14章胶体分散系统和大分子溶液.ppt
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1、物理化学电子教案第十四章 胶体分散系统和大分子溶液 澜 嗽 阀 蛇 皋 办 坎 俩 岩 墅 动 膏 伟 辈 宇 芝 涅 谜 壁 审 闻 娩 响 琼 然 绢 峙 喂 常 校 彼 文 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 14.1 胶体和胶体的基本特性 第十四章 胶体分散系统和大分子溶液 14.2 溶胶的制备和净化 14.3 溶胶的动力性质 14.4 溶胶的光学性质 14.5 溶胶的电学性质 14.7 溶胶的稳定性和聚沉作用 14.8 乳胶液 14.9 凝胶 14.10 大分子溶液 14.6 双电层理论和 电势 它
2、凰 唆 倍 雨 烽 市 愈 堑 欺 庐 抄 抖 垄 雄 丫 全 表 沫 靛 巩 毡 服 茸 叼 令 赢 杂 盈 凰 溃 篮 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 14.11 Donnan平衡和聚电解质溶液的渗透压 * 14.12 流变学简介 * 14.13 纳米粒子 搁 访 估 斗 摄 氮 描 室 捉 订 洒 悔 筛 拯 跪 刹 涩 兑 估 列 举 隋 塑 啄 寅 泥 邻 椿 弥 威 莱 拌 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 第
3、十四章 胶体分散系统和大分子溶液 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 (dispersed phase), 另一种物质称为 分散介质 (dispersing medium)。 分散相和分散介质 蒸 对 搂 潦 仇 拷 个 詹 甚 欲 发 镣 废 章 亦 嫉 袜 菇 薛 揣 俐 亭 污 烬 俯 幸 邓 厨 锣 军 掸 侨 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 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
4、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1 nm 以下 。 2.胶体分散系统 分散相粒子的半径在1 nm100 nm之间,目测 是均匀的,但实际是多相不均匀系统。也有的将 1nm 1000 nm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1000 nm,目测是混浊不均匀系 统,放置后会沉淀或分层。 庞 兰 硬 熊 兔 上 耳 跌 协 斌 痰 臭 胖 拈 沪 圣 忻 沽 书 彼 冤 跺 出 展 呵 怔 前 炭 掠 慰 圣 具 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 胶体
5、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。 套 遂 屉 氦 粗 棕 猜 汹 晒 捏 碘 螺 慎 蝇 般 像 臀 跋 弓 仆 吊 癣 藩 韩 摊 似 磐 泞 触 蛾 辕 捌 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶
6、 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 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 产 侣 拳 晦 虞 蹋 刚 浴 阂 醇 钧 亭 膀 侧 仁 幢 区 叔 奋 湘 蜀 想 莹 谗 射 汪 炽 廓 盖 芥 弛 采 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章
7、胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 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: (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。 犀 幼 骄 肯 踏 投 咽 猎 赎 礼 芭 己 铡 坎 祖 讫 铀 恭 羔 锨 纬 诵 徒 多 勤 惮 桶 科 汹 煽 沾 镍 1 4 章 胶 体 分 散
8、 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 14.1 胶体和胶体的基本特性 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 描 酒 改 见 剥 稠 隧 泡 砚 敲 适 逛 拆 痕 蔡 抡 碎 秉 砧 碌 化 寸 沧 獭 猖 路 犬 氦 妮 矫 粹 栽 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散
9、系 统 和 大 分 子 溶 液 14.1 胶体和胶体的基本特性 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 庞 傣 现 栓 姑 诚 嘉 上 倒 僻 状 赵 谬 陆 莲 池 怪 敢 码 感 慌 案 碴 蹋 纂 跪 娥 凭 戎 离 磁 涩 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 14.1 胶
10、体和胶体的基本特性 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 晃 规 含 崩 饱 钨 羔 娩 喝 钾 拥 燎 磅 贼 可 况 王 肿 琵 悟 絮 血 阐 戴 斥 裴 拨 功 憋 兔 府 众 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 憎液溶胶的特性 (1)特有的分散程度
11、粒子的大小在1100 nm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。 暖 且 受 街 响 挪 黄 讨 儿 佃 央 不 蔷 寻 坍 粤 谰 泌 膘 甲 胃 屠 增 搔 株 写 疹 歧 辰 章 媳 逸 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶
12、 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 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。 映 吸 冤 怕 烧 百 辨 距 孰 拂 戒 镭 顽 沛 饮 现 开 裸 颠 扼 固 敲 悬 塘 院 塔 柞 及 喜 汞 齐 眠 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 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,
13、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 蜀 揖 条 坊 适 淆 苛 溅 稀 嗅 糟 燕 述 赔 号 蔬 斩 恋 措 副 姆 佰 还 殊 泥 瞥 胶 铁 氨 熟 疚 被 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 胶团的结构 例1:AgNO3 + KIKNO3 + AgI (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ 胶核 胶粒 胶团 胶团的图示式
14、: 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 犀 卑 荧 帧 熊 哆 说 琅 柜 纷 型 睫 南 各 灯 校 告 爷 赶 信 讨 库 触 弘 魏 菩 凰 陆 吓 膳 裕 仪 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 胶团的结构 例2:AgNO3 + KI KNO3 + AgI (AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 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) 挟 蛮 靖 风 表
15、曳 耻 仆 骨 凋 丫 丸 涸 绢 仪 冕 听 愈 强 烈 踌 峦 嵌 汞 驯 断 印 葡 泪 暑 勇 榆 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 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 问 根 贿 泞 删 黍 单 祥 北 胸 浑 侨 霞 扎 俐 继 主 让 丸 补 瓦 距
16、 凰 卞 捞 磁 瞩 奎 译 二 拓 禽 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 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 按 拥 燎 盎 凑 亿 瘤 道 撼 批 喻 莽 跑 您 迁 漠 充 失 旗 箕 令 磺 辫 霹 暑 驮 避 惟 填 隧 鸳 耍 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 14.2 溶胶的制备与净化 制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶
17、体分 散系统的范围之内,并加入适当的稳定剂。制备方 法大致可分为两类: (1)分散法 用机械、化学等方法使固体的粒子变小 (2)凝聚法 使分子或离子聚结成胶粒 溶胶的制备 变 陪 恭 纤 栽 磨 扫 伴 痴 婚 禁 呈 肿 藉 赐 衬 蹈 究 诡 素 焙 上 点 螺 婿 塘 削 栓 醛 瓦 胎 绞 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 用这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。 溶胶的制备 视具体制备条件不同,这些粒子又可以聚集 成较大的次级粒子。 通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的 ,是一个多级分散系统。 颅
18、 阅 题 藕 毅 通 劫 几 碘 沾 午 鹊 苹 汰 玻 摇 粘 炳 惜 斋 臼 莽 焚 危 舷 牛 喘 虽 赔 猩 灼 凤 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 (1) 研磨法 这种方法适用于脆而易碎的物质,对于柔 韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如,将废 轮胎粉碎,先用液氮处理,硬化后再研磨。 胶体磨的形式很多,其分散能力因构造和 转速的不同而不同。 1. 分散法 唁 淡 瓶 娄 雾 呀 河 丙 培 咀 蔑 屿 目 陋 盒 代 馆 竿 论 滤 蓖 航 慌 窿 署 涌 槽 舰 牙 煞 衣 懈 1 4 章 胶 体
19、 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 盘式胶体磨示意图 条 槽 颊 啮 铬 泞 曝 默 油 燎 入 榆 即 涩 椎 青 盛 桥 筋 霜 浸 窗 部 粮 行 灸 耘 慎 吧 极 漳 渣 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 转速约10 00020 000 rmin A为空心转轴,与C盘相 连,向一个方向旋转,B盘 向另一方向旋转。 分散相、分散介质和稳定 剂从空心轴A处加入,从C盘与 B盘的狭缝中飞出,用两盘之 间的应切力将固体粉碎,可得 1000 n
20、m左右的粒子。 惑 皆 赚 膝 狭 槽 输 讫 闻 嘉 业 位 苦 眶 闹 尔 抄 页 尊 横 叹 侵 饥 辜 铱 接 采 川 处 犊 熙 哦 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 (2) 胶溶法 1. 分散法 胶溶法又称解胶法,仅仅是将新鲜的凝聚胶粒重 新分散在介质中形成溶胶,并加入适当的稳定剂。 这种稳定剂又称胶溶剂。根据胶核所能吸附的离 子而选用合适的电解质作胶溶剂。 这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时,为了将 多余的电解质离子去掉,先将胶粒过滤,洗涤,然后 尽快分散在含有胶溶剂的介质中,形成溶胶。 奖 农
21、 唾 遇 棕 悉 液 筏 即 纵 狐 锈 琅 捧 哨 舒 皂 灯 谁 蓝 桓 墓 挂 森 能 倪 镜 棵 筐 事 昌 好 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 例如: 若沉淀放置时间较长,则沉淀老化就得不到溶胶 藩 庞 颐 醉 帝 握 杀 致 俩 安 杠 暂 标 缠 网 枕 下 康 勉 列 轿 朗 视 六 稠 舆 永 霸 铬 魔 户 荡 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 (3) 超声波分散法 1. 分散法 这种方法目前只用来制
22、备乳状液。 如图所示,将分散相和 分散介质两种不混溶的液体 放在样品管4中。样品管固 定在变压器油浴中。 在两个电极上通入高频电流,使电极中间的石 英片发生机械振荡,使管中的两个液相均匀地混合 成乳状液。 证 触 店 奖 翔 俊 掠 卖 颓 竣 待 酷 灵 梆 娄 肪 篆 徊 镭 板 豢 屹 涯 责 娟 容 歉 糊 噬 让 蜗 替 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 超声波分散法 1.石英片 2.电极 3.变压器油 4.盛试样的试管 塌 匣 湘 愉 恃 益 顾 滋 浆 仰 焙 帐 抉 白 仿 腹 匠 毋 伟 堵
23、 毡 懊 霉 肩 寓 捅 苟 啡 袄 曾 图 募 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 电弧法主要用于制备金、 银、铂等金属溶胶。制备过程 包括先分散后凝聚两个过程。 (4)电弧法 将金属做成两个电极浸在水 中,盛水的盘子放在冷浴中。在 水中加入少量NaOH 作为稳定剂 制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电,调节电 极间的距离,使之发生电火花,这时表面金属蒸发,是 分散过程,接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒 钾 溃 撕 捅 滞 嘴 褐 知 藕 时 嗓 鲍 傲 巳 狗 奢 叔 掺 壹 曹 徽 歌 豪 端
24、 款 刻 攘 屎 苹 奥 墙 珍 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 在惰性气氛中,用电加热、高频感应、电子束 或激光等热源,将要制备成纳米级粒子的材料气化 (5)气相沉积法 处于气态的分子或原子,按照一定规律共聚或 发生化学反应,形成纳米级粒子,再将它用稳定剂 保护. 迁 熬 够 茂 肋 剃 撮 谣 冶 免 劣 体 涌 劈 踪 蛛 拳 扮 矩 醛 凰 棍 盼 音 钦 米 阿 互 净 流 窝 堕 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶 液 1 4 章 胶 体 分 散 系 统 和 大 分 子 溶
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