第一章 膠體制備及性質(zhì)1

1、O返回 2021-7-6 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 粗分散系統(tǒng)粗分散系統(tǒng) 與與 O返回 2021-7-6 u10.1 膠體及其基本特性膠體及其基本特性 u10.2 溶膠的制備與凈化溶膠的制備與凈化 u10.3 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì) u10.4 溶膠的光學(xué)性質(zhì)溶膠的光學(xué)性質(zhì) u10.5 溶膠的電學(xué)性質(zhì)溶膠的電學(xué)性質(zhì) u10.6 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用 u10.7 大分子概說大分子概說 u10.8 大分子的相對(duì)摩爾質(zhì)量大分子的相對(duì)摩爾質(zhì)量 u10.9 Donnan平衡平衡 O返回 2021-7-6 膠粒的結(jié)構(gòu)膠粒的結(jié)構(gòu) 分散相與分散介質(zhì)分散相與分散介質(zhì) 分散體系分類分

2、散體系分類 （1）按分散相粒子的大小分類）按分散相粒子的大小分類 （2）按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類）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）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類 憎液溶膠的特性憎液溶膠的特性 膠粒的形狀膠粒的形狀 O返回 2021-7-6 把一種或幾種物把一種或幾種物 質(zhì)分散在另一種物質(zhì)質(zhì)分散在另一種物質(zhì) 中就構(gòu)成分散體系。中就構(gòu)成分散體系。 其中，其中，被分散的物質(zhì)被分散的物質(zhì) 稱為分散相稱為分散相 （dispersed phase），）， 另一種物質(zhì)稱為分散另一種物質(zhì)稱為分散 介質(zhì)介質(zhì)（dispersing medium)。 例如：云，牛奶，珍珠例如：云，牛奶，珍珠

3、 O返回 2021-7-6 分類體系通常有三種分類方法：分類體系通常有三種分類方法： 分子分散體系分子分散體系 膠體分散體系膠體分散體系 粗分散體系粗分散體系 按分散相粒子的大小分類：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：按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類： 液溶膠液溶膠 固溶膠固溶膠 氣溶膠氣溶膠 按膠體溶液的穩(wěn)定性分類：按膠體溶液的穩(wěn)定性分類： 憎液溶膠憎液溶膠 親液溶膠親液溶膠 O返回 2021-7-6 1.分子分散體系分子分散體系 分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，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，是沒有界面，是均勻的單相均勻的單相，分子半徑大小

4、在，分子半徑大小在10-9 m以以 下下 。通常把這種體系稱為真溶液，如。通常把這種體系稱為真溶液，如CuSO4溶液。溶液。 2.膠體分散體系膠體分散體系 分散相粒子的半徑在分散相粒子的半徑在10 9 m106 nm之間的體系。 之間的體系。 目測(cè)是均勻的，但實(shí)際是多相不均勻體系。目測(cè)是均勻的，但實(shí)際是多相不均勻體系。 3.粗分散體系粗分散體系 當(dāng)分散相粒子大于當(dāng)分散相粒子大于10 6 nm,目測(cè)是混濁不均勻體 目測(cè)是混濁不均勻體 系，放置后會(huì)沉淀或分層，如黃河水。系，放置后會(huì)沉淀或分層，如黃河水。 O返回 2021-7-6 1.液溶膠液溶膠 將液體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散將液體作為分

5、散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散 相為不同狀態(tài)時(shí)，則形成不同的液溶膠：相為不同狀態(tài)時(shí)，則形成不同的液溶膠： A.液液-固溶膠固溶膠 如油漆，如油漆，AgI溶膠溶膠 B. .液液- -液溶膠液溶膠 如牛奶，石油原油等乳狀液如牛奶，石油原油等乳狀液 C. .液液- -氣溶膠氣溶膠 如泡沫如泡沫 O返回 2021-7-6 2.固溶膠固溶膠 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(shí)，則形成不同的固溶膠：不同狀態(tài)時(shí)，則形成不同的固溶膠： A.固固-固溶膠固溶膠 如有色玻璃，不完全互溶的合金如有色玻璃，不完全互溶的合金 B. .固固- -液溶膠液溶膠 如珍

6、珠，某些寶石如珍珠，某些寶石 C. .固固- -氣溶膠氣溶膠 如泡沫塑料，沸石分子篩如泡沫塑料，沸石分子篩 O返回 2021-7-6 3.氣溶膠氣溶膠 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(shí)，形成氣固體或液體時(shí)，形成氣-固或氣固或氣-液溶膠，液溶膠，但沒有但沒有 氣氣-氣溶膠氣溶膠，因?yàn)椴煌臍怏w混合后是單相均一，因?yàn)椴煌臍怏w混合后是單相均一 體系，不屬于膠體范圍體系，不屬于膠體范圍. A.氣氣-固溶膠固溶膠 如煙，含塵的空氣如煙，含塵的空氣 B. .氣氣- -液溶膠液溶膠 如霧，云如霧，云 O返回 2021-7-6 1.憎液溶膠憎

7、液溶膠 半徑在半徑在10 9 m106 m之間的難溶物固體粒子 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，分散在液體介質(zhì)中，有很大的相界面，易聚沉，是是 熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系。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，是成溶膠，是 一個(gè)不可逆體系，如氫氧化鐵溶膠、一個(gè)不可逆體系，如氫氧化鐵溶膠、 碘化銀溶膠等。碘化銀溶膠等。 這是膠體分散體系中主要研究的內(nèi)容。這是膠體分散體系中主要研究的內(nèi)容。 O返回 2021-7-6 2.親液溶膠親液溶膠 半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)（半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)（ 10 9 m1

8、06 m ） ） 的大分子溶解在合適的溶劑中，一旦將溶劑蒸發(fā)，大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，分子化合物凝聚，再加入溶劑，又可形成溶膠，親液親液 溶膠是熱力學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系。溶膠是熱力學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系。 O返回 2021-7-6 （1）特有的分散程度）特有的分散程度 粒子的大小在粒子的大小在10-910-6 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(dòng)力穩(wěn)定性過半透膜，滲透壓低但有較強(qiáng)的動(dòng)力穩(wěn)定性 和乳光現(xiàn)象。和乳光現(xiàn)象。 （2）多相不均勻性多相不均勻性 具有納米級(jí)的粒子是由許多離子或

9、分子聚結(jié)而成，結(jié)構(gòu)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。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?yàn)榱Ｗ有。缺砻娲?，表面自由能高，是熱力學(xué)不因?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。動(dòng)聚結(jié)成大粒子。 O返回 2021-7-6 形成憎液溶膠的形成憎液溶膠的必要條件必要條件

10、是：是： （1 1）分散相的溶解度要?。环稚⑾嗟娜芙舛纫。?（2 2）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易聚結(jié)而還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易聚結(jié)而 聚沉。聚沉。 O返回 2021-7-6 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(hào)離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電成反號(hào)離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相

11、同電 荷的荷的膠粒膠粒； 膠粒與擴(kuò)散層中的反號(hào)離子，形成一個(gè)電中性的膠粒與擴(kuò)散層中的反號(hào)離子，形成一個(gè)電中性的膠團(tuán)膠團(tuán)。 O返回 2021-7-6 膠核吸附離子是有選擇性的，首先吸附與膠核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。中相同的某種離子，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)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、離子，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。豆?jié){等都是負(fù)溶膠。 O返回 2021-7-6 例例1 1：AgNO3 + + KI

12、KNO3 + + AgI 過量的過量的 KI 作穩(wěn)定劑作穩(wěn)定劑 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式 ： (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |_| 膠核 膠粒（帶負(fù)電） 膠團(tuán)（電中性） 膠核膠核 膠粒膠粒 膠團(tuán)膠團(tuán) 膠團(tuán)的圖示式：膠團(tuán)的圖示式： O返回 2021-7-6 例例2 2：AgNO3 + + KIKNO3 + + AgI 過量的過量的 AgNO3 作穩(wěn)定劑作穩(wěn)定劑 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式：膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式： 膠核膠核 膠粒膠粒 膠團(tuán)膠團(tuán) 膠團(tuán)的圖示式：膠團(tuán)的圖示式： O返回 2021-7-6 作為憎液溶膠基本質(zhì)點(diǎn)的膠粒作為憎液溶膠基本質(zhì)點(diǎn)的膠粒并非都是球形并非都是球形，

13、而膠粒的形狀對(duì)膠體性質(zhì)有重要影響。而膠粒的形狀對(duì)膠體性質(zhì)有重要影響。 質(zhì)點(diǎn)為球形的，流動(dòng)性較好；若為帶狀的，質(zhì)點(diǎn)為球形的，流動(dòng)性較好；若為帶狀的， 則流動(dòng)性較差，易產(chǎn)生則流動(dòng)性較差，易產(chǎn)生觸變現(xiàn)象觸變現(xiàn)象。 O返回 2021-7-6 例如：（例如：（1 1）聚苯乙烯膠乳是球形質(zhì)點(diǎn)）聚苯乙烯膠乳是球形質(zhì)點(diǎn) （2 2） V2 2O5 5 溶膠是帶狀的質(zhì)點(diǎn)溶膠是帶狀的質(zhì)點(diǎn) （3 3） Fe(OH)3 溶膠是絲狀的質(zhì)點(diǎn)溶膠是絲狀的質(zhì)點(diǎn) O返回 2021-7-6 1100nm 離子、分子離子、分子 凝聚凝聚 （有新相生成）（有新相生成） 粗粒子粗粒子 分散分散 （比表面增加）（比表面增加） u溶膠的制備

14、溶膠的制備 O返回 2021-7-6 溶膠的制備溶膠的制備 （1 1）分散法）分散法 1 1. .研磨法研磨法 2. 2.膠溶法膠溶法 3. 3.超聲波分散法超聲波分散法 （2 2）凝聚法）凝聚法 1. 1.化學(xué)凝聚法化學(xué)凝聚法 2. 2.物理凝聚法物理凝聚法 溶膠的凈化溶膠的凈化 （1 1）滲析法）滲析法 （2 2）超過濾法）超過濾法 O返回 2021-7-6 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

15、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 O返回 2021-7-6 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(jí)粒子。原級(jí)粒子。 視具體制備條件不同，這些粒子又可以視具體制備條件不同，這些粒子又可以 聚集成較大的聚集成較大的次級(jí)粒子次級(jí)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(gè)的，是一個(gè)多級(jí)分散體系多級(jí)分散體系。 O返回 2021-7-6 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

16、種方法適用于脆而易碎的物質(zhì)，對(duì)于柔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。輪胎粉碎，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。轉(zhuǎn)速的不同而不同。 O返回 2021-7-6 盤式膠體磨盤式膠體磨 O返回 2021-7-6 轉(zhuǎn)速約每分鐘轉(zhuǎn)速約每分鐘1萬萬 2萬轉(zhuǎn)。萬轉(zhuǎn)。 A為空心轉(zhuǎn)軸，與為空心轉(zhuǎn)軸，與C盤相連，盤相連， 向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，B盤向另一方盤向另一方 向旋轉(zhuǎn)。向旋轉(zhuǎn)。 分散相、分

17、散介質(zhì)和穩(wěn)定劑分散相、分散介質(zhì)和穩(wěn)定劑 從空心軸從空心軸A A處加入，從處加入，從C盤與盤與B盤盤 的狹縫中飛出，用兩盤之間的應(yīng)的狹縫中飛出，用兩盤之間的應(yīng) 切力將固體粉碎，可得切力將固體粉碎，可得1 7 m左右 左右 的粒子。的粒子。 O返回 2021-7-6 膠溶法膠溶法又稱又稱解膠法解膠法，僅僅是將新鮮的凝聚膠粒重，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。新分散在介質(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

18、用在化學(xué)凝聚法制溶膠時(shí)，為了將這種方法一般用在化學(xué)凝聚法制溶膠時(shí)，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。 O返回 2021-7-6 例如：例如： AgCl (新鮮沉淀）新鮮沉淀） AgCl(溶膠）溶膠） AgNOKCl 3 加或 Fe(OH)3（新鮮沉淀）新鮮沉淀） Fe(OH)3 ( (溶膠）溶膠） 3 FeCl加 O返回 2021-7-6 3 3. .超聲分散法超聲分散法 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

19、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(gè)電極上通入高頻電在兩個(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)液相機(jī)械振蕩，使管中的兩個(gè)液相 均勻地混合成乳狀液。均勻地混合成乳狀液。 O返回 2021-7-6 超聲分散法超聲分散法 O返回 2021-7-6 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

20、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（?。┫。? 3H2S As2S3（溶膠）溶膠）+6H2O B.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 （?。┫。?3H2O （熱）熱） Fe(OH)3 （溶膠）溶膠）+3HCl O返回 2021-7-6 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( (稀）?。? SO2( (g) ) 2H2O +3S ( (溶膠）溶膠） Na2S2O

21、3 +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（?。┫。? KCl（稀）?。?AgCl ( (溶膠）溶膠） +KNO3 D.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 O返回 2021-7-6 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

22、全互溶。 例例1 1. .松香易溶于乙醇而難溶于水，將松香的乙醇溶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，丙酮左右的熱水中，丙酮 蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。 O返回 2021-7-6 例圖：例圖： O返回 2021-7-6 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(shí)生成的溶膠時(shí)生成的HCl。 少量電解質(zhì)可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過多的電少量電解質(zhì)可以作為溶膠的

23、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。解質(zhì)存在會(huì)使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。 凈化的方法主要有凈化的方法主要有滲析法滲析法和和超過濾法超過濾法。 O返回 2021-7-6 （1）滲析法滲析法 簡(jiǎn)單滲析簡(jiǎn)單滲析 將需要凈化的溶將需要凈化的溶 膠放在羊皮紙或動(dòng)物膀胱等膠放在羊皮紙或動(dòng)物膀胱等 半透膜制成的容器內(nèi)，膜外半透膜制成的容器內(nèi)，膜外 放純?nèi)軇?。放純?nèi)軇?利用濃差因素，多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲利用濃差因素，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。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

24、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。 O返回 2021-7-6 簡(jiǎn)單滲析簡(jiǎn)單滲析 O返回 2021-7-6 電滲析電滲析 為了加快滲析速度，為了加快滲析速度， 在裝有溶膠的半透膜兩側(cè)外在裝有溶膠的半透膜兩側(cè)外 加一個(gè)電場(chǎng)加一個(gè)電場(chǎng)，使多余的電解，使多余的電解 質(zhì)離子向相應(yīng)的電極作定向質(zhì)離子向相應(yīng)的電極作定向 移動(dòng)。溶劑水不斷自動(dòng)更換，移動(dòng)。溶劑水不斷自動(dòng)更換， 這樣可以提高凈化速度。這這樣可以提高凈化速度。這 種方法稱為電滲析法。種方法稱為電滲析法。 （1）滲析法滲析法 O返回 2021-7-6 用用半透膜作過濾膜半透膜作過濾膜，利，利

25、 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 將半透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。 O返回 2021-7-6 2）電超過濾：電超過濾： 有時(shí)為了加快有時(shí)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。 O返回 2021-7-6 Brown 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 膠粒的擴(kuò)散膠

26、粒的擴(kuò)散 溶膠的滲透壓溶膠的滲透壓 沉降平衡沉降平衡 O返回 2021-7-6 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(dòng)。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、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(dòng)的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運(yùn)動(dòng) 為為布朗運(yùn)動(dòng)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。得到闡明。 O返回 2021-7-6 1903年發(fā)明了年

27、發(fā)明了超顯微超顯微 鏡鏡，為研究布朗運(yùn)動(dòng)提供，為研究布朗運(yùn)動(dòng)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(dòng)，字形的運(yùn)動(dòng)， 從而能夠測(cè)出在一定時(shí)從而能夠測(cè)出在一定時(shí) 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(dòng)粒子越小，布朗運(yùn)動(dòng) 越激烈。越激烈。其運(yùn)動(dòng)激烈的程度不隨時(shí)間而改變，但其運(yùn)動(dòng)激烈的程度不隨時(shí)間而改變，但隨溫隨溫 度的升高而增加。度的升高而增加。 O返回 2021-7-6 1905年和年和1906年愛因年愛因 斯坦（斯坦（Einste

28、in)和斯莫魯霍和斯莫魯霍 夫斯基（夫斯基（Smoluchowski)分分 別闡述了別闡述了Brown運(yùn)動(dòng)的本運(yùn)動(dòng)的本 質(zhì)。質(zhì)。 認(rèn)為認(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，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。增大，撞擊的次數(shù)增多，而作用力抵消的可能性亦大。 當(dāng)半徑大于當(dāng)半徑大于5 m，Brown運(yùn)動(dòng)消失運(yùn)動(dòng)消失。 O返回 2

29、021-7-6 O返回 2021-7-6 Einstein認(rèn)為，溶膠粒子的認(rèn)為，溶膠粒子的Brown運(yùn)動(dòng)與分子運(yùn)動(dòng)類運(yùn)動(dòng)與分子運(yùn)動(dòng)類 似，平均動(dòng)能為似，平均動(dòng)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(dòng)論的一些基本概念和公式，得到動(dòng)論的一些基本概念和公式，得到Brown運(yùn)動(dòng)的公式為：運(yùn)動(dòng)的公式為： 3 2 kT 式中式中 是在觀察時(shí)間是在觀察時(shí)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； x r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)。 2 1 3 r t L RT x 這個(gè)公式把粒子的位移與粒

30、子的大小、介質(zhì)粘度、這個(gè)公式把粒子的位移與粒子的大小、介質(zhì)粘度、 溫度以及觀察時(shí)間等聯(lián)系起來。溫度以及觀察時(shí)間等聯(lián)系起來。 O返回 2021-7-6 膠粒也有熱運(yùn)動(dòng)，因此也具有擴(kuò)散和滲透壓。只膠粒也有熱運(yùn)動(dòng)，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的桶的桶 內(nèi)盛溶膠，在某一截面內(nèi)盛溶膠，在某一截面AB的的 兩側(cè)溶膠的濃度不同，兩側(cè)溶膠的濃度不同，C1 1 C2。 由于分子的熱運(yùn)動(dòng)和膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)，可以觀察到由于分子的熱運(yùn)動(dòng)和膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)，可以觀察到 膠粒從膠粒從C1區(qū)向區(qū)向C2區(qū)遷移的現(xiàn)象，這就是區(qū)

31、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。 O返回 2021-7-6 O返回 2021-7-6 設(shè)通過單位時(shí)間內(nèi)通過設(shè)通過單位時(shí)間內(nèi)通過AB面面的擴(kuò)散粒子數(shù)為的擴(kuò)散粒子數(shù)為 ， 它與體積粒子梯度和它與體積粒子梯度和AB截面積截面積A成正比。成正比。 d d N t 如圖所示，設(shè)任一平行于如圖所示，設(shè)任一平行于AB面的截面上濃度是均面的截面上濃度是均 勻的，但水平方向自左至右體積粒子梯度為勻的，但水平方向自左至右體積粒子梯度為 。 ()x n x O返回 2021-7-6 這就是這就是斐克第一定律斐克第一定律。 式中式中D為擴(kuò)散系數(shù)。為擴(kuò)散系數(shù)。 式中負(fù)號(hào)表示擴(kuò)散發(fā)生在濃度降低的方向，式中

32、負(fù)號(hào)表示擴(kuò)散發(fā)生在濃度降低的方向， 0。()x n x ()x n x d = -() d x Nn DA tx 用公式表示為：用公式表示為： O返回 2021-7-6 溶膠是高度分散體系，膠粒一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?。面由于布朗運(yùn)動(dòng)促使?jié)舛融呌诰弧?當(dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相等時(shí)，當(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，如圖所隨高度不同有一定的梯度，如圖所 示。示。 這種平衡稱為這種平衡稱為沉降平衡沉降平衡。 O返回 20

33、21-7-6 達(dá)到沉降平衡時(shí)，粒子隨高度達(dá)到沉降平衡時(shí)，粒子隨高度 分布的情況與氣體類似，可以用高分布的情況與氣體類似，可以用高 度分布定律。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，粒子 與介質(zhì)的密度分別為與介質(zhì)的密度分別為 和和 ，在，在 x1和和x2處單位體積的粒子數(shù)分別處單位體積的粒子數(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。 0 gxxr RT N n n A 210 3 1 2 3 4 ln O返回 2021-7-6 當(dāng)分散相粒子大小為納米級(jí)時(shí)，當(dāng)分散相粒子大小為納米級(jí)時(shí)， 在重

34、力場(chǎng)中的沉降速度極慢，粒子的在重力場(chǎng)中的沉降速度極慢，粒子的 擴(kuò)散作用不可忽視，在離心力場(chǎng)中離擴(kuò)散作用不可忽視，在離心力場(chǎng)中離 心力比重力大很多（可達(dá)上百萬倍，心力比重力大很多（可達(dá)上百萬倍， 可使納米小粒子沉降速度加快）。可使納米小粒子沉降速度加快）。 -離心力場(chǎng)中的沉降作用，可以用離心力場(chǎng)中的沉降作用，可以用 來測(cè)定聚合物的分子量。來測(cè)定聚合物的分子量。 O返回 2021-7-6 半透膜半透膜只允許某種混合物的一些物只允許某種混合物的一些物 質(zhì)透過而不允許另一些物質(zhì)透過的薄膜。質(zhì)透過而不允許另一些物質(zhì)透過的薄膜。 溶劑分子通過半透膜進(jìn)入溶液的現(xiàn)象溶劑分子通過半透膜進(jìn)入溶液的現(xiàn)象 簡(jiǎn)稱滲透。

35、簡(jiǎn)稱滲透。 O返回 2021-7-6 一、一、 有半透膜存在有半透膜存在 二、半透膜兩側(cè)液體要具有濃度差（單二、半透膜兩側(cè)液體要具有濃度差（單 位體積液體中溶劑粒子數(shù)不相等）。位體積液體中溶劑粒子數(shù)不相等）。 O返回 2021-7-6 如果要阻止?jié)B透現(xiàn)象的發(fā)生，可在溶液如果要阻止?jié)B透現(xiàn)象的發(fā)生，可在溶液 液面上施加一額外的壓力，這一壓力就液面上施加一額外的壓力，這一壓力就 是溶液所具有的滲透壓。滲透壓用是溶液所具有的滲透壓。滲透壓用P P表示，表示， 其單位為其單位為PaPa或或kPa kPa O返回 2021-7-6 范特荷甫范特荷甫（Vant Hoff, 荷蘭荷蘭） 非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓

36、與濃度、溫度的關(guān)系非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與濃度、溫度的關(guān)系 PV = n RT 式中式中 P 溶液的滲透壓（溶液的滲透壓（kPa） V 溶液的體積（溶液的體積（L） n 溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量(mol) R 氣體常數(shù)（氣體常數(shù)（8. 31 kPaLK- 1mol-1） ） T 熱力學(xué)溫度（熱力學(xué)溫度（T/K= t/C +273.15） CB 物質(zhì)的量濃度（物質(zhì)的量濃度（mol L-1） P = CB RT O返回 2021-7-6 （1 1）滲透壓是溶液依數(shù)性之一，可以測(cè)）滲透壓是溶液依數(shù)性之一，可以測(cè) 定物質(zhì)的分子量；定物質(zhì)的分子量； （2 2）在生物學(xué)和醫(yī)藥學(xué)中應(yīng)用廣泛；

37、）在生物學(xué)和醫(yī)藥學(xué)中應(yīng)用廣泛； （3 3）海水淡化，廢水處理等。）海水淡化，廢水處理等。 O返回 2021-7-6 正常人血漿總滲透壓為正常人血漿總滲透壓為720kPa800kPa 相當(dāng)于血漿中能產(chǎn)生滲透效應(yīng)的各種相當(dāng)于血漿中能產(chǎn)生滲透效應(yīng)的各種 溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的總濃度（溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的總濃度（滲透濃度滲透濃度）為）為 280m mol L-1 310m mol L-1所產(chǎn)生所產(chǎn)生 的滲透壓。的滲透壓。 O返回 2021-7-6 一定溫度下，滲透壓相等的兩種溶液稱為等滲溶液。一定溫度下，滲透壓相等的兩種溶液稱為等滲溶液。 醫(yī)學(xué)上等滲、低滲、高滲溶液是以醫(yī)學(xué)上等滲、低滲、高滲溶液是以正常人體血正常人體血 漿

38、總滲透壓漿總滲透壓為標(biāo)準(zhǔn)的。為標(biāo)準(zhǔn)的。與人體血漿總滲透壓相等的與人體血漿總滲透壓相等的 溶液稱為等滲溶液。溶液稱為等滲溶液。 臨床上常用的等滲溶液有：臨床上常用的等滲溶液有： 0.278mol L-1(50g L-1)葡萄糖溶液葡萄糖溶液 0.154mol L-1 (9g L-1)NaCl溶液（生理鹽水）溶液（生理鹽水） 0.149mol L-1 (12.5g L-1)NaHCO3溶液溶液 1/6mol L-1 (18.7g L-1)乳酸鈉（乳酸鈉（NaC3H5O3）溶液）溶液 O返回 2021-7-6 滲透壓不等的兩種溶液，滲透壓相對(duì)較滲透壓不等的兩種溶液，滲透壓相對(duì)較 低的溶液稱為低滲溶液

39、低的溶液稱為低滲溶液 醫(yī)學(xué)上：滲透壓低于正常人體血漿總醫(yī)學(xué)上：滲透壓低于正常人體血漿總 滲透壓的溶液稱為低滲溶液。滲透壓的溶液稱為低滲溶液。 O返回 2021-7-6 滲透壓不等的兩種溶液，滲透壓相對(duì)滲透壓不等的兩種溶液，滲透壓相對(duì) 較高的溶液稱為高滲溶液較高的溶液稱為高滲溶液 醫(yī)學(xué)上：滲透壓高于正常人體血漿總醫(yī)學(xué)上：滲透壓高于正常人體血漿總 滲透壓的溶液稱為高滲溶液滲透壓的溶液稱為高滲溶液 臨床上常用的高滲溶液有：臨床上常用的高滲溶液有： 2.78mol .L-1(500g . L-1)葡萄糖溶液葡萄糖溶液 50g. L-1葡萄糖氯化鈉溶液（生理鹽水中含葡萄糖氯化鈉溶液（生理鹽水中含 有有5

40、0g . L-1葡萄糖）葡萄糖） O返回 2021-7-6 臨床上大量輸液時(shí)應(yīng)使用臨床上大量輸液時(shí)應(yīng)使用等滲溶液等滲溶液，以維，以維 持正常的血漿滲透壓。在等滲條件下持正常的血漿滲透壓。在等滲條件下, ,紅細(xì)胞紅細(xì)胞 能維持其正常的形態(tài)和生理活性。能維持其正常的形態(tài)和生理活性。 若輸入大量的低滲溶液，會(huì)降低血漿滲透若輸入大量的低滲溶液，會(huì)降低血漿滲透 壓，導(dǎo)致紅細(xì)胞漲大乃至破裂而出現(xiàn)溶血現(xiàn)象壓，導(dǎo)致紅細(xì)胞漲大乃至破裂而出現(xiàn)溶血現(xiàn)象 當(dāng)輸入大量的高滲溶液時(shí)，又會(huì)使血漿滲當(dāng)輸入大量的高滲溶液時(shí)，又會(huì)使血漿滲 透壓過高，使紅細(xì)胞皺縮而出現(xiàn)胞漿分離的現(xiàn)透壓過高，使紅細(xì)胞皺縮而出現(xiàn)胞漿分離的現(xiàn) 象。皺縮

41、的紅細(xì)胞易粘在一起形成象。皺縮的紅細(xì)胞易粘在一起形成“團(tuán)塊團(tuán)塊”， 它能堵塞小血管而形成血栓。它能堵塞小血管而形成血栓。 O返回 2021-7-6 地球表面的地球表面的70.8被水覆蓋著，總水量達(dá)被水覆蓋著，總水量達(dá)13.56億億 立方千米。但是被水覆蓋的地球表面中立方千米。但是被水覆蓋的地球表面中97.2是浩翰的是浩翰的 海洋，而陸地水面只占海洋，而陸地水面只占2.8，其中淡水更是少得可憐，其中淡水更是少得可憐， 只占只占0.64。我們遇到的是一個(gè)非常矛盾的現(xiàn)象：一方。我們遇到的是一個(gè)非常矛盾的現(xiàn)象：一方 面，地球上的水并不少，但絕大多數(shù)是又苦又咸的海水；面，地球上的水并不少，但絕大多數(shù)是又

42、苦又咸的海水； 另一方面，人類生存所必需的淡水卻越來越少。怎么辦？另一方面，人類生存所必需的淡水卻越來越少。怎么辦？ 人類早已有了改造大自然的能力，我們不能看著水而大喊人類早已有了改造大自然的能力，我們不能看著水而大喊 沒有水。向海水要淡水，這是從根本上解決水危機(jī)的唯一沒有水。向海水要淡水，這是從根本上解決水危機(jī)的唯一 出路。出路。 海水淡化海水淡化 O返回 2021-7-6 其實(shí)，海水淡化早就是人們重視的一項(xiàng)技術(shù)，其實(shí)，海水淡化早就是人們重視的一項(xiàng)技術(shù)， 如今已有多種海水淡化的方法，如多級(jí)閃蒸法、如今已有多種海水淡化的方法，如多級(jí)閃蒸法、 電滲析法、溶劑萃取法、冷凍法、反滲透法等。電滲析法、

43、溶劑萃取法、冷凍法、反滲透法等。 其中，反滲透法是耗能最少的一種方法，而且用其中，反滲透法是耗能最少的一種方法，而且用 它可直接得到清潔的淡水。它可直接得到清潔的淡水。 反滲透海水淡化裝置包括去除混濁物質(zhì)的前處反滲透海水淡化裝置包括去除混濁物質(zhì)的前處 理設(shè)備、高壓泵、反滲透裝置、后處理設(shè)備、濃理設(shè)備、高壓泵、反滲透裝置、后處理設(shè)備、濃 縮水能量回收器等。其中最核心的裝置就是反滲縮水能量回收器等。其中最核心的裝置就是反滲 透裝置，而這個(gè)裝置中最核心的部件就是反滲透透裝置，而這個(gè)裝置中最核心的部件就是反滲透 膜。膜。 海水淡化海水淡化 O返回 2021-7-6 海水海水 濃的海濃的海 水水 淡水淡

44、水 半透膜（醋酸纖維半透膜（醋酸纖維 素膜）素膜） 海水淡化原理海水淡化原理( (反滲透）反滲透） 海水淡化，目前已成為一些海島、遠(yuǎn)海水淡化，目前已成為一些海島、遠(yuǎn) 洋客輪、某些缺少飲用淡水的國(guó)家獲得淡洋客輪、某些缺少飲用淡水的國(guó)家獲得淡 水的主要方法。水的主要方法。 O返回 2021-7-6 1.1.醋酸纖維素醋酸纖維素 2.2.芳香聚酰胺芳香聚酰胺 3.3.復(fù)合膜復(fù)合膜 4.4.無機(jī)膜無機(jī)膜 反滲透技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展十分迅速，應(yīng)用越來反滲透技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展十分迅速，應(yīng)用越來 越廣泛：越廣泛： (1)(1)應(yīng)用于海水淡化，污水處理及飲用水的凈化；應(yīng)用于海水淡化，污水處理及飲用水的凈化； (

45、2)(2)利用超濾膜對(duì)特殊分子量的大分子物質(zhì)截留的利用超濾膜對(duì)特殊分子量的大分子物質(zhì)截留的 原理而應(yīng)用于保健藥品和保健食品的提純以及血原理而應(yīng)用于保健藥品和保健食品的提純以及血 液透析等液透析等 ； (3)(3)有人根據(jù)反滲透的原理提出了在海水中建立淡有人根據(jù)反滲透的原理提出了在海水中建立淡 水井的設(shè)想水井的設(shè)想 。 O返回 2021-7-6 利用滲透壓作用在河水入?？谔幗ㄔ炖脻B透壓作用在河水入?？谔幗ㄔ?高塔發(fā)電的設(shè)想更是引入注目高塔發(fā)電的設(shè)想更是引入注目 。 由于海水滲透壓可達(dá)由于海水滲透壓可達(dá)2525atm，只要有，只要有 適宜的半透膜，河水便會(huì)通過半透膜不適宜的半透膜，河水便會(huì)通過半

46、透膜不 斷進(jìn)入塔內(nèi)與海水混合，只要水塔高度斷進(jìn)入塔內(nèi)與海水混合，只要水塔高度 小于小于250250米，水會(huì)從塔頂順管路流下形成米，水會(huì)從塔頂順管路流下形成 世界最高的瀑布，并沖擊發(fā)電機(jī)發(fā)電，世界最高的瀑布，并沖擊發(fā)電機(jī)發(fā)電， 還將海水不斷泵入塔中維持滲透壓值。還將海水不斷泵入塔中維持滲透壓值。 O返回 2021-7-6 光散射現(xiàn)象 Tyndall效應(yīng) Rayleigh公式 O返回 2021-7-6 物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系 完全吸收完全吸收 完全透過完全透過 吸收黃色光吸收黃色光 光譜示意光譜示意 表觀現(xiàn)象示意表觀現(xiàn)象示意 復(fù)合光復(fù)合光 2.2 2.2 膠體的光學(xué)性質(zhì)膠體的光學(xué)

47、性質(zhì) O返回 2021-7-6 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。可見光的波長(zhǎng)約在 400700 nm之間。 （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，可以看見乳白色的光柱。 （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。 O返回 2021-7-6 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

48、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。 O返回 2021-7-6 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。 O返回 2021-7-6 O返回 2021-7-6 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

49、計(jì)算公式，稱為Rayleigh公式： 22222 2 12 22 12 4 24 () 2 A Vnn I nn 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 1 n 2 n V O返回 2021-7-6 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。 O返回 2021-7-6 膠粒帶電的本質(zhì) 電動(dòng)現(xiàn)象 （2）電滲 （3）

50、流動(dòng)電勢(shì) （4）沉降電勢(shì) 雙電層 (1) 電泳 O返回 2021-7-6 （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(shí)，由于正、負(fù) 離子溶解量不同，使膠粒帶電。 例如：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。 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。 O返回 2021-7-6 （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。 例如蛋白質(zhì)分子，有許多羧基和胺基，在pH

51、較 高的溶液中，離解生成PCOO-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，這pH稱為蛋 白質(zhì)的等電點(diǎn) 。 O返回 2021-7-6 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，這是因電而動(dòng)。 O返回 2021-7-6 影響電泳的因素有：帶電粒子的

52、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)象可以獲得膠粒或大分子的結(jié)構(gòu)、大 小和形狀等有關(guān)信息。 O返回 2021-7-6 在外加電場(chǎng)作用下，帶電的介質(zhì)通過多孔膜或 半徑為110 nm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。 O返回 2021-7-6 含有離子的液體 在加壓或重力等外

53、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。 這種因流動(dòng)而產(chǎn)生 的電勢(shì)稱為流動(dòng)電勢(shì)。 O返回 2021-7-6 O返回 2021-7-6 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。 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。 O返回 2021-7-6 O返回 2021-7-6 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

54、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)。 O返回 2021-7-6 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； 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。 O返回

55、 2021-7-6 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(gè)平板電容器。 整個(gè)雙電層厚度為0 。 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(shì)0 ，在雙電 層內(nèi)，熱力學(xué)電勢(shì)呈直線下降。 在電場(chǎng)作用下，帶電質(zhì)點(diǎn)和溶 液中的反離子分別向相反方向運(yùn)動(dòng)。 這模型過于簡(jiǎn)單，由于離子熱 運(yùn)動(dòng)，不可能形成平板電容器。 O返回 2021-7-6 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

56、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。 O返回 2021-7-6 O返回 2021-7-6 Stern對(duì)擴(kuò)散雙電層模 型作進(jìn)一步修正。 他認(rèn)為吸附在固體表 面的緊密層約有一、二個(gè) 分子層的厚度，后被稱為 Stern層； 由反號(hào)離子電性中心 構(gòu)成的平面稱為Stern平面。 O返回 2021-7-6 由于離子的溶劑化作 用，膠粒在移動(dòng)時(shí)，緊密 層會(huì)結(jié)合一定數(shù)量的溶劑 分子一起移動(dòng)，所以滑移 的切動(dòng)面由比Stern層略右 的曲線表示。 從固體表面到Stern平面， 電位從0直線下降為 。 O返回 2021-7-6 在Stern模型中，帶有溶劑化

57、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)。 O返回 2021-7-6 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 O返回 2021-7-6 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+

58、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。 當(dāng)粒子相距較大時(shí)，主 要為吸力，總勢(shì)能為負(fù)值； 當(dāng)靠近到一定距離，雙電層 重疊，排斥力起主要作用， 勢(shì)能升高。要使粒子聚結(jié)必 須克服這個(gè)勢(shì)壘。 O返回 2021-7-6 O返回 2021-7-6 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?。 1.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 電 位下降，促使膠粒聚結(jié)。 O返回 2021-7-6 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