第12章胶体化学.ppt

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,*,在此幻灯片插入公司的徽标,从“插入”菜单,选择图片,找到徽标文件,单击“确定”,重新设置徽标大小,单击徽标内任意位置。徽标外部出现的方框是“调整控点”,使用这些重新设置对象大小,如果在使用尺寸调整控点前按下,shift,键，则对象改变大小但维持原比例。,1,胶体系统的光学性质,胶体系统的动力性质,胶体系统的电学性质,憎液溶胶的胶团结构,憎液溶胶的稳定理论,DLVO,理论,憎液溶胶的聚沉,乳状液,2,（一）胶体分散系统及其基本性质,分散系统,：一种或几种物质分散在另一种物质之中；,分散相,：被分散的物质；,分散介质,：另一种连续分布的物质,胶体是一种分散系统,分子分散系统,胶体分散系统,粗分散系统,3,高度分散的多相性和热力学不稳定性是胶体系统的主要特点,4,憎液溶胶,亲液溶胶,溶胶,分散相与分散介质之间有相界面,均相，无相界面,高分子溶液,5,122 胶体系统的光学性质,1、,Tyndall（丁达尔）效应,1869年,Tyndall,发现胶体系统有光散射现象,丁达尔效应：在暗室里，将一束聚集的光投射到胶体系统上，在与,入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的光柱，其,中并有微粒闪烁。,6,散射光：分子吸收一定波长的光，形成电偶极子，由,其振荡向各个方向发射振动频率与入射光频,率相同的光,丁达尔效应是由于胶体粒子发生光散射而引起的,系统完全均匀，所有散射光相互抵销，看不到散射光；,丁达尔效应可用来区分,胶体溶液,小分子真溶液,系统不均匀，散射光不会被相互抵销，可看到散射光。,7,当粒子粒径 波长时，发生光的反射；,当粒子粒径,c,3,c,2,c,1,距离,反离子浓度,0时，为等电点，,u,0，溶胶极易聚沉,25,斯特恩模型,给出了,电势明确的物理意义，,解释了溶胶的电动现象，,定性地解释了电解质浓度对溶胶稳定性的影响，,使人们对双电层的结构有了更深入的认识。,2.溶胶的动电现象,（1）电泳,在外电场的作用下，胶体粒子在分散介质中定 向移动的现象，称为电泳。,Fe(OH),3,溶胶,NaCl,溶液,界面法测电泳装置示意图,实验测出在,一定时间内界面移动的距离,，可求得粒子的,电泳速度,，由电泳速度可求出胶体粒子的,电势,26,对于,球形质点：,当,粒子半径,r,较大,双电层厚度,1,较小,即,r,1,时，有：,或,式中：,v,电泳速度，单位为,m,s,-1,；,E,电场强度（或称电位梯度），单位为,V,m,-1,；,u,胶核的电迁移率，单位为,m,2,V,-1,s,-1,，,表示单位场强下的电泳速度；,介质的介电常数，单位为,F,m,-1,，,=,r,0,;,r,相对介电常数，,0,真空介电常数；,介质的粘度，单位为,Pa,s。,Smoluchowski,公式,27,当,球形粒子半径,r,较小,双电层厚度,1,较大,即,r,1,时:,H,ckel,）,公式,（2）电渗,在外电场作用下，分散介质通过多孔固体（膜）而定向移动的现象，称为电渗。,电渗示意图,28,（3）流动电势,在外力作用下，迫使液体通过多孔隔膜（或毛细管）定向流动，在多孔隔膜两端所产生的电势差，称为电渗。,（可视为电渗的逆过程）,（4）沉降电势,分散相粒子在重力场或离心力场的作用下迅速移动时，在移动方向的两端所产生的电势差，称为沉降电势。,（可视为电泳的逆过程）,四种电现象的相互关系：,电泳,电渗,流动电势,沉降电位,（液体静止，固体粒子运动）,（固相不动，液体移动）,外加电场引起相对运动,相对运动产生电位差,29,胶团结构表示：,例：,I,过量，生成带负电的胶粒，K,为反离子,胶团,AgI,m,nI,(n-x)K,+,x-,xK,+,胶核,胶粒,3.憎液溶胶的胶团结构,例：,AgNO,3,+KI,AgI +KNO,3,KI,过量 ：,AgI,溶胶吸附,I,带负电，,K,为反离子；,AgNO,3,过量：AgI溶胶吸附,Ag,带正电，,NO,3,为反离子,30,胶团剖面图：,(,AgI,),m,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,I,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,特点：,1)胶核：首先吸附过量的,成核离子，然后吸附反,离子；,2)胶团整体为电中性,31,1 憎液溶胶的经典稳定理论,DLVO,理论,12.5憎液溶胶的稳定与聚沉,溶胶粒子间的作用力：,van,der Waals,吸引力：,E,A,-1/,x,2,双电层引起的静电斥力,：,E,R,a,e,-,x,总作用势能：,E,=,E,R,+,E,A,E,max,E,R,E,A,E,势能,x,第一最小值,第二最小值,第一最小值,0,粒子的平动能(3/2),RT,E,max,时，溶胶不稳定,32,E,A,曲线的形状由粒子本性决定，不受电解质影响；,E,R,曲线的形状、位置强烈地受电解质浓度的影响。,E,R,E,A,E,c,1,c,2,c,3,势 能,0,电解质浓度：,c,3,c,2,c,1,电解质浓度,，,E,R,，,E,，,溶胶稳定性,电解质浓度对胶体粒子势能的影响,：,33,溶胶稳定的原因：,1)胶粒带电,增加胶粒间的排斥作用；,2,)溶剂化作用,形成弹性水化外壳，增加溶胶聚合的阻力；,3),Brown运动,使胶粒受重力的影响而不下沉。,2.憎液溶胶的聚沉,溶胶粒子合并、长大，进而发生沉淀的现象，称为聚沉。,(1)电解质的聚沉作用,聚沉值,使溶胶发生明显的聚沉所需电解质的最小浓度,聚沉能力,聚沉值的倒数,34,电解质对溶胶的聚沉规律：,(,i),反离子的价数起主要作用,价数,，聚沉值，聚沉能力,聚沉值1/,Z,6,，,聚沉能力,Z,6,Schultz-Hardy,规则,(,ii),同价离子，有感胶离子序,正离子的聚沉能力,：,H,+,Cs,+,Rd,+,NH,4,+,K,+,Na,+,Li,+,负离子的聚沉能力,：,F,Cl,Br,NO,3,I,OH,35,(2)高分子化合物的聚沉作用,搭桥效应,一个大分子通过吸附，把许多胶粒联结起来，变,成较大的聚集体而聚沉；,脱水效应,高分子对水的亲合力强，由于它的存在，使胶粒,脱水，失去水化外壳而聚沉；,电中和效应,离子型的高分子，吸附到带电胶粒上，中和了,粒子表面电荷，使粒子间斥力降低，进而聚沉。,36,12.7 乳状液,由两种不互溶或部分互溶的液体所形成的粗分散系统，称为,乳状液。,类型,水包油，,O/W,，,油分散在水中,油包水，,W/O,，,水分散在油中,O,W,乳化剂,乳状液,乳化剂,表面活性剂,固体粉末,37,1乳状液类型的鉴别,(1)染色法,：,将油（水）溶性染料滴入乳状液，在显微镜下,观察，染色的一相为油（水）相。,(2)稀释法,：,将乳状液滴入水中或油中，若乳状液在水中能稀,释，即为,O/W,型；在油中能稀释，即为,W/O,型。,(3)导电法,：,O/W,型乳状液的导电性能远好于,W/O,型乳状液，,通过测电导可区别两者。,2.乳状液的稳定,(1)降低界面张力,(,a),加入表面活性剂，,，,G,表,，稳定性,(,b)表面活性剂的,HLB,值可决定形成乳状液的类型：,HLB 3,6:形成,W/O,型乳状液；,HLB,1218:形成,O/W,型乳状液。,38,（2）形成定向楔的界面,一价碱金属皂类，,形成,O/W,型,乳状液：,油,水,二价碱金属皂类，,形成,W/O,型乳状液：,油,水,大头朝外，小头向内，表面活性剂可紧密排列，形成厚壁，使乳状液稳定。,39,（3）形成扩散双电层,离子型表面活性剂可形成扩散双电层，使乳状液稳定。,（4）界面膜的稳定作用,增强界面膜的强度，可增加乳状液的稳定性。,（5）固体粉末的稳定作用,某些固体粉末也可起乳化稳定剂的作用：,水能润湿,的固体粉末，可形成,O/W,型的乳状液，如粘土等,；,油能润湿,的固体粉末，可形成,W/O,型的乳状液，,如石墨，煤烟等,。,40,根据,Young方程：,so,sw,=,ow,cos,so,sw,ow,固,水,油,如,so,sw,:,cos,为，90,o,，,水能润湿固体,固体大部分在水中，油水界面向油,弯曲，,形成,O/W乳状液,。,如,so,90,o,，,油能润湿固体,固体大部分在油中，油水界面向水,弯曲，,形成,W/O乳状液,。,油,水,水,油,41,3.乳化剂的选择,可根据,HLB,值选择乳化剂：,HLB,，,亲油性,，8 亲水。,HLB,值可以从手册查出，也可以估算,42,4.乳状液的去乳化,物理方法：,离心分离，静电破乳，超声波破乳；,物理化学方法：,破坏乳化剂，加入破乳剂。,43,