分散体系
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分散体系:分散相物质分散于分散介质中所形成的微不均匀体系胶体分散体系: 高度分散的分散体系,分散相颗粒大小通常为1nm~1μm 粗分散体系:分散相颗粒大小> 1μm 憎液胶体(lyophobic colloids)——溶胶 热力学不稳定亲液胶体(lyophilic colloids)——大分子溶液 缔合胶体(association colloids)——胶束等 热力学稳定数均直径-显微镜法 面均直径-吸附实验 体均直径-密度测量 dA / dn →多分散度数均分子质量-渗透压法 重均分子质量-光散射法 Z 均分子质量-沉降平衡法 Mw /Mn →多分散度胶体纳米粒子的特性表面效应 – 表面原子占大多数量子尺寸效应 - (1)金属费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级的现象;(2)半导体出现不连续的价带与导带能级并且二者间能隙变宽的现象。
小尺寸效应 - 随纳米粒子粒径减小,熔点降低,临界超导温度升高、磁有序态向磁无序态转变、等离子共振吸收峰发生移动、声子谱发生改变、构成的纳米块材力学性能改善宏观量子隧道效应、介电限域效应等得到稳定憎液胶体的条件:(1)分散相在介质中的溶解度很小 (2)有稳定剂存在制备方法:分散法:将大块物质分割为胶体粒子——用于制备粗分散体系1 机械研磨2 超声分散法 - 广泛用于制备乳状液3 电分散法 - 用于制备金属溶胶4 胶溶法 - 使新生成的胶体聚沉物重新转化为溶胶凝聚法 使分子或离子凝聚成胶体大小的粒子—用于制备胶体分散体系1 物理法 - 更换溶剂或改变温度使胶体粒子析出2 化学法 - 利用复分解、水解、氧化还原等反应形成不溶化合物 凝聚法制备溶胶原理:胶体粒子的形成分为两个阶段:晶核形成与晶体生长溶胶的纯化:渗析、超过滤单分散胶体的制备:均匀沉淀法 -要求稀溶液和较长反应时间(强制水解、沉淀剂受控释放、金属配合物分解或还原、醇盐水解法) 双注入沉淀法能够迅速合成相对较高浓度的均匀胶体凝胶-溶胶转化法 - 首先形成一个前体凝胶骨架,再以其作为反应介质和反应离子源转化成为致密的胶体粒子。
一种或几种物质分散在另一种介质中所形成的体系称为散体系。
被分散的物质称为分散相,而连续介质称为分散介质。
例如食盐水溶液,食盐是分散体系又分为均相分散系和多相分散系。
低分子溶液与高分子溶液为均相分散系。
溶胶与粗分散系为多相分散系。
分散体系的某些性质常随分散相粒子的大小而改变,因此,按分散相质点的大小不同可将分散系分为三类(表9-1):低分子(或离子)分散系(其粒子的线形大小在1nm以下);胶体分散系(其粒子的线形大小在1-100nm之间);粗分散系(其粒子的线形大小在100nm以上)。
三者之间无明显的界限。
一、粗分散系在粗分散系中,分散相粒子大于100nm,因其粒子较大用肉眼或普通显微镜即可观察到分散相的颗粒。
由于其颗粒较大,能阻止光线通过,因而外观上是浑浊的,不透明的。
另外,因分散相颗粒大,不能透过滤纸或半透膜。
同时易受重力影响而自动沉降,因此不稳定。
粗分散系按分散相状态的不同又分为悬浊液(固体分散在液体中——如泥浆)和乳浊液(液体分散在液体中——如牛奶)。
二、低分子分散系分散相粒子小于1nm,因分散相粒子很小,不能阻止光线通过,所以溶液是透明的。
这种溶液具有高度稳定性,无论放置多久,分散相颗粒不会因重力作用而下沉,不会从溶液中分离出来。
分散相颗粒能透过滤纸或半透膜,在溶液中扩散很快,例如盐水和糖水等。
三、胶体分散系胶体分散系即胶体溶液,分散相粒子大小在1-100nm之间,属于这一类分散系的有溶胶和高分子化合物溶液。
由于此类分散系的胶体粒子比低分子分散系的分散相粒子大,而比粗分散系的分散相粒子小,因而胶体分散系的胶体粒子能透过滤纸,但不能透过半透膜。
外观上胶体溶液不浑浊,用肉眼或普通显微镜均不能辨别。
胶体是物质的一种分散状态,不论在任何物质,只要以1-100nm之间的粒子分散于另一物质中时,就成为胶体。
例如,氯化钠在水中分散成离子时属低分子分散系。
而在苯中则分散成离子的聚集体,聚集体粒子的大小在1-100nm之间,属胶体溶液。
分散系的分类及特点分散系是一种有机物组成的复杂体系,它是由子体、体系媒介、结合剂和用于稳定及改变性质等辅助物质组成的。
它可以用来凝固、液体或溶液状态,它可以按照结构复杂程度而变化,常见的有晶态分散系、非晶态分散系和混合分散系三种。
二、类别及特点1、晶态分散系晶态分散系是由晶体子体和媒介组成的分散系,其特点是晶体子体有着定向的结构和精确的参数,且不受其他物质的影响,因此有稳定性高、耐受力强和抗腐蚀能力强等特点。
2、非晶态分散系非晶态分散系,又称为胶状分散系,是由液态子体和媒介组成的分散系,它的特点是液态子体由于具有一定的分散能力,可以在媒介中均匀分散,产生较高的稳定性和耐受力,适用于高粘度的液体或溶液,使用范围也较为广泛。
3、混合分散系混合分散系是由晶体子体、非晶体子体以及媒介、结合剂等混合而成的复杂分散系,它是一种最复杂的分散系,具有晶体子体的特点,但比晶态分散系更具有弹性,可以包括液体状态或固体状态,是各种分散系中最为综合的一种。
三、应用1、晶态分散系:晶态分散系由于具有稳定性高、耐受力强和抗腐蚀能力强的特点,主要应用于化工行业,如精细化工中,用作分离剂、结晶核料、催化剂等;在造纸行业,用作吸收剂、调整剂等;在食品、制药行业,用作分离剂、吸附剂、抗剂等;甚至在电子行业,用作导电剂、抗变色剂等等。
2、非晶态分散系:非晶态分散系由于具有一定的分散能力,可以在媒介中均匀分散,因此主要应用于制造高粘度的液体防腐剂,如涂料、油墨等;用作助剂,如着色剂、燃料添加剂等;用作纸品保护剂、浆料添加剂等;还可以用于植物学及植物病理学中,用作培养基中的养分添加等等。
3、混合分散系:混合分散系是最为复杂的分散系,因此应用也非常广泛,可以用作高粘度液体、固体涂料、抗腐蚀剂、抗氧剂等,也可以用于电子行业、化工行业、水处理行业等等。
总结而言,分散系是一种有机物组成的复杂体系,它可以用来凝固、液体或溶液状态,常见的有晶态分散系、非晶态分散系和混合分散系三种。