胶体分散系统与粗分散系统ppt课件.ppt

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1、第十章胶体分散系统与粗分散系统10.1胶体分散系统与粗分散系统概述10.2胶体系统的制备10.3胶体系统的动力性质10.4胶体系统的光学性质10.5溶胶系统的电学性质10.6溶胶的稳定与聚沉10.7高分子溶液10.8粗分散系统胶体分散系统与粗分散系统概述统１.分散系统及其分类(1)分散系统的定义一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统叫分散系统。被分散的物质叫分散质或分散相，起分散作用的物质叫分散介质。(2)分散系统的分类分散系统可分为:粗分散系统溶胶非均相分散系统电解质溶液及缔合胶体小分子及大分子溶液均相分散系统(3)胶体分散系统及粗分散系统

2、胶束溶液（胶体电解质）溶胶（憎液胶体）大分子溶液（亲液胶体）悬浮液及悬浮体乳状液泡沫胶体分散系统（粒子大小在1nm～1000nm之间）粗分散系统（粒子大小大于1000nm）２.溶胶的性质(1)溶胶的主要特征是：高度分散的（分散相在1nm～1000nm）、微不均匀的（多相的）、热力学不稳定系统。(2)溶胶的性质①溶胶的光学性质由于溶胶的光学不均匀性，当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统，可发生散射现象——丁达尔(Tyndall)现象。丁达尔现象的实质是溶胶对光的散射作用(散射是指除入射光方向外，四面八方都能看到发光的现象)，它是溶胶

3、的重要性质之一，如图1所示。溶胶图1丁达尔现象透镜光源丁达尔效应散射光的强度可用瑞利(Rayleigh)公式表示：式中，I0为入射光强度，0为入射光波长，n为体积粒子数，v为粒子体积，n2、n0为折射率，l为观察者至散射中心的距离，为散射角。上式表明，散射光强度与4成反比，且差值愈大，则I愈强，此外与粒子的体积平方v２及体积粒子数均成正比。用丁达尔效应可鉴别小分子溶液、大分子溶液和溶胶。小分子溶液无丁达尔效应，大分子溶液丁达尔效应微弱，而溶胶丁达尔效应强烈。②溶胶的动力性质由于溶胶中体积粒子数梯度的存在引起的粒子从体积粒子数高区域向低区域的定

4、向迁移现象叫扩散。扩散遵从费克(Fick)(第一)扩散定律：式中,为单位时间内通过截面积A扩散的粒子数,为定温下体积粒子数梯度,D为扩散系数。溶胶中的分散相粒子的扩散遵守费克定律。图2布朗运动(a)溶胶中分散相粒子的扩散作用是由布朗(Brown)运动引起的。溶胶中的分散相粒子由于受到来自四面八方的做热运动的分散介质的撞击而引起的无规则的运动叫布朗运动。布朗运动及其引起的扩散作用是溶胶的重要动力性质之一，如图2所示。分散相在分散介质中的沉降速度由下式表示：式中，r为粒子半径，B,0分别为粒子及介质的体积质量，为介质粘度，g为重力加速度。分散相粒

5、子本身的重力使粒子沉降；而介质的粘度及布朗运动引起的扩散作用阻止粒子下沉；两种作用相当时达到平衡，称之为沉降平衡。可应用沉降平衡原理，计算系统中体积粒子数的高度分布：式中，n2、n1分别为高度h2及h1处的体积粒子数。溶胶中的分散相由于受自身的重力作用而下沉的过程称为沉降。③溶胶的流变性质流变性质是指物质(液体或固体)在外力作用下流动与变形的性质。以液体在管道中进行层流时的情况为例（见图3），两液层间产生的摩擦阻力F为：F＝ηＡＤ式中，η为比例系数，称为牛顿粘度，单位为Ｎ·s·m－２或kg·s－１·m－１,A为液层接触面积,D为切变梯度。图

6、3流体在管道中呈层流流动时速度的径向分布yxy符合该式的流体叫牛顿流体。许多大分子溶液及溶胶常为非牛顿流体。对刚性的球形质点构成的稀溶胶，其粘度可由下式计算：η＝η０（１＋2.5）式中,为粒子的体积总和与溶胶系统总体积之比,η０为介质粘度。该式称为爱因斯坦(Einstein)公式。④溶胶的电学性质(i)带电界面的双电层结构大多数固体物质与极性介质接触后，在界面上会带电,从而形成双电层。关于双电层结构，按照斯特恩(Stern)模型，表示为图４(a)。若固体表面带正电荷，则双电层的溶液一侧由两层组成，第一层为吸附在固体表面的水化反离子层(与

7、固体表面所带电荷相反)，称为斯特恩层(stern)，因水化反离子与固体表面紧密靠近，又称为紧密层；第二层为扩散层。由固体表面至溶液本体间的电势差e叫热力学电势；由斯特恩面至溶液本体间的电势差δ叫斯特恩电势；而由滑动面至溶液本体间的电势差叫ζ电势，亦叫动电电势。图4斯特恩模型e斯特恩层(紧密层)+++++++++-------++++++++------+---扩散层--固体表面斯特恩面滑动面(a)(b)(ii)胶团的结构以KI溶液滴加至AgNO3溶液中形成的AgI溶胶为例，其胶团结构可用下图表示：固相[(AgI)mnAg+紧密层(n-x

8、)NO3-]x+扩散层xNO3－溶液本体胶核滑动面胶粒胶团(iii)电动现象由于胶粒是带电的，所以在电场作用下，或在外加