K+
(AgI)m 胶核
IIIK+
胶 粒
I-
胶 团
IK+
K+
I-
K+
K+
例2：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓ 过量的 AgNO3 作稳定剂 胶团的结构表达式： [(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3–]x+ x NO3–
胶核
|______________________________| |_______________________________________|
流动电势 与电渗现象相反的作法是加压力使液体流过毛细
管或多孔性物质，则在毛细管或多孔性物质两端
产生电位差——流动电势，是电渗的反过程。液 体流动产生电(Quincke发现)。
沉降电势 胶粒在重力场作用下发生沉降而产生电位差 （Dorn效应) 带电的介质发生流动，则产生 流动电势。质点运动产生沉降 电势
比表面很大。
（3）易聚结不稳定性
不稳定性
因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是 热力学不稳定系统，有自发降低表面自由能的趋 势，即小粒子会自动聚结成大粒子。
2. 胶体的光学性质 丁铎尔（Tyndall ）效应 1869年Tyndall发现，若令一束会聚 光通过溶胶，从侧面可以看到一个 发光的圆锥体，这就是Tyndall效应
正负离子整齐地排列于界面层的两侧, 电荷分布情 况就如同平行板电容器.
扩散双电层模型 (1909年古依-查普曼) 溶液中的反离子因为热运动应呈扩散状态分布在 溶液中, 而不是整齐地排列在一个平面上.
紧靠固体表面 , 过剩负离子浓度 最大 , 相应的固体表面上的电势 即为热力学电势0 . 随着离开固 体表面愈远 , 过剩负离子浓度降 低, 电势也逐渐减小, 直到过剩负 离子浓度为零, 电势也为零.
其他分散体系也会产生一 点散射光，但远不如溶胶 显著。
Tyndall效应产生的实质是光的散射 Tyndall效应已成为判别溶
溶胶
胶与分子溶液的最简便的
方法。
瑞利（Rayleigh）公式
1871年，瑞利研究了大量的光散射现象，对于粒子 半径在47nm以下的溶胶，导出了散射光总能量的 计算公式，称为瑞利公式：
－
胶核 胶团
胶核
胶粒 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，所以自然界中的胶粒大多带负电，如泥 浆水、豆浆等都是负溶胶。
例1：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓
过量的 KI 作稳定剂
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
c2 Mg 0 h2 h1 ln 1 c1 RT
这就是高度分布公式 粒子质量愈大，其平衡浓度随高度的降低亦愈大。
4. 胶体的电学性质 带电界面的双电层结构 在溶液中固液界面层上往往呈现带电现象, 其原 因可能有: 吸附：固体表面从溶液中有选择地吸附某种离子而带电 电离：固体表面上的物质粒子, 在溶液中发生电离
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。
不同电解质的聚沉值 (mmol/dm3)
负溶胶(As2S3) LiCl NaCl KCl 1/2 K2SO4 HCl CaCl2 BaCl2 MgSO4 1/2Al2(SO4)3 AlCl3 58.4 51 50 65 31 0.65 0.69 0.80 0.096 0.093 正溶胶(Al2O3) NaCl KCl KNO3 K2SO4 K2Cr2O7 K2C2O4 K3[Fe(CN)6] 43.5 46 60 0.30 0.63 0.69 0.08
+
NaCl 溶液
Fe(OH)3 溶胶
电渗
指在电场作用下液体(通常是 水)相对于和它接触的固定的 固体相作相对运动的现象
在外加电场作用下，分散介质的定向移动现 象称为电渗。
由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质 带与胶粒相反的电荷。在外电场作用下，胶粒和 介质分别向带相反电荷的电极移动，就产生了电 泳和电渗的电动现象，这是因电而动。
3. 散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。应用此原理， 可制成乳光计，用已知浓度去求未知胶体溶液的浓度。
3. 胶体的动力学性质 布朗（Brown）运动 1827 年植物学家 Brown 用显微镜观察到悬浮在液 面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。
后来又发现许多其它物质如煤、 化石、金属等的
憎液溶胶的特性 （1）特有的分散程度 高分散性 粒子的大小在1-100 nm之间，因而扩散较慢 ，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳 定性 和乳光现象。 多相不均匀性 （2）多相不均匀性 具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成， 结构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构， 而且粒子大小不一，与介质之间有明显的相界面，
分子溶液、胶束 （3）分子分散系： < 10–9m 包括真溶液
胶体分散系统类型
根据胶体系统的性质至少可分为两大类：
（1）憎液溶胶
简称溶胶，由难溶物分散在分散介质中所形 成，粒子都是由很大数目的分子构成，大小不等 系统具有很大的相界面，很高的表面Gibbs 自由能，很不稳定，极易被破坏而聚沉
聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学
无机胶体的稳定性和聚沉作用
溶胶的稳定性 溶胶-高分散、多相不均匀性 、不稳定
溶胶能相对稳定存在的原因
①胶粒的布朗运动使溶胶不致因重力而沉降，即动力学稳 定性。 ②胶团双电层结构的存在，胶粒都带相同的电荷，相互排 斥，不易聚沉。 ③胶团双电层中反离子的水化作用使得胶粒的外面有一层 水化膜，阻止了胶粒的互相碰撞而结合变大。
胶团的结构表达式 ：
[(AgI)m n I – (n-x)K+]x– xK+
胶核
|________________________|
胶粒（带负电） |________________________________| 胶团（电中性）
K+ K+ K+
胶 团 构 造 示 意 图
K+
K+
III-
I-
IIK+
(1)电泳： (2)电渗： (3)流动电势：
电动现象
动电现象
(4)沉降电势：
以上四种，均为分散相和分散介质的相对移动的 有关电现象——电动现象。
8.2 无机胶体系统
构成分散相的物质为无机化合物的颗粒或者晶体 制备方法 I. 分散法 II. 凝聚法 物理凝聚法 化学凝聚法
机械研磨法
超声波分散法 胶溶法 电弧法
Brown运动是分散介质分子以不同大小和方向的 力对胶体粒子不断撞击而产生的。 由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不 同速度作不规则运动。随着粒子增大，撞击的次 数增多，而作用力抵消的可能性亦大。
当半径大于5 m，Brown运动消失。
扩散作用
胶粒也有热运动，因此也具有扩散和渗透压。只 是溶胶的浓度较稀，这种现象很不显著。
电解质的聚沉作用
在溶胶中加入少量电解质，可以使胶粒吸附的离子增加， ζ电势提高，增加溶胶的稳定性，称为稳定剂。 当电解质的浓度足够大, 部分反粒子进入紧密层，而使ζ电 势降低, 扩散层变薄, 胶粒之间静电斥力减小而导致聚沉， 则称为聚沉剂。
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（mmol.dm-3）。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。
胶粒（带正电）
胶团（电中性）
NO3NO3NO3Ag+ Ag+
胶 团 构 造 示 意 图
NO3Ag+ Ag+ Ag+
NO3-
Ag+
NO3-
NO3Ag+
(AgI)m 胶核
Ag+ Ag+ Ag+
Ag+ Ag+
胶 粒
胶 团
NO3-
NO3-
NO3-
NO3-
NO3-
电动现象
电泳
在外加电场作用下，胶体粒 子在分散介质中定向移动的 现象称为电泳。
物理化学
第八章 胶体化学
8.1 胶体的概念与性质
1. 分散系统 分散系统:一种或几种物质分散在另一种物质中所 构成的系统
分散质: 被分散的物质，又称为分散相
分散介质: 呈连续分布的起分散作用的物质
按分散相粒子大小分类： （1）粗分散系 ：>10–6m 包括悬浊液、乳浊液
（2）胶体分散系： 10–9 ~ 10–6m 包括溶胶、高
粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动 为Brown运动。
1903年发明了超显微镜，用超显微镜可以观察到溶胶粒子 不断地作不规则“之”字形的运动，从而能够测出在一定 时间内粒子的平均位移。
通过大量观察，得出结论：
粒子越小，Brown运动越激 烈。其运动激烈的程度不随
时间而改变，但随温度的升
高而增加。
影响溶胶稳定性的因素 1. 外加电解质的影响。
这影响最大，主要影响胶粒的带电情况，使电位下降， 促使胶粒聚结
2. 浓度的影响。
浓度增加，粒子碰撞机会增多
3. 温度的影响。
温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加
4. 胶体体系的相互作用。
带不同电荷的胶粒互吸而聚沉
溶胶的聚沉 聚沉——胶体中的分散相微颗粒相互聚结合并， 颗粒变大，进而产生沉淀的现象
扩散层: 斯特恩面与固体表面之间的空间为斯特恩层(即 紧密层), 斯特恩面至溶液本体电势为零处之间的空间称为 扩散层.