[理学]第三章 胶体溶液及表面现象.ppt

§3.1 溶胶 分散系：一种或几种物质以细小颗粒分散在另一种物质中所形成的体系。 一 分散系的分类 二 溶胶的性质 动力学性质 (Brownian motion) 1827 年植物学家布朗（Brown)用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。 后来又发现许多其它物质如煤、 化石、金属等的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动为布朗运动。 Brown运动(Brownian motion) Brown运动的本质 光学性质（丁达尔现象） 英国物理学家丁达尔(1820～1893年) 发现 一束会聚的强光?胶体?垂直方向看到一条发亮的光柱。 原理： 光线照射到物体表面时，可能产生两种情况： （1）颗粒的直径远远大于入射光的波长: 此时入射光被完全反射，不出现丁达尔效应； （2）物质的颗粒直径比入射波长小: 则发生光的散射作用而出现丁达尔现象。 丁达尔现象实例 电学性质 电泳—在外电场作用下， 分散质粒子在分散介质 中定向移动的现象 三 溶胶粒子的结构─胶团（电中性） 四 溶胶的稳定性和聚沉 溶胶的稳定性 布朗运动 胶粒带电 水化膜 溶胶的聚沉 加入电解质 加入带相反电荷的溶胶 加热 * §3.1 溶胶 §3.2 高分子化合物溶液 §3.3 表面现象 第三章 胶体溶液和表面现象 分散系 分散质（分散相）：被分散的物质 分散介质（分散剂）：容纳分散质的物质 分散系 分子或离子分散系 （真溶液） d 1 nm 胶体分散系 （溶胶and高分子溶液） 1 d 100 nm 粗分散系 （悬浊液and乳浊液） d 100 nm 布朗运动示意图 1903年发明了超显微镜，为研究布朗运动提供了物质条件。 用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规则“之”字形的运动，从而能够测出在一定时间内粒子的平均位移。 通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。 1905年和1906年爱因斯坦（Einstein)和斯莫鲁霍夫斯基（Smoluchowski)分别阐述了Brown运动的本质。 认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和不同方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的，由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不规则运动。随着粒子增大，撞击的次数增多，而作用力抵消的可能性亦大。 当半径大于5 ?m，Brown运动消失。 液体分子对胶体粒子的碰撞 因为溶胶的粒子直径在1-100 nm，而一般可见光的波长范围在400 -760 nm，所以可见光通过溶胶时便产生明显的散射作用。 胶体：云、雾、烟尘 分散剂：空气 分散质：微小的尘埃或液滴 电泳管示意图 直流电 Fe(OH)3 胶粒带正电荷称为正溶胶,一般金属氢氧化物的溶胶即为正溶胶。 胶粒带负电荷称为负溶胶,如：土壤、硫化物、硅酸等溶胶。 胶体粒子带电的主要原因： 吸附作用 固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关的离子，或者能够在固体表面上形成难电离或难溶解物质的离子 “相似相吸原理” FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ FeO+ 分散质 [Fe(OH)3]m Fe(OH)3胶核吸附电位离子的示意图 1.固体粒子(AgI)m称为胶核，由于吸附而带电； 2.稳定剂KI存在:由于静电作用，反离子被吸引在带电胶核的周围，形成吸附层，在电场的作用下，吸附层随胶核运动；即胶粒在运动； 3.由于热运动，部分反离子分散在紧密层外，形成扩散层。 4.溶胶带正电或负电是指胶粒， 整个胶团为电中性 吸附层 扩散层 胶核 胶团结构 以AgI为例： AgNO3 + KI = AgI +KNO3 当AgNO3 过量时， 胶粒带正电荷，胶团结构如下： [ （AgI )m ? n Ag+ ? ( n -x ) NO3- ] x+ ? x NO3- 胶核 电位离子 反离子 反离子 吸附层 扩散层 胶粒（带正电） 胶团