胶体与表面化学知识点整理1

3.影响溶胶稳定性的因素
（1）外加电解质的影响；（2）浓度的影响；（3）温度的影响；（4）胶体体 系的相互作用。 （二）溶胶的聚沉 聚沉值：使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的最小浓度。从已 知的表值可见，对同一溶胶，外加电解质的离子价数越低，其聚沉值越大。 聚沉能力：是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质，聚沉能力越小；反之，聚 沉值越小的电解质，其聚沉能力越强。 1.电解质的聚沉作用：质对溶胶稳定性的影响不仅取决于其浓度，还与离子价 有关。在离子浓度相同时，离子价越高，聚沉能力越大，聚沉值越小。聚沉能 力主要决定于胶粒带相反电荷的离子的价数。聚沉值与异电性离子价数的六次 方成反比，这就是 Schulze-Hardy 规则。 2．带相反电荷的离子就是价数相同，其聚沉能力也有差异。 相同价数离子的聚沉能力不同：胶粒带负电的溶胶，一价阳离子硝酸盐的聚沉 能力次序为：H+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+Li+半径最小，水化能力最强，水化半 径最大，故聚成能力最小；带正电的胶粒，一价阴离子的钾盐的聚沉能力次序 为： F->Cl->Br->NO3->I- >SCN- ，种次序称为感胶离子序（lyotropic ser 2 4
( n22 n12 n12 2n22
)2
c 为单位体积中质点数，v 为单个粒子的体积（其线
性大小应远小于入射光波长）， 为入射光波长，
n1、n2 分别为分散介质和分散相的折射率
①散射光强度与入射光波长的四次方成反比。入射光波长愈短愈显著。，散射所
以可见光中，蓝、紫色光散射作用强。
吸收
若溶胶对可见光的各部分吸收很弱，且大致相同，则溶胶无色 若溶胶能较强的选择性吸收某一波长的光，则透过光该波长的光变弱，就会呈 现该波长光的补色光 质点对光的吸收主要取决于其化学结构 每种分子都有其自己的特征吸收波长，若特征波长在可见光波长范围内，则该 物质显色 四．溶胶的电学性质和胶团结构 1.电动现象及其应用 （1）电泳：胶粒颗粒带电，在外电场的作用下，向正极移动，后来发现，任何 溶胶中的胶粒都有这样的现象，带负电的胶粒向正极移动，带负电的胶粒向负 极移动，这种现象被称为电泳。 （2）电渗析：水在外加电场的作用下，通过黏土颗粒间的毛细通道向负极移动 的现象称为电渗析。 （3）沉降电位，在无外加电场作用下，若使分散相粒子在分散介质中迅速沉降 时，使底层与表面层的粒子浓度悬殊，从而产生电势差，这就是沉降电势。这 种现象是电泳的逆过程。 贮油罐中的油内常会有水滴，水滴的沉降会形成很高的电势差，有时会引发事 故。通常在油中加入有机电解质，增加介质电导，降低沉降电势。 （4）流动电位若用压力将液体挤过毛细管网或由粉末压成的多孔塞，则在毛细 管网或多孔塞的两端会产生电位差，此之谓流动电位，此现象为电渗析的逆过 程。在用泵输送原油或易燃化工原料时，要使管道接地或加入油溶性电解质， 增加介质电导，防止流动电势可能引发的事故。 2.质点表面的电荷的来源：电离、离子吸附、晶格取代、非水介质中质点带电 的原因。 3.胶团结构 胶核、吸附层、胶粒、扩散层、胶团 胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相同的某种离子，用同离子效 应使胶核不易溶解，若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱的负离子，所以自然界中
整个溶液中形成连续的网状结构。 2.凝胶形成的方法 （1）改变温度 （2）加入非溶剂 （3）加入盐类（4）化学反应 不溶物形成凝胶的条件是（1）在产生不溶物的同时生成大量的小晶体；(2)晶 粒的形状以不对称的为好，这样有利于形成骨架。 三．凝胶的结构 1.结构分类 （1）球形质点相互联结，由质点联成的链排成三维的网架 （2）棒状或片状质点搭成的网架 （3）线性大分子构成的凝胶，在骨架中一部分分子链有序排列构成微晶区 （4）线性大分子因化学交联而形成凝胶 2.凝胶结构间的区别主要表现在质点的形状、质点的刚性或柔性和质点之间联 结的特殊方式。 （1）质点的形状：质点形状对形成凝胶所需的最低浓度值有明显的影响。形状 越不对称，所需的浓度越低。 （2）质点的刚性或柔性：柔性大分子通常形成弹性凝胶，而刚性质点形成非弹 性凝胶，这两类凝胶的许多性质都不一样。 （3）网状结构中质点联结的性质 ①靠质点间的分子吸引力形成的结构，这类结构不稳定，往往具有触变性，在 外里作用下结构遭到破坏，静置后又可复原。 ②靠氢键形成结构，主要是蛋白质，结构较前类牢固些，比较稳定。 ③靠化学键形成网状结构，这类结构非常稳定。这类凝胶在吸收液体后只能发 生有限膨胀，加热后也不会变成无限膨胀。 四．胶凝作用及其影响因素 1.溶胶 凝胶转变是的现象 ①转变温度：无恒定的转变温度，往往与冷却快慢有关。且凝点（胶凝的温度） 常比熔点（液化温度）低 ②热效应：大分子溶液形成凝胶时常常放热 ③光学效应：溶胶转变为凝胶时，丁达尔效应增强，这是由于质点增大，水化 程度减弱。 ④流动性质：溶胶转变为凝胶后流流动性质变化很大，溶胶失去流动性，凝胶 获得了弹性、屈服值等。 ⑤电导：溶胶胶凝后，体系的电导无明显变化，这说明凝胶中离子的迁移率未 受到阻碍，从而说明水凝胶中必然含有连通的毛细管空间系统，其中充满这分 散介质。 ⑥溶胶中的质点表面若具有亲水集团，则胶凝后其表面人具有亲水性。 2.影响胶凝作用的因素 （一）明胶溶液 ①溶液浓度：浓度越大，胶凝速度越快。 ②温度:温度升高，分子热运动加剧，不利于形成结构，故使胶凝速度减慢。 ③电解质：盐类对明胶胶凝的影响主要是阴离子的作用： SO42->C4H4O6->Ac->Cl->NO3->ClO3->Br->I->SCN-
Einstein 认为，粒子的平均位移 x 与粒子半径 r 、介质黏度 、温度T 和位移时
1
间
t
之间的关系： x


RT NA
t 3 r

2
，此式常称为
Einstein-Brown
位移方程。
式中 x 是在观察时间 t 内粒子沿 x 轴方向的平均位移；r 为胶粒的半径； 为介
质的粘度； NA 为阿伏加德罗常数。 ⑶沉降
明亮的光带，被称为丁达尔效应
光本质是电磁波，当光波作用到介质中小于光波波长的粒子上时，粒子中的电
子被迫振动（其振动频率与入射光波的频率相同）,成为二次波源，向各个方向
发射电磁波，这就是散射光波也就是我们看到的散射光。
丁达尔效应可以认为是胶粒对光的散射作用的宏观表现。
（2）Rayleigh 散射定律
I
（4）水化膜：在胶团的双电层中反离子都是水化的，因此在胶粒外有一层水
化膜，它阻止了胶粒的相互碰撞而导致胶粒结合变大。
2.DLVO 理论：溶胶在一定条件下是稳定存在还是聚沉，取决于粒子间的相互吸
引力和静电斥力。若斥力大于吸引力则溶胶稳定，反之则不稳定。
(1) 质点间的范德华吸引能
胶粒之间的相互作用可看作是分子作用的加和
3.有机化合物的离子都有很强的聚沉能力，这可能与其具有强吸附能力有关。 4．与胶体带相反电荷的离子相同时，则另一同性离子的价数也会影响聚沉值， 价数愈高，聚沉能力愈低。这可能与这些同性离子的吸附作用有关 5.溶胶的相互聚沉:将两种电性不同的溶胶混合，可以发生相互聚沉作用。但仅 在这两种溶胶的数量达到某一比例时才发生完全聚沉，否则可能不发生聚沉或 聚沉不完全。
① 介质中的微粒受到两种力：重力和扩散力。
②溶胶是高度分散体系，胶粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗运动促使浓
度趋于均一。当这两种效应相反的力相等时，粒子的分布达到平衡，粒子的浓度随高度不
同有一定的梯度，如图所示。这种平衡称为沉降平衡。
三、溶胶的光学性质
1.光散射
（1）丁达尔效应：以一束强光射入溶胶后，在入射光的垂直方向可以看到一道
故D

RT NA

1 6 r
，此式即为
Einstein
第一扩散公式
浓度梯度越大，质点扩散越快；就质点而言，半径越小，扩散能力越强，扩散 速度越快。 ⑵布朗运动：本质是分子的热运动 现象：分子处于不停的无规则运动中 由于布朗运动是无规则的，因此就单个粒子而言，它们向各方向运动的几率是 相等的。在浓度高的区域，单位体积的粒子较周围多，造成该区域“出多进少”， 使浓度降低，这就表现为扩散。扩散是布朗运动的宏观表现，而布朗运动是扩 散的微观基础
第三章 凝胶
一、概述 1.所有新形成的都含有大量的液体（液体含量通常在 95%以上） 所含液体为水的凝胶称为水凝胶，所有水凝胶外表相似，呈半固体状，无流动 性。 一定浓度的溶胶或大分子化合物的真溶液在放置过程中自动形成凝胶的过程称 为胶凝。 在新形成的水凝胶中，不仅分散相（搭成网结）是连续相，分散介质（水也是 连续相），这是凝胶的主要特征。 2.凝胶的分类 （1）弹性凝胶：由柔性的线性大分子物质形成的凝胶。 这类凝胶的干胶在水中加热溶解后，在冷却过程中便胶凝成凝胶。此凝胶经脱 水干燥又成干胶，并可如此反复下去，说明这一过程是完全可逆的，故又称为 可逆凝胶。 （2）非弹性凝胶：由刚性质点溶胶所形成的凝胶。在吸收或脱除溶剂后刚性凝 胶的骨架基本不变，所以体积也无明显变化 这类凝胶脱水干燥再置水中加热一般不形成原来的凝胶，更不能形成产生此凝 胶的溶胶，因此，此类凝胶也称为不可逆凝胶。 二．凝胶的形成 1.凝胶形成的条件：（1）降低溶解度，使被分散相的物质从溶液中以“胶体分 散状态”析出。（2）析出的质点既不沉降也不能自由行动，而是构成骨架，在
第一章 绪论
1.胶体特点之一是具有很大的表面积，分散直径 1-100nm 2.胶体是具有高度分散性的分散体系。（是物质存在的一种特殊状态，而不是一 种特殊物质，不是物质的本性。） 3.胶体化学研究对象是胶溶胶和高分子溶液。 4.胶体的分类：按分散介质可分为： 气溶胶：云雾，青烟、高空灰尘 液溶胶：泡沫，乳状液，金溶胶、墨汁、牙膏 固溶胶：泡沫塑料、沸石、冰淇淋，珍珠、水凝胶、红宝石、合金