对带正电溶胶聚沉能力则有以下次序：同价离子聚沉能力这一次序称为感胶离子序。它与水合离子半径从小到大次序大致相同。第102页影响聚沉作用一些原因（3）有机化合物离子都有很强聚沉能力，这可能与其含有强吸附能力相关。（4）电解质聚沉作用是正负离子作用总和 通常相同电性离子价数愈高，则该电解质聚沉能力愈低，这可能与这些相同电性离子吸附作用相关 第103页影响溶胶聚沉一些原因（5）不规则聚沉 在溶胶中加入少许电解质能够使溶胶聚沉，电解质浓度稍高，沉淀又重新分散而成溶胶，并使胶粒所带电荷改变符号。假如电解质浓度再升高，能够使新形成溶胶再次沉淀。不规则聚沉是胶体粒子对高价异号离子强烈吸附结果。第104页影响溶胶聚沉一些原因2.胶粒之间相互作用 将胶粒带相反电荷溶胶相互混合，也会发生聚沉。与加入电解质情况不一样是，当两种溶胶用量恰能使其所带电荷量相等时，才会完全聚沉，不然会不完全聚沉，甚至不聚沉。产生相互聚沉现象原因是：能够把溶胶粒子看成是一个巨大离子，所以溶胶混合类似于加入电解质一个特殊情况。第105页影响溶胶聚沉一些原因2.胶粒之间相互作用 在憎液溶胶中加入一些大分子溶液，加入量不一样，会出现两种情况：当加入大分子溶液量足够多时，会保护溶胶不聚沉，惯用金值来表示大分子溶液对金溶胶保护能力。齐格蒙第提出金值含义：金值越小，表明高分子保护剂能力越强。为了保护10 cm3 0.006%金溶胶，在加入1 cm310%NaCl溶液后不致聚沉，所需高分子最少质量称为金值，普通用mg表示。第106页影响溶胶聚沉一些原因2.胶粒之间相互作用 在加入少许大分子溶液时，会促使溶胶聚沉，这种现象称为敏化作用；当加入大分子物质量不足时，憎液溶胶胶粒粘附在大分子上，大分子起了一个桥梁作用，把胶粒联络在一起，使之更轻易聚沉。比如，对SiO2进行重量分析时，在SiO2溶胶中加入少许明胶，使SiO2 胶粒粘附在明胶上，便于聚沉后过滤，降低损失，使分析更准确。第107页不一样胶体相互作用第108页胶体稳定性DLVO理论大意 在20世纪四十年代，前苏联学者Deijaguin和Landau与荷兰学者Verwey和Overbeek分别提出了关于各种形状粒子之间在不一样情况下相互吸引能与双电层排斥能计算方法。他们处理问题方法与结论有大致共同之处，所以以他们姓名第一个字母简称为DLVO理论。DLVO理论给出了计算胶体质点间排斥能及吸引能方法，并据此对憎液胶体稳定性进行了定量处理，得出了聚沉值与反号离子电价之间关系式，从理论上说明了Schulze-Hardy 规则 第109页 理论胶体化学之 表面化学第110页第三章 表面化学3.1 表面张力及表面Gibbs自由能3.2 弯曲表面下附加压力和蒸气压3.3 溶液表面吸附3.4 液-液界面性质3.5 膜3.6 液-固界面润湿作用3.7 表面活性剂及其作用3.8 固体表面吸附3.9 气-固相表面催化反应第111页表面和界面(surface and interface)界面是指两相接触约几个分子厚度过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。常见界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间界面，但习惯上把液体或固体与空气界面称为液体或固体表面。第112页1.气-液界面空气空气气气-液液界面界面第113页2.气-固界面气气-固界面固界面第114页3.液-液界面液-液界面第115页玻璃板玻璃板液液-固界面固界面4.液-固界面第116页5.固-固界面铁管铁管CrCr镀层镀层固固-固界面固界面第117页界面现象本质 对于单组分系统，这种特征主要来自于同一物质在不一样相中密度不一样；对于多组分系统，则特征来自于界面层组成与任一相组成均不相同。表面层分子与内部分子相比所处环境不一样 体相内部分子所受四面邻近相同分子作用力是对称，各个方向力彼此抵销；但是处在界面层分子，一方面受到体相内相同物质分子作用，其次受到性质不一样另一相中物质分子作用，其作用力未必能相互抵销，所以，界面层会显示出一些独特性质。第118页 最简单例子是液体及其蒸气组成表面。液体内部分子所受力能够彼此抵销，但表面分子受到体相分子拉力大，受到气相分子拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相作用力。这种作用力使表面有自动收缩到最小趋势，并使表面层显示出一些独特征质，如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。第119页界面现象本质第120页比表面（specific surface area）比表面通惯用来表示物质分散程度，有两种惯用表示方法：一个是单位质量固体所含有表面积；另一个是单位体积固体所含有表面积。即：式中，m 和 V 分别为固体质量和体积，A