§14.1-胶体和胶体的基本特性

2020/2/261第十四章胶体分散系统和大分子溶液2020/2/262例如：云，牛奶，珍珠把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。其中，被分散的物质称为分散相(dispersedphase)，另一种物质称为分散介质(dispersingmedium)。分散相和分散介质2020/2/263什么是胶体分散系统?按分散相粒子的大小，通常有三种分散系统1.分子分散系统分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相，分子半径在1nm以下。2.胶体分散系统分散相粒子的半径在1nm~100nm之间，目测是均匀的，但实际是多相不均匀系统。也有的将1nm~1000nm之间的粒子归入胶体范畴。3.粗分散系统当分散相粒子大于1000nm，目测是混浊不均匀系统，放置后会沉淀或分层。2020/2/264胶体分散系统在生物界和非生物界都普遍存在，在实际生活和生产中也占有重要的地位。所谓宏观是指研究对象的尺寸很大，其下限是人的肉眼可以观察到的最小物体（半径大于1微米），而上限则是无限的。所谓微观是指上限为原子、分子，而下限则是一个无下限的时空。在宏观世界与微观世界之间，有一个介观世界，在胶体和表面化学中所涉及的超细微粒，其大小、尺寸在1nm-100nm之间，基本上归属于介观领域。2020/2/265§14.1胶体和胶体的基本特性分散系统的分类根据胶体系统的性质至少可分为两大类：（1）憎液溶胶系统具有很大的相界面，很高的表面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的分子构成，大小不等聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学中的不稳定和不可逆系统。本章主要讨论憎液溶胶2020/2/266分散系统的分类根据胶体系统的性质至少可分为两大类：（2）亲液溶胶大（高）分子化合物的溶液通常属于亲液溶胶它是分子溶液，但其分子的大小已经到达胶体的范围，因此具有胶体的一些特性（例如：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的溶剂使它沉淀，重新再加入溶剂后大分子化合物又可以自动再分散，因而它是热力学中稳定、可逆的系统。2020/2/267分散系统的分类若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类1.液溶胶将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：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2020/2/268分散系统的分类若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类2.固溶胶将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶：A.固-固溶胶如有色玻璃，不完全互溶的合金B.固-液溶胶如珍珠，某些宝石C.固-气溶胶如泡沫塑料，沸石分子筛2020/2/269分散系统的分类若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类3.气溶胶将气体作为分散介质所形成的溶胶。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，因为不同的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，含尘的空气B.气-液溶胶如雾，云2020/2/2610憎液溶胶的特性（1）特有的分散程度粒子的大小在1~100nm之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性和乳光现象。（2）多相不均匀性具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小不一，与介质之间有明显的相界面，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的趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。2020/2/2611胶团的结构形成憎液溶胶的必要条件是：（1）分散相的溶解度要小；（2）还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而聚沉。2020/2/2612胶团的结构胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核；然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，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的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒；胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。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2020/2/2613胶团的结构例1：AgNO3+KI→KNO3+AgI↓[(AgI)mnI–(n-x)K+]x–xK+胶核胶粒胶团胶团的图示式：胶核胶粒(带负电)胶团(电中性)胶团的结构表达式：过量的KI作稳定剂2020/2/2614胶团的结构例2：AgNO3+KI→KNO3+AgI↓[(AgI)mnAg+(n-x)NO3–]x+xNO3–胶核胶粒胶团胶团的图示式：过量的AgNO3作稳定剂胶团的结构表达式：胶核胶粒(带正电)胶团(电中性)2020/2/2615胶粒的形状作为憎液溶胶基本质点的胶粒并非都是球形，而胶粒的形状对胶体性质有重要影响。质点为球形的，流动性较好；若为带状的，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的直径和质量，同一种溶胶的值也不是一个固定的数值2020/2/2616胶团的形状例如：（1）聚苯乙烯胶乳是球形质点（2）V2O5溶胶是带状的质点（3）Fe(OH)3溶胶是丝状的质点作业：1