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吐血推荐第八章胶体化学应化(ppt)

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(推荐)《胶体与界面化学》PPT课件

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Fx(2lx) 往下运动的距离。在此过程中，表面
积增量为（2表示液膜有两个表面）。
环境对体系做功为 Fx ，这个功为
等于表面能增量：
• 这样比表面能又有了新的定义——表 面张力，即垂直作用在单位边长且与 液面相切的力，这个力力图使液面收
γ= F 2l
缩。
• 由定义可知，其单位为N/m 。
9
需要注意的几点：
• 1. 务必区分表面张力与界面张力。 • 2. 务必注意温度的影响。
• 3. 压力和体系运动情况等其他因素对γ的影响。
• 4.任何界面和表面，包括固体表面，固—液界面均存在 界面张力。 由于固体中分子间作用力远大于液体分子间作用力，因 此固体的界面张力大得多。
• γ的两个物理概念即比表面能和表面张力是一个实质
• 图1－4示出一个用金属丝弯 成的矩形框架，其中一个边 是可滑动的，且认为滑动时 不存在任何阻力，并蘸取肥 皂液形成具有前后两个表面 的膜。
图1－3 图1－4
8
从力的角度分析其γ物理意义
• 图1-4去掉下面的力F时，滑动边就因
液膜的收缩拉回一个距离，（以减少
表面能）。这个回缩力与F大小相等而 方向相反。现在假定加上力F，滑动边
•
dGWR
表面积增加越多，所消耗功也越多，表面能增量越大，故：
dGW RdA
写成等式：
dGdA
∂G (∂A)T.P.n
γ的物理意义：在恒温、恒压和恒组成时,每增加单位表面
积所引起的表面能增量。其单位是J/m2或N/m。
称为比表面过剩自由能或比表面能。
7
（二）表面张力
• 图1－3示出在铁丝圆框之中 有松散的当中封闭的连线， 并蘸上肥皂膜，当用烧热的 铁丝，将线中的膜刺破时， 发现连线当中的封闭线立即 紧绷起来成为环形线，仿佛 四周有均匀的力拉动这个线 似的。

第八章胶体化学(粘土——水系统)

第八章胶体化学(粘土——水系统)

第八章胶体化学( 粘土——水系统)教学要求：1. 明确胶体的概念及胶粒的粒径范围。

明确憎液溶胶的主要特征。

2. 明确胶体的光学性质（丁达尔效应）、动力性质（布朗运动、扩散、沉降）。

3. 熟悉溶胶的电学性质（电泳、电渗），理解胶粒带电的原因。

4. 明确扩散双电层理论，能根据胶体制备条件写出胶团的结构式。

5. 掌握憎液溶胶的稳定和聚沉的原因，了解电解质及其他因素对溶胶稳定性的影响。

6. 清楚聚沉值、聚沉能力、价数规则的含义，能判断电解质聚沉能力的大小。

7. 了解粘土胶体结构的带电原因，及影响其阴、阳离子交换能力大小的因素。

8. 明确影响粘土泥浆流动性、稳定性、触变性、可塑性的因素。

教学重点难点：1．明确胶体分散系统的分类、性质及稳定因素，熟悉胶体的基本理论。

2．重点掌握粘土-水系统的胶体的特性，明确其带电原因、电学性质、胶团结构。

明确粘土-水系统的其胶体性质（流动性、稳定性、触变性、可塑性）。

胶体化学部分省略粘土——水系统1粘土的荷电性（1）负电荷：①粘土晶格内离子的同晶置换，硅氧四面体中Si4+被Al3+所转换，或铝氧八面体中三价的铝被二价镁、铁所置换。

蒙脱石：2：1型，二八面，层间水，高岭石：1：1型，二八体，无层间水高岭石中破键,少量同晶置换，③吸附在表面的腐殖质离解而产生。

（2）两性电荷①高岭石在酸性或中性及弱碱性条件下，带正电荷。

②高岭石在强碱性条件下，OH基中H解离，使得边面带负电荷。

2 粘土的离子吸附与交换粘土由于同晶置换，破键和吸附腐殖质的离解使得粘土带负电。

（1）吸附：介质中的阳离子。

H+饱和是纯粘土；Na+饱和是Na粘土；自然界中大量存在是Ca2+。

离子被吸附的难易程度取决于离子的电价及水化半径，电价升高，易被吸附，同价阳离子+>K+>Na+>Li+水化半径越小，越被吸附。

其顺序 H+>Al3+>Ba2+Sr2+>Ca2+>Mg2+NH4（2）离子交换：由于各种阳离子的被吸附能力不同，因而已被吸附在粘土颗粒上的阳离子，就可能被吸附能力更强的离子所置换。

第8章胶体化学

第8章胶体化学

吸附量Г= V / m or Г= n / m
17
(二)固体表面上的吸附
(2)吸附的热力学特征 ΔG < 0，ΔS < 0，ΔH < 0, ΔG =ΔH -TΔS
∴低温吸附，高温解吸。 (3)物理吸附、化学吸附及其特点
18
表3 物理吸附和化学吸附的特点

吸附性质 吸附作用力 吸附选择性 吸附热 吸附速率 吸附分子层数 吸附稳定性 吸附温度 吸附活化能
32
2.影响散射光强度的因素

Rayleigh公式 I = KI0 =
24π3cV2 n12-n22 )I ( 2 λ4 n1 +2n22 0
式中I —散射光强度 I0—入射光强度 λ —入射光波长 c —溶胶粒子浓度 V —单个溶胶粒子体积 n1—分散相的折射率. n2 —分散介质的折射率 结论:①λ愈短, I 愈大 (天空蓝色;夕阳红色)； ②Δn愈大，I 愈大(高分子溶液,均相,无) ； ③c愈大，I 愈大.
38
(三)胶团结构
以氢氧化铁溶胶的胶团结构为例，
39
氢氧化铁溶胶的胶团结构式可以表示为：
(1)当σ一定时(系统组成不变), dG=σdA, dA < 0 →dG < 0, 即表面积缩小过程是自发过程。 (小晶体→ 大晶体雪；小液珠→ 大液珠) (2)当A一定时(固体、液体吸附), dG = Adσ, dσ < 0，dG< 0，即比表面能(表面张力)减小过程 是自发过程。(吸附杂质 → 降低σ) (3) σ和A均减小。(液体黏附在固体表面的润湿现象： 农药在叶子上铺展)
3
(二)分散相与分散介质
1.分散相: 被分散的物质称为分散相（dispersed phase）。聚苯乙烯、糖 2.分散介质: 容纳分散相的连续介质称为分散介质 （dispersed medium）。空气、水

《胶体化学》课件

《胶体化学》课件

胶体稳定性受多种因素影响，包括电荷平衡、添加剂浓度、温度和离子浓度等。了解这些因素对 稳定性的影响对于控制胶体性质非常重要。
胶体的表面现象及表面电荷
胶体的表面现象和表面电荷是胶体特性的重要方面。表面张力、表面活性剂 和双电层理论等是解释胶体表面现象和电荷行为的基本概念。
胶体溶液的流变性质和黏度
胶体溶液的流变性质决定了其在应用中的性能。黏度是评估胶体流动性的重 要指标，它受到浓度、温度和剪切速率等因素的影响。
胶体的分类及特点
分类多样
胶体可以根据颗粒的组成、形状和大小来进行分类，如溶胶、凝胶和乳胶等。
特点独特
胶体具有较大的比表面积、光学散射特性、颗粒间作用力以及流变性质等特点。
广泛应用
胶体在许多行业中有重要的应用，如医药、食品、化妆品和环境工程等。
胶体的制备方法及应用
1
物理方法
如凝胶法、胶体溶胶法和机械法等，用于制备各种类型的液法等，用于合成特定结构和性质的胶体。
3
应用广泛
胶体在纳米材料制备、催化剂合成、石油开发和医药领域等具有广泛的应用。
胶体的粒径测定方法
粒径测定是胶体研究中的重要任务，常用的方法包括光散射、动态光散射和 电子显微镜等。这些方法能够准确测量颗粒的尺寸和分布。
胶体稳定性的影响因素
《胶体化学》PPT课件
欢迎来到《胶体化学》PPT课件！本课程将深入探讨胶体化学的基本概念、特 点、制备方法以及在各个领域的应用。让我们一起展开这个神奇而有趣的化 学世界吧！
胶体化学的基本概念和定义
胶体是一种特殊的物质状态，它由微小的颗粒悬浮在连续介质中而形成。胶体化学研究这些颗粒 的性质、行为和相互作用。

吐血推荐第八章--胶体化学应化

吐血推荐第八章--胶体化学应化

平均半径；
2）若粒子非球形，则算得半径为表观半径；
3）若粒子有溶剂化，算出半径为溶剂化粒子半径。
10/27/2024
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3. 沉降与沉降平衡
多相分散系统中的粒子，因受重力作用而下沉的过程，称为 沉降。 沉降与布朗运动所产生的扩散为一对矛盾的两个方面。
沉降 扩散
真溶液 粗分散系统 胶体系统
平衡
大小 < 1-9m 凝聚法
溶胶质点大小 大变小 粗分散系统质点
1-9m ~1-6m
分散法 大小 > 1-6m
更换溶剂法
化学反应法 电弧法
研磨法
物理凝聚法
超声分散法
凝聚法： (1) 物理凝聚法： a.蒸气凝聚法；例：固态苯与钠,在真空下气化, 到冷 却的器壁上冷凝。 b.过饱和法： 改变溶剂法；例:硫的酒精溶液倒入水中， 形成硫在水中的溶胶
分散相分布
均相 沉于底部 形成浓梯
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………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………
贝林(Perrin)导出重力场中，沉降平衡时粒子浓度 随高度的分布：
入射光波长 = 分子固有尺寸—— 吸收 无作用 ——— 透过
入射光波长 > 分散粒子尺寸——散射 （可见光波长 400~ 760 nm；胶粒 10-9~ 10-6m)
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系统完全均匀，所有散射光相互抵销，看不到散射光； 系统不均匀，散射光不会被相互抵销，可看到散射光。
丁铎尔效应可用来区分
系统相态
热力学稳定性
实例

《胶体与表面化学》课件

《胶体与表面化学》课件

展望
展望胶体与表面化学的未来发展趋势和潜在应用。
2 不稳定性现象
探讨胶体不稳定性的原因和影响，如聚集、沉淀和相分离。
胶体凝聚和稳定性机制
1
稳定性机制
2
介绍胶体稳定性的不同机制，如扩散、电化学和ຫໍສະໝຸດ 面改性。3胶体凝聚
描述胶体凝聚的过程和机制，如吸附、 糖胶体和复合胶体。
应用案例
通过实际应用案例展示胶体凝聚和稳定 性机制的重要性。
界面化学概述
1 界面定义
解释界面化学中界面的定义和特性。
2 界面分析
介绍界面分析的各种技术和方法。
界面化学的重要性和应用
1 应用领域
探讨界面化学在实际应用领域的重要性，如 材料科学和生物医学。
2 界面控制
解释如何利用界面化学来控制物质的性质和 相互作用。
总结与展望
结论
总结胶体与表面化学的关键概念和应用领域，并强 调其重要性。
《胶体与表面化学》PPT 课件
本课程将介绍胶体和表面化学的关键概念和应用，从概述到实际应用领域， 帮助您深入了解这个令人着迷的领域。
胶体和表面化学概述
1 胶体
介绍胶体的定义和特性，以及胶体与其他化 学领域的关联。
2 表面化学
介绍表面化学的基本概念和研究领域。
参与者和机制
1 溶剂、溶质和溶剂剂量
讨论溶剂、溶质和溶剂剂量在胶体和表面化学中的作用。
2 表面张力和界面张力
展示表面张力和界面张力的关系，以及它们对界面性质的影响。
胶体状态和特性
1 分散系统
探讨各种胶体分散系统，如溶液、凝胶和乳液等。
2 分散相和连续相
解释分散相和连续相对胶体稳定性和性质的影响。
稳定性和不稳定性

第八章 土壤胶体化学和表面反应.

第八章 土壤胶体化学和表面反应.

第一节 土壤胶体的表面性质
二、土壤胶体的比表面
4、测定方法 1）仪器法：用电子显微镜或X射线衍射仪测定颗粒大小、形状，计算出理 论比表面积。 适用于：结晶良好，组成一定的纯矿物，不适用于土壤。 2）吸附法：用分子大小已知的指示吸附物质，在土粒表面形成单分子层， 计算出比表面，常用吸附物质有：（N2、H2O、溴化十六烷基吡啶、甘油、 乙二醇乙醚）。
第二节 土壤胶体对阳离子的吸附
三、阳离子交换作用
4、盐基饱和度（BS） 土壤胶体吸附的阳离子分为两类，一类致酸离子H+、Al3+，其它为盐基 离子。 盐基饱和度：指交换性盐基离子占阳离子交换量的百分数。
盐基饱和度%
交换性盐基 100% CEC 代换性H 、Ａl３＋ 盐基不饱和度% １００％ ＣＥＣ
第一节 土壤胶体的表面性质
三、土壤表面电荷和电位
5、土壤胶体的分散和凝聚 土壤胶体分散状态为溶胶，发生凝聚作用，形成凝胶。 原理：当电动电位大时，两个胶粒之间电荷斥力大，胶体处于分散状态。 当扩散层变薄，电动电位降电，两胶粒碰撞，其分子间引力大于静电斥力时， 胶体发生凝聚。电动电位减小，胶体发生凝聚。 1）补偿离子改变：土壤中Na+多，分散； 土壤中Ca2+多，结构好。 2）溶液中电解质增加，阳离子浓度大，扩散层薄，发生凝聚作用。 一价离子Na+ H+ K+引起胶体凝聚是可逆的。水分增加，阳离子浓度下 降，凝胶—溶胶。 二、三价离子产生凝聚不可逆，形成水稳性团聚体。 3）带相反电荷胶体，相遇发生凝聚作用。
第二节 土壤胶体对阳离子的吸附
三、阳离子交换作用
3、阳离子交换量（CEC） 阳离子交换量（CEC）是指pH=7时，每kg土吸附交换阳离子的厘摩尔 数。Cmol(+)/kg 影响因素： 1）胶体种类：有＞蒙＞伊＞高 2）土壤质地：细，有机质多，粘土矿物多 3） pH： pH下降，CEC降低 反映土壤的保肥能力： ＞20 Cmol(+)/kg高 20-10 Cmol(+)/kg中 ＜10 Cmol(+)/kg低

胶体与表面化学 第8章 乳状液与泡沫(课堂PPT)

胶体与表面化学 第8章 乳状液与泡沫(课堂PPT)

2
4
乳状液类型的鉴别
鉴别乳状液是O/W型，还是W/O型的方法主要有： (1)染色法：将油溶性染料滴入乳状液，振荡 后在显微镜下观察，
若内相被染色，则为O/W型；
若外相染色，则为W/O型。
2 (也可用水溶性染料做试 验)。
5
(2)稀释法：取少量乳状液滴入水中或油中，若乳状液在水 中能稀释，即为O/W型；在油中能稀释，即为W/O型。
I
表面活性剂的HLB值可决定形成
乳状液的类型：
II
HLB 2～6: 形成W/O型乳状液；
III HLB 12～18:形成O/W型乳状液。
2
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附: 乳化剂的选择
可根据HLB值选择乳化剂： HLB，亲油性，< 8 亲油； HLB，亲水性，> 8 亲水。
HLB 3～6 7～9 8 ～ 18 13 ～ 15 15 ～ 18
泡 沫
2
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由于附加压力的影响，泡沫中的小气泡形状一般 不能保持球形，而变成大小不等、形状各异的气泡 ，其线度一般 > 100 nm ，用肉眼即可观察到。
2
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若分散介质为熔融体，由于它有很高的粘度 ，使其中分散的小气泡既不容易破裂，又难于互 相靠近。降温后凝固得到固体泡膜，如浮石、泡 沫玻璃、泡沫塑料等等。
水
油
2
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8.3 破乳
定义：使乳状液破坏的过程称为破乳或去乳化。
其过程分为两步： 第一，分散相小液滴絮凝成团； 第二，凝聚，即分散相结合成更大的液滴，在重力场 下自动分层。
乳状液稳定存在的主要原因是乳化剂的存在，所以， 要破乳就要消除或削弱乳化剂的保护能力。
2
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常用方法为：
1)用不能形成牢固膜的表面活性物质代替原来的乳化剂。 例如，异戊醇，表面活性强而碳氢链短，不能形成牢 固的界面膜。
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入射光波长 < 分散粒子尺寸——反射
入射光波长 = 分子固有尺寸—— 吸收 无作用 ——— 透过
入射光波长 > 分散粒子尺寸——散射 （可见光波长 400~ 760 nm；胶粒 10-9~ 10-6m)
系统完全均匀，所有散射光相互抵销，看不到散射光； 系统不均匀，散射光不会被相互抵销，可看到散射光。
胶体系统的扩散与溶液中溶质扩散一样，可用Fick 扩散第 一定律来描述：
dn dt
DAS ddxc
单位时间通过某一截面的物质的量dn/dt与该处的 浓度梯度dc/dx及面积大小As成正比，其比例系数D
称为扩散系数，负号是因为扩散方向与浓梯方向相
反
D 扩散系数 单位浓度梯度下，单位时间通过单位面积 的物质的量。单位：m2 s --1
这种现象产生的原因是，分散介质分子处于不断的热运 动中，从四面八方不断的撞击分散相粒子。对于大小在胶 体尺度下的分散相粒子，粒子受到撞击次数较小,从各个 方向受到的撞击力不能完全互相抵消,.在某一时刻,粒子从
某一方向得到的冲量即可发生位移。此即布朗运动。
布朗运动是分子热运动的必然结果。
Einstein-Brown 平均位移公式：
吐血推荐第八章胶 体化学应化(ppt)
（优选）吐血推荐第八章胶体 化学应化
概论
胶 体是一种分散系统
分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质之中, 所 构成的系统；
分散相：被分散的物质；
分散介质：另一种连续分布的物质；
粗分散系统 ( d > 10-6m )
分
散
胶体系统（ 10-9~10-6m)
系
成的胶束，在水中，表面活性剂分子的亲油 基团向里，亲水基团向外，分散相与分散介
质亲和性良好，是热力学稳定系统。
溶胶
憎液溶胶: 分散相与分散介质之间有相界面 亲液溶胶: 均相，无相界面 高分子溶液
系统 真溶液 胶体系统 粗分散系统
分散系统的分类及特征(总结)
分散相粒子 直径 dFra bibliotek系统相态
热力学稳定性
D RT 6L π rη
将上式结合，可得： x2 RTt RT 2t 2Dt 3Lπrη 6Lπrη
FeCl3(稀水溶液)+3H2O → Fe(OH)2溶胶 + 3HCl
为了获得稳定的溶胶，还需满足两个条件： 一是分散相在介质中的溶解度要小；
二是需要加入第三者作为稳定剂。
三. 溶胶的净化: 常用渗析法，利用胶体粒子不能透过半透膜的特点
，分离出溶胶中多余的电解质或其它杂质。
一般用羊皮纸，动物膀胱膜，硝酸或醋酸纤维素， 等作为半透膜，将溶胶装于膜内，再放入流动的水中， 经过一段时间的渗透作用，即可达到净化的目的。若加 大渗透面积，适当提高温度，或加外电场，可加速渗透。
§2 胶体系统的性质
一. 胶体系统的光学性质--- 、Tyndall（丁铎尔）效应
1869年 Tyndall发现胶体系统有光散射现象
丁铎尔效应：在暗室里，将一束聚集的光投射到胶体系 统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的 光柱，其中并有微粒闪烁。
丁达尔现象的实质是溶胶对光的散射作用。
丁铎尔效应可用来区分
胶体溶液 小分子真溶液
二. 胶体系统的动力性质
1.Brown 运动
1827年,植物学家布朗( Brown)在显微镜下,看到悬浮在水中的花 粉粒子处于不停息的无规则运动状态。
以后发现，线度小于10-6m的粒子，在分散介质中都 有这种运动。（胶体尺度 10-9 ~ 10-6m)
统
真溶液（d < 10-9m )
(氢原子半径 0.05 nm)
(1)溶胶： 分散相不溶于分散介质，有很大相
界面，是热力学不稳定系统。(憎液溶胶)
胶
体
(2)高分子溶液: 高分子以分子形式溶于
系
介质，分散相与分散介质间无相界面，
统
是热力学稳定系统。(亲液溶胶)
(3)缔合胶体.： 分散相为表面活性分子缔合形
表： 分散系统按聚集状态分类
分散介质 分散相
气
液 固
气
液
液
固
气
固
液
固
名称
实例
气溶胶
云、雾、喷雾 烟、粉尘
泡沫 乳状液 液溶胶或悬浮液
肥皂泡沫 牛奶、含水原油 金溶胶、油墨、泥 浆
泡沫塑料
固溶胶
珍珠、蛋白石 有色玻璃、某些合
金
§1 胶体系统的制备：
小分子溶液质点 小变大
大小 < 1-9m 凝聚法
溶胶质点大小 大变小 粗分散系统质点
D 可用来衡量扩散速率。 下表给出不同半径金溶胶的扩散系数。
表 ： 18 oC 时金溶胶的扩散系数
粒子半径 r/nm
D109/(m2 s-1)
1
0.213
10
0.0213
100
0.00213
可见，粒子越小，扩散系数越大，扩散能力越强。胶体粒子扩 散速率要比真溶液小几百倍。
对于球形粒子，D 可由爱因斯坦－斯托克斯方程计算：
实例
d < 10-9m
均相
稳定
各种分子、原子、离子溶液 如乙醇水溶液、NaCl 水溶液、 空气等
10-9<d<10-6m 多,均,均
不稳定,稳,稳
各种溶胶 如 AgI、Al(OH)3 水溶胶等
d > 10-6m
多相
不稳定
乳状液、悬浮液、泡沫 如牛奶、豆浆、泥浆等
高度分散的多相性和热力学不稳定性是胶体系统的主要特点
1-9m ~1-6m
分散法 大小 > 1-6m
更换溶剂法
化学反应法 电弧法
研磨法
物理凝聚法
超声分散法
凝聚法： (1) 物理凝聚法： a.蒸气凝聚法；例：固态苯与钠,在真空下气化, 到冷 却的器壁上冷凝。 b.过饱和法： 改变溶剂法；例:硫的酒精溶液倒入水中， 形成硫在水中的溶胶
松香乙醇溶液+ 水 松香水溶胶
x
RT t 3Lπ rη
1/2
x : t 时间间隔内粒子的平均位移 r : 粒子半径 T：热力学温度
：分散介质粘度
L：阿伏加德罗常数
该公式也可用于分散相粒子大小的测定，及阿伏加德 罗常数的测定。
2. 扩散
定义：在有浓度梯度存在时，物质粒子因热运动而发 生宏观上的定向迁移，称为扩散。
浓度梯度的存在，是扩散的推动力
冷却法：用冰骤冷苯在水中的饱和溶液， 得到苯在水中的溶胶
(2)化学凝聚法：利用生成不溶性物质的化学反应，控制析
晶过程，使其停留在胶核尺度的阶段，而得到溶胶。所谓控 制析晶过程，系指采用有利于大量形成晶核，减缓于晶体生 长的条件，例：采用较大的过饱和浓度，较低的操作温度。
例：在不断搅拌条件下，将FeCl3稀溶液，滴入沸腾的水 中水解，即可生成棕红色透明的Fe(OH)3 溶胶。