第九章界面与胶体化学.ppt

曲线积分与曲面积分 第九章 界面和胶体化学 §9.1 界面现象和界面Gibbs自由能 一. 界面Gibbs自由能与界面张力 二. 弯曲液面的附加压力 三. 弯曲液面上的饱和蒸汽压 §9.2 溶液的界(表)面吸附 3. 润湿作用 §9.3 固体表面的吸附 §9.4 气-固相表面催化反应 §9.5 胶体性质和结构 §9.6 溶胶的动力学性质 §9.7 溶胶的光学性质 §9.8 溶胶的电学性质 §9.9 溶胶稳定性的DLVO理论与聚沉 §9.10 大分子溶液的渗透压 唐南平衡 (2) 溶胶的相互聚沉 两种电性相反的溶胶混合发生聚沉. 它与电解质聚沉不同, 浓度要求严格, 两溶胶总电量相等时,才完全聚沉, 否则部分聚沉或不聚沉. 例如：明矾净水含悬浮物的水通常是负溶胶, 明矾的水解产物Al(OH)3 则为正溶胶, 两种电性相反的溶胶相互吸引发生聚沉, 达到净水的目的. 又如：不同型号的墨水混用也易发生聚沉. (3)大分子的保护作用和敏化作用 在溶胶中加入一定量的大分子溶液, 大分子化合物覆盖胶粒的表面上, 提高了胶粒对水的亲和力,可以显著提高溶胶的稳定性, 以至于加入少量的电解质也不发生聚沉——保护作用. 若大分子化合物没有完全覆盖在胶粒的表面上, 反而会使胶粒聚集在周围, 从而起到聚沉的桥梁, 加入电解质更易发生聚沉——敏化作用. (1) 乳状液 乳状溶 一种液体 (有机液体, 称为“油”) 以细小的小液珠的形式分散在另一种与它不互溶的液体(水或水溶液)之中形成的体系. 若油为分散相, 水为分散介质, 称为水包油型乳状液, 以“O/W”表示(如牛奶). 若水为分散相, 油为分散介质, 称为油包水型乳状液, 以“W/O”表示(如新开采的原油). 乳状液为一粗分散系, 由于比表面积大, 具有巨大的表面能, 为热力学不稳定体系, 即有多相和聚结不稳定特点, 也属于胶体研究的对象. 3. 乳状液 胶体分散系统及基本特性 1. 分散系统的分类 把一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统叫分散系统, 被分散的物质叫分散相, 分散相存在的介质叫分散介质。 按分散相粒子的大小把分散系统分为三类： 粒子半径 r 10-9m; 单相系统(如NaCl溶液);特征: 能通过滤纸和半透膜, 扩散能力大, 超显微镜下不可见. ① 分子分散系统 粒子半径 r 10-7m;多相系统(如乳状液); 特征: 不能通过滤纸和半透膜, 无扩散能力, 普通显微镜下可见. ② 粗分散系统 粒子半径10-9mr 10-7m; 多相系统 [如Fe(OH)溶胶]; 特征: 能通过滤纸但不能通过半透膜, 稍有扩散能力, 超显微镜下可分辨. ③ 胶体分散系统 这种分类法虽反映了不同系统的一些特征, 但忽略了其它许多性质的综合, 并非恰当. 如大分子溶液, 虽然半径落在10-7m～10-9m, 但以分子的形式分散在介质中. 在性质上, 既有胶体的一些性质, 也有不同于胶体的特殊性. 2. 胶体的基本特性 通过对胶体系统稳定性和胶粒结构的研究, 人们发现胶体系统包含了性质很不相同的两大类: ① 由难溶物分散在介质中所形成的憎液溶胶,简称溶胶。胶体粒子是由很大数目的分子构成, 分散相与分散介质存在物理界面, 为一不均匀的多相系统。再者分散度高, 有巨大的相界面, 即有巨大的表面能, 所以这种系统极易破坏而聚结沉淀, 聚结后往往不能复原, 故为热力学上不稳定、不可逆系统. ② 大分子溶液.分子大小达到胶体粒子的范围, 因此具有胶体的一些特征(如扩散慢, 不能通过半透膜等), 但属分子分散系统, 即大分子化合物在适当的介质中则自动溶解形成均相溶液. 若设法使其沉淀, 当除去沉淀剂后又自动溶解, 故为热力学上稳定的可逆系统. 由于大分子化合物与介质亲和力很强, 故称为亲液溶胶. 而憎液溶胶这个名词一直被保留下来。 在胶体系统研究中, 只有典型的憎液溶胶才能全面表现出胶体的特性, 概括起来, 其基本特性可归纳为：高分散性, 不均匀性, 聚结稳定性. 主要指溶胶中粒子的不规则运动以及由此而产生的扩散、渗透压以及在重力场中沉降平衡等性质. 1. 布朗(Brown)运动 布朗运动: 溶胶中粒子的不规则运动现象. 产生原因: 布朗运动是介质分子固有