物理化学电子教案第五2市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,上一内容,下一内容,回主目录,返回,物理化学电子教案,第五章,/10/10,第1页,第1页,5.1,胶体及其基本特性,第十三章 胶体分散体系和大分子溶液,5.2,溶胶制备与净化,5.3,溶胶动力性质,5.4,溶胶光学性质,5.5,溶胶电学性质,5.6,溶胶稳定性和聚沉作用,5.8,大分子概说,5.10,Donnan,平衡,5.7,乳状液,/10/10,第2页,第2页,5.1,胶体及其基本特性,分散相与分散介质,分散体系分类,（1）,按分散相粒子大小分类,（2）,按分散相和介质汇集状态分类,（3）,按胶体溶液稳定性分类,憎液溶胶特性,胶粒形状,/10/10,第3页,第3页,分散相与分散介质,把一个或几种物质分散在另一个物质中就构成份散体系。其中，,被分散物质称为分散相,，,另一个物质称为分散介质,。,比如：云，牛奶，珍珠,/10/10,第4页,第4页,分散体系分类,分类体系通常有三种分类办法：,分子分散体系,胶体分散体系,粗分散体系,按分散相粒子大小分类：,按分散相和介质汇集状态分类：,液溶胶,固溶胶,气溶胶,按胶体溶液稳定性分类：,憎液溶胶,亲液溶胶,/10/10,第5页,第5页,（1）,按分散相粒子大小分类,1.分子分散体系,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,，分子半径大小在10,-9,m,下列。通常把这种体系称为真溶液，如,CuSO,4,溶液。,2.胶体分散体系,分散相粒子半径在,1,nm100,0,nm,之间体系。目测是均匀，但实际是多相不均匀体系。,3.粗分散体系,当分散相粒子不小于,1000,nm,，,目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。,/10/10,第6页,第6页,（2）,按分散相和介质汇集状态分类,1.液溶胶,将液体作为分散介质所形成溶胶。当分散,相为不同状态时，则形成不同液溶胶：,.液-固溶胶,如油漆，,AgI,溶胶,.液-液溶胶,如牛奶，石油原油等乳状液,.液-气溶胶,如泡沫,/10/10,第7页,第7页,（2）,按分散相和介质汇集状态分类,2.固溶胶,将固体作为分散介质所形成溶胶。当分散相为,不同状态时，则形成不同固溶胶：,.固-固溶胶,如有色玻璃，不完全互溶合金,.固-液溶胶,如珍珠，一些宝石,.固-气溶胶,如泡沫塑料，沸石分子筛,/10/10,第8页,第8页,（2）,按分散相和介质汇集状态分类,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，因为不同气体混合后是单相均一,体系，不属于胶体范围.,.气-固溶胶,如烟，含尘空气,.气-液溶胶,如雾，云,/10/10,第9页,第9页,（3）,按胶体溶液稳定性分类,1.憎液溶胶,半径在,1,nm,100 nm,之间难溶物固体粒子,分散在液体介质中，有很大相界面，易聚沉，,是热力学上不稳定体系。,一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。,这是胶体分散体系中主要研究内容。,/10/10,第10页,第10页,（3）,按胶体溶液稳定性分类,2.亲液溶胶,半径落在胶体粒子范围内大分子溶解在,适当溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝,聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，,亲液溶胶是热力学上稳定、可逆体系。,/10/10,第11页,第11页,憎液溶胶特性,（1）特有高度分散性,粒子大小在,10,-9,10,-7,m,之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜，渗入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，并且粒子大小不一，与介质之间有明显相界面，比表面很大。,（3）,热力学不稳定性,由于粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳定体系，有自发减少表面自由能趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。,/10/10,第12页,第12页,胶粒结构,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。,/10/10,第13页,第13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，流动性较好；若为带状，则流动性较差，易产生,触变现象,。,/10/10,第14页,第14页,胶粒形状,比如：（1）聚苯乙烯胶乳是球形质点,（2）,V,2,O,5,溶胶是带状质点,（3）,Fe(OH),3,溶胶是丝状质点,/10/10,第15页,第15页,5.2,溶胶制备与净化,溶胶制备,（1）,分散法,1,.,研磨法,2.,胶溶法,3.,超声波分散法,4.,电弧法,（2）,凝聚法,1.,化学凝聚法,2.,物理凝聚法,溶胶净化,（1）,渗析法,（2）,超出滤法,/10/10,第16页,第16页,5.4,溶胶光学性质,光散射现象,Tyndall,效应,Rayleigh,公式,乳光计原理,浊度,超显微镜,/10/10,第17页,第17页,光散射现象,当光束通过度散体系时，一部分自由地通过，一部分被吸取、反射或散射。可见光波长约在400700,nm,之间。,（1）当光束通过,粗分散体系,，由于粒子不小于入射光波长，主要发生,反射,，使体系呈现混浊。,（2）当光束通过,胶体溶液,，由于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）当光束经过度子溶液，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。,/10/10,第18页,第18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，这种偶极子像小天线同样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，这种散射光因互相干涉而完全抵消，,看不到散射光,。,溶胶,是多相不均匀体系，在胶粒和介质分子上产生散射光不能完全抵消，因而,能观测到散射现象,。,/10/10,第19页,第19页,Tyndall,效应,Tyndall,效应事实上已成为判别溶胶与分子溶液最简便办法。,1869年,Tyndall,发觉，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面（即与光束垂直方向）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，但远不如溶胶明显。,/10/10,第20页,第20页,Tyndall,效应,/10/10,第21页,第21页,Rayleigh,公式,1871年，,Rayleigh,研究了大量光散射现象，对于粒子半径在47,nm,下列溶胶，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,/10/10,第22页,第22页,Rayleigh,公式,从,Rayleigh,公式可得出下列结论：,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，散射愈明显。因此可见光中，蓝、,紫色光散射作用强。,2.分散相与分散介质折射率相差愈明显，则散射作,用亦愈明显。,3.散射光强度与单位体积中粒子数成正比。,/10/10,第23页,第23页,超显微镜特点,普通显微镜,分辨率不高，只能分辨出半径在,200,nm,以上,粒子，因此看不到胶体粒子。,超显微镜,分辨率高，能够研究半径为,5150,nm,粒子。但是，超显微镜观测不是胶粒本身，而是观测胶粒发出散射光。是当前研究憎液溶胶非常有用手段之一。,/10/10,第24页,第24页,超显微镜类型,狭缝式,照射光从碳弧光源射击，经可调狭缝后，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,。假如溶液中没有胶粒，视野将是一片黑暗。,/10/10,第25页,第25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。粒子大小不同，散,射光强度也不同。,（4）观测胶粒布朗运动、电泳、沉降和凝聚等,现象。,超显微镜类型,/10/10,第26页,第26页,5.3,溶胶动力性质,B,rown,运动,胶粒扩散,溶胶渗入压,沉降平衡,/10/10,第27页,第27页,Brown,运动,(,Brownian motion),1827 年植物学家,布朗（,B,rown),用显微镜观测到悬浮在液面上花粉粉末不断地作不规则运动。,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,布朗运动,。,但在很长一段时间里，这种现象本质没有得到阐明。,/10/10,第28页,第28页,Brown,运动,(,Brownian motion),19创造了超显微镜，为研究布朗运动提供了物质条件。,用超显微镜能够观测到溶胶粒子不断地作不规则,“之”,字形运动，从而能够测出在一定期间内粒子平均位移。,通过大量观测，得出结论：,粒子越小，布朗运动越激烈。,其运动激烈程度不随时间而改变，但,随温度升高而增长。,/10/10,第29页,第29页,Brown,运动本质,1905年和19爱因斯坦（Einstein)和斯莫鲁霍夫斯基（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同大小和不同方向力对胶体粒子不停撞击而产生，因为受到力不平衡，因此连续以不同方向、不同速度作不规则运动。伴随粒子增大，撞击次数增多，而作用力抵消可能性亦大。,当半径不小于5,m，Brown,运动消失,。,/10/10,第30页,第30页,Brown,运动本质,/10/10,第31页,第31页,Brown,运动本质,Einstein,认为，溶胶粒子,Brown,运动与分子运动类似，平均动能为,。,并假设粒子是球形，利用分子运动论一些基本概念和公式，得到,Brown,运动公式为：,式中 是在观测时间,t,内粒子沿,x,轴方向平均位移；,r,为胶粒半径；,为介质粘度；,L,为阿伏加德罗常数。,这个公式把粒子位移与粒子大小、介质粘度、温度以及观测时间等联系起来。,/10/10,第32页,第32页,胶粒扩散,胶粒也有热运动，因此也含有扩散和渗入压。只是溶胶浓度较稀，这种现象很不明显。,如图所表示，在CDFE桶内盛溶胶，在某一截面AB两侧溶胶浓度不同，C1C2。,由于分子热运动和胶粒布朗运动，能够观测到胶粒从,C,1,区向,C,2,区迁移现象，这就是,胶粒扩散作用,。,/10/10,第33页,第33页,胶粒扩散,/10/10,第34页,第34页,扩散,19，爱因斯坦假定粒子为球形，导出了粒子在t时间平均位移(X)和扩散系数(D)之间关系式：,依据布朗运动公式得到,D,为扩散系数，它物理意义是在单位浓度梯度下，,单位时间内，通过单位面积质量。粒子半径越,小、介质黏度越小、温度越高，则,D,越大，粒子,就越易扩散。,/10/10,第35页,第35页,沉降平衡,（,sedimentation equilibrium）,溶胶是高度分散体系，胶粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗运动促使浓度趋于均一。,当这两种效应相反力相等时，粒子分布达到平衡，粒子浓度随高度不同有一定梯度，如图所表示。,这种平衡称为,沉降平衡,。,/10/10,第36页,第36页,达到沉降平衡时,，,粒子随高度分布,情况与气体类似，能够用高度分布定律。,高度分布定律,如图所表示，设容器截面积为,A,，,粒子为球型，半径为,r,，,粒子与介质密度分别为 和 ，在,x,1,和,x,2,处单位体积粒子数分别,N,1,，,N,2,，,为渗入压，,g,为重力加速度。,在高度为,d,x,这层溶胶中，使,N,个粒子下降重力为：,/10/10,第37页,第37页,5.5,溶胶电学性质,胶粒带电本质,电动现象,双电层,动电电位,/10/10,第38页,第38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,AgNO,3,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,。,胶体表面带电主要原因下列：,/10/10,第39页,第39页,电动现象,（,2,）电离,对于也许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起。,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。,/10/10,第40页,第40页,电动现象,（,2,）电离,对于也许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起。,离子型固体电解质形成溶胶时，因为正、负离子溶解量不同，使胶粒带电。比如：将AgI制备溶胶时，因为Ag+较小，活动能力强，比I-容易脱离晶格而进入溶液，使胶粒带负电。,/10/10,第41页,第41页,电动现象,（,3,）同晶置换,黏土矿物中如高岭土，主要由铝氧四周体和硅氧四周体构成，而与周围,4,个氧电荷不平衡，要由或等正离子来平衡电荷。,这些正离子在介质中会电离并扩散，因此使黏土微粒带负电。假如被或同晶置换，则黏土微粒带负电更多。,/10/10,第42页,第42页,电动现象,18，列斯（Peiic）曾用两支无底玻璃管插在潮湿黏土上，管底垫上一层洗净沙，管中加上蒸馏水，使两管水面相平。在将电源两个电极分别插入两管时，发觉负电极管中水位上升，正电极管中水位下降；正电极管底部呈现浑浊状态，而负电极管中则清亮如初，,/10/10,第43页,第43页,电动现象,胶粒在重力场作用下发生沉降，而产生,沉降电势,；带电介质发生流动，则产生,流动电势,。这是因动而产生电。,以上四种现象都称为,电动现象,。,由于胶粒带电，而溶胶是电中性，则介质带与胶粒相反电荷。在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷电极移动，就产生了,电泳,和,电渗,电动现象，这是因电而动。,/10/10,第44页,第44页,电动现象,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,电泳,/10/10,第45页,第45页,电动现象,/10/10,第46页,第46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，有时会引起事故。通常在油中,加入有机电解质,，增长介质电导，减少沉降电势。,/10/10,第47页,第47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,。,/10/10,第48页,第48页,沉降电势和流动电势,由于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，增长介质电导，预防流动电势也许引起事故。,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，当流速不久时，有时会产生电火花。,/10/10,第49页,第49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同符号电荷，在界面上形成了双电层结构。,对于双电层详细结构，一百多年来不同学者提出了不同看法。最早于1879年Helmholz提出平板型模型；,双电层（,double layer,),19,Gouy,和19,Chapman,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,。,/10/10,第50页,第50页,平板型模型,亥姆霍兹认为固体表面电荷与溶液中带相反电荷（即反离子）构成平行两层，如同一个平板电容器。,整个双电层厚度为,0,。,固体表面与液体内部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，带电质点和溶液中反离子分别向相反方向运动,。,这模型过于简朴，由于离子热运动，不也许形成平板电容器。,/10/10,第51页,第51页,扩散双电层模型,Gouy,和,Chapman,认为，由于正、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，离子分布可用玻兹曼公式表示，称为,扩散层,。,双电层由紧密层和扩散层构成。移动切动面为,AB,面。,/10/10,第52页,第52页,扩散双电层模型,/10/10,第53页,第53页,Stern,模型,Stern,对扩散双电层模型作进一步修正。,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,构成平面称为,Stern,平面,。,/10/10,第54页,第54页,由于离子,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，因此滑移,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,。,/10/10,第55页,第55页,电动电势,（,electrokinetic potential）,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 电位。,电动电势亦称为,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,电位；,电位总是比热力学电位低，外加电解质会使 电位变小甚至改变符号。只有在质点移动时才显示出 电位，因此又称,电动电势,。,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动电势。,/10/10,第56页,第56页,电动电势,（,electrokinetic potential）,/10/10,第57页,第57页,胶粒结构,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；由于正、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,/10/10,第58页,第58页,胶粒结构,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。,若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱负离子，因此自然界中胶粒大多带负电，如泥浆水、豆浆等都是负溶胶。,/10/10,第59页,第59页,胶粒结构,例1：,AgNO,3,+,KI,KNO,3,+,AgI,过量,KI,作稳定剂,胶团结构表示式：,(,AgI),m,n,I,(,n-x,)K,+,x,x,K,+,|_|,|_|,胶核,胶粒,胶团,胶团图示式：,/10/10,第60页,第60页,胶粒结构,例2：,AgNO,3,+,KI,KNO,3,+,AgI,过量,AgNO,3,作稳定剂,胶团结构表示式：,(,AgI),m,n,Ag,+,(,n-x,)NO,3,x+,x,NO,3,|_|,|_|,胶核,胶粒,胶团,胶团图示式：,/10/10,第61页,第61页,5.6,溶胶稳定性和聚沉作用,溶胶稳定性,影响溶胶稳定性原因,聚沉值与聚沉能力,Schulze-Hardy,规则,电解质对溶胶稳定性影响,/10/10,第62页,第62页,溶胶稳定性,1.,动力学稳定原因：溶胶粒子较小，布朗运动激烈，,因此在重力场中不易沉降，即含有动力学稳定性。,2.,聚结稳定性：由于胶团双电层结构存在，胶粒,都带有相同电荷，互相排斥，故不易聚沉。这是,溶胶稳定存在最主要原因。,3.,水化膜：在胶团双电层中反离子都是水化，,因此在胶粒外有一层水化膜，它制止了胶粒互相,碰撞而造成胶粒结合变大。,溶胶稳定原因：,/10/10,第63页,第63页,溶胶稳定理论,胶粒之间有互相吸引能量,V,a,和互相排斥能量,V,r,，,总作用能 为,V,a,+V,r,。,如图所表示：,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，双电层重叠，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。,DLVO,理论,/10/10,第64页,第64页,溶胶稳定性,/10/10,第65页,第65页,影响溶胶稳定性原因,2.,浓度影响。,浓度增长，粒子碰撞机会增多。,3.,温度影响。,温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增长。,4.胶体体系相互作用。,带不同电荷胶粒互吸而聚沉。,1.,外加电解质影响。,这影响最大，主要影响胶粒带电情况，使 电,位下降，促使胶粒聚结。,/10/10,第66页,第66页,聚沉值与聚沉能力,聚沉值,使一定量溶胶在一定期间内完全聚沉,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，聚沉能力越小；反之，聚沉值越小,电解质，其聚沉能力越强。,/10/10,第67页,第67页,Schulze-Hardy,规则,聚沉能力主要决定于胶粒带相反电荷离子价数。,聚沉值与异电性离子价数六次方成反比,，这就是,Schulze-Hardy,规则,。,比如，对于给定溶胶，异电性离子分别为一、,二、三价，则聚沉值百分比为：,100,1.6 0.14,即为：,/10/10,第68页,第68页,（1）与胶粒带相反电荷离子价数影响最大，,价数越高，聚沉能力越强。,（2）与胶粒带相反电荷离子就是价数相同，其,聚沉能力也有差别。,电解质对溶胶稳定性影响,比如，对胶粒带负电溶胶，一价阳离子硝酸盐聚沉能力顺序为：,H,+,Cs,+,Rb,+,NH,4,+,K,+,Na,+,Li,+,对带正电胶粒，一价阴离子钾盐聚沉能力顺序为：,F,-,Cl,-,Br,-,NO,3,-,I,-,SCN,-,这种顺序称为,感胶离子序（,lyotropic series,),。,/10/10,第69页,第69页,（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）,当与胶体带相反电荷离子相同时，则另一同性离子价数也会影响聚沉值，价数愈高，聚沉能力愈低。这也许与这些同性离子吸附作用相关。,电解质对溶胶稳定性影响,比如，对亚铁氰化铜溶胶聚沉值：,KBr,为,27,.,5,。,而,K,4,Fe(CN),6,为,260.0,。,/10/10,第70页,第70页,练习,/10/10,第71页,第71页,乳状液,乳状液定义,乳状液,种或几种液体以液珠形式分散在另一个与其不互溶,(,或部分互溶,),液体中所形成分散系统。,乳状液是由两种液体构成分散体系。,/10/10,第72页,第72页,5.7,乳状液类型,简朴乳状液通常分为两大类。习惯上将不溶于水有机物称油，将不连续以液珠形式存在相称为内相，将连续存在液相称为外相。,1.水包油乳状液,，用,O/W,表示。内相为油，外相为水，这种乳状液能用水稀释，如牛奶等。,2.油包水,乳状液,，用,W/O,表示。内相为水，外相为油，如油井中喷出原油。,/10/10,第73页,第73页,5.7,乳状液类型,油,水,油,水,油,内相（不连续相）,水,外相（连续相）,水包油型,(O/W),水,内相（不连续相）,油,外相（连续相）,油包水型,(W/O),/10/10,第74页,第74页,乳状液判别,检查水包油乳状液,加入水溶性染料如亚甲基蓝，阐明水是连续相。,加入油溶性染料红色苏丹，阐明油是不连续相,。,/10/10,第75页,第75页,2,、乳化剂或表面活性剂选择,乳化剂,(Emulsifying agent),为了形成稳定乳状液所必须加入第三组分。惯用乳化剂有：蛋白质、树胶、磷脂等天然产物；各种表面活性剂；固体粉末等。,乳化剂作用：,(i),减少油,-,水界面张力：,乳化剂吸附在油水界面上，亲水极性基团浸在水中，亲油非极性基团伸向油中，形成定向界面膜，减少了油水体系界面张力，使乳状液变得较为稳定。,/10/10,第76页,第76页,2,、乳化剂或表面活性剂选择,乳化剂作用：,(ii),在分散相,(,内相,),周围形成坚固保护膜；,乳化剂分子在油水界面上定向排列，形成一层含有一定机械强度界面膜，能够将分散相液滴互相隔开，预防其在碰撞过程中聚结变大，从而得到稳定乳状液。,(iii),液滴双电层排斥作用,由于同性电荷之间静电斥力，阻碍了液滴之间互相聚结，从而使乳状液稳定。,/10/10,第77页,第77页,2,、乳化剂或表面活性剂选择,(iiii),固体粉末稳定作用,固体粉末作乳化剂时，粉末在油水界面上形成保护膜而使乳状液稳定。亲水性固体如二氧化硅、蒙脱土等可作为制备,O/W,型乳化液乳化剂；亲油性固体如石墨可作为,W/O,型乳化剂。,/10/10,第78页,第78页,3,、乳状液转化和破坏,由,W/O,型乳状液转化成,O/W,型乳状液称为,乳状液转化,普通能够通过加入足量反型乳化剂办法实现乳状液转化,乳状液破坏（破乳,Deemulsification),机械法（离心分离、泡沫分离、蒸馏、过滤等）,(2),高压电法,(,石油破乳脱水）,(4),加入表面活性更强但不能形成保护膜表面活性,剂,(,如戊醇、辛醇、十二烷基磺酸钠等）,(3),升温法,/10/10,第79页,第79页,泡沫,1.,减少界面张力 由于形成泡沫时体系增大界面，起泡剂分子被吸附在气,-,液界面上后减少了界面张力,因此减少界面张力有助于减少体系界面自由能，从而减少了气泡之间自发合并趋势，因此使得泡沫处于稳定状态。,2,所产生泡沫膜牢固，含有一定机械强度和弹性。,3,形成含有适当黏度液膜，泡沫液膜内包括液体受到重力作用和曲面压力，会从膜间排走，使液膜变薄继而造成破裂。假如液膜含有适当黏度，膜内液体就不易流走，从而增长了泡沫稳定性。,起泡剂所起作用主要下列：,/10/10,第80页,第80页,5.8,大分子概说,三种溶液性质比较,大分子分类,/10/10,第81页,第81页,三种溶液性质比较,/10/10,第82页,第82页,大分子分类,Staudinger,把相对分子质量不小于,10,4,物质称之为大分子，主要有：,天然大分子：,如淀粉、蛋白质、纤维素、核酸,和各种生物大分子等。,人工合成大分子：,如合成橡胶、聚烯烃、树脂和合,成纤维等。,合成功效高分子材料有：,光敏高分子、导电性高,分子、医用高分子和高分子膜等。,/10/10,第83页,第83页,13.10,大分子相对摩尔质量,聚合物摩尔质量表示法,数均摩尔质量,质均摩尔质量,Z,均摩尔质量,粘均摩尔质量,粘度类型,用粘度法测摩尔质量,/10/10,第84页,第84页,聚合物摩尔质量表示法,数均摩尔质量,质均摩尔质量,Z,均摩尔质量,粘均摩尔质量,因为聚合过程中，每个分子聚合程度能够不同，因此聚合物摩尔质量只能是一个平均值。而且，测定和平均方法不同，得到平均摩尔质量也不同。惯用有四种平均方法，因而有四种表示法：,/10/10,第85页,第85页,数均摩尔质量,数均摩尔质量能够用,端基分析法和渗入压法,测定。,有一高分子溶液，各组分分子数分别为,N,1,，,N,2,，,N,B,其相应摩尔质量为,M,1,，,M,2,，,，,M,B,。,则数均摩尔质量定义为：,/10/10,第86页,第86页,质均摩尔质量,质均摩尔质量能够用,光散射法,测定。,设,B,组分分子质量为,m,B,，,则质均摩尔质量定义为：,/10/10,第87页,第87页,Z,均摩尔质量,在光散射法中利用,Zimm,图从而计算高分子摩尔质量称为,Z,均摩尔质量，它定义是：,式中：,/10/10,第88页,第88页,粘均摩尔质量,用粘度法测定摩尔质量称为粘均摩尔质量。,它定义是：,式中 为与溶剂、大分子化合物和温度相关经验,常数。，为分子质量。,/10/10,第89页,第89页,粘度类型,设纯溶剂粘度为 ，大分子溶液粘度为 ，二者不同组合得到不同粘度表示方法：,1,.相对粘度,2,.,增比粘度,3.,比浓粘度,4.,特性粘度,/10/10,第90页,第90页,特性粘度,是几种粘度中最能反应溶质分子本性一个物理量，由于它是外推到无限稀释时溶液性质，已,消除了大分子之间互相作用影响,，并且代表了无限稀释溶液中，单位浓度大分子溶液粘度改变分数。,试验办法是用粘度计测出溶剂和溶液粘度 和 ，计算相对粘度 和增比粘度 。,用粘度法测定摩尔质量,当温度、聚合物和溶剂体系选定后，大分子溶液粘度仅与浓度和聚合物分子大小相关。,/10/10,第91页,第91页,以 对,c,作图，得一条直线，以 对,c,作图得另一条直线。将两条直线外推至浓度 ，得到特性粘度 。,从下列经验式求粘均摩尔质量,。,式中 和 为与溶剂、大分子物质和温度相关经验常数，有表可查。,用粘度法测定摩尔质量,/10/10,第92页,第92页,用粘度法测定摩尔质量,/10/10,第93页,第93页,13.11,Donnan,平衡,大分子电解质膜平衡,膜平衡三种情况,（,1,）不电离大分子溶液,（,2,）能电离大分子溶液,（,3,）外加电解质时大分子溶液,/10/10,第94页,第94页,大分子电解质膜平衡,在大分子电解质中通常含有少许电解质杂质，即使杂质含量很低，但按离子数目计还是很可观。,在半透膜两边，一边放大分子电解质，一边放纯水。大分子离子不能透过半透膜，而离解出小离子和杂质电解质离子能够。,由于膜两边要保持电中性，使得达到渗入平衡时小离子在两边浓度不等，这种平衡称为膜平衡或,唐南平衡,。,由于离子分布不平衡会造成额外渗入压，影响大分子摩尔质量测定，因此又称之为,唐南效应,，要设法消除。,/10/10,第95页,第95页,膜平衡三种情况,由于大分子物质浓度不能配得很高，不然易发生凝聚，如等电点时蛋白质，因此产生渗入压很小，用这种办法测定大分子摩尔质量误差太大。,（,1,）,不电离大分子溶液,其中 是大分子溶液浓度。,由于大分子,P,不能透过半透膜，而,H,2,O,分子能够，因此在膜两边会产生渗入压。渗入压能够用不带电粒子范霍夫公式计算，即：,/10/10,第96页,第96页,膜平衡三种情况,（,2,）,能电离大分子溶液,蛋白质分子,P,z+,不能透过半透膜，而,Na,+,能够，但为了保持溶液电中性，,Na,+,也必须留在,P,z-,同一侧。,由于大分子中,z,数值不拟定，就是测定了 也无法正确地计算大分子摩尔质量。,以蛋白质钠盐为例，它在水中发生下列离解：,这种,Na,+,在膜两边浓度不等状态就是,唐南平衡,。由于渗入压只与粒子数量相关，因此：,/10/10,第97页,第97页,在蛋白质钠盐另一侧加入浓度为 小分子电解质，如上图。,即使膜两边,NaCl,浓度不等，但达到膜平衡时,NaCl,在两边化学势应当相等，即：,膜平衡三种情况,（,3,）,外加电解质时大分子溶液,达到膜平衡时（以下图），为了保持电中性，有相同数量Na+和Cl-扩散到了左边。,因此：,/10/10,第98页,第98页,膜平衡三种情况,/10/10,第99页,第99页,膜平衡三种情况,即,因为渗透压是因为膜两边粒子数不同而引发，,因此：,设活度系数均为,1，得：,即,解得,/10/10,第100页,第100页,（,A,）,当加入电解质太少，与(2)情况类似：,膜平衡三种情况,将 代入 计算式得：,（,B,）,当加入电解质足够多，则与(1)情况类似：,这就是加入足量小分子电解质，消除了唐南效应影响，使得用渗入压法测定大分子摩尔质量比较准确。,/10/10,第101页,第101页,