第十二章 膠體分散體系與大分子溶液

第十二章膠核膠粒膠團(tuán)2023/1/1112.1分散系統(tǒng)的基本特征第十二章

膠體分散體系和大分子溶液12.2溶膠的制備與凈化12.3溶膠的動(dòng)力性質(zhì)12.4溶膠的光學(xué)性質(zhì)12.5溶膠的電學(xué)性質(zhì)12.6溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用*12.7大分子溶液與凝膠2023/1/1112.1分散系統(tǒng)的基本特征把一種或幾種物質(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（dispersedphase），另一種物質(zhì)稱為分散介質(zhì)（dispersingmedium)。例如：云，牛奶，珍珠2023/1/1112.1.1分散系統(tǒng)分類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2023/1/1112.1.2憎液溶膠和親液溶膠1.憎液溶膠

半徑在1nm~100nm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，加入穩(wěn)定劑的憎液溶膠在動(dòng)力學(xué)上是穩(wěn)定的。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(gè)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。2023/1/11憎液溶膠和親液溶膠2.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溶劑中，一旦將溶劑蒸發(fā)，大分子化合物凝聚，再加入溶劑，又可形成溶膠，親液溶膠是熱力

學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系。2023/1/113憎液溶膠的特性（1）特有的分散程度

粒子的大小在10-9~10-7m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(dòng)力穩(wěn)定性和乳光現(xiàn)象。（2）多相不均勻性

具有納米級(jí)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

因?yàn)榱Ｗ有?，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(shì)，即小粒子會(huì)自動(dòng)聚結(jié)成大粒子。2023/1/1112.2溶膠的制備與凈化溶膠的制備

（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2023/1/1112.2.1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：（1）分散法

用機(jī)械、化學(xué)等方法使固體的粒子變小。（2）凝聚法

使分子或離子聚結(jié)成膠粒2023/1/11一、溶膠的制備—分散法1.研磨法

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(duì)于柔韌性的物質(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。

研磨法一般使用膠體磨2023/1/11分散法

A為空心轉(zhuǎn)軸，與C盤相連，向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約每分鐘1萬(wàn)～2萬(wàn)轉(zhuǎn)。B盤向另一方向旋轉(zhuǎn)。分散相、分散介質(zhì)和穩(wěn)定劑從空心軸A處加入，從C盤與B盤的狹縫中飛出，用兩盤之間的應(yīng)切力將固體粉碎，可得1000nm左右的粒子。

右圖為膠體磨示意圖。2023/1/11分散法

膠溶法又稱解膠法，僅僅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。例如：AgCl(新鮮沉淀）AgCl(溶膠）

Fe(OH)3（新鮮沉淀）Fe(OH)3

(溶膠）2、膠溶法2023/1/11分散法

3.超聲分散法

這種方法目前只用來制備乳狀液。如圖所示，將分散相和分散介質(zhì)兩種不混溶的液體放在樣品管4中。樣品管固定在變壓器油浴中。在兩個(gè)電極上通入高頻電流，使電極中間的石英片發(fā)生機(jī)械振蕩，使管中的兩個(gè)液相均勻地混合成乳狀液。2023/1/11分散法電弧法主要用于制備金、銀、鉑等金屬溶膠。制備過程包括先分散后凝聚兩個(gè)過程。4.電弧法將金屬做成兩個(gè)電極，浸在水中，盛水的盤子放在冷浴中。在水中加入少量NaOH

作為穩(wěn)定劑。制備時(shí)在兩電極上施加100V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(shí)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。2023/1/11二、溶膠的制備--凝聚法1.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)，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的反應(yīng)物。例如：A.復(fù)分解反應(yīng)制硫化砷溶膠

2H3AsO3（?。?3H2S→As2S3（溶膠）+6H2OB.水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠

FeCl3（?。?3H2O（熱）→Fe(OH)3（溶膠）+3HCl2023/1/11

C.氧化還原反應(yīng)制備硫溶膠

2H2S(稀）+SO2(g)→2H2O+3S(溶膠）

Na2S2O3+2HCl→2NaCl+H2O+SO2+S(溶膠）E.離子反應(yīng)制氯化銀溶膠

AgNO3（?。?KCl（稀）

→AgCl

(溶膠）+KNO3D.還原反應(yīng)制金溶膠2HAuCl4(?。?3HCHO+11KOH

2Au(溶膠）+3HCOOK+8KCl+8H2O凝聚法2023/1/112.物理凝聚法

A.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備溶膠，而且兩種溶劑要能完全互溶。例1.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。例2.將硫的丙酮溶液滴入90℃左右的熱水中，丙酮蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。凝聚法2023/1/11將汞的蒸氣通入冷水中就可以得到汞的水溶膠。4—金屬鈉，2—苯,5—液氮。

B.蒸氣驟冷法凝聚法羅金斯基等人利用下列裝置，制備堿金屬的苯溶膠。先將體系抽真空，然后適當(dāng)加熱管2和管4，使鈉和苯的蒸氣同時(shí)在管5外壁凝聚。除去管5中的液氮，凝聚在外壁的混合蒸氣融化，在管3中獲得鈉的苯溶膠。2023/1/1112.2.2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)，如制備Fe(OH)3溶膠時(shí)生成的HCl。少量電解質(zhì)可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過多的電解質(zhì)存在會(huì)使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。凈化的方法主要有滲析法和超過濾法。

2023/1/11（1）滲析法

簡(jiǎn)單滲析將需要凈化的溶膠放在羊皮紙或動(dòng)物膀胱等半透膜制成的容器內(nèi)，膜外放純?nèi)軇?。溶膠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，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)，可以加快滲析速度。2023/1/11用半透膜作過濾膜，利用吸濾或加壓的方法使膠粒與含有雜質(zhì)的介質(zhì)在壓差作用下迅速分離。（2）超過濾法溶膠的凈化將半透膜上的膠粒迅速用含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)再次分散。2023/1/111）超過濾裝置：溶膠的凈化2023/1/112）電超過濾：溶膠的凈化有時(shí)為了加快過濾速度，在半透膜兩邊安放電極，施以一定電壓，使電滲析和超過濾合并使用，這樣可以降低超過濾壓力。2023/1/1112.3溶膠的動(dòng)力性質(zhì)

Brown

運(yùn)動(dòng)沉降平衡2023/1/11一、Brown運(yùn)動(dòng)(Brownianmotion)1827年植物學(xué)家布朗（Brown)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(dòng)。后來又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、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(dòng)為布朗運(yùn)動(dòng)。但在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒有得到闡明。2023/1/11Brown運(yùn)動(dòng)(Brownianmotion)1903年發(fā)明了超顯微鏡，為研究布朗運(yùn)動(dòng)提供了物質(zhì)條件。用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則“之”字形的運(yùn)動(dòng)，從而能夠測(cè)出在一定時(shí)間內(nèi)粒子的平均位移。通過大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。其運(yùn)動(dòng)激烈的程度不隨時(shí)間而改變，但隨溫度的升高而增加。2023/1/11Brown運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)

1905年和1906年愛因斯坦（Einstein)和斯莫魯霍夫斯基（Smoluchowski)分別闡述了Brown運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)。認(rèn)為Brown運(yùn)動(dòng)是分散介質(zhì)分子以不同大小和不同方向的力對(duì)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)則運(yùn)動(dòng)。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。當(dāng)半徑大于5m，Brown運(yùn)動(dòng)消失。2023/1/11Brown運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)式中是在觀察時(shí)間t內(nèi)粒子沿x軸方向的平均位移；r為膠粒的半徑；為介質(zhì)的粘度；L為阿伏加德羅常數(shù)。布朗運(yùn)動(dòng)的平均位移：2023/1/11布朗運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散方程聯(lián)立可得下面公式：式中D為擴(kuò)散系數(shù)。從上式可以求粒子半徑r。已知

r

和粒子密度，可以計(jì)算粒子的摩爾質(zhì)量。Einstein-Brown位移方程2023/1/11溶膠的滲透壓溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式計(jì)算：式中c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(cè)出的滲透壓及其它依數(shù)性質(zhì)都很小。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。2023/1/11二、沉降平衡（sedimentationequilibrium）溶膠是高度分散體系，膠粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗運(yùn)動(dòng)促使?jié)舛融呌诰?。?dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相等時(shí)，粒子的分布達(dá)到平衡，粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，如圖所示。這種平衡稱為沉降平衡。2023/1/11高度分布公式表明：粒子質(zhì)量愈大，其平衡濃度隨高度的降低亦愈大。高度分布定律或：2023/1/1112.4溶膠的光學(xué)性質(zhì)Tyndall效應(yīng)Rayleigh公式2023/1/11一、Tyndall效應(yīng)

Tyndall效應(yīng)實(shí)際上已成為判別溶膠與分子溶液的最簡(jiǎn)便的方法。

1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會(huì)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(gè)發(fā)光的圓錐體，這就是Tyndall效應(yīng)。其他分散體系也會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)散射光，但遠(yuǎn)不如溶膠顯著。2023/1/11Tyndall效應(yīng)當(dāng)光束通過分散體系時(shí)，一部分自由地通過，一部分被吸收、反射或散射。（1）當(dāng)光束通過粗分散體系，由于粒子大于入射光的波長(zhǎng)，主要發(fā)生反射，使體系呈現(xiàn)混濁。（2）當(dāng)光束通過膠體溶液，由于膠粒直徑小于可見光波長(zhǎng)，主要發(fā)生散射，可以看見乳光柱。（3）當(dāng)光束通過分子溶液，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，看不見散射光。2023/1/11Tyndall效應(yīng)光是一種電磁波，照射溶膠時(shí)，分子中的電子分布發(fā)生位移而產(chǎn)生偶極子，這種偶極子像小天線一樣向各個(gè)方向發(fā)射與入射光頻率相同的光，這就是散射光。

分子溶液十分均勻，這種散射光因相互干涉而完全抵消，看不到散射光。

溶膠是多相不均勻體系，在膠粒和介質(zhì)分子上產(chǎn)生的散射光不能完全抵消，因而能觀察到散射現(xiàn)象。2023/1/11Tyndall效應(yīng)2023/1/1112.4.2Rayleigh公式1871年，Rayleigh研究了大量的光散射現(xiàn)象，對(duì)于粒子半徑在47nm以下的溶膠，導(dǎo)出了散射光總能量的計(jì)算公式，稱為Rayleigh公式：式中：A入射光振幅，單位體積中粒子數(shù)入射光波長(zhǎng)，每個(gè)粒子的體積分散相折射率，分散介質(zhì)的折射率2023/1/11Rayleigh公式從Rayleigh公式可得出如下結(jié)論：1.散射光總能量與入射光波長(zhǎng)的四次方成反比。入射光波長(zhǎng)愈短，散射愈顯著。所以可見光中藍(lán)、紫色光散射作用強(qiáng)。2.分散相與分散介質(zhì)的折射率相差愈顯著，則散射作用亦愈顯著。3.散射光強(qiáng)度與單位體積中的粒子數(shù)成正比。2023/1/11超顯微鏡的特點(diǎn)

普通顯微鏡分辨率不高，只能分辨出半徑在200nm以上的粒子，所以看不到膠體粒子。

超顯微鏡分辨率高，可以研究半徑為5~150nm的粒子。但是，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用的手段之一。2023/1/1112.5溶膠的電學(xué)性質(zhì)與膠團(tuán)結(jié)構(gòu)膠粒帶電的本質(zhì)與膠團(tuán)結(jié)構(gòu)溶膠的電動(dòng)現(xiàn)象2023/1/1112.5.1膠粒帶電的本質(zhì)與膠團(tuán)結(jié)構(gòu)形成憎液溶膠的必要條件是：（1）分散相的溶解度要??；

（2）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易聚結(jié)而聚沉。2023/1/11一、膠粒的結(jié)構(gòu)AgNO3+

KI→KNO3+AgI↓

過量的KI作穩(wěn)定劑膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式：[(AgI)mnI–(n-x)K+]x–xK+

|________________________||________________________________|膠核膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)的圖示式：2023/1/11膠粒的結(jié)構(gòu)AgNO3+

KI→KNO3+AgI↓

過量的AgNO3

作穩(wěn)定劑膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式：[(AgI)mnAg+(n-x)NO3–]x+x

NO3–

|______________________________||_______________________________________|膠核膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)的圖示式：2023/1/11二、膠粒帶電的本質(zhì)

（1）膠核表面對(duì)某些離子的優(yōu)先吸附—易吸附與膠核組成相同的離子，使膠粒帶電。（2）膠核表面的電離將AgI制備溶膠時(shí)，由于Ag+較小，活動(dòng)能力強(qiáng)，比I-容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使膠粒帶負(fù)電。硅膠核水解生成硅酸，硅酸電離生成硅酸根離子，帶負(fù)電。例如：在AgI溶膠的制備過程中，如果AgNO3過量，則膠核優(yōu)先吸附Ag+離子，使膠粒帶正電；如果KI過量，則優(yōu)先吸附I-離子，膠粒帶負(fù)電。2023/1/11（3）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。膠粒帶電的本質(zhì)

例如蛋白質(zhì)分子，有許多羧基和胺基，在pH較高的溶液中，離解生成P–COO-離子而負(fù)帶電；在pH較低的溶液中，生成P-NH3+離子而帶正電。在某一特定的pH條件下，生成的-COO-和-NH3+數(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的凈電荷為零，該pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)

。2023/1/1112.5.2、溶膠的電動(dòng)現(xiàn)象

膠粒在重力場(chǎng)作用下發(fā)生沉降，而產(chǎn)生沉降電勢(shì)；帶電的介質(zhì)發(fā)生流動(dòng)，則產(chǎn)生流動(dòng)電勢(shì)。這是因動(dòng)而產(chǎn)生電。以上四種現(xiàn)象都稱為電動(dòng)現(xiàn)象。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(chǎng)作用下，膠粒和介質(zhì)分別向帶相反電荷的電極移動(dòng)，就產(chǎn)生了電泳和電滲的電動(dòng)現(xiàn)象，這是因電而產(chǎn)生的動(dòng)。2023/1/11一、電泳（electrophoresis）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)中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度，pH值和粘度；電泳的溫度和外加電壓等。

帶電膠?；虼蠓肿釉谕饧与妶?chǎng)的作用下向帶相反電荷的電極作定向移動(dòng)的現(xiàn)象稱為電泳。

從電泳現(xiàn)象可以獲得膠?；虼蠓肿拥慕Y(jié)構(gòu)、大小和形狀等有關(guān)信息。2023/1/11

沿aa',bb'和cc'都可以水平滑移。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，從bb'處將上部移開，下面A，B部分裝上溶膠，然后將上部移到原處，在C部裝上超濾液，在bb'處有清晰界面。Tiselius電泳儀提賽留斯電泳儀的縱、橫剖面圖如圖所示。

接通直流電源，在電泳過程中可以清楚的觀察到界面的移動(dòng)。從而可以判斷膠粒所帶電荷和測(cè)定電泳速度等。2023/1/11Tiselius電泳儀

提賽留斯電泳儀的縱、橫剖面圖如圖所示。2023/1/11界面移動(dòng)電泳儀首先在漏斗中裝上待測(cè)溶膠，U型管下部活塞內(nèi)徑與管徑相同。

實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，打開底部活塞，使溶膠進(jìn)入U(xiǎn)型管，當(dāng)液面略高于左、右兩活塞時(shí)即關(guān)上，并把多余溶膠吸走。在管中加入分散介質(zhì)，使兩臂液面等高。2023/1/11界面移動(dòng)電泳儀

小心打開活塞，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。

根據(jù)通電時(shí)間和液面升高或下降的刻度計(jì)算電泳速度。另外要選擇合適的介質(zhì)，使電泳過程中保持液面清晰。2023/1/11顯微電泳儀該方法簡(jiǎn)單、快速，膠體用量少，可以在膠粒所處的環(huán)境中測(cè)定電泳速度和電動(dòng)電位。但只能測(cè)定顯微鏡可分辨的膠粒，一般在200nm以上。裝置中用的是鉑黑電極，觀察管用玻璃制成。電泳池是封閉的，電泳和電滲同時(shí)進(jìn)行。物鏡觀察位置選在靜止層處（即電滲流動(dòng)與反流動(dòng)剛好相消），這時(shí)觀察到的膠粒運(yùn)動(dòng)速度可以代表真正的電泳速度。2023/1/11區(qū)帶電泳實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)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。常用的區(qū)帶電泳有：紙上電泳，圓盤電泳和板上電泳等。區(qū)帶電泳將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、負(fù)電極，在其上面進(jìn)行電泳，從而將電泳速度不同的各組成分離。2023/1/11

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。先將一厚濾紙條在一定pH的緩沖溶液中浸泡，取出后兩端夾上電極，在濾紙中央滴少量待測(cè)溶液，電泳速度不同的各組分即以不同速度沿紙條運(yùn)動(dòng)。經(jīng)一段時(shí)間后，在紙條上形成距起點(diǎn)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，將蛋白質(zhì)各組分固定在紙條上，再用適當(dāng)方法進(jìn)行分析。2023/1/11

b.凝膠電泳用淀粉凝膠、瓊膠或聚丙烯酰胺等凝膠作為載體，則稱為凝膠電泳。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；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(gè)組分，而用聚丙烯酰胺凝膠作的圓盤電泳可將血清分成25個(gè)組分。區(qū)帶電泳2023/1/11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。

C.板上電泳2023/1/11在外加電場(chǎng)作用下，帶電的介質(zhì)通過多孔膜或半徑為1~10nm的毛細(xì)管作定向移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電滲。外加電解質(zhì)對(duì)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。電滲方法有許多實(shí)際應(yīng)用，如溶膠凈化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。二、電滲（electro-osmosis)2023/1/11在U型管1,2中盛電解質(zhì)溶液，將電極5,6接通直流電后，可從有刻度的毛細(xì)管4中，準(zhǔn)確地讀出液面的變化。

電滲實(shí)驗(yàn)圖中，3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、AgI等物質(zhì)構(gòu)成。如果多孔膜吸附陰離子，則介質(zhì)帶正電，通電時(shí)向陰極移動(dòng)；反之，多孔膜吸附陽(yáng)離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向陽(yáng)極移動(dòng)。2023/1/11電滲實(shí)驗(yàn)2023/1/11含有離子的液體在加壓或重力等外力的作用下，流經(jīng)多孔膜或毛細(xì)管時(shí)會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。（3）流動(dòng)電勢(shì)（streamingpotential)這種因流動(dòng)而產(chǎn)生的電勢(shì)稱為流動(dòng)電勢(shì)。2023/1/11因?yàn)楣鼙跁?huì)吸附某種離子，使固體表面帶電，電荷從固體到液體有個(gè)分布梯度。在用泵輸送原油或易燃化工原料時(shí)，要使管道接地或加入油溶性電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，防止流動(dòng)電勢(shì)可能引發(fā)的事故。（3）流動(dòng)電勢(shì)（streamingpotential)當(dāng)外力迫使擴(kuò)散層移動(dòng)時(shí)，流動(dòng)層與固體表面之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，當(dāng)流速很快時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花。2023/1/11

在重力場(chǎng)的作用下，帶電的分散相粒子，在分散介質(zhì)中迅速沉降時(shí)，使底層與表面層的粒子濃度懸殊，從而產(chǎn)生電勢(shì)差，這就是沉降電勢(shì)。

貯油罐中的油內(nèi)常會(huì)有水滴，水滴的沉降會(huì)形成很高的電勢(shì)差，有時(shí)會(huì)引發(fā)事故。通常在油中加入有機(jī)電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，降低沉降電勢(shì)。(4)沉降電勢(shì)(sedimentationpotential)2023/1/11當(dāng)固體與液體接觸時(shí)，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(hào)的電荷，在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。

對(duì)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1879年Helmholz提出平板型模型；（5）雙電層（doublelayer)1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板型模型，提出了擴(kuò)散雙電層模型；后來Stern又提出了Stern模型。2023/1/11擴(kuò)散雙電層模型

Gouy和Chapman認(rèn)為，由于正、負(fù)離子靜電吸引

和熱運(yùn)動(dòng)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(gè)離子厚

度稱為緊密層；另一部分離子按一定的濃度梯度擴(kuò)散到本體溶液中，離子的分布可用玻茲曼公式表示，稱為擴(kuò)散層。雙電層由緊密層和擴(kuò)散層構(gòu)成。移動(dòng)的切動(dòng)面為AB面。2023/1/11擴(kuò)散雙電層模型2023/1/11電動(dòng)電勢(shì)（electrokineticpotential）在Stern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電位。電動(dòng)電勢(shì)亦稱為

電勢(shì)。在擴(kuò)散雙電層模型中，切動(dòng)面AB與溶液本體之間的電位差為電位；電位總是比熱力學(xué)電位低，外加電解質(zhì)會(huì)使電位變小甚至改變符號(hào)。只有在質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)才顯示出電位，所以又稱電動(dòng)電勢(shì)。帶電的固體或膠粒在移動(dòng)時(shí)，移動(dòng)的切動(dòng)面與液體本體之間的電位差稱為電動(dòng)電勢(shì)。2023/1/1112.6 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(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響不同膠體的相互作用

2023/1/1112.6.1溶膠的穩(wěn)定性及影響因素抗聚結(jié)穩(wěn)定性膠粒之間有相互吸引的能量Va和相互排斥的能量Vr，總作用能為Va+Vr。如圖所示：動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性

由于溶膠粒子小，布朗運(yùn)動(dòng)激烈，在重力場(chǎng)中不易沉降，使溶膠具有動(dòng)力穩(wěn)定性?？咕劢Y(jié)穩(wěn)定性的原因是膠粒表面的帶電性。2023/1/11影響溶膠穩(wěn)定性的因素2. 濃度的影響。

濃度增加，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多。3. 溫度的影響。

溫度升高，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多，碰撞強(qiáng)度增加。4. 膠體體系的相互作用。 帶不同電荷的膠?；ノ鄢痢?. 外加電解質(zhì)的影響。 此影響最大，主要影響膠粒的帶電情況，使電位下降，促使膠粒聚結(jié)。2023/1/11（1） 與膠粒帶相反電荷的離子的價(jià)數(shù)影響最大，價(jià)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(jià)數(shù)相同，其聚沉能力也有差異。電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響例如，對(duì)膠粒帶負(fù)電的溶膠，一價(jià)陽(yáng)離子硝酸鹽的聚沉能力次序?yàn)椋篐+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+

對(duì)帶正電的膠粒，一價(jià)陰離子的鉀鹽的聚沉能力次序?yàn)椋篎->Cl->Br->NO3->I-

這種次序稱為感膠離子序（lyotropicseries)。2023/1/11（3）有機(jī)化合物的離子都有很強(qiáng)的聚沉能力，這可

能與其具有強(qiáng)吸附能力有關(guān)。（4）當(dāng)與膠體帶相反電荷的離子相同時(shí)，則另一同

性離子的價(jià)數(shù)也會(huì)影響聚沉值，價(jià)數(shù)愈高，聚沉能力

愈低。這可能與這些同性離子的吸附作用有關(guān)。電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響例如，對(duì)亞鐵氰化銅溶膠的聚沉值：KBr為27.5。而K4[Fe(CN)6]為260.0

。

2023/1/11聚沉值與聚沉能力聚沉值 使一定量的溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉

所需電解質(zhì)的最小濃度。從已知的表值 可見，對(duì)同一溶膠，外加電解質(zhì)的離子 價(jià)數(shù)越低，其聚沉值越大。聚沉能力 是聚沉值的倒數(shù)。聚沉值越大的電解質(zhì)， 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)。2023/1/11Schulze-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(jià)數(shù)。Schulze-Hardy規(guī)則：聚沉值與異電性離子價(jià)數(shù)的六次方成反比。例如，對(duì)于給定的溶膠，異電性離子分別為一、二、三價(jià)，則聚沉值的比例為： 1001.60.14

即為：2023/1/11不同膠體的相互作用在憎液溶膠中加入某些大分子溶液，加入的量不同，

會(huì)出現(xiàn)兩種情況：將膠粒帶相反電荷的溶膠互相混合，也會(huì)發(fā)生聚沉。與加入電解質(zhì)情況不同的是，當(dāng)兩種溶膠的用量恰能使其所帶電荷的量相等時(shí)，才會(huì)完全聚沉，否則會(huì)不完全聚沉，甚至不聚沉。加入大分子溶液太少時(shí)，會(huì)促使溶膠的聚沉，稱為敏化作用；當(dāng)加入大分子溶液的量足夠多時(shí)，會(huì)保護(hù)溶膠不聚沉，常用金值來表示大分子溶液對(duì)金溶液的保護(hù)能力。2023/1/11當(dāng)加入的大分子物質(zhì)的量不足時(shí)，憎液溶膠的膠

粒粘附在大分子上，大分子起了一個(gè)橋梁作用，把膠

粒聯(lián)系在一起，使之更容易聚沉。1.敏化作用不同膠體的相互作用例如，對(duì)SiO2進(jìn)行重量分析時(shí)，在SiO2的溶膠中加入少量明膠，使SiO2的膠粒粘附在明膠上，便于聚沉后過濾，減少損失，使分析更準(zhǔn)確。2023/1/11

齊格蒙弟提出的金值含義：

為了保護(hù)10cm30.006%的金溶膠，在加入1cm3

10%NaCl溶液后不致聚沉，所需高分子的最少質(zhì)量稱為金值，一般用mg表示。當(dāng)憎液溶膠中加入足量大分子溶液后，大分子吸附

在膠粒周圍起到保護(hù)溶膠的作用。用“金值”作為大分

子化合物保護(hù)金溶膠能力的一種量度，金值越小，保護(hù)

劑的能力越強(qiáng)。2.金值（goldnumber)

不同膠體的相互作用2023/1/11不同膠體的相互作用2023/1/11*13.7大分子溶液與凝膠三種溶液性質(zhì)的比較大分子分類（此部分內(nèi)容自學(xué)?。?023/1/11三種溶液性質(zhì)的比較2023/1/11大分子分類

Staudinger把相對(duì)分子質(zhì)量大于104的物質(zhì)稱之為大分子，主要有：

天然大分子：如淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、核酸和各種生物大分子等。

人工合成大分子：如合成橡膠、聚烯烴、樹脂和合成纖維等。

合成的功能高分子材料有：光敏高分子、導(dǎo)電性高分子、醫(yī)用高分子和高分子膜等。2023/1/1112.8大分子相對(duì)摩爾質(zhì)量

聚合物摩爾質(zhì)量的表示法數(shù)均摩爾質(zhì)量質(zhì)均摩爾質(zhì)量

Z均摩爾質(zhì)量粘均摩爾質(zhì)量粘度的類型用粘度法測(cè)摩爾質(zhì)量2023/1/11聚合物摩爾質(zhì)量的表示法數(shù)均摩爾質(zhì)量質(zhì)均摩爾質(zhì)量

Z均摩爾質(zhì)量粘均摩爾質(zhì)量由于聚合過程中，每個(gè)分子的聚合程度可以不一樣，所以聚合物的摩爾質(zhì)量只能是一個(gè)平均值。而且，測(cè)定和平均的方法不同，得到的平均摩爾質(zhì)量也不同。常用有四種平均方法，因而有四種表示法：2023/1/11數(shù)均摩爾質(zhì)量<Mn>數(shù)均摩爾質(zhì)量可以用端基分析法和滲透壓法測(cè)定。有一高分子溶液，各組分的分子數(shù)分別為N1，N2，…,NB,其對(duì)應(yīng)的摩爾質(zhì)量為M1，M2，…，MB。則數(shù)均摩爾質(zhì)量的定義為：2023/1/11質(zhì)均摩爾質(zhì)量<Mm>質(zhì)均摩爾質(zhì)量可以用光散射法測(cè)定。設(shè)B組分的分子質(zhì)量為mB，則質(zhì)均摩爾質(zhì)量的定義為：2023/1/11Z均摩爾質(zhì)量<Mz>在光散射法中利用Zimm圖從而計(jì)算的高分子摩爾質(zhì)量稱為Z均摩爾質(zhì)量，它的定義是：

式中：2023/1/11粘均摩爾質(zhì)量<Mv>用粘度法測(cè)定的摩爾質(zhì)量稱為粘均摩爾質(zhì)量。它的定義是：式中為與溶劑、大分子化合物和溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。，為分子的質(zhì)量。2023/1/11粘度的類型設(shè)純?nèi)軇┑恼扯葹?，大分子溶液的粘度為，兩者不同的組合得到不同的粘度表示方法：1.相對(duì)粘度

2.增比粘度

3.比濃粘度

4.特性粘度2023/1/11

特性粘度是幾種粘度中最能反映溶質(zhì)分子本性的一種物理量，由于它是外推到無限稀釋時(shí)溶液的性質(zhì)，已消除了大分子之間相互作用的影響，而且代表了無限稀釋溶液中，單位濃度大分子溶液粘度變化的分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)方法是用粘度計(jì)測(cè)出溶劑和溶液的粘度和，計(jì)算相對(duì)粘度和增比粘度。用粘度法測(cè)定摩爾質(zhì)量當(dāng)溫度、聚合物和溶劑體系選定后，大分子溶液的粘度僅與濃度和聚合物分子的大小有關(guān)。2023/1/11以對(duì)c

作圖，得一條直線，以對(duì)c作圖得另一條直線。將兩條直線外推至濃度，得到特性粘度。從如下經(jīng)驗(yàn)式求粘均摩爾質(zhì)量。式中和