第十章胶体分散系统课件.ppt

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1、第十章胶体分散系统9.1分散系统的分类及特征9.1-1分散系统的分类及胶体分散系统1.分散系统由均匀的介质及分散在其中的质点组成其质点大小无一定限制可以是均匀单相系统，亦可是不均匀多相系统2.分散系统分类粗分散系统一般粒大小大于100nm胶体分散系统1～100nm分子分散系统<1nm即溶液分散体系、分散相、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（dispersingmedium)。例如：云，牛奶，珍珠胶体

2、溶液可分为三种基本类型1）溶胶：由若干数量的低分子组成的胶体大小固体质点分散于液体中，分散相与分散介质互不溶解，两者无亲和力相界面大，不稳定系统。（类似于粗分散系统），常称之为憎液溶胶2）大分子溶液：大分子物质溶于适当溶剂中形成（大分子大小在胶体范围）分散相与分散介质间有亲和力→亲液溶胶，稳定均相3）缔和胶体：分散相是水溶性的低分子两亲性化合物，可缔合成胶体大小的质点，如胶束，并与溶解分子呈平衡胶体概念1861年，英国科学家ThomasGraham首次提出“胶体”——Colloid的概念。Graham将物质分成两类：晶体(

3、crystal)：蔗糖、食盐、硫酸及其无机盐类。在水中易扩散；能通过半透膜；蒸去水分后结晶析出。胶体(colloid)：Al(OH)3,Fe(OH)3,蛋白质，大分子化合物等。在水中不易扩散；不能通过半透膜；蒸去水分后成胶状。Graham首次认识到胶体的特性，这一点很重要；但将物质分成晶体和胶体是不正确的。俄国科学家维伊曼，对200多种化合物进行实验后发现：任何物质既可制成晶体又可制成胶体。例如：NaCl在水中是真溶液，而若分散在苯或醚中，则形成胶体溶液；硫磺分散在乙醇中为真溶液，而分散在水中则为水溶胶。胶体只是物质以一定

4、分散程度而存在的一种状态，而不是一种特殊类型的物质的固有状态。疏液溶胶形成的条件用大块的物体经过适当的步骤加以粉碎并分散在一定的介质中，就可能得到胶体。此时需要加入第三种物质（如表面活性剂）使其稳定。例如，制造白色油漆时将白颜料（TiO2,CaCO3等）在油料（分散介质）中研磨，同时加入金属皂做稳定剂；胶体石墨则常用羧甲基纤维素为稳定剂。在液相反应中，难溶物的生成有可能形成胶体。如反应液浓度很大，则难溶物生成时，有可能将液体介质包在里面，形成整块的冻状物，即凝胶；如反应液浓度为中等程度，反应后产生相当数量的晶粒；当反应液浓

5、度很稀，生成的难溶物晶粒很小，而又无长大条件时，才能得到胶体。此时同样需要第三种物质来稳定它，但可以是反应物本身。例如：Ba(CNS)2和MnSO4形成BaSO4时，反应物等量，得不到稳定的胶体；一种物质过量，才得到稳定的胶体。胶体的一般性质动力学性质：主要指胶体的不规则运动以及由此而产生的扩散、布朗运动，在外力场下浓度随高度的分布平衡。流变性质：是指物质的流动与变形性质，如油漆、钻井泥浆的使用等与流变特性有关。光学性质：当光线射入分散体系时，只有一部分光线能被吸收、散射或反射，这是高度分散性和不均匀性特点的反映，丁铎尔效

6、应即是。(4)电动力性质：电泳、电渗、流动电势和沉降电势都是溶胶电动性质所表现的现象。9.1-2质点形状与大小质点形状对分散系统性质有重要影响球形质点浓度20%粘度仅比纯介质高几倍线形···0.01%成凝胶而失去流动性胶体质点：微粒状，片状，棒状球形→r椭球→a/b，a/b>1，长～，a/b>>1，棒，a/b<1，扁～，a/b<<1，盘，片粘土→片状，聚合物→线状（无规线团模型）平均分子质量：i组分质量可表示为（ni：分子数，Mi：单个分子质量）其质量分数（w：总质量）物质量分数渗透压法重均分子质量：光散射法Z均分子质量

7、：超速离心法数均分子质量：对于单分散系统：对于多分散系统：可表示系统不均匀情况，偏离1越大，多分散性越显著。9.2胶体的动力性质9.2-1Brown运动与扩散固体质点在不停的做无规则运动，这种现象是布朗运动。它是由液体介质分子热运动撞击质点所引起的质点无规行走（受到不同速度、不同方向液体分子的撞击）尽管质点Brown运动的轨迹无规则，但只要观测时间固定，时间t内，质点在某一方向位移（平均位移）都具有一定数值。可用Einstein方程表示：分散相质点半径愈小，质点Brown运动的平均位移愈大由于胶体粒子比粗分散系统小得多，B

8、rown运动使得沉积不会发生。微观上：Brown运动宏观上：扩散和渗透在有浓度差存在时，质点会由高浓度处向低浓度处扩散Fick第一定律D：单位时间、浓度梯度、面积质点量m2·s-1室温下：D=10-10～10－11（大分子）10－9（小分子）Einstein曾导出扩散系数与质点运动阻力系数f的关系对于球