物化—胶体化学课件：12-01胶体系统的制备.ppt

1、 丁达尔效应丁达尔效应分散介质分散介质: 呈连续分布的起分散作用的呈连续分布的起分散作用的物质物质.绪绪 言言分散质分散质: 被分散的物质被分散的物质.分散系统分散系统:一或几种物质分散在另一种物质一或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统中所构成的系统.胶体化学研究对象：高度分散的多相系统。胶体化学研究对象：高度分散的多相系统。分散系统的定义分散系统的定义粗分散系统粗分散系统: 分散相粒子直径分散相粒子直径大于大于1000nm,如悬浮液如悬浮液, 乳状液乳状液, 泡沫等泡沫等. 有相界面，是热力学不稳定系统。有相界面，是热力学不稳定系统。胶体分散系统胶体分散系统: 分散相粒子直径在分散相粒子

2、直径在11000nm之间之间, 可可以是有相界面的非均相系统（溶胶）以是有相界面的非均相系统（溶胶）, 也可以是无相也可以是无相界面的大分子（高分子溶液）或胶束（缔合胶体）。界面的大分子（高分子溶液）或胶束（缔合胶体）。溶液溶液(或或真溶液真溶液): 质点直径质点直径小于小于1nm, 均相系统均相系统, 透明透明, 不能发生光的散射不能发生光的散射, 扩散速度快扩散速度快, 为热力学稳定状态为热力学稳定状态.分散系统的分类分散系统的分类IUPAC胶体系统：胶体系统：（1）溶胶）溶胶 分散相粒子小，相界面积大，界面分散相粒子小，相界面积大，界面能高，是热力学不稳定系统。具有：能高，是热力学不稳定

3、系统。具有：多相性多相性、高度分散性高度分散性和和热力学不稳定性热力学不稳定性。（2）高分子溶液）高分子溶液 均相的热力学稳定系统。也均相的热力学稳定系统。也称为亲液溶胶。称为亲液溶胶。（3）缔合胶体（胶体电解质）缔合胶体（胶体电解质） 分散相是由表分散相是由表面活性剂缔合形成的胶束面活性剂缔合形成的胶束 均相的热力学稳定均相的热力学稳定系统系统 非均相分散系统按聚集状态分类非均相分散系统按聚集状态分类非均相分散系统按聚集状态的分类非均相分散系统按聚集状态的分类胶体分散系统胶体分散系统主要特点主要特点: 高度分散的多相性和热力学不稳定高度分散的多相性和热力学不稳定性性. 前者是后者的根源前者是

4、后者的根源, 在一定条件下导致系统在一定条件下导致系统两方面的变化两方面的变化: 自动聚集成大颗粒自动聚集成大颗粒, 缩小表面积缩小表面积, 使表面吉使表面吉布斯函数减小布斯函数减小 ( dGs = dAs 0 , 一定一定). 自动吸附某种离子而带电自动吸附某种离子而带电, 使胶核表面不饱使胶核表面不饱和力场得到部分补偿和力场得到部分补偿, 减小从而降低表面减小从而降低表面吉布斯函数吉布斯函数 ( dGs =Asd 0 , As一定一定 ).真溶液真溶液透明，不发生光散射，溶质扩散速度透明，不发生光散射，溶质扩散速度快，溶质与溶剂均可通过半透膜，热力学快，溶质与溶剂均可通过半透膜，热力学稳定

5、系统。稳定系统。胶体系统胶体系统可透明或不透明，可发生光散射，可透明或不透明，可发生光散射，粒子具有扩散慢粒子具有扩散慢, 渗透压高渗透压高, 不能透过半透不能透过半透膜等特征。溶胶为热力学不稳定系统。膜等特征。溶胶为热力学不稳定系统。胶体系统的制备胶体系统的制备胶体系统胶体系统11000nm分子分散分子分散系统系统1000 nm电弧法电弧法胶体磨胶体磨喷射磨喷射磨物理凝聚法物理凝聚法化学凝聚法化学凝聚法蒸气凝聚法蒸气凝聚法过饱和法过饱和法1. 分散法分散法(1)机械分散法机械分散法 通常采用胶体磨，它由两片通常采用胶体磨，它由两片靠得很近的钨合金磨刀构成。当它们以相反靠得很近的钨合金磨刀构成

6、。当它们以相反方向高速转动时（一般方向高速转动时（一般500010000 rpm），），粗颗粒的固体就在其间磨细。粗颗粒的固体就在其间磨细。湿磨的粉碎程湿磨的粉碎程度更高，粉碎时常加入少量表面活性剂以防度更高，粉碎时常加入少量表面活性剂以防止微粒聚集。止微粒聚集。气流粉碎机也是一种重要的设气流粉碎机也是一种重要的设备，可用来制备备，可用来制备1m以下的超细粉末。以下的超细粉末。胶体磨(2)超声波分散法超声波分散法 将两电极与将两电极与106Hz的高频电的高频电接通，此时设备的石英片产生接通，此时设备的石英片产生 106Hz的振荡，的振荡，高频率的机械波经过油及容器传入试管。由高频率的机械波经过

7、油及容器传入试管。由于机械波产生的密度疏密交替，对被分散的于机械波产生的密度疏密交替，对被分散的物质产生强烈的撕碎作用。物质产生强烈的撕碎作用。(3)电分散法电分散法: 在两金属电极间通以高压在两金属电极间通以高压直流电使之产生电弧直流电使之产生电弧. 电弧温度很高电弧温度很高, 而而使电极表面的金属气化使电极表面的金属气化, 金属蒸气遇水冷金属蒸气遇水冷却而冷凝成胶体系统却而冷凝成胶体系统.制备贵金属水溶胶。制备贵金属水溶胶。(4)胶溶法胶溶法 在新生成的沉淀中加入适量电在新生成的沉淀中加入适量电解质，使沉淀重新分散成胶体。如新生解质，使沉淀重新分散成胶体。如新生成的成的Fe(OH)3沉淀。

8、经洗涤再加入少量稀沉淀。经洗涤再加入少量稀FeCl3 溶液，通过搅拌后沉淀就转变为红溶液，通过搅拌后沉淀就转变为红棕色的棕色的Fe(OH)3溶胶。溶胶。2. 凝聚法凝聚法物理凝聚法物理凝聚法: 将蒸气或溶解状态的物质凝聚成胶将蒸气或溶解状态的物质凝聚成胶体的方法体的方法.蒸气凝聚法蒸气凝聚法 采用特制的仪器采用特制的仪器, 使金属和有机溶使金属和有机溶剂在超低压下蒸发剂在超低压下蒸发, 而后冷凝而成金属的有机而后冷凝而成金属的有机溶胶溶胶.过饱和法过饱和法 更换溶剂或者降温冷却更换溶剂或者降温冷却, 使溶质溶解使溶质溶解度降低至过饱和度降低至过饱和, 然后从溶液中结晶而聚集成然后从溶液中结晶而

9、聚集成溶胶溶胶. 如将少量如将少量10松香的乙醇溶液，在搅拌松香的乙醇溶液，在搅拌下滴入水中，形成带负电的松香溶胶。下滴入水中，形成带负电的松香溶胶。化学凝聚法化学凝聚法: 通过化学反应使某生成物质呈通过化学反应使某生成物质呈过饱和状态过饱和状态, 进而形成溶胶的方法进而形成溶胶的方法. 例如三氯例如三氯化铁溶液在沸水中进行水解反应，可以制备化铁溶液在沸水中进行水解反应，可以制备Fe(OH)3溶胶。溶胶。 FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3（溶胶）（溶胶）+3HCl光学性质光学性质 化学凝聚法化学凝聚法: 通过化学反应使某生成物质呈过饱和状态通过化学反应使某生成物质呈过饱和状态, 进进而

10、形成溶胶的方法而形成溶胶的方法. 例如三氯化铁溶液在沸水中进行水解反例如三氯化铁溶液在沸水中进行水解反应，可以制备应，可以制备Fe(OH)3溶胶。溶胶。 FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3（溶胶）（溶胶）+3HCl又如，利用又如，利用As2O3的复分解反应制备硫化砷溶胶的复分解反应制备硫化砷溶胶: As2O3 + 3H2O 2H3AsO3 2H3AsO3 + 3H2S As2S3 （溶胶）（溶胶）+ 6H2O 在在As2O3的饱和或过饱和的水溶液中的饱和或过饱和的水溶液中, 缓慢通入缓慢通入H2S气体气体, 即可生成淡黄色即可生成淡黄色As2S3溶胶溶胶. HS为稳定剂为稳定剂, 胶粒带负电荷胶粒带负电荷.