第六章,胶体化学pptConvertor.docVIP

PAGE / NUMPAGES 2014/1/7 0 第七章 胶体化学 0 2014/1/7 1 概论 1 2014/1/7 2 2 2014/1/7 3 3 2014/1/7 4 4 2014/1/7 5 高度分散的多相性和热力学不稳定性是胶体系统的主要特点 5 2014/1/7 6 6 研磨法 电弧法 超声分散法 更换溶剂法 物理凝聚法 化学反应法 §1 胶体系统的制备： 7 2014/1/7 8 松香乙醇溶液+ 水 ? 松香水溶胶 8 9 (2)化学凝聚法：利用生成不溶性物质的化学反应，控制析 晶过程，使其停留在胶核尺度的阶段，而得到溶胶。所谓控 制析晶过程，系指采用有利于大量形成晶核，减缓于晶体生 长的条件，例：采用较大的过饱和浓度，较低的操作温度。 例：在不断搅拌条件下，将FeCl3稀溶液，滴入沸腾的水 中水解，即可生成棕红色透明的Fe(OH)3 溶胶。 　 FeCl3(稀水溶液)+3H2O → Fe(OH)2溶胶 + 3HCl 为了获得稳定的溶胶，还需满足两个条件： 一是分散相在介质中的溶解度要小； 二是需要加入第三者作为稳定剂。 9 2014/1/7 10 三. 溶胶的净化: 　　常用渗析法，利用胶体粒子不能透过半透膜的特点 ，分离出溶胶中多余的电解质或其它杂质。 　　一般用羊皮纸，动物膀胱膜，硝酸或醋酸纤维素，等作为半透膜，将 溶胶装于膜内，再放入流动的水中，经过一段时间的渗透作用，即可达到 净化的目的。若加大渗透面积，适当提高温度，或加外电场，可加速渗透。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 10 2014/1/7 11 §2 胶体系统的性质 一. 胶体系统的光学性质 、Tyndall（丁铎尔）效应 丁铎尔效应：在暗室里，将一束聚集的光投射到胶体系统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的光柱，其中并有微粒闪烁。 1869年 Tyndall发现胶体系统有光散射现象 11 2014/1/7 12 12 2014/1/7 13 丁达尔现象的实质是溶胶对光的散射作用。 13 2014/1/7 14 系统完全均匀，所有散射光相互抵销，看不到散射光； 系统不均匀，散射光不会被相互抵销，可看到散射光。 14 15 2014/1/7 16 二. 胶体系统的动力性质 16 2014/1/7 17 布朗运动是分子热运动的必然结果。 以后发现，线度小于10-6m的粒子，在分散介质中都 有这种运动。（胶体尺度 10 -9~ 10-6m) 这种现象产生的原因是，分散介质分子处于不断的热运动中，从四面八方 断的撞击分散相粒子。对于大小在胶体尺度下的分散相粒子，粒子受到撞击次 较小,从各个方向受到的撞击力不能完全互相抵消,.在某一时刻,粒子从某一方向 到的冲量即可发生位移。此即布朗运动。 17 2014/1/7 18 该公式也可用于分散相粒子大小的测定，及阿伏加德 罗常数的测定。 18 2014/1/7 19 19 2014/1/7 20 胶体系统的扩散与溶液中溶质扩散一样，可用Fick 扩散第一定律来描述： 单位时间通过某一截面的物质的量dn/dt与该处的浓度梯度dc/dx及面积大小As成正比，其比例系数D 称为扩散系数，负号是因为扩散方向与浓梯方向相反 D 扩散系数 ? 单位浓度梯度下，单位时间通过单位面积的物质的量。单位：m2 ? s --1 20 D 可用来衡量扩散速率。 下表给出不同半径金溶胶的扩散系数。 可见，粒子越小，扩散系数越大，扩散能力越强。胶体粒子扩散速率要比真溶液小几百倍。 对于球形粒子，D 可由爱因斯坦－斯托克斯方程计算： 21 将上式结合，可得： 由测量一定时间间隔t内的粒子平均位移 ， 可求出 D 。 22 由 D，? 和 ?，可求出一个球形胶体粒子的质量： 球形粒子扩散系数计算式: 23 2014/1/7 24 而 1mol 胶体粒子的摩尔质量为： 注意： 1)当胶体粒子为多级分散时，求得的为粒子平均半径； 2）若粒子非球形，则算得半径为表观半径； 3）若粒子有溶剂化，算出半径为溶剂化粒子半径。 24 2014/1/7 25 25 2014/1/7 26 其中： C1，C2 为高度h1 ,h2 处粒子的数密度； M为粒子的摩尔质量；g 重力加速度； ?0 分散介质密度； ? 粒子密度； 26 2014/1/7 27 三. 溶胶系统的电学性质 溶胶是一个高度分散的非均相系统。分散相粒子与分散介质间有明显的相界面。实验发现，在外电场下，固、液两相可发生相对运动；反之，若迫使固、液两相作相