1、yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林1第三节 溶胶及其基本性质第一节 分散系第八章第八章 胶体和乳状液胶体和乳状液第四节 高分子溶液第五节 凝胶和膜平衡第二节 表面自由能与吸附作用yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林2第一节 分 散 系一、分散系分类二、胶体分散系yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林3 将一种或几种物质的微粒分散在另外一种介质中所形成的系统称为分散系分散系。其中被分散的物质称为分散质或分散相分散质或分散相，而容纳分散相的连续介质称为分散介质或分散剂分散介质或分散剂。一、分散系分类一、分散系分类(一)分散系概念分散
2、系概念yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林41.1.均相系统和非均相系统均相系统和非均相系统(1)(1)相相：把物理性质和化学性质完全相同的一部分称为一个相。(2)(2)均相系统（单相系统）均相系统（单相系统）：把分散相与分散介质均在同一相的分散系称为均相系统。(3)(3)非均相系统（多相系统）非均相系统（多相系统）：把分散相和分散介质为非同一相的分散系称为非均相系统。(二二)分散系分类分散系分类yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林52.2.按分散相粒子大小分类按分散相粒子大小分类 粗分散系 溶胶分散系 胶体分散系 大分子溶液 分子分散系 缔合胶体y
3、yyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林6表 81 三类分散系比较分分 散散 系系大大 小小类型类型分散相分散相 粒粒 子子性质特征性质特征粗分散系粗分散系100nm乳浊液小液滴非均相、不稳定、不透明、自动沉降悬浊液固体颗粒胶体分胶体分散散 系系1100nm溶胶胶粒非均相、相对稳定、分散相扩散慢、不易沉降大分子溶液高分子均相、稳定、透明、分散相扩散慢、不沉降分子分分子分散散 系系1nm真溶液小分子或离子均相、稳定、透明、分散相扩散快、不沉降yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林7二、胶体分散系二、胶体分散系 胶体是分散系的一种，其分散相粒子的直径在1100
4、nm范围内，即一种或几种物质以00 nm的粒径分散于另一种物质中所构成的分散系统称为胶体分散系胶体分散系。溶胶大分子溶液缔合胶体胶体分散系yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林8第二节第二节 表面自由能与吸附作用表面自由能与吸附作用一、比表面和表面自由能二、吸附现象yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林9一、比表面和表面自由能1.比表面比表面(S0)表面现象与物质的表面积密切相关。一定体积或一定量物质的分散程度愈大，表面积就愈大。通常用比表面S0表示多相分散系统的分散程度。VAS 0 当固体或液体分散的愈细小，比表面愈大，表面现象愈显著。例如半径为r的球
5、形体，其比表面为 mAS o或或yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林10rrrVAS3344320 上式表明，当固体或液体分散得愈细小，比表面So愈大，表面现象就愈显著。yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林112.表面自由能和表面张力表面自由能和表面张力 液体表面都有自动缩成最小的趋势。欲使液体内部分子移到界面，必须克服内部分子间的引力而对系统作功。分子在液体内部和表面受力情况 表面分子合力0(1)表面自由能yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林12在等温等压下增加液体表面积dA所消耗的功为WdA 式中为比例系数，是使液体增加单位
6、表面积所做的非体积功，这种增加系统的表面积所做的功称为表面功。表面功以势能的形式储存于表面上，所以表面层分子比内部分子多含一部分能量，这一多余的能量称为表面Gibbs能或表面自由能。yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林13表面自由能是产生表面现象的根本原因。nPTAG,d T pdGA表、比表面自由能:在等温等压下,增加单位表面积时,系统表面自由能的增量。即单位面积的表面层分子比同量的内部分子多出的自由能。因而称为比表面比表面Gibbs能能，简称为比表面能比表面能。单位：Jm-2yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林14（2）表面张力表面张力W=Fdx
7、W=dAFdx=dA =2ldx :是作用在液体表面单位长度上的表面收缩力，故称表面张力，单位Nm。其方向与液体表面相切。（一些物质的表面张力见P188表8-2）2Fl力力力力作作用用的的长长度度yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林15 同种物质的表面张力和比表面能是同一物理现象的两种不同描述，它们从不同的角度(前者是力，后者为能量)反映系统的表面特征，其数值完全相等，但具有不同的物理意义和不同的单位。我们研究物质表面作用力时，常用较为直观地表面张力的概念；研究物质热力学性质时，常用比表面的概念。yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林16二、吸附现象二
8、、吸附现象 当一种物质在另一种物质中高度分散时，其表面积很大，相应的表面自由能也会很大，这是一个热力学不稳定状态，系统会自发的向着自由能减少的方向进行。途径降低表面张力吸附缩小表面积,如液滴的合并和结晶。yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林17 固体表面积和在容器中的液体表面积无法自动缩小，只能通过吸附降低系统的表面能。1.固体表面的吸附固体表面的吸附吸附吸附是一种物质的分子、原子或离子自动地附着在另一种物质表面上的现象。例如制糖工业中用活性炭脱色。像活性炭这种具有吸附作用的物质称为吸附剂。吸附剂。被吸附剂吸附的物质称为吸附质。吸附质。yyyy年M月d日临床医学专业基础化
9、学 作者及主讲：张国林18(1)气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附在气-固吸附系统中，同时存在着两个相反的过程：吸附平衡是一个动态平衡。mnmV或 吸附量是衡量吸附平衡时，吸附剂吸附气体能力大小的物理量。是指在一定温度下，吸附平衡时，单位质量的吸附剂所吸附气体的体积(换算成标准状况下的体积)或气体的物质的量。吸附解吸吸附质吸附剂 吸附质吸附剂Qyyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林19气体在固体表面上的吸附过程：G0，S0吸附的热力学特征:低温吸附，高温解吸。等温等压G=H-TS推知H=G+TS0，吸附放热yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林
10、20吸附：物理吸附和化学吸附，同时存在 吸附性质吸附性质物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附吸附作用力吸附作用力van der Waals力化学键力吸附选择性吸附选择性无选择性有选择性吸附热吸附热较小，102103kJmoL-1,较大，104kJmoL-1,吸附速率吸附速率较快(达平衡)较慢(达平衡)吸附层吸附层单分子层或多分子层单分子层吸附稳定性吸附稳定性不稳定易解吸较稳定不易解吸吸附温度吸附温度低温，高温可逆性可逆性可逆 易解吸一般不可逆，较稳定物理吸附和化学吸附 特点yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林21 固体在溶液中的吸附与吸附剂、溶质和溶剂三者间的相互作用有关。由
11、如下经验规律：(1)极性愈相近，愈优先吸附；(2)溶解度愈小的溶质愈易被吸附；(3)一般溶液的吸附是放热过程，所以吸附的量随温度升高而降低。（2）溶液在固体表面上的吸附）溶液在固体表面上的吸附液体在固体表面上的吸附比较复杂，吸附剂既可吸附溶质，也可吸附溶剂，往往二者兼有。yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林22(1)液体的表面张力液体的表面张力l一类表面张力随浓度的增加而略有上升。l二类表面张力随浓度的增加缓慢下降。l三类表面张力随浓度的增加先急剧下降，当浓度超过一定值后，下降变慢，直至不再变化。2.液体表面上的吸附液体表面上的吸附水溶液表面张力与浓度的关系 盐、酸、碱等
12、低级醇、醛、酮、羧酸等含8个碳原子以上的直链有机酸盐等yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林23(2)液体表面吸附液体表面吸附(自学自学)当一定时(系统组成不变,小液滴自动聚集)dG=dA 若dG0，则dA0 表面积缩小自发过程。溶液在一定温度、压力下，系统的表面自由能G=A 系统表面能的微小改变为dGp,T=dA+Adyyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林24当A一定时(固体.液体吸附),dG=Ad 若dG0,则d0.表面张力减小过程。和A均减小（润湿现象）对于表面积一定的溶液，降低系统表面自由能的惟一途径是尽可能的降低溶液的表面张力。yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林251876年J.W.Gibbs推出吸附公式：TcRTc)(/c)T：T一定时,表面张力随溶液浓度的变化率：一定T下,溶液单位面积表面与溶液内部相比时溶质的过剩量(即吸附量)molcm-2(/c)T 0 ,c表c内 正吸附表面活性(/c)T0,则0,c表pIpHc2 x=0 透入为零(2)c1c2 x=c2/2 一半NaCl透入，NaCl内外基本均等(3)c1=c2 x=c2/3 1/3NaCl透入 平衡状态 yyyy年M月d日临床医学专业基础化学 作者及主讲：张国林87本章作业：11、13
