胶体的制备及性质学习资料.ppt

§12.7胶体系统的制备和性质
12.7.1胶体系统的制备
●原理胶体分散度大于粗分散系统，小于真溶液。胶体制备总体可分为将粗分散系统分散，或将溶液中的溶质凝聚两种方法
分散法凝聚法
粗分散系统胶体系统分子分散系统
>100nm大变小100~1nm小变大<1nm
1．分散法
(1)胶体磨
(2)气流粉碎机(又称喷射磨)
(3)电弧法2.凝聚法
(1)物理凝聚法
(2)化学凝聚法例，TiCl4（aq）+2H2O(g)==TiO2(s)+4HCl(aq)
3．溶胶的净化
——目的除去过量电解质，提高溶胶的稳定性
——方法渗析法。原理：胶体粒子不能透过半透膜，电解质可透过。外电场作用下，可加速正、负离子定向渗透的速度，称电渗析12.7.2胶体系统的光学性质
1．丁达尔(Tyndall)效应
——现象暗室里，一束光投射到胶体系统，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的光锥，称丁达尔效应
——原因分析光束投射到分散系统，可发生吸收、反射、散射或透过。入射光频率与分子固有频率相同，吸收；光束与系统无生任何作用，透过；入射光波长小于分散粒子尺寸，反射；入射光波长大于分散相粒子尺寸，散射。可见光波长400nm~760nm，大于胶体粒子尺寸(1nm~100nm)，散射
散射光又称乳光。乳光的强度，可用雷利公式计算
2．雷利公式1871(Rayleigh)
●形式
式中，I0及为入射光强度及波长；V为单个粒子体积；C为单位体积粒子数；n及n0为分散相及介质折射率；为观察方向与入射光方向夹角；L为观察者与散射中心距离
●讨论
(1)IV2鉴别分散系统种类
(2)I1/4白光照溶胶，入射光垂直方向呈淡蓝色，透过光橙红色
(3)分散相与介质的折射率相差愈大，散射光愈强。区别高分子溶液与溶胶。纯气、液态物质的乳光主要由于密度的涨落
(4)IC散射光强度与粒子的数浓度成正比。I1／I2=C1／C2，浊度计和超显微镜的原理——定义粒子受重力作用下沉的过程称为沉降(sedimentation)。
胶体分散相粒子受两种不同作用力：一是沉降：在重力场的作用下沉至底部；二是布朗运动产生的扩散：力图使粒子趋于均匀分布。扩散速率等于沉降速率，系统达沉降平衡
——贝林(Perrin)公式粒子浓度随高度而变化的分布定律

式中，C1及C2为高度h1和h2截面粒子浓度；及0为粒子及介质的密度；M为粒子的摩尔质量；R为摩尔气体常数；g为重力加速度。
应用不受粒子形状限制，要求粒子大小相等。对多级分散，可分别计算大小不等粒子的分布。分散系统常含大小不等粒子，平衡时粒子愈大，浓度梯度也愈大。
注意沉降与扩散速率皆很慢，要达沉降平衡，需很长时间12.7.4胶体系统的电学性质
1.电动现象（electrokineticphenomena）
（1）电泳(electrophoresis)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
实验证明，胶粒电泳速度与离子移动速度几乎有相等的数量级。胶粒质量为离子的1000倍，胶粒所带电量相当多
（2）电渗(electro-osmosis)在外电场的作用下，分散介质朝着与粒子相反方向运动的现象
●公式亥姆霍兹：带电粒子电泳或电渗速度u与电势梯度E关系

式中r及分别为分质的介电常数及粘度，为电势差，称动电势或电势。粒子表面带正电，为正，反之为负●沉降电势和流动电势带电胶粒或液体快速移动时，两端产生的电势差，称为沉降电势和流动电势
●电动（动电）现象电泳、电渗、沉降电势、流动电势统称电动现象
2.胶粒带电的原因
（1）离子吸附规律：组成胶核的离子（或能与胶核组成离子形成不溶物的离子）被优先吸附。例，AgNO3与KI反应制备AgI溶胶，AgNO3过量，胶粒优先吸附Ag+带正电；KI过量时，带负电
（2）电离作用固体可电离基团可在介质中电离带电。例硅溶胶带负电
SiO2十H2O==H2SiO3==HSiO3-十H+==SiO32-十2H+
（3）晶格取代粘土A13+或Si4+部分被Mg2+或Ca2+取代带负电作业
P63913,143.扩散双电层理论
●平板双电层理论简介1879年，亥姆霍兹(Helmholtz)
●扩散双电层理论1909古依(Gouy)，1924斯特恩(Stern)
0滑动面
电势
紧密层扩散层
（1）胶核表面因吸附或其它原因带某种电荷，表面与介质本体零电点处的电势差即为热力学电势0
（2）介质中等量反离子受静电引力和热运动相反作用影响，分布于两层，一部分紧密层，余下的于扩散层。扩散层的厚度与其中反离子的数量呈顺变关系
（3）紧密层与粒子一道运动，滑动面在紧密、扩散层接界处（4）滑动面处与介质本体零电点处的电势差称动电势，或电势。胶粒与介质相对运动时才表现。该电势是固体表面电荷被紧密层中