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1、物理化學(xué)電子教案——第14章膠體分散系統(tǒng)和大分子溶液14.1膠體及其基本特性第14章膠體分散系統(tǒng)和大分子溶液14.2溶膠的制備與凈化14.3溶膠的動(dòng)力性質(zhì)14.4溶膠的光學(xué)性質(zhì)14.5溶膠的電學(xué)性質(zhì)14.7溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用14.1膠體及其基本特性膠粒的結(jié)構(gòu)分散相與分散介質(zhì)分散體系分類(1)按分散相粒子的大小分類(2)按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類(3)按膠體溶液的穩(wěn)定性分類憎液溶膠的特性膠粒的形狀分散相與分散介質(zhì)把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成分散體系。其中,被分散的物質(zhì)稱為分散相(disper
2、sedphase),另一種物質(zhì)稱為分散介質(zhì)(dispersingmedium)。例如:云,牛奶,珍珠分散體系分類分散體系通常有三種分類方法:分子分散體系膠體分散體系粗分散體系按分散相粒子的大小分類:按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類:液溶膠固溶膠氣溶膠按膠體溶液的穩(wěn)定性分類:憎液溶膠親液溶膠(1)按分散相粒子的大小分類1.分子分散體系均勻的單相。分子半徑大小在10-9m以下。通常把這種體系稱為真溶液。2.膠體分散體系多相不均勻體系。分散相粒子的半徑在1nm~100nm之間的體系。3.粗分散體系混濁不均勻體系。分散
3、相粒子大于1000nm,目測(cè)是放置后會(huì)沉淀或分層。(2)按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類1.液溶膠將液體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時(shí),則形成不同的液溶膠:.液-固溶膠如油漆,AgI溶膠.液-液溶膠如牛奶,石油原油等乳狀液.液-氣溶膠如泡沫2.固溶膠將固體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時(shí),則形成不同的固溶膠:.固-固溶膠如有色玻璃,不完全互溶的合金.固-液溶膠如珍珠,某些寶石.固-氣溶膠如泡沫塑料,沸石分子篩3.氣溶膠將氣體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為固體或液體時(shí),形成氣-固
4、或氣-液溶膠,但沒(méi)有氣-氣溶膠,因?yàn)椴煌臍怏w混合后是單相均一體系,不屬于膠體范圍..氣-固溶膠如煙,含塵的空氣.氣-液溶膠如霧,云(3)按膠體溶液的穩(wěn)定性分類1.憎液溶膠半徑在1nm~100nm之間的難溶物固體粒子分散在液體介質(zhì)中,有很大的相界面,易聚沉,是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系。一旦將介質(zhì)蒸發(fā)掉,再加入介質(zhì)就無(wú)法再形成溶膠,是一個(gè)不可逆體系,如氫氧化鐵溶膠、碘化銀溶膠等。這是膠體分散體系中主要研究的內(nèi)容。(3)按膠體溶液的穩(wěn)定性分類2.親液溶膠半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的大分子溶解在合適的溶劑中,一旦將溶劑蒸
5、發(fā),大分子化合物凝聚,再加入溶劑,又可形成溶膠,親液溶膠是熱力學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系。憎液溶膠的特性(1)特有的分散程度粒子的大小在10-9~10-7m之間,因而擴(kuò)散較慢,不能透過(guò)半透膜,滲透壓低但有較強(qiáng)的動(dòng)力穩(wěn)定性和乳光現(xiàn)象。(2)多相不均勻性具有納米級(jí)的粒子是由許多離子或分子聚結(jié)而成,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,有的保持了該難溶鹽的原有晶體結(jié)構(gòu),而且粒子大小不一,與介質(zhì)之間有明顯的相界面,比表面很大。憎液溶膠的特性形成憎液溶膠的必要條件是:(1)分散相的溶解度要小;(2)還必須有穩(wěn)定劑存在,否則膠粒易聚結(jié)而聚沉。(3)熱力
6、學(xué)不穩(wěn)定性因?yàn)榱W有?,比表面大,表面自由能高,是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系,有自發(fā)降低表面自由能的趨勢(shì),即小粒子會(huì)自動(dòng)聚結(jié)成大粒子。膠粒的結(jié)構(gòu)膠粒的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,先有一定量的難溶物分子聚結(jié)形成膠粒的中心,稱為膠核;然后膠核選擇性的吸附穩(wěn)定劑中的一種離子,形成緊密吸附層;由于正、負(fù)電荷相吸,在緊密層外形成反號(hào)離子的包圍圈,從而形成了帶與緊密層相同電荷的膠粒;膠粒與擴(kuò)散層中的反號(hào)離子,形成一個(gè)電中性的膠團(tuán)。膠粒的結(jié)構(gòu)膠核對(duì)離子的選擇性吸附。若無(wú)相同離子,則首先吸附水化能力較弱的負(fù)離子,所以自然界中的膠粒大多帶負(fù)電,如泥漿
7、水、豆?jié){等都是負(fù)溶膠。首先吸附與膠核中相同的某種離子,用同離子效應(yīng)使膠核不易溶解。膠粒的結(jié)構(gòu)例1:AgNO3+KI→KNO3+AgI↓過(guò)量的KI作穩(wěn)定劑膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式:膠核膠粒(帶負(fù)電)膠團(tuán)(電中性)膠粒的結(jié)構(gòu)例2:AgNO3+KI→KNO3+AgI↓過(guò)量的AgNO3作穩(wěn)定劑膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式:膠核膠粒(帶正電)膠團(tuán)(電中性)膠粒的形狀作為憎液溶膠基本質(zhì)點(diǎn)的膠粒并非都是球形,而膠粒的形狀對(duì)膠體性質(zhì)有重要影響。質(zhì)點(diǎn)為球形的,流動(dòng)性較好;若為帶狀的,則流動(dòng)性較差,易產(chǎn)生觸變現(xiàn)象。14.2溶膠的制備與凈化溶膠的制
8、備1分散法(1).研磨法(2).膠溶法(3).超聲波分散法(4).電弧法2凝聚法(1).化學(xué)凝聚法(2).物理凝聚法溶膠的凈化(1)滲析法(2)超過(guò)濾法凝聚法介紹1.化學(xué)凝聚法A.復(fù)分解反應(yīng)制硫化砷溶膠2H3AsO3(稀)+3H2S→As2S3(溶膠)+6H2OB.水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠FeCl3(稀)+3H2O(熱)→Fe(OH)3(溶膠)+3HClC.氧化還原反應(yīng)制備硫溶膠2H2S(稀)+SO2(g)→2H2