第十四章胶体与大分子.ppt
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1、 UP DOWNBACK 物理化学 第十四章 胶体分散系统和大分子溶液 救 饿 枷 柏 舔 侠 呆 纳 览 门 弃 摧 篱 置 巩 声 趁 于 奶 芥 澎 孕 捉 底 形 铸 冲 移 加 挠 能 阶 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 2020/7/21 UP DOWNBACK 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 乳状液 14.10 大分子溶液 14.11 Donnan平
2、衡和聚电解质溶液的渗透压 14.9 凝胶 14.6 双电层理论和电势 徘 迪 错 话 庄 挚 良 拱 吠 勒 车 慢 胡 诈 酬 绷 缕 殆 盈 刺 氏 弓 舱 羔 弘 汞 给 焕 职 汞 硬 巢 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 2020/7/21 UP DOWNBACK 14.1胶体和胶体的基本特性 胶团的结构胶团的结构 分散相与分散介质分散相与分散介质 分散体系分类分散体系分类 按分散相粒子的大小分类 按分散相和介质的聚集状态分类 按胶体溶液的稳定性分类 胶粒的形状胶粒的形状 憎液溶胶的特性憎液溶胶的特性 付 妹 袭 核 鼻 坐 涣 瓮 虐
3、璃 成 辖 劫 箍 撕 躯 粹 碗 姿 闰 尹 级 御 驶 愈 加 袖 查 敛 鞍 赠 舞 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 2020/7/21 UP DOWNBACK 分散相与分散介质 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(dispersing medium)。 例如:云,牛奶,珍珠 襄 挞 敦 斗 丽 敏 懦 学 舍 驰 宏 洲 较 白 糊 粥 荧 谤 珠 辐 勉 圾 锨 购 烟 孽 鳃 小 违 枢 亲 秩 第 十 四 章 胶 体 与
4、大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 分散体系分类 通常有三种分类方法: 分子或离子分散体系 胶体分散体系 粗分散体系 按分散相粒子的大小分: 按分散相和介质的聚集状态分: 液溶胶 固溶胶 气溶胶 按胶体溶液的稳定性分: 憎液溶胶 亲液溶胶 缔合胶体 蛛 灼 孵 打 陌 翟 茫 银 烘 挽 忙 铲 箕 饿 葱 觉 腕 座 理 锄 拒 渴 泻 溺 锋 里 驯 蒸 苔 荡 痛 巍 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 按分散相粒子的大小分类 1.分子分散体系 分散相与分散介质
5、以分子或离子形式彼此混溶,没有界 面,是均匀的单相,分子半径大小在10-9 m以下 。通常把这种 体系称为真溶液,如CuSO4溶液。 2.胶体分散体系 分散相粒子半径在1nm100nm之间。目测是均匀的,但实 际是多相不均匀体系。 3.粗分散体系 当分散相粒子大于100nm,目测是混浊不均匀体系,放置后 会分层或沉淀,如江河水。 蟹 汹 斌 乃 赎 琉 受 耽 氯 堂 逞 舱 诈 好 蓑 府 遗 芍 脉 探 耕 鼎 桐 俯 摘 途 们 约 饭 竖 券 坞 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 按分散相和介质聚集状态分类
6、 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,金溶胶 B.液-液溶胶 如牛奶,原油等乳状液 C.液-气溶胶 如泡沫 抬 喳 们 网 拨 秉 假 愤 莱 吻 撕 舰 婉 腺 此 繁 堰 匠 引 刷 钞 巨 掂 渐 集 裹 趋 核 迢 管 拳 雄 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 按分散相和介质聚集状态分类 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-
7、液溶胶 如珍珠,白宝石 C.固-气溶胶 如泡沫塑料,沸石分子筛 平 缀 滓 普 倘 惮 浸 佯 冶 磷 钓 侍 铝 砍 硅 抬 放 娜 带 趁 虐 颧 弘 詹 令 成 滩 瘦 裳 修 睹 靳 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 按分散相和介质聚集状态分类 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 体系,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 因 弟 埂 先 溺 加 遭 谣 逆
8、畸 返 趋 栗 名 违 葵 兼 匣 陪 暇 撅 嘛 蠕 牛 北 掉 疡 凛 坏 沽 娘 侍 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 按胶体溶液的稳定性分类 1.憎液溶胶 半径在1nm100nm之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中 ,有很大的相界面,易聚沉,是热力学上的不稳定体系。一旦将介 质蒸发掉,再加入介质就无法再形成溶胶,是一个不可逆体系,如 氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。 2.亲液溶胶 半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中,一旦 将溶剂蒸发,大分子化合物凝聚,再加入溶剂,又可形成溶胶, 亲液溶胶是热力学上
9、稳定、可逆的体系。 玖 赴 宰 撵 整 让 捂 坚 舅 灾 孕 赐 籍 袄 盟 弦 丁 霉 哪 低 丝 阵 功 佑 栽 拽 冤 篷 圭 诣 瓢 嘉 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 按胶体溶液的稳定性分类 3.缔合胶体(或胶体电解质) 分散相是由表面活性剂缔合而成的胶束。通常以水 作为分散介质,胶束中表面活性剂的亲油基团向里, 亲水基团向外,分散相与分散介质之间有很好的亲和 性,因此也是一类均相的热力学稳定体系。 法 歌 亥 俘 际 迂 贫 父 禾 柳 落 颧 论 辩 拿 友 疤 贪 噎 候 劲 挝 根 弧 炮 莫
10、 推 碧 铆 惠 吧 满 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 憎液溶胶的特性 1.不是物质的固有状态,而是一种特有的分散程度 粒子的大小在1100nm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等。 2.多相不均匀性 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.热力学(聚结)不稳定性 粒子小,比表面大,表面自由能高,是热力学不稳定 体系,有自发降低表面自由能的趋势,即小粒子自动聚成 大粒
11、子。 拍 仟 纽 凯 分 剖 脂 乙 剑 滚 译 馅 练 虽 衍 银 澎 枕 静 锰 改 园 炎 拿 鸿 箭 刚 崇 三 嘶 酷 恢 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 胶团的结构 憎液溶胶形成的必要条件是: 分散相的溶解度要小 ; 还必须有稳定剂存在,否则胶粒易聚结而沉降。 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
12、反号离子,形成一个电中性的胶团。 誊 盈 伐 动 畦 涛 于 橡 途 哩 津 威 坛 改 某 骋 沉 鲁 寺 返 钳 了 屹 隐 革 脓 沟 桂 怎 笼 央 陕 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 胶团的结构 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。 若无相同离子,则首先吸附水化能力较弱的负离子 ,所以自然界中的胶粒大多带负电,如泥浆水、豆浆等 都是负溶胶。 以AgI溶胶为例加以说明。 吸附原则 燕 事 奶 寓 吭 姿 埠 担 愤 爸 崎 酚 精 相 壹 骄 耍 鼎 捆
13、 唇 淋 恭 锥 勤 壳 聚 仅 晶 铆 酌 实 旦 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 胶团的结构 例1:AgNO3+KI(过量)KNO3+ AgI 胶团的结构: (AgI)mnI(n-x)K+xxK+ 紧密层扩散层 |_| |_| 胶核 胶粒 胶团 胶团的图示: 时 涝 蹲 杜 炊 帽 粱 氮 降 多 散 惑 迟 魂 源 快 魔 梧 妇 眼 税 闸 艇 儡 卫 哨 赛 剔 右 猎 幻 明 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 胶团的结构
14、例2:AgNO3(过量)+KIKNO3+ AgI 胶团的结构式: (AgI)mnAg+(n-x)NO3x+x NO3 紧密层扩散层 |_| |_| 胶核 胶粒 胶团 胶团的图示式: 羔 悉 川 涩 配 跌 奴 片 虐 凰 凿 株 湿 坪 叉 傻 卯 壹 琳 慕 戏 耻 仙 排 企 倚 蔗 段 獭 尽 牧 察 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 胶粒的形状 (1)聚苯乙烯胶乳质点(2) V2O5 溶胶质点(3) Fe(OH)3 溶胶质点 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
15、球形的(如聚苯乙烯胶乳),流动性较 好;若为带状的,则流动性较差,易产生触变现象(如V2O5溶胶) 。而Fe(OH)3 溶胶是丝状的。 出 疗 购 它 数 枢 煽 胺 潜 滩 迎 浑 帜 粕 费 鲜 坊 乞 赚 到 隔 样 跋 哑 艾 懒 审 怔 赊 硫 谭 袭 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 14.2 溶胶的制备与净化 溶胶的制备 1.分散法 2.凝聚法 溶胶的净化 1.渗析法 2.超过滤法 校 迂 赛 忙 耪 斧 抵 狼 怔 伶 乍 蹬 甥 眷 滤 主 冈 莉 钵 索 鹿 追 您 沈 腺 跟 模 墟 酉 周
16、揉 泉 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 溶胶的制备 制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分散体系的范 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 燃 宰 涤 倔 盒 横 臭 俞 夹 榜 埂 啦 袜 子 触 茧 属 纱 宝 头 毫 恕 维 漱 群 吉 淑 屹 鱼 姨 烹 蔚 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 溶胶的制备 用这两种方法直接制
17、出的粒子称为原级粒子 。 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,是一个多级分散体系。 颊 遏 驮 葡 蜂 到 侠 面 襄 慰 嘶 现 昧 先 溢 敝 脑 讹 雹 蓑 呼 循 积 薯 栅 掩 碴 玻 腺 榔 委 仁 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 溶胶的制备-研磨法 1.研磨法 用机械粉碎的方法将固体磨细。 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
18、力因构造和 转速的不同而不同。 首 隙 忿 涕 濒 察 赁 盒 他 蔑 陨 腻 铆 采 燃 椽 浩 落 飞 珊 涧 潜 毯 乾 锦 天 孰 欧 肠 韦 枪 舵 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 溶胶的制备-研磨法 转速约每分钟1万2万转。 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1000nm左右 的粒子。 消 钮 氛 几 降 酿 芽 暗 气 翠 萍 镣 业 僧 素 帅 责 胯 鸵
19、臻 峭 滤 会 胯 灿 眠 妒 断 脓 俘 园 奇 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 溶胶的制备-胶溶法 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。 派 铡 辗 茫 拙 旦 旋 凡 恤 钞 储 酝 唆 惯 菌 胰 藻 择 闻 许 菜 暑 姬 试 誉 钉 成 裳 奶
20、 渐 邦 衰 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 溶胶的制备-胶溶法 例如: AgCl(新鲜沉淀)AgCl(溶胶) Fe(OH)3(新鲜沉淀) Fe(OH)3(溶胶 ) 裸 珐 部 辽 埠 尺 僵 顿 羔 下 项 轿 雌 郊 查 卸 乌 举 幼 谜 棋 朱 禁 渡 讳 芽 笨 狠 俱 综 篆 炯 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 溶胶的制备-超声波分散法 3.超声波分散法 这种方法目前多用来制备乳状液 。 如图所示,将分散相和分散 介质两
21、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。 埋 渔 驼 梯 返 夕 矣 诞 滚 卓 胀 匪 俱 共 秋 粕 距 轿 采 随 安 殿 拇 项 起 困 担 峻 怂 郡 加 裁 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 溶胶的制备-电弧法 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 不断冷却的水中,在水中加入少 量NaOH作为稳定剂。 制
22、备时在两电极上施加 20-100V左右的直流电,调 节电极之间的距离,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。 擅 瞬 忿 踌 腹 借 铰 援 郧 孺 佬 焕 祭 汹 厕 劳 佃 矾 馁 肾 污 洋 素 煽 欧 歹 跃 之 趁 荫 淹 椭 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 溶胶的制备气相沉积法 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,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
23、 保护。 羊 韶 堕 删 箱 株 是 慑 宋 稠 叛 旗 肖 伯 烷 步 踊 表 枝 电 褥 闯 景 绵 汰 堵 岿 笨 碱 檄 涛 洽 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 溶胶的制备-凝聚法 1.化学凝聚法 通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态,使 初生成的难溶物微粒结合成胶粒,在少量稳定剂存 在下形成溶胶,这种稳定剂一般是某一过量的反应 物。例如: A.复分解反应制硫化砷溶胶 2H3AsO3(稀)+3H2SAs2S3(溶胶)+6H2O B.水解反应制氢氧化铁溶胶 FeCl3(稀)+3H2O(热)Fe(OH)3(溶
24、胶)+3HCl 蔬 阅 撅 宪 娇 告 柯 螺 婆 临 肉 赠 轰 沫 弧 鲍 釜 裴 韩 俭 居 唉 图 扎 经 蔷 颤 利 吸 崔 捷 纠 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 第 十 四 章 胶 体 与 大 分 子 Date UP DOWNBACK 溶胶的制备-凝聚法 C.氧化还原反应制备硫溶胶 2H2S(稀)+SO2(g) 2H2O+3S(溶胶) Na2S2O3+2HCl2NaCl+H2O+SO2+S(溶胶) E.离子反应制氯化银溶胶 AgNO3(稀)+KCl(稀)AgCl(溶胶)+KNO3 D.还原反应制金溶胶 2HAuCl4(稀)+3HCHO+11KOH 2Au(溶胶)+3HCO
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