第十二章浙江科技学院物理化学教案第十二章胶体化学12.1胶体及其基本特性●分散相与分散介质●分散体系分类（1）按分散相粒子的大小分类（2）按分散相和介质的聚集状态分类（3）按胶体溶液的稳定性分类●僧液溶胶的特性●胶粒的结构●胶粒的形状·分散相与分散介质把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。其中，被分散的物质称为分散相（dispersedphase），另一种物质称为分散介质（dispersingmedium）。例如：云，牛奶，珍珠分数相与介质牙水水乳脂相空气水蛋白质6分散体系分类分类体系通常有三种分类方法：·分子分散体系·胶体分散体系·粗分散体系按分散相粒子的大小分类：·液溶胶·固溶胶·气溶胶·增液溶胶按胶体溶液的稳定性分类：·亲液溶胶（1）按分散相粒子的大小分类1.分子分散体系分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均勾的单相，分子半径大小在10-9川以下。通常把这种体系称为真溶液，如CuS04溶液。2.胶体分散体系分散相粒子的半径在1nm100nm之间的体系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将1nm1000nm之间的粒子归入胶体范畴。3.粗分散体系当分散相粒子大于1000nm，目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。（2）按分散相和介质聚集状态分类1
浙江科技学院 物理化学教案 第十二章 第十二章 胶体化学 12.1 胶体及其基本特性 ●分散相与分散介质 ●分散体系分类 （1）按分散相粒子的大小分类 （2）按分散相和介质的聚集状态分类 （3）按胶体溶液的稳定性分类 ●憎液溶胶的特性 ●胶粒的结构 ●胶粒的形状 ●分散相与分散介质 把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。其中，被分散的物质称为分散相（dispersed phase），另一种物质称为分散介质（dispersing medium）。 例如：云，牛奶，珍珠 分散体系分类 分类体系通常有三种分类方法：•分子分散体系 •胶体分散体系 •粗分散体系 按分散相粒子的大小分类： •液溶胶 •固溶胶 •气溶胶 按胶体溶液的稳定性分类： •憎液溶胶 •亲液溶胶 （1）按分散相粒子的大小分类 1.分子分散体系 分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相，分子半径大小在 10-9 m 以下 。通常把这种体系称为真溶液，如 CuSO4 溶液。 2.胶体分散体系 分散相粒子的半径在 1 nm~100 nm 之间的体系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将 1 nm ~ 1000 nm 之间的粒子归入胶体范畴。 3.粗分散体系 当分散相粒子大于 1000 nm,目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。 （2）按分散相和介质聚集状态分类 1
第十二章浙江科技学院物理化学教案1.液溶胶将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：A.液-固溶胶如油漆，AgI溶胶B.液-液溶胶如牛奶，石油原油等乳状液C.液-气溶胶如泡沫2.固溶胶将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶：A.固-固溶胶如有色玻璃，不完全互溶的合金B.固-液溶胶如珍珠，某些宝石C.固-气溶胶如泡沫塑料，沸石分子筛3.气溶胶将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一体系，不属于胶体范围A.气-固溶胶如烟，含尘的空气B.气-液溶胶如雾，云（3）按胶体溶液的稳定性分类1.增液溶胶半径在1nm100nm之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是热力学上的不稳定体系。一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。这是胶体分散体系中主要研究的内容。2.亲液溶胶1.半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，文可形成溶胶，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。增液溶胶的特性（1）特有的分散程度粒子的大小在10-9~10-7m之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性和乳光现象。（2）多相不均匀性具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。（3）热力学不稳定性因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。●胶粒的结构形成忆液溶胶的必要条件是：（1）分散相的溶解度要小：（2）还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而聚沉。胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核：然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层：由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒：胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。2
浙江科技学院 物理化学教案 第十二章 1.液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶： A.液-固溶胶 如油漆，AgI 溶胶 B.液-液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液 C.液-气溶胶 如泡沫 2.固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶： A.固-固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金 B.固-液溶胶 如珍珠，某些宝石 C.固-气溶胶 如泡沫塑料，沸石分子筛 3.气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有 气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一体系，不属于胶体范围. A.气-固溶胶 如烟，含尘的空气 B.气-液溶胶 如雾，云 （3）按胶体溶液的稳定性分类 1.憎液溶胶 半径在 1 nm~100 nm 之间的难溶物固体粒子 分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是热力学上的不稳定体系。 一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶 等。 这是胶体分散体系中主要研究的内容。 2.亲液溶胶 1.半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入 溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。 憎液溶胶的特性 （1）特有的分散程度 粒子的大小在 10-9~10-7 m 之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定 性 和乳光现象。 （2）多相不均匀性 具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构， 而且粒子大小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。 （3）热力学不稳定性 因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即 小粒子会自动聚结成大粒子。 ●胶粒的结构 形成憎液溶胶的必要条件是： （1）分散相的溶解度要小； （2）还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而聚沉。 胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核； 然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形 成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒； 胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。 胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。 2
浙江科技学院第十二章物理化学教案若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱的负离子，所以自然界中的胶粒大多带负电，如泥浆水、豆浆等都是负溶胶。胶核胶粒胶团例1:AgN03 +KI-KN03+AgI ↓过量的KI作稳定剂胶团的结构表达式：胶团的图示式：[(AgI)mn I-(n-x)K+]x-xK+例2:AgN03+KI-KN03+AgI↓过量的AgN03作稳定剂胶团的结构表达式：[(AgI)m n Ag+ (n-x)N03 -Jx+x N03 -胶粒的形状作为憎液溶胶基本质点的胶粒并非都是球形，而胶粒的形状对胶体性质有重要影响。质点为球形的，流动性较好；若为带状的，则流动性较差，易产生触变现象。例如：（1）聚苯乙烯胶乳是球形质点（2）V205溶胶是带状的质点（3）Fe(OH)3溶胶是丝状的质点12.2溶胶的制备与净化溶胶的净化溶胶的制备（1）分散法（1）渗析法1.研磨法（2）超过滤法2.胶溶法3.超声波分散法4.电弧法凝聚法1.化学凝聚法2.物理凝聚法●溶胶的制备3
浙江科技学院 物理化学教案 第十二章 若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱的负离子，所以自然界中的胶粒大多带负电，如泥浆水、豆 浆等都是负溶胶。 胶核 胶粒 胶团 例 1：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓ 过量的 KI 作稳定剂 胶团的结构表达式 ： 胶团的图示式： [(AgI)m n I – (n-x)K+]x– xK+ |_| |_| 例 2：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓ 过量的 AgNO3 作稳定剂 胶团的结构表达式： [(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3–]x+ x NO3– |_| |_| ●胶粒的形状 作为憎液溶胶基本质点的胶粒并非都是球形，而胶粒的形状对胶体性质有重要影响。 质点为球形的，流动性较好；若为带状的，则流动性较差，易产生触变现象。 例如：（1）聚苯乙烯胶乳是球形质点 （2）V2O5 溶胶是带状的质点 （3） Fe(OH)3 溶胶是丝状的质点 12.2 溶胶的制备与净化 溶胶的制备 溶胶的净化 （1）分散法 （1）渗析法 1.研磨法 （2）超过滤法 2.胶溶法 3.超声波分散法 4.电弧法 凝聚法 1.化学凝聚法 2.物理凝聚法 ●溶胶的制备 3
浙江科技学院物理化学教案第十二章制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分散体系的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方法大致可分为两类：（1）分散法用机械、化学等方法使固体的粒子变小。（2）凝聚法使分子或离子聚结成胶粒用这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。视具体制备条件不同，这些粒子又可以聚集成较大的次级粒子。通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的，是一个多级分散体系。●溶胶的制备--研磨法1.研磨法用机械粉碎的方法将固体磨细。这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。胶体磨的形式很多，其分散能力因构造和转速的不同而不同。溶胶的制备一-研磨法盘式胶体磨4i变压器油婚试样的试管恒南遗分股法式股体店转速约每分钟1万～2万转。A为空心转轴，与C盘相连，向一个方向旋转，B盘向另一方向旋转。分散相、分散介质和稳定剂从空心轴A处加入，从C盘与B盘的狭缝中飞出，用两盘之间的应切力将固体粉碎，可得1000nm左右的粒子。胶溶法又称解胶法，仅仅是将新鲜的凝聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的稳定剂。这种稳定剂又称胶溶剂。根据胶核所能吸附的离子而选用合适的电解质作胶溶剂。这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将多余的电解质离子去掉，先将胶粒过滤，洗涤，然后尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形成溶胶。例如：Fe（OH)3（新鲜沉淀）加FeClFe(OH)3 (溶胶)加AgNO,或KCIAgC1(新鲜沉淀)AgCI(溶胶）?溶胶的制备-一超声分散法3.超声分散法这种方法目前只用来制备乳状液。如图所示，将分散相和分散介质两种不混溶的液体放在样品管4中。样品管固定在变压器油浴中。在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石英片发生机械振荡，使管中的两个液相均匀地混合成乳状液。溶胶的制备--电弧法4.电弧法电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。制备过程包括先分散后凝聚两个过程。将金属做成两个电极，浸在水中，盛水的盘子放在冷浴中。在水中加入少量NaOH作为稳定剂。4
浙江科技学院 物理化学教案 第十二章 制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分散体系的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方法大 致可分为两类： （1）分散法 用机械、化学等方法使固体的粒子变小。 （2）凝聚法 使分子或离子聚结成胶粒用这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。 视具体制备条件不同，这些粒子又可以聚集成较大的次级粒子。 通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的，是一个多级分散体系。 ●溶胶的制备-研磨法 1.研磨法 用机械粉碎的方法将固体磨细。 这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废轮胎粉碎，先用 液氮处理，硬化后再研磨。 胶体磨的形式很多，其分散能力因构造和转速的不同而不同。 溶胶的制备-研磨法 盘式胶体磨 转速约每分钟 1 万∼2 万转。 A 为空心转轴，与 C 盘相连，向一个方向旋转，B 盘向另一方向旋转。 分散相、分散介质和稳定剂从空心轴 A 处加入，从 C 盘与 B 盘的狭缝中飞出，用两盘之间的应切力 将固体粉碎，可得 1000 nm 左右的粒子。 胶溶法又称解胶法，仅仅是将新鲜的凝聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的稳定剂。 这种稳定剂又称胶溶剂。根据胶核所能吸附的离子而选用合适的电解质作胶溶剂。 这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将多余的电解质离子去掉，先将胶粒过滤，洗涤，然 后尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形成溶胶。 例如：Fe(OH)3（新鲜沉淀） 加 Fe(OH)3 (溶胶) 3 FeCl AgCl (新鲜沉淀) AgCl(溶胶) AgNO KCl 3 加 或 ●溶胶的制备-超声分散法 3.超声分散法 这种方法目前只用来制备乳状液。 如图所示，将分散相和分散介质两种不混溶的液体放在样品管 4 中。样品管固定在变压器油浴中。 在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石英片发生机械振荡，使管中的两个液相均匀地混合成乳状液。 溶胶的制备-电弧法 4.电弧法 电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。制备过程包括先分散后凝聚两个过程。 将金属做成两个电极，浸在水中，盛水的盘子放在冷浴中。在水中加入少量 NaOH 作为稳定剂。 4
第十二章浙江科技学院物理化学教案制备时在两电极上施加100V左右的直流电，调节电极之间的距离，使之发生电火花，这时表面金属蒸发，是分散过程，接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。溶胶的制备一凝聚法1.化学凝聚法通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，使初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存在下形成溶胶，这种稳定剂一般是某一过量的反应物。例如：A.复分解反应制硫化砷溶胶2H3As03（稀）+3H2S→As2S3（溶胶）+6H20B.水解反应制氢氧化铁溶胶FeC13（稀）+3H20（热）→Fe(OH)3（溶胶）+3HC1C.氧化还原反应制备硫溶胶2H2S（稀）+S02（g）→2H20+3S（溶胶）Na2S203+2HC1→2NaC1+H20+S02+S（溶胶）D.还原反应制金溶胶2HAuC14(稀)+3HCHO+11KOH=2Au(溶胶)+3HCO0K+8KC1+8H20E.离子反应制氯化银溶胶AgN03（稀）+KC1（稀）→AgC1（溶胶）+KN032.物理凝聚法A.更换溶剂法利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制备溶胶，而且两种溶剂要能完全互溶。例1.松香易溶于乙醇而难溶于水，将松香的乙醇溶液滴入水中可制备松香的水溶胶。例2.将硫的丙酮溶液滴入90℃左右的热水中，丙酮蒸发后，可得硫的水溶胶。例图：施气湿冷法香的恭新旭光松香水溶B.蒸气骤冷法将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶。罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶。4一金属钠，2一苯，5一液氮。先将体系抽真空，然后适当加热管2和管4，使钠和苯的蒸气同时在管5外壁凝聚。除去管5中的液氮，凝聚在外壁的混合蒸气融化，在管3中获得钠的苯溶胶。溶胶的净化在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备Fe(OH)3溶胶时生成的HC1。少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。5
浙江科技学院 物理化学教案 第十二章 制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电，调节电极之间的距离，使之发生电火花，这时表面金属 蒸发，是分散过程，接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。 溶胶的制备-凝聚法 1.化学凝聚法 通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，使初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存在下形 成溶胶，这种稳定剂一般是某一过量的反应物。例如： A.复分解反应制硫化砷溶胶 2H3AsO3（稀）+ 3H2S →As2S3（溶胶）+6H2O B.水解反应制氢氧化铁溶胶 FeCl3 （稀）+3H2O （热）→ Fe(OH)3（溶胶）+3HCl C.氧化还原反应制备硫溶胶 2H2S(稀)+ SO2(g) → 2H2O +3S (溶胶) Na2S2O3 +2HCl → 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶胶) D.还原反应制金溶胶 2HAuCl4(稀)+ 3HCHO +11KOH =2Au(溶胶)+3HCOOK + 8KCl + 8H2O E.离子反应制氯化银溶胶 AgNO3（稀）+ KCl（稀） → AgCl (溶胶) +KNO3 2.物理凝聚法 A. 更换溶剂法 利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制备溶胶，而且两种溶剂要能完全互溶。 例 1.松香易溶于乙醇而难溶于水，将松香的乙醇溶液滴入水中可制备松香的水溶胶 。 例 2.将硫的丙酮溶液滴入 90℃左右的热水中，丙酮蒸发后，可得硫的水溶胶。 例图： B.蒸气骤冷法 将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶。 罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶。 4—金属钠，2—苯,5—液氮。 先将体系抽真空，然后适当加热管 2 和管 4，使钠和苯的蒸气同时在管 5 外壁凝聚。除去管 5 中的液 氮，凝聚在外壁的混合蒸气融化，在管 3 中获得钠的苯溶胶。 溶胶的净化 在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备 Fe(OH)3 溶胶时生成的 HCl。 少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除 去。 5