物理化教学课件

第十一章胶体分散系统11.1胶体分散系统概述11.1.1胶体分散系统的分类物理化学教学 课件 超市陈列培训课件免费下载搭石ppt课件免费下载公安保密教育课件下载病媒生物防治课件 可下载高中数学必修四课件打包下载 侯若冰据分散系统的性质分类:憎液溶胶（lyophobicsol）——分散相是难溶物的溶胶，这里“憎”即难溶，如Fe(OH)3溶胶。由于分散相是很大数目的Fe(OH)3分子的聚集体，每个颗粒都很小，因而所有颗粒的表面积必然很大。根据表面化学原理，这些分散相颗粒应具有很大表面吉布斯自由能，它们有自发地聚集而后沉淀的趋势（小颗粒变成大颗粒可以降低表面吉布斯自由能）。因此，憎液溶胶是热力学不稳定系统。另一方面，其中的分散相颗粒聚沉后无法再恢复到原来的胶体状态，所以，憎液溶胶又是不可逆系统。物理化学教学课件侯若冰亲液溶胶（lyophilicsol）——分散相是可溶大分子化合物的溶胶，这里“亲”即可溶，如，蛋白质的水溶液。由于分散相本身就是一个个容易溶解于水的大分子，因此，亲液溶胶没有憎液溶胶那样的聚集沉淀的趋势，而且，即使因为溶剂蒸发的缘故，大分子沉淀了，若再加入分散介质，大分子沉淀又可恢复为原来的溶胶状态，所以是亲液溶胶是热力学稳定、可逆的系统。物理化学教学课件侯若冰按分散介质的物态分类：液溶胶（如牛奶、油漆、金溶胶）固溶胶（如有色玻璃、珍珠、沸石）气溶胶（如雾、烟）。物理化学教学课件侯若冰11.1.2憎液溶胶的一般制法分散法：以机械或非机械 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 使大块固体变成直径为1～100nm的小颗粒分散到分散介质中形成胶体。凝聚法：以化学或物理方法使分子或离子聚集成直径范围为1～100nm的颗粒分散到分散介质中形成胶体。分散相物理化学教学课件侯若冰11.1.3胶团的结构AgNO3+KI(过量)===KNO3+AgI（溶胶）AgNO3(过量)+KI===KNO3+AgI（溶胶）物理化学教学课件侯若冰在胶团结构中，胶粒内的被吸附微粒间的作用较强，所以结构比较紧密（构成紧密层），在胶体溶液中胶粒是作为一个而整体运动的，但胶粒外面吸附的离子与胶粒间的静电作用不强（构成扩散层），运动中容易丢失。用化学凝聚法制得的憎液溶胶中含有一些额外的非稳定剂电解质，需要除去，以防止过多电解质破坏憎液溶胶的稳定性。基本方法之一是渗析——将制备好的溶胶放入只允许离子透过的半透膜袋中，再将半透膜袋放置在流动的纯水里，使溶胶中的离子通过半透膜随水流走，而其中的胶粒因半径大于半透膜的孔径而不会流失。物理化学教学课件侯若冰11.2胶粒的Brown运动和胶体的光学性质11.2.1胶粒的Brown运动胶粒的Brown运动产生于胶粒的直径大约在1～100nm，远大于分散介质分子，分散介质分子不停的热运动导致对胶粒的不均匀碰撞，在这类不均匀碰撞的作用下，由于胶粒受力不平衡，因而在宏观上表现出无规则的运动——即Brown运动。物理化学教学课件侯若冰11.2.2胶体的光学性质根据光的电磁理论，当可见光通过分散系统时，若分散系统中粒子的直径大于入射光的波长，则所出现的情形就如同光照到了一面镜子上，可见光将主要被反射回去。当然，其中也有部分入射光被分散相颗粒吸收，因而我们就会观察到部分透射光——分散相颗粒的颜色。若粒子的直径（胶粒1～100nm）小于入射光的波长（可见光400～760nm），则入射光子将会引起粒子中的电子的强迫振动，振动中的电子就成了二次波源，向各个方向不均匀地出发射二次电磁波，这些不均匀的电磁波尽管相互之间会有小一部分因为干涉而抵消，但不可能全部抵消，于是我们就看到的大部分没有被抵消的二次电磁波——散射光波。这就是我们可以观察到胶体的Tyndall效应的原因。物理化学教学课件侯若冰当分散体系中的分散相颗粒直径小到与分散介质的微粒一样时（小于1nm，例如真溶液），可见光的照射虽然同样会引起散射，但由于产生散射光的分散体系是均匀的，因此所有方向的散射光会因为相互干涉而全部抵消，结果我们就无法看到溶液的光散射效应了。在分散体系的光散射效应方面，Rayleigh做了大量定量研究，并提出了Rayleigh散射公式（因形式复杂，公式略）。这个公式告诉我们的重要信息之一就是散射光强度与入射光波长的4次方成反比，据此，我们可以通过分析来理解如下一些日常现象。物理化学教学课件侯若冰根据Rayleigh散射公式，在可见光中容易被散射的成分应该是短波长的蓝色、紫色光。与之相反，在短波长成分被散射后，可见光中的长波长的红色、黄色光则多被透射。所以，夏日的白天，我们看到天空的颜色——蓝色，就是空气中的尘埃微粒对白光散射的结果。然而，在清晨和傍晚，如果我们面对这太阳观察时，太阳周围的天空却是以红色、黄色为主，这是由于我们观察到的是可见光中经过散射之后余下的透射光。同样，根据Rayleigh散射公式，我们容易理解为什么汽车的防雾灯（注意：雾是胶体）以及路灯灯光的颜色都是黄色的，因为黄色的光不容易被散射，有较强的透射趋势，容易在大雾天气被对面过来的车辆上的司机或行人观察到。物理化学教学课件侯若冰11.3胶体的电学性质胶粒的双电层结构宏观上肉眼看不见的胶核在分子水平上来看是大快的固体，很大的表面积导致胶核有很大的表面吉布斯自由能，因而表面吸附过程就成了胶核趋于稳定状态的自发过程。为使自身变得稳定，胶核应当选择性地吸附存在于体系中、可最大限度地降低表面吉布斯自由能的离子，这样以来，体系中共存的与胶核的成分相似（或相同）的粒子便成了首选。因为只有这些粒子与胶核表面粒子间的作用力的大小、形式才是相近的，只有它们才是可以恰到好处地平衡胶核表面张力的带电粒子，这就是胶核为什么总是有选择性地吸附与胶核成分相似的离子的根本原因。物理化学教学课件侯若冰在胶核选择性地紧密吸附了与胶核成分相似的离子后，又会在外面再较紧密地吸附一部分反号离子，形成紧密层。但这些反号离子的数量不足以中和胶核原先选择性吸附的全部离子的电荷，因此就形成了一个表面电荷未被完全中和的双电层结构的胶粒结构。此外，还有一部分反离子扩散分布于介质中，称为扩散层。显然紧密层与介质内部（扩散层）之间存在电势差，该电势差称为ζ电势。胶粒带的电荷越多，ζ电势就越大，胶体体系也就越稳定。因此，ζ电势大小是衡量溶胶稳定性的重要参数。通常胶粒移动时，只会带着紧密层的反号离子移动，而不会带走扩散层中的反号离子。因此，在胶粒的表面的紧密层与扩散层之间就必然形成一个可以滑动的界面，称为滑移面。物理化学教学课件侯若冰胶粒的双电层结构示意图物理化学教学课件侯若冰分散体系中分散介质的电渗如果由于各种原因的存在，导致分散介质微粒带电，那么，当把胶体放入外电场中时，除了作为分散相的胶粒会定向移动外，带电的分散介质微粒自身也会在电场中定向移动，这个过程称为分散介质的电渗。物理化学教学课件侯若冰11.4憎液溶胶的稳定性和聚沉憎液溶胶的稳定性憎液溶胶作为一个不均匀、热力学不稳定的系统，在一定条件下却可以稳定存在，说明胶体有一定的稳定性。这个稳定性的根源就在于：（1）胶粒的双电层结构的存在使得胶粒间互相排斥而不易接近聚集沉淀，这是憎液溶胶稳定性的主要原因；（2）Brown运动也使胶粒处于非静止状态，因而不容易聚集。物理化学教学课件侯若冰降低憎液胶体的稳定性的主要手段向憎液溶胶中加入大量电解质溶液后，电解质电离出来的与胶粒带相反电荷的离子可以有效攻击和破坏憎液溶胶中胶粒的双电层结构，致使胶粒凝聚而沉淀。一般地，与胶粒电荷符号相反的电解质离子的电荷数越大，该离子对胶体的聚沉能力越强。物理化学教学课件侯若冰11.5大分子简介大分子溶液一般，我们将分子量大于10000的化合物称为大分子。大分子溶液在许多方面与小分子溶液相近。如大分子与溶剂分子（分散介质）是均匀混合的，没有相界面，因而是热力学稳定系统，对外加电解质不敏感；在分散介质中的溶解—凝聚—再溶解是可逆的。物理化学教学课件侯若冰大分子溶液的特征粘度测定的应用物理化学教学课件侯若冰电离大分子溶液的Donnan平衡由于大分子及大分子离子体积较大，不能通过半透膜，所以，当把大分子电解质RNa放入半透膜一侧时，由于半透膜允许水分子和Na+通过，而R-不能通过，所以，为了保持半透膜两侧的电荷平衡，实际上Na+不能通过半透膜离开R-所在的一侧跑到半透膜的另一侧去，这就势必导致半透膜两侧Na+浓度的不相等。这种由于大分子离子的存在，使得小离子在半透膜两侧的浓度呈现不均匀分布的平衡就是Donnan平衡。因为生物体内的细胞膜实际上是具有生理活性半透膜，所以，细胞膜两侧的带电粒子的不均匀性会产生膜电势，膜电势的存在对于控制生物体内离子的特定平衡态和信息传递是非常重要的，所以，Donnan平衡在维持生命的过程中发挥着关键作用。物理化学教学课件侯若冰