膠體分散體系-PPT課件

1、2022年2月21日星期一物理化學(xué)第10章2022年2月21日星期一作業(yè)：作業(yè)：Pag. 452Pag. 452453453 第一次第一次1 1、3 3、5 5、6 6、7 7、8 8 、9 9、1010第二次第二次1111、1212、1313、14 14 、1515第10章 膠體 作業(yè)2022年2月21日星期一學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)要求：u1. 1. 熟悉膠體分散體系的基本特性。熟悉膠體分散體系的基本特性。u2. 2. 掌握溶膠的光學(xué)性質(zhì)，熟悉溶膠的動力性質(zhì)。掌握溶膠的光學(xué)性質(zhì)，熟悉溶膠的動力性質(zhì)。u3. 3. 掌握溶膠的電學(xué)性質(zhì)。掌握溶膠的電學(xué)性質(zhì)。u4.4.掌握膠粒的雙電層結(jié)構(gòu)及影響掌握膠粒的雙

2、電層結(jié)構(gòu)及影響（ZetaZeta）電位）電位的因素。的因素。u5. 5. 了解掌握溶膠在穩(wěn)定性方面的特點及電解質(zhì)對了解掌握溶膠在穩(wěn)定性方面的特點及電解質(zhì)對其穩(wěn)定性的影響。其穩(wěn)定性的影響。u6.6.掌握大分子溶液與溶膠、真溶液的區(qū)別。掌握大分子溶液與溶膠、真溶液的區(qū)別。2022年2月21日星期一u10.1 膠體分散系統(tǒng)概論第十章 分散體系u10.2 溶膠的動力學(xué)和光學(xué)性質(zhì)u10.3 溶膠的電學(xué)性質(zhì)u10.4 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用u10.5大分子概說u10.6 Donnan平衡2022年2月21日星期一10.1 膠體分散體系概述膠粒的結(jié)構(gòu)分散相與分散介質(zhì)分散體系分類 （1）按分散相粒子的大小分類

3、 （2）按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類 （3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類憎液溶膠的特性膠粒的形狀2022年2月21日星期一分散相與分散介質(zhì) 把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成分散體系。其中，被分散的物質(zhì)稱為分散相（dispersed phase），另一種物質(zhì)稱為分散介質(zhì)（dispersing medium)。例如：云，牛奶，珍珠2022年2月21日星期一分散體系分類分類體系通常有三種分類方法： 分子分散體系 膠體分散體系 粗分散體系按分散相粒子的大小分類：按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類： 液溶膠 固溶膠 氣溶膠按膠體溶液的穩(wěn)定性分類： 憎液溶膠 親液溶膠2022年2月21日星期一（1）按分散相粒

4、子的大小分類 1.分子分散體系 分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，沒有界面，是均勻的單相，分子半徑大小在10-9 m(1nm)以下 。通常把這種體系稱為真溶液，如CuSO4溶液。2.膠體分散體系 分散相粒子的半徑在1 nm100 nm之間的體系。目測是均勻的，但實際是多相不均勻體系。也有的將1 nm 1000 nm之間的粒子歸入膠體范疇。3.粗分散體系 當(dāng)分散相粒子大于1000 nm,目測是混濁不均勻體系，放置后會沉淀或分層，如黃河水。2022年2月21日星期一（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類1.液溶膠 將液體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時，則形成不同的液溶膠：A.液-

5、固溶膠 如油漆，AgI溶膠B.液-液溶膠 如牛奶，石油原油等乳狀液C.液-氣溶膠 如泡沫2022年2月21日星期一（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類2.固溶膠 將固體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時，則形成不同的固溶膠：A.固-固溶膠 如有色玻璃，不完全互溶的合金B(yǎng).固-液溶膠 如珍珠，某些寶石C.固-氣溶膠 如泡沫塑料，沸石分子篩2022年2月21日星期一（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類3.氣溶膠 將氣體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為固體或液體時，形成氣-固或氣-液溶膠，但沒有氣-氣溶膠，因為不同的氣體混合后是單相均一體系，不屬于膠體范圍.A.氣-固溶膠 如煙，含塵的空氣B

6、.氣-液溶膠 如霧，云2022年2月21日星期一（3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類1.憎液溶膠 半徑在1 nm100 nm之間的難溶物固體粒子分散在液體介質(zhì)中，有很大的相界面，易聚沉，是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系。 一旦將介質(zhì)蒸發(fā)掉，再加入介質(zhì)就無法再形成溶膠，是 一個不可逆體系，如氫氧化鐵溶膠、碘化銀溶膠等。 這是膠體分散體系中主要研究的內(nèi)容。2022年2月21日星期一（3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類 15/12-15ZY2.親液溶膠 半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的大分子溶解在合適的半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的大分子溶解在合適的溶劑中，一旦將溶劑蒸發(fā)，大分子化合物凝聚，再加溶劑中，一旦將溶劑蒸發(fā)，大分子化合物凝聚，再

7、加入溶劑，又可形成溶膠，入溶劑，又可形成溶膠，親液溶膠是熱力學(xué)上穩(wěn)定、親液溶膠是熱力學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系?？赡娴捏w系。2022年2月21日星期一憎液溶膠的特性 15/12-15 YX（1）特有的分散程度 粒子的大小在粒子的大小在10-910-7 m之間，因而擴(kuò)散較慢，不能透之間，因而擴(kuò)散較慢，不能透過半透膜，滲透壓低但有較強(qiáng)的動力學(xué)穩(wěn)定性過半透膜，滲透壓低但有較強(qiáng)的動力學(xué)穩(wěn)定性 和乳光現(xiàn)象。和乳光現(xiàn)象。（2）多相不均勻性多相不均勻性 具有納米級的粒子是由許多離子或分子聚結(jié)而成，結(jié)構(gòu)具有納米級的粒子是由許多離子或分子聚結(jié)而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有的保持了該難溶鹽的原有晶體結(jié)構(gòu)，而且粒子大小復(fù)雜，有的保持

8、了該難溶鹽的原有晶體結(jié)構(gòu)，而且粒子大小不一，與介質(zhì)之間有明顯的相界面，比表面很大。不一，與介質(zhì)之間有明顯的相界面，比表面很大。（3）熱力學(xué)不穩(wěn)定性熱力學(xué)不穩(wěn)定性 因為粒子小，比表面大，表面自由能高，是熱力學(xué)不因為粒子小，比表面大，表面自由能高，是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，有自發(fā)降低表面自由能的趨勢，即小粒子會自穩(wěn)定體系，有自發(fā)降低表面自由能的趨勢，即小粒子會自動聚結(jié)成大粒子。動聚結(jié)成大粒子。2022年2月21日星期一膠粒的結(jié)構(gòu) 形成憎液溶膠的形成憎液溶膠的必要條件必要條件是：是： （1 1）分散相的溶解度要??；分散相的溶解度要??； （2 2）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易

9、 聚結(jié)而聚沉。聚結(jié)而聚沉。 2022年2月21日星期一膠粒的結(jié)構(gòu) 膠粒的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，先有一定量的難溶物分子膠粒的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，先有一定量的難溶物分子聚結(jié)形成膠粒的中心，稱為聚結(jié)形成膠粒的中心，稱為膠核膠核； 然后膠核選擇性的吸附穩(wěn)定劑中的一種離子，形然后膠核選擇性的吸附穩(wěn)定劑中的一種離子，形成緊密吸附層；由于正、負(fù)電荷相吸，在緊密層外形成緊密吸附層；由于正、負(fù)電荷相吸，在緊密層外形成反號離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電成反號離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電荷的荷的膠粒膠粒；膠粒與擴(kuò)散層中的反號離子，形成一個電中性的膠粒與擴(kuò)散層中的反號離子，形成一個電中性的膠團(tuán)膠團(tuán)。2022年

10、2月21日星期一膠粒的結(jié)構(gòu) 膠核吸附離子是有選擇性的，首先吸附與膠核中膠核吸附離子是有選擇性的，首先吸附與膠核中相同的某種離子，用同離子效應(yīng)使膠核不易溶解。相同的某種離子，用同離子效應(yīng)使膠核不易溶解。 若無相同離子，則首先吸附水化能力較弱的負(fù)離若無相同離子，則首先吸附水化能力較弱的負(fù)離子，所以自然界中的膠粒大多帶負(fù)電，如泥漿水、豆子，所以自然界中的膠粒大多帶負(fù)電，如泥漿水、豆?jié){等都是負(fù)溶膠。漿等都是負(fù)溶膠。 2022年2月21日星期一膠粒的結(jié)構(gòu)例1：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 過量的 KI 作穩(wěn)定劑 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式 ： (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |

11、_|膠核膠粒（帶負(fù)電）膠團(tuán)（電中性）膠核膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)的圖示式：2022年2月21日星期一膠粒的結(jié)構(gòu)例2：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 過量的 AgNO3 作穩(wěn)定劑 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式： (AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 |_|_|膠核膠粒（帶正電）膠團(tuán)（電中性）膠核膠粒膠團(tuán) 膠團(tuán)的圖示式：2022年2月21日星期一膠粒的形狀 作為憎液溶膠基本質(zhì)點的膠粒并非都是球形，而膠粒的形狀對膠體性質(zhì)有重要影響。 質(zhì)點為球形的，流動性較好；若為帶狀的，則流動性較差，易產(chǎn)生觸變現(xiàn)象。2022年2月21日星期一膠粒的形狀例如：（1）聚苯乙烯膠乳是球形質(zhì)點（2） V2O5 溶膠

12、是帶狀的質(zhì)點（3） Fe(OH)3 溶膠是絲狀的質(zhì)點2022年2月21日星期一溶膠的制備與凈化 15/12-15HK溶膠的制備 （1）分散法 1.研磨法 2.膠溶法 3.超聲波分散法 4.電弧法（2）凝聚法 1.化學(xué)凝聚法 2.物理凝聚法溶膠的凈化 （1）滲析法（2）超過濾法2022年2月21日星期一溶膠的制備 制備溶膠必須使分散相粒子的大小落在膠體分制備溶膠必須使分散相粒子的大小落在膠體分散體系的范圍之內(nèi)，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。制備方散體系的范圍之內(nèi)，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。制備方法大致可分為兩類：法大致可分為兩類： （1 1）分散法分散法 用機(jī)械、化學(xué)等方法使固體的粒子變小。用機(jī)械、化學(xué)等方法使

13、固體的粒子變小。 （2 2）凝聚法凝聚法 使分子或離子聚結(jié)成膠粒使分子或離子聚結(jié)成膠粒2022年2月21日星期一用這兩種方法直接制出的粒子稱為用這兩種方法直接制出的粒子稱為原級粒子。原級粒子。 溶膠的制備 視具體制備條件不同，這些粒子又可以聚視具體制備條件不同，這些粒子又可以聚集成較大的集成較大的次級粒子次級粒子。 通常所制備的溶膠中粒子的大小不是均一通常所制備的溶膠中粒子的大小不是均一的，是一個的，是一個多級分散體系多級分散體系。2022年2月21日星期一溶膠的制備-研磨法1.1.研磨法研磨法 用機(jī)械粉碎的方法將固體磨細(xì)。用機(jī)械粉碎的方法將固體磨細(xì)。 這種方法適用于脆而易碎的物質(zhì)，對于柔韌這

14、種方法適用于脆而易碎的物質(zhì)，對于柔韌性的物質(zhì)必須先硬化后再粉碎。例如，將廢輪胎性的物質(zhì)必須先硬化后再粉碎。例如，將廢輪胎粉碎，先用液氮處理，硬化后再研磨。粉碎，先用液氮處理，硬化后再研磨。 膠體磨的形式很多，其分散能力因構(gòu)造和轉(zhuǎn)膠體磨的形式很多，其分散能力因構(gòu)造和轉(zhuǎn)速的不同而不同。速的不同而不同。2022年2月21日星期一溶膠的制備-膠溶法 膠溶法膠溶法又稱又稱解膠法解膠法，是將新鮮的凝聚膠粒重新分，是將新鮮的凝聚膠粒重新分散在介質(zhì)中形成溶膠，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。散在介質(zhì)中形成溶膠，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。 這種穩(wěn)定劑又稱這種穩(wěn)定劑又稱膠溶劑膠溶劑。根據(jù)膠核所能吸附的離。根據(jù)膠核所能吸附的離子而選

15、用合適的電解質(zhì)作膠溶劑。子而選用合適的電解質(zhì)作膠溶劑。 這種方法一般用在化學(xué)凝聚法制溶膠時，為了將這種方法一般用在化學(xué)凝聚法制溶膠時，為了將多余的電解質(zhì)離子去掉，先將膠粒過濾，洗滌，然后多余的電解質(zhì)離子去掉，先將膠粒過濾，洗滌，然后盡快分散在含有膠溶劑的介質(zhì)中，形成溶膠。盡快分散在含有膠溶劑的介質(zhì)中，形成溶膠。 2022年2月21日星期一例如：例如：溶膠的制備-膠溶法AgCl (新鮮沉淀）新鮮沉淀） AgCl(溶膠）溶膠）AgNOKCl3加或 Fe(OH)3（新鮮沉淀）（新鮮沉淀） Fe(OH)3 ( (溶膠）溶膠）3FeCl加2022年2月21日星期一溶膠的制備-超聲分散法 3.超聲分散法

16、這種方法目前只用來制備乳狀液。這種方法目前只用來制備乳狀液。 如圖所示，將分散相和分如圖所示，將分散相和分散介質(zhì)兩種不混溶的液體放在散介質(zhì)兩種不混溶的液體放在樣品管樣品管4 4中。樣品管固定在變壓中。樣品管固定在變壓器油浴中。器油浴中。 在兩個電極上通入高頻電在兩個電極上通入高頻電流，使電極中間的石英片發(fā)生流，使電極中間的石英片發(fā)生機(jī)械振蕩，使管中的兩個液相機(jī)械振蕩，使管中的兩個液相均勻地混合成乳狀液。均勻地混合成乳狀液。 2022年2月21日星期一超聲分散法超聲分散法溶膠的制備-超聲分散法2022年2月21日星期一溶膠的制備-電弧法 電弧法主要用于制備金、電弧法主要用于制備金、銀、鉑等金屬溶

17、膠。制備過程銀、鉑等金屬溶膠。制備過程包括先分散后凝聚兩個過程。包括先分散后凝聚兩個過程。4.電弧法 將金屬做成兩個電極，浸在將金屬做成兩個電極，浸在水中，盛水的盤子放在冷浴中。水中，盛水的盤子放在冷浴中。在水中加入少量在水中加入少量NaOH 作為穩(wěn)定作為穩(wěn)定劑。劑。 制備時在兩電極上施加制備時在兩電極上施加 100V 左右的直流電，調(diào)節(jié)左右的直流電，調(diào)節(jié)電極之間的距離，使之發(fā)生電火花，這時表面金屬蒸發(fā)，電極之間的距離，使之發(fā)生電火花，這時表面金屬蒸發(fā)，是分散過程，接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。是分散過程，接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。2022年2月21日星期一4.電弧法溶膠的

18、制備-電弧法2022年2月21日星期一溶膠的制備-凝聚法 1. 1.化學(xué)凝聚法化學(xué)凝聚法 通過各種化學(xué)反應(yīng)使生成物呈過飽和狀態(tài)，通過各種化學(xué)反應(yīng)使生成物呈過飽和狀態(tài)，使初生成的難溶物微粒結(jié)合成膠粒，在少量穩(wěn)定使初生成的難溶物微粒結(jié)合成膠粒，在少量穩(wěn)定劑存在下形成溶膠，這種穩(wěn)定劑一般是某一過量劑存在下形成溶膠，這種穩(wěn)定劑一般是某一過量的反應(yīng)物。例如：的反應(yīng)物。例如：A. .復(fù)分解反應(yīng)制硫化砷溶膠復(fù)分解反應(yīng)制硫化砷溶膠 2H3AsO3（稀）（?。? 3H2S As2S3（溶膠）（溶膠）+6H2OB.水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠 FeCl3 （稀）（?。?3H2O （熱）（熱） Fe

19、(OH)3 （溶膠）（溶膠）+3HCl2022年2月21日星期一 C. .氧化還原反應(yīng)制備硫溶膠氧化還原反應(yīng)制備硫溶膠 2H2S( (?。┫。? SO2( (g) ) 2H2O +3S ( (溶膠）溶膠） Na2S2O3 +2HCl 2NaCl +H2O +SO2 +S ( (溶膠）溶膠） E.離子反應(yīng)制氯化銀溶膠離子反應(yīng)制氯化銀溶膠 AgNO3（?。ㄏ。? KCl（稀）（稀） AgCl ( (溶膠）溶膠） +KNO3D.還原反應(yīng)制金溶膠還原反應(yīng)制金溶膠 2HAuCl4( (?。┫。? 3HCHO +11KOH 2Au( (溶膠）溶膠）+3HCOOK + 8KCl + 8H2O 溶膠的制備-

20、凝聚法2022年2月21日星期一 2. 2.物理凝聚法物理凝聚法 A. . 更換溶劑法更換溶劑法 利用物質(zhì)在不同溶劑中溶解度的顯著差別來制利用物質(zhì)在不同溶劑中溶解度的顯著差別來制備溶膠，而且兩種溶劑要能完全互溶。備溶膠，而且兩種溶劑要能完全互溶。 例例1 1. .松香易溶于乙醇而難溶于水，將松香的乙松香易溶于乙醇而難溶于水，將松香的乙醇溶液滴入水中可制備松香的水溶膠醇溶液滴入水中可制備松香的水溶膠 。 例例2 2. .將硫的丙酮溶液滴入將硫的丙酮溶液滴入90左右的熱水中，丙左右的熱水中，丙酮蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。酮蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。溶膠的制備-凝聚法2022年2月21日星期一例圖：溶膠

21、的制備-凝聚法B. .蒸氣驟冷法蒸氣驟冷法將汞的蒸氣通入冷水將汞的蒸氣通入冷水中就可以得到汞的水中就可以得到汞的水溶膠。溶膠。2022年2月21日星期一溶膠的凈化 在制備溶膠的過程中，常生成一些多余的電解質(zhì)，在制備溶膠的過程中，常生成一些多余的電解質(zhì)，如制備如制備 Fe(OH)3溶膠時生成的溶膠時生成的HCl。 少量電解質(zhì)可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過多的電少量電解質(zhì)可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過多的電解質(zhì)存在會使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。解質(zhì)存在會使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。 凈化的方法主要有凈化的方法主要有滲析法滲析法和和超過濾法超過濾法。 2022年2月21日星期一 （1

22、）滲析法滲析法 簡單滲析簡單滲析 將需要凈化將需要凈化的溶膠放在羊皮紙或動物膀的溶膠放在羊皮紙或動物膀胱等半透膜制成的容器內(nèi)，胱等半透膜制成的容器內(nèi)，膜外放純?nèi)軇?。膜外放純?nèi)軇Ｈ苣z的凈化 利用濃差因素，多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲透，利用濃差因素，多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲透，經(jīng)常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。經(jīng)常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。 如將裝有溶膠的半透膜容器不斷旋轉(zhuǎn)，可以加快如將裝有溶膠的半透膜容器不斷旋轉(zhuǎn)，可以加快滲析速度。滲析速度。2022年2月21日星期一簡單滲析簡單滲析溶膠的凈化2022年2月21日星期一 電滲析電滲析 為了加快滲析速為了加快滲析速度

23、，在裝有溶膠的半透膜兩度，在裝有溶膠的半透膜兩側(cè)外側(cè)外加一個電場加一個電場，使多余的，使多余的電解質(zhì)離子向相應(yīng)的電極作電解質(zhì)離子向相應(yīng)的電極作定向移動。溶劑水不斷自動定向移動。溶劑水不斷自動更換，這樣可以提高凈化速更換，這樣可以提高凈化速度。這種方法稱為電滲析法。度。這種方法稱為電滲析法。（1）滲析法滲析法 溶膠的凈化2022年2月21日星期一電滲析電滲析溶膠的凈化2022年2月21日星期一 用用半透膜作過濾膜半透膜作過濾膜，利，利用吸濾或加壓的方法使膠粒用吸濾或加壓的方法使膠粒與含有雜質(zhì)的介質(zhì)在壓差作與含有雜質(zhì)的介質(zhì)在壓差作用下迅速分離。用下迅速分離。（2）超過濾法超過濾法溶膠的凈化 將半透

24、膜上的膠粒迅將半透膜上的膠粒迅速用含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)再速用含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)再次分散。次分散。2022年2月21日星期一(3）電超過濾：電超過濾：溶膠的凈化 有時為了加快有時為了加快過濾速度，在半透過濾速度，在半透膜兩邊安放電極，膜兩邊安放電極，施以一定電壓，使施以一定電壓，使電滲析和超過濾合電滲析和超過濾合并使用，這樣可以并使用，這樣可以降低超過濾壓力。降低超過濾壓力。2022年2月21日星期一10.2 溶膠的動力學(xué)和光學(xué)性質(zhì) Brown 運(yùn)動 膠粒的擴(kuò)散 溶膠的滲透壓 沉降平衡 高度分布定律 光散射現(xiàn)象 Tyndall效應(yīng) 超顯微鏡2022年2月21日星期一Brown運(yùn)動(Brownian m

25、otion) 1827 年植物學(xué)家年植物學(xué)家布朗（布朗（Brown)用顯微鏡觀察用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運(yùn)動。到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運(yùn)動。 后來又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、后來又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、 化石、金屬等化石、金屬等的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運(yùn)動的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運(yùn)動為為布朗運(yùn)動布朗運(yùn)動。 但在很長的一段時間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒有但在很長的一段時間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒有得到闡明。得到闡明。 2022年2月21日星期一Brown運(yùn)動(Brownian motion) 1903年發(fā)明了年發(fā)明了超顯微超顯微鏡鏡，

26、為研究布朗運(yùn)動提供，為研究布朗運(yùn)動提供了物質(zhì)條件。了物質(zhì)條件。 用超顯微鏡可以觀察用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則規(guī)則“之之”字形的運(yùn)動，字形的運(yùn)動，從而能夠測出在一定時從而能夠測出在一定時間內(nèi)粒子的平均位移。間內(nèi)粒子的平均位移。 通過大量觀察，得出結(jié)論：通過大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，布朗運(yùn)動粒子越小，布朗運(yùn)動越激烈。越激烈。其運(yùn)動激烈的程度不隨時間而改變，但其運(yùn)動激烈的程度不隨時間而改變，但隨溫隨溫度的升高而增加。度的升高而增加。2022年2月21日星期一Brown運(yùn)動的本質(zhì) 1905年和年和1906年年愛因斯愛因斯坦（坦（Einstein)和斯莫魯霍夫和斯

27、莫魯霍夫斯基（斯基（Smoluchowski)分別分別闡述了闡述了Brown運(yùn)動的本質(zhì)。運(yùn)動的本質(zhì)。 認(rèn)為認(rèn)為Brown運(yùn)動是分散介質(zhì)分子以不同大小和不運(yùn)動是分散介質(zhì)分子以不同大小和不同方向的力對膠體粒子不斷撞擊而產(chǎn)生的，由于受到同方向的力對膠體粒子不斷撞擊而產(chǎn)生的，由于受到的力不平衡，所以連續(xù)以不同方向、不同速度作不規(guī)的力不平衡，所以連續(xù)以不同方向、不同速度作不規(guī)則運(yùn)動。隨著粒子增大，撞擊的次數(shù)增多，而作用力則運(yùn)動。隨著粒子增大，撞擊的次數(shù)增多，而作用力抵消的可能性亦大。抵消的可能性亦大。當(dāng)半徑大于5 m，Brown運(yùn)動消失。2022年2月21日星期一Brown運(yùn)動的本質(zhì)2022年2月21日

28、星期一Brown運(yùn)動的本質(zhì) Einstein認(rèn)為，溶膠粒子的認(rèn)為，溶膠粒子的Brown運(yùn)動與分子運(yùn)動類運(yùn)動與分子運(yùn)動類似，平均動能為似，平均動能為 。并假設(shè)粒子是球形的，運(yùn)用分子運(yùn)。并假設(shè)粒子是球形的，運(yùn)用分子運(yùn)動論的一些基本概念和公式，得到動論的一些基本概念和公式，得到Brown運(yùn)動的公式為：運(yùn)動的公式為：32kT式中式中 是在觀察時間是在觀察時間t內(nèi)粒子內(nèi)粒子沿沿x軸方向的平均位移；軸方向的平均位移；xr為膠粒的半徑；為膠粒的半徑；為介質(zhì)的粘度；為介質(zhì)的粘度；L為阿伏加德羅常數(shù)。為阿伏加德羅常數(shù)。 213rtLRTx 這個公式把粒子的位移與粒子的大小、介質(zhì)粘度、這個公式把粒子的位移與粒子的

29、大小、介質(zhì)粘度、溫度以及觀察時間等聯(lián)系起來。溫度以及觀察時間等聯(lián)系起來。2022年2月21日星期一膠粒的擴(kuò)散 膠粒也有熱運(yùn)動，因此也具有擴(kuò)散和滲透壓。只膠粒也有熱運(yùn)動，因此也具有擴(kuò)散和滲透壓。只是溶膠的濃度較稀，這種現(xiàn)象很不顯著。是溶膠的濃度較稀，這種現(xiàn)象很不顯著。 如圖所示，在如圖所示，在CDFE的桶內(nèi)的桶內(nèi)盛溶膠，在某一截面盛溶膠，在某一截面AB的兩側(cè)的兩側(cè)溶膠的濃度不同，溶膠的濃度不同，C1 1 C2。 由于分子的熱運(yùn)動和膠粒的布朗運(yùn)動，可以觀察到膠由于分子的熱運(yùn)動和膠粒的布朗運(yùn)動，可以觀察到膠粒從粒從C1區(qū)向區(qū)向C2區(qū)遷移的現(xiàn)象，這就是區(qū)遷移的現(xiàn)象，這就是膠粒的擴(kuò)散作用膠粒的擴(kuò)散作用。

30、2022年2月21日星期一膠粒的擴(kuò)散2022年2月21日星期一溶膠的滲透壓 由于膠粒不能透過半透膜，而介質(zhì)分子或外加由于膠粒不能透過半透膜，而介質(zhì)分子或外加的電解質(zhì)離子可以透過半透膜，所以有從化學(xué)勢高的電解質(zhì)離子可以透過半透膜，所以有從化學(xué)勢高的一方向化學(xué)勢低的一方自發(fā)滲透的趨勢。的一方向化學(xué)勢低的一方自發(fā)滲透的趨勢。 溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式計算：溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式計算：cRT 式中式中c為膠粒的濃度。由于憎液溶液不穩(wěn)定，濃度為膠粒的濃度。由于憎液溶液不穩(wěn)定，濃度不能太大，所以測出的滲透壓及其它依數(shù)性質(zhì)都很小。不能太大，所以測出的滲透壓及其它依數(shù)性質(zhì)都很小。 但

31、是親液溶膠或膠體的電解質(zhì)溶液，可以配制高但是親液溶膠或膠體的電解質(zhì)溶液，可以配制高濃度溶液，用滲透壓法可以求它們的摩爾質(zhì)量。濃度溶液，用滲透壓法可以求它們的摩爾質(zhì)量。2022年2月21日星期一沉降平衡（sedimentation equilibrium） 溶膠是高度分散體系，膠溶膠是高度分散體系，膠粒一方面受到重力吸引而下降，粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗運(yùn)動促使?jié)饬硪环矫嬗捎诓祭蔬\(yùn)動促使?jié)舛融呌诰?。度趨于均一?當(dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相當(dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相等時，粒子的分布達(dá)到平衡，等時，粒子的分布達(dá)到平衡，粒子的濃度隨高度不同有一定粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，如圖所示。

32、的梯度，如圖所示。 這種平衡稱為這種平衡稱為沉降平衡沉降平衡。2022年2月21日星期一 達(dá)到沉降平衡時達(dá)到沉降平衡時，粒子隨高度分布的粒子隨高度分布的情況與氣體類似，可以用高度分布定律。情況與氣體類似，可以用高度分布定律。高度分布定律 如圖所示，設(shè)容器截面積為如圖所示，設(shè)容器截面積為A，粒子為球型，半徑為粒子為球型，半徑為r，粒子與介質(zhì)，粒子與介質(zhì)的密度分別為的密度分別為 和和 ，在，在 x1和和x2處單處單位體積的粒子數(shù)分別位體積的粒子數(shù)分別N1，N2， 為滲透壓，為滲透壓，g為重力加速度。為重力加速度。 0304d()3NA xrg 在高度為在高度為dx的這層的這層溶膠中，使溶膠中，使N

33、個粒子下個粒子下降的重力為：降的重力為：2022年2月21日星期一dddNAART cARTL 該層中粒子所受的擴(kuò)散力為該層中粒子所受的擴(kuò)散力為 ，負(fù)號表示擴(kuò)散，負(fù)號表示擴(kuò)散力與重力相反。力與重力相反。 ，則，則cRTdA30d4d()3NRTN xrgL達(dá)到沉降平衡時，這兩種力相等，得達(dá)到沉降平衡時，這兩種力相等，得高度分布定律2022年2月21日星期一 這就是這就是高度分布公式高度分布公式。粒子質(zhì)量愈大，其平衡濃。粒子質(zhì)量愈大，其平衡濃度隨高度的降低亦愈大。度隨高度的降低亦愈大。積分得：積分得：)()(34ln120312xxgLrNNRT高度分布定律32021141exp()()3Nrg

34、L xxNRT或：或：2022年2月21日星期一光散射現(xiàn)象 當(dāng)光束通過分散體系時，一部分自由地通過，當(dāng)光束通過分散體系時，一部分自由地通過，一部分被吸收、反射或散射。可見光的波長約在一部分被吸收、反射或散射。可見光的波長約在400700 nm之間。之間。 （1）當(dāng)光束通過）當(dāng)光束通過粗分散體系粗分散體系，由于粒子大于入射，由于粒子大于入射光的波長，主要發(fā)生光的波長，主要發(fā)生反射反射，使體系呈現(xiàn)混濁。，使體系呈現(xiàn)混濁。 （2）當(dāng)光束通過）當(dāng)光束通過膠體溶液膠體溶液，由于膠粒直徑小于可，由于膠粒直徑小于可見光波長，主要發(fā)生見光波長，主要發(fā)生散射散射，可以看見乳白色的光柱。，可以看見乳白色的光柱。

35、（3）當(dāng)光束通過）當(dāng)光束通過分子溶液分子溶液，由于溶液十分均勻，散，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，射光因相互干涉而完全抵消，看不見散射光看不見散射光。2022年2月21日星期一光散射的本質(zhì) 光是一種電磁波，照射溶膠時，粒子中的電子光是一種電磁波，照射溶膠時，粒子中的電子被迫振動，成為二次光源，向各個方向發(fā)射與入射被迫振動，成為二次光源，向各個方向發(fā)射與入射光頻率相同的電磁波，這就是散射光波，也就是我光頻率相同的電磁波，這就是散射光波，也就是我們觀察到的散射光（亦稱乳光）。們觀察到的散射光（亦稱乳光）。 分子溶液分子溶液十分均勻，這種散射光因相互干涉而完十分均勻，這種散射光因相互

36、干涉而完全抵消，全抵消，看不到散射光看不到散射光。 溶膠溶膠是多相不均勻體系，在膠粒和介質(zhì)分子上產(chǎn)是多相不均勻體系，在膠粒和介質(zhì)分子上產(chǎn)生的散射光不能完全抵消，因而生的散射光不能完全抵消，因而能觀察到散射現(xiàn)象能觀察到散射現(xiàn)象。2022年2月21日星期一Tyndall效應(yīng) Tyndall效應(yīng)實效應(yīng)實際上已成為判別溶際上已成為判別溶膠與分子溶液的最膠與分子溶液的最簡便的方法。簡便的方法。 1869年年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會聚光通過溶膠，發(fā)現(xiàn)，若令一束會聚光通過溶膠，從側(cè)面（即與光束垂直的方向）可以看到一個發(fā)光的圓從側(cè)面（即與光束垂直的方向）可以看到一個發(fā)光的圓錐體，這就是錐體，這就是Tyn

37、dall效應(yīng)效應(yīng)。其他分散體系也會產(chǎn)生一。其他分散體系也會產(chǎn)生一點散射光，但遠(yuǎn)不如溶膠顯著。點散射光，但遠(yuǎn)不如溶膠顯著。 2022年2月21日星期一Tyndall效應(yīng)2022年2月21日星期一超顯微鏡的特點 普通顯微鏡普通顯微鏡分辨率不高，只能分辨出半徑在分辨率不高，只能分辨出半徑在200 nm以上以上的粒子，所以看不到膠體粒子。的粒子，所以看不到膠體粒子。 超顯微鏡超顯微鏡分辨率高，可以研究半徑為分辨率高，可以研究半徑為5150 nm的粒子。但是，的粒子。但是， 超顯微鏡觀察的不是膠粒本身，而是超顯微鏡觀察的不是膠粒本身，而是觀察膠粒發(fā)出的散射光。是目前研究憎液溶膠非常有觀察膠粒發(fā)出的散射光

38、。是目前研究憎液溶膠非常有用的手段之一。用的手段之一。2022年2月21日星期一 從超顯微鏡可以獲得哪些有用信息？從超顯微鏡可以獲得哪些有用信息？（1） 可以測定球狀膠粒的平均半徑?？梢詼y定球狀膠粒的平均半徑。（2） 間接推測膠粒的形狀和不對稱性。例如，球狀間接推測膠粒的形狀和不對稱性。例如，球狀 粒子不閃光，不對稱的粒子在向光面變化時有粒子不閃光，不對稱的粒子在向光面變化時有 閃光現(xiàn)象。閃光現(xiàn)象。（3） 判斷粒子分散均勻的程度。粒子大小不同，散判斷粒子分散均勻的程度。粒子大小不同，散 射光的強(qiáng)度也不同。射光的強(qiáng)度也不同。（4） 觀察膠粒的布朗運(yùn)動觀察膠粒的布朗運(yùn)動 、電泳、沉降和凝聚等、電泳

39、、沉降和凝聚等 現(xiàn)象。現(xiàn)象。超顯微鏡的類型2022年2月21日星期一10.3 溶膠的電學(xué)性質(zhì) 膠粒帶電的本質(zhì)膠粒帶電的本質(zhì) 電動現(xiàn)象電動現(xiàn)象（2）電滲）電滲（3）流動電勢）流動電勢（4）沉降電勢）沉降電勢 雙電層雙電層 電動電位電動電位(1) 電泳電泳Tiselius電泳儀電泳儀 界面移動電泳儀界面移動電泳儀顯微電泳儀顯微電泳儀區(qū)帶電泳區(qū)帶電泳2022年2月21日星期一膠粒帶電的本質(zhì) （1）膠粒在形成過程中，膠核優(yōu)先吸附某種離子，使膠粒帶電。 （2） 離子型固體電解質(zhì)形成溶膠時，由于正、離子型固體電解質(zhì)形成溶膠時，由于正、負(fù)離子溶解量不同，使膠粒帶電。負(fù)離子溶解量不同，使膠粒帶電。 例如：將例

40、如：將AgI制制備溶膠時，由于備溶膠時，由于Ag+較小，活動能力強(qiáng)，比較小，活動能力強(qiáng)，比I-容易脫容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使膠粒帶負(fù)電。離晶格而進(jìn)入溶液，使膠粒帶負(fù)電。 例如：在例如：在AgI溶膠的制備過程中，如果溶膠的制備過程中，如果AgNO3過過量量，則膠核優(yōu)先吸附，則膠核優(yōu)先吸附Ag+離子，使膠粒離子，使膠粒帶正電帶正電；如果；如果KI過量過量，則優(yōu)先吸附，則優(yōu)先吸附I -離子，膠粒離子，膠粒帶負(fù)電帶負(fù)電。2022年2月21日星期一 （3） 可電離的大分子溶膠，由于大分子本身發(fā)可電離的大分子溶膠，由于大分子本身發(fā)生電離，而使膠粒帶電。生電離，而使膠粒帶電。膠粒帶電的本質(zhì) 例如例如蛋白質(zhì)

41、分子蛋白質(zhì)分子，有許多羧基和胺基，在，有許多羧基和胺基，在pH較較高高的溶液中，離解生成的溶液中，離解生成PCOO-離子而離子而負(fù)帶電負(fù)帶電；在；在pH較低較低的溶液中，生成的溶液中，生成P-NH3+離子而離子而帶正電帶正電。 在某一特定的在某一特定的pH條件下，生成的條件下，生成的-COO-和和-NH3+數(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的數(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的凈電荷為零凈電荷為零，這，這pH稱為蛋白稱為蛋白質(zhì)的質(zhì)的等電點等電點 。2022年2月21日星期一電動現(xiàn)象 膠粒在重力場作用下發(fā)生沉降，而產(chǎn)生膠粒在重力場作用下發(fā)生沉降，而產(chǎn)生沉降電沉降電勢勢；帶電的介質(zhì)發(fā)生流動，則產(chǎn)生；帶電的介質(zhì)發(fā)生流動，則產(chǎn)生

42、流動電勢流動電勢。這是。這是因動而產(chǎn)生電。因動而產(chǎn)生電。 以上四種現(xiàn)象都稱為以上四種現(xiàn)象都稱為電動現(xiàn)象電動現(xiàn)象。 由于膠粒帶電，而溶膠是電中性的，則介質(zhì)帶由于膠粒帶電，而溶膠是電中性的，則介質(zhì)帶與膠粒相反的電荷。在外電場作用下，膠粒和介質(zhì)與膠粒相反的電荷。在外電場作用下，膠粒和介質(zhì)分別向帶相反電荷的電極移動，就產(chǎn)生了分別向帶相反電荷的電極移動，就產(chǎn)生了電泳電泳和和電電滲滲的電動現(xiàn)象，這是因電而動。的電動現(xiàn)象，這是因電而動。2022年2月21日星期一電泳（electrophoresis） 影響電泳的因素有：帶電粒子的大小、形狀；影響電泳的因素有：帶電粒子的大小、形狀；粒子表面電荷的數(shù)目；介質(zhì)中電

43、解質(zhì)的種類、離子粒子表面電荷的數(shù)目；介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度，強(qiáng)度，pH值和粘度；電泳的溫度和外加電壓等。值和粘度；電泳的溫度和外加電壓等。 帶電帶電膠粒膠?；虼蠓肿釉谕饧与妶龅淖饔孟孪驇嗷虼蠓肿釉谕饧与妶龅淖饔孟孪驇喾措姾傻碾姌O作反電荷的電極作定向移動定向移動的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為電泳電泳。 從電泳現(xiàn)象可以獲得膠?；虼蠓肿拥慕Y(jié)構(gòu)、從電泳現(xiàn)象可以獲得膠粒或大分子的結(jié)構(gòu)、大小和形狀等有關(guān)信息。大小和形狀等有關(guān)信息。2022年2月21日星期一界面移動電泳儀 首先在漏斗中裝上待測溶膠，首先在漏斗中裝上待測溶膠，U型管下部活塞內(nèi)徑型管下部活塞內(nèi)徑與管徑相同。與管徑相同。 實驗開始時，打?qū)嶒為_始時

44、，打開底部活塞，使溶膠開底部活塞，使溶膠進(jìn)入進(jìn)入U型管，當(dāng)液面型管，當(dāng)液面略高于左、右兩活塞略高于左、右兩活塞時即關(guān)上，并把多余時即關(guān)上，并把多余溶膠吸走。在管中加溶膠吸走。在管中加入分散介質(zhì)，使兩臂入分散介質(zhì)，使兩臂液面等高。液面等高。2022年2月21日星期一界面移動電泳儀 小心打開活塞小心打開活塞 ，接通電源，觀察液面的變化。若是，接通電源，觀察液面的變化。若是無色溶膠，必須用紫外吸收等光學(xué)方法讀出液面的變化。無色溶膠，必須用紫外吸收等光學(xué)方法讀出液面的變化。 根據(jù)通電時間和根據(jù)通電時間和液面升高或下降的刻液面升高或下降的刻度計算電泳速度。度計算電泳速度。 另外要選擇合適另外要選擇合適的

45、介質(zhì)，使電泳過程的介質(zhì)，使電泳過程中保持液面清晰。中保持液面清晰。 2022年2月21日星期一顯微電泳儀 該方法簡單、快速，膠體用量少，可以在膠粒所該方法簡單、快速，膠體用量少，可以在膠粒所處的環(huán)境中測定電泳速度和電動電位。但只能測定顯處的環(huán)境中測定電泳速度和電動電位。但只能測定顯微鏡可分辨的膠粒，一般在微鏡可分辨的膠粒，一般在200nm以上。以上。 裝置中用的是鉑黑電裝置中用的是鉑黑電極，觀察管用玻璃制成。極，觀察管用玻璃制成。電泳池是封閉的，電泳和電泳池是封閉的，電泳和電滲同時進(jìn)行。電滲同時進(jìn)行。 物鏡觀察位置選在靜止層處（即電滲流動與反流物鏡觀察位置選在靜止層處（即電滲流動與反流動剛好相

46、消），這時觀察到的膠粒運(yùn)動速度可以代表動剛好相消），這時觀察到的膠粒運(yùn)動速度可以代表真正的電泳速度。真正的電泳速度。2022年2月21日星期一顯微電泳儀2022年2月21日星期一 區(qū)帶電泳實驗簡便、易行，樣品用量少，分離區(qū)帶電泳實驗簡便、易行，樣品用量少，分離效率高，是分析和分離蛋白質(zhì)的基本方法。效率高，是分析和分離蛋白質(zhì)的基本方法。 常用的區(qū)帶電泳有：紙上電泳，圓盤電泳和板常用的區(qū)帶電泳有：紙上電泳，圓盤電泳和板上電泳等。上電泳等。區(qū)帶電泳 將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、負(fù)電極，在其上面進(jìn)行電泳，從而將電泳速度不同負(fù)電極，在其上面進(jìn)行電泳，從

47、而將電泳速度不同的各組成分離。的各組成分離。 2022年2月21日星期一 a.紙上電泳 區(qū)帶電泳用濾紙作為支持物的電泳稱為紙上電泳。用濾紙作為支持物的電泳稱為紙上電泳。 先將一厚濾紙條在一定先將一厚濾紙條在一定pH的緩沖溶液中浸泡，取出的緩沖溶液中浸泡，取出后兩端夾上電極，在濾紙中后兩端夾上電極，在濾紙中央滴少量待測溶液，電泳速央滴少量待測溶液，電泳速度不同的各組分即以不同速度不同的各組分即以不同速度沿紙條運(yùn)動。度沿紙條運(yùn)動。 經(jīng)一段時間后，在紙條上形成距起點不同距離的區(qū)帶，經(jīng)一段時間后，在紙條上形成距起點不同距離的區(qū)帶，區(qū)帶數(shù)等于樣品中的組分?jǐn)?shù)。將紙條干燥并加熱，將蛋白區(qū)帶數(shù)等于樣品中的組分

48、數(shù)。將紙條干燥并加熱，將蛋白質(zhì)各組分固定在紙條上，再用適當(dāng)方法進(jìn)行分析。質(zhì)各組分固定在紙條上，再用適當(dāng)方法進(jìn)行分析。2022年2月21日星期一 b. .凝膠電泳凝膠電泳 用淀粉凝膠、瓊膠或聚丙烯酰胺等用淀粉凝膠、瓊膠或聚丙烯酰胺等凝膠作為載體，則稱為凝膠電泳。凝膠作為載體，則稱為凝膠電泳。 將凝膠裝在玻管中，電泳后各組將凝膠裝在玻管中，電泳后各組分在管中形成圓盤狀，稱為圓盤電泳；分在管中形成圓盤狀，稱為圓盤電泳； 凝膠電泳的分辨率極高。例如，凝膠電泳的分辨率極高。例如，紙上電泳只能將血清分成五個組分，紙上電泳只能將血清分成五個組分，而用聚丙烯酰胺凝膠作的圓盤電泳而用聚丙烯酰胺凝膠作的圓盤電泳可

49、將血清分成可將血清分成25個組分。個組分。區(qū)帶電泳2022年2月21日星期一區(qū)帶電泳如果將凝膠鋪在玻板上進(jìn)行的電泳稱為平板電泳。如果將凝膠鋪在玻板上進(jìn)行的電泳稱為平板電泳。 C.C.板上電泳板上電泳2022年2月21日星期一 在外加電場作用下，帶電的在外加電場作用下，帶電的介質(zhì)介質(zhì)通過多孔膜或通過多孔膜或半徑為半徑為110 nm的毛細(xì)管作的毛細(xì)管作定向移動定向移動，這種現(xiàn)象稱，這種現(xiàn)象稱為為電滲電滲。 外加電解質(zhì)對電滲速度影響顯著，隨著電解質(zhì)濃外加電解質(zhì)對電滲速度影響顯著，隨著電解質(zhì)濃度的增加，電滲速度降低，甚至?xí)淖冸姖B的方向。度的增加，電滲速度降低，甚至?xí)淖冸姖B的方向。 電滲方法有許多實

50、際應(yīng)用，如溶膠凈化、海水電滲方法有許多實際應(yīng)用，如溶膠凈化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。淡化、泥炭和染料的干燥等。（2）電滲（electro-osmosis)2022年2月21日星期一 在在U型管型管1,2中盛電解質(zhì)溶中盛電解質(zhì)溶液，將電極液，將電極5,6接通直流電后，接通直流電后，可從有刻度的毛細(xì)管可從有刻度的毛細(xì)管 4中，中，準(zhǔn)確地讀出液面的變化。準(zhǔn)確地讀出液面的變化。 電滲實驗 圖中，圖中，3為多孔膜，可以用濾紙、玻璃或棉花等為多孔膜，可以用濾紙、玻璃或棉花等構(gòu)成；也可以用氧化鋁、碳酸鋇、構(gòu)成；也可以用氧化鋁、碳酸鋇、AgI等物質(zhì)構(gòu)成。等物質(zhì)構(gòu)成。 如果多孔膜吸附陰離子如果多孔膜吸附陰

51、離子，則介質(zhì)帶正電，通電時向，則介質(zhì)帶正電，通電時向陰極移動；反之，多孔膜吸陰極移動；反之，多孔膜吸附陽離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向附陽離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向陽極移動。陽極移動。2022年2月21日星期一電滲實驗2022年2月21日星期一 當(dāng)固體與液體接觸時，可以是固體從溶液中選擇當(dāng)固體與液體接觸時，可以是固體從溶液中選擇性吸附某種離子，也可以是固體分子本身發(fā)生電離作性吸附某種離子，也可以是固體分子本身發(fā)生電離作用而使離子進(jìn)入溶液，以致使固液兩相分別帶有不同用而使離子進(jìn)入溶液，以致使固液兩相分別帶有不同符號的電荷，符號的電荷，在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。 對于雙電層的具體結(jié)構(gòu)

52、，一百多年來不同學(xué)者提出對于雙電層的具體結(jié)構(gòu)，一百多年來不同學(xué)者提出了不同的看法。最早于了不同的看法。最早于1879年年Helmholz提出提出平板型模型平板型模型；雙電層（double layer) 1910年年Gouy和和1913年年Chapman修正了平板型模型，修正了平板型模型，提出了提出了擴(kuò)散雙電層模型擴(kuò)散雙電層模型；后來后來Stern又提出了又提出了Stern模型模型。2022年2月21日星期一平板型模型 亥姆霍茲認(rèn)為固體的表面電荷與溶液中帶相反電荷的亥姆霍茲認(rèn)為固體的表面電荷與溶液中帶相反電荷的（即反離子）構(gòu)成平行的兩層，如同一個平板電容器。（即反離子）構(gòu)成平行的兩層，如同一個平

53、板電容器。整個雙電層厚度為整個雙電層厚度為 0 0 。 固體表面與液體內(nèi)部的總的電固體表面與液體內(nèi)部的總的電位差即等于熱力學(xué)電勢位差即等于熱力學(xué)電勢 0 0 ，在雙電，在雙電層內(nèi)，熱力學(xué)電勢呈直線下降。層內(nèi)，熱力學(xué)電勢呈直線下降。 在電場作用下，帶電質(zhì)點和溶液在電場作用下，帶電質(zhì)點和溶液中的反離子分別向相反方向運(yùn)動中的反離子分別向相反方向運(yùn)動。 這模型過于簡單，由于離子熱這模型過于簡單，由于離子熱運(yùn)動，不可能形成平板電容器。運(yùn)動，不可能形成平板電容器。2022年2月21日星期一擴(kuò)散雙電層模型 Gouy和和Chapman認(rèn)為，由于正、負(fù)離子靜電吸引認(rèn)為，由于正、負(fù)離子靜電吸引和熱運(yùn)動兩種效應(yīng)的結(jié)

54、果，溶液中的反離子只有一部和熱運(yùn)動兩種效應(yīng)的結(jié)果，溶液中的反離子只有一部分緊密地排在固體表面附近，相距約一、二個離子厚分緊密地排在固體表面附近，相距約一、二個離子厚度稱為度稱為緊密層緊密層； 另一部分離子按一定的另一部分離子按一定的濃度梯度擴(kuò)散到本體溶液中，濃度梯度擴(kuò)散到本體溶液中，離子的分布可用玻茲曼公式離子的分布可用玻茲曼公式表示，稱為表示，稱為擴(kuò)散層擴(kuò)散層。雙電層由緊密層和擴(kuò)散層構(gòu)雙電層由緊密層和擴(kuò)散層構(gòu)成。移動的切動面為成。移動的切動面為AB面。面。2022年2月21日星期一擴(kuò)散雙電層模型2022年2月21日星期一電動電勢（electrokinetic potential） 在在Ste

55、rn模型中，帶有溶劑化層的滑移界面與溶液模型中，帶有溶劑化層的滑移界面與溶液之間的電位差稱為之間的電位差稱為 電位。電位。 電動電勢亦稱為電動電勢亦稱為 電勢。電勢。 在擴(kuò)散雙電層模型中，切動面在擴(kuò)散雙電層模型中，切動面AB與溶液本體之間與溶液本體之間的電的電位差為位差為 電位；電位； 電位總是比熱力學(xué)電位低，外加電解質(zhì)會使電位總是比熱力學(xué)電位低，外加電解質(zhì)會使 電位電位變小甚至改變符號。只有在質(zhì)點移動時才顯示出變小甚至改變符號。只有在質(zhì)點移動時才顯示出 電位，電位，所以又稱所以又稱電動電勢電動電勢。 帶電的固體或膠粒在移動時，帶電的固體或膠粒在移動時，移動的切動面與液移動的切動面與液體本體之

56、間的電位差稱為電動電勢。體本體之間的電位差稱為電動電勢。2022年2月21日星期一10.4 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用 溶膠的穩(wěn)定性 影響溶膠穩(wěn)定性的因素 聚沉值與聚沉能力 Schulze-Hardy規(guī)則 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響 不同膠體的相互作用1.敏化作用2.金值2022年2月21日星期一溶膠的穩(wěn)定性 抗聚結(jié)穩(wěn)定性抗聚結(jié)穩(wěn)定性 膠粒之間有相互吸引的能量膠粒之間有相互吸引的能量Va和相和相互排斥的能量互排斥的能量Vr，總作用能總作用能 為為Va+Vr。如圖所示：如圖所示： 動力學(xué)穩(wěn)定性動力學(xué)穩(wěn)定性 由于溶膠粒子小，布朗運(yùn)動激烈，由于溶膠粒子小，布朗運(yùn)動激烈，在重力場中不易沉降，使溶膠具有動力穩(wěn)

57、定性。在重力場中不易沉降，使溶膠具有動力穩(wěn)定性。 當(dāng)粒子相距較大時，主當(dāng)粒子相距較大時，主要為吸力，總勢能為負(fù)值；要為吸力，總勢能為負(fù)值；當(dāng)靠近到一定距離，雙電層當(dāng)靠近到一定距離，雙電層重疊，排斥力起主要作用，重疊，排斥力起主要作用，勢能升高。要使粒子聚結(jié)必勢能升高。要使粒子聚結(jié)必須克服這個勢壘。須克服這個勢壘。2022年2月21日星期一影響溶膠穩(wěn)定性的因素2.濃度的影響。濃度的影響。濃度增加，粒子碰撞機(jī)會增多。濃度增加，粒子碰撞機(jī)會增多。3.溫度的影響。溫度的影響。溫度升高，粒子碰撞機(jī)會增多，碰撞強(qiáng)度增加。溫度升高，粒子碰撞機(jī)會增多，碰撞強(qiáng)度增加。4.膠體體系的相互作用。膠體體系的相互作用。

58、帶不同電荷的膠?；ノ鄢?。帶不同電荷的膠粒互吸而聚沉。1.外加電解質(zhì)的影響。外加電解質(zhì)的影響。這影響最大，主要影響膠粒的帶電情況，使這影響最大，主要影響膠粒的帶電情況，使 電電 位下降，促使膠粒聚結(jié)。位下降，促使膠粒聚結(jié)。2022年2月21日星期一聚沉值與聚沉能力聚沉值聚沉值使一定量的溶膠在一定時間內(nèi)完全聚沉使一定量的溶膠在一定時間內(nèi)完全聚沉所需電解質(zhì)的最小濃度所需電解質(zhì)的最小濃度。對同一溶膠，外加電解質(zhì)的離子對同一溶膠，外加電解質(zhì)的離子價數(shù)越低，其聚沉值越大。價數(shù)越低，其聚沉值越大。聚沉能力聚沉能力是是聚沉值的倒數(shù)聚沉值的倒數(shù)。聚沉值越大的電解質(zhì)，。聚沉值越大的電解質(zhì)，聚沉能力越?。环粗?，

59、聚沉值越小的電聚沉能力越??；反之，聚沉值越小的電 解質(zhì)，其聚沉能力越強(qiáng)。解質(zhì)，其聚沉能力越強(qiáng)。2022年2月21日星期一Schulze-Hardy規(guī)則 聚沉能力主要決定于膠粒帶相反電荷的離子的價數(shù)。聚沉能力主要決定于膠粒帶相反電荷的離子的價數(shù)。聚沉值與異電性離子價數(shù)的六次方成反比聚沉值與異電性離子價數(shù)的六次方成反比，這就是，這就是Schulze-Hardy規(guī)則規(guī)則。 例如，對于給定的溶膠，異電性離子分別為一、例如，對于給定的溶膠，異電性離子分別為一、二、三價，則聚沉值的比例為：二、三價，則聚沉值的比例為： 100 1.6 0.14 即為： 666111 123 :2022年2月21日星期一（1

60、） 與膠粒帶相反電荷的離子的價數(shù)影響最大，與膠粒帶相反電荷的離子的價數(shù)影響最大，價數(shù)越高，聚沉能力越強(qiáng)。價數(shù)越高，聚沉能力越強(qiáng)。（2） 與膠粒帶相反電荷的離子就是價數(shù)相同，其與膠粒帶相反電荷的離子就是價數(shù)相同，其聚沉能力也有差異。聚沉能力也有差異。電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響 例如，對膠粒帶負(fù)電的溶膠，一價陽離子硝酸鹽例如，對膠粒帶負(fù)電的溶膠，一價陽離子硝酸鹽的聚沉能力次序為：的聚沉能力次序為：H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+ 對帶正電的膠粒，一價陰離子的鉀鹽的聚沉能對帶正電的膠粒，一價陰離子的鉀鹽的聚沉能力次序為：力次序為： F-Cl-Br-NO3-I- 這種次序稱為這種次序稱為感膠離子