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胶体与界面化学


对于立方体而言,S0=S/V=6l2/l3=6/l,l越小, S0越大。以1cm3的水分割为例:由表(1)可以看出,
分割的越细,则总表面程度越大,表面能越高,如边
长为0.01μ m时,总表面达6000m2,表面能为460J。 由此可知,分散度的大小是表征分散体系特性的重
要依据,通常按分散程度不同可将分散体系分为三类:
分散范围内存在的物质,而不是某类物质固有的特性,所以“胶体”
这一名词的含意从一开始就很不确切。 现在“胶体”定义:指具有高度分散的分散体系(亦是研究对 象),分散相可以是一相和多相,粒子大小通常为10-7~10-9m之间。 上世纪初,人们把胶体分为两类: 亲液胶体(溶胶):如蛋白质、明胶,是热力学稳定体系 憎液胶体(溶胶):如金溶胶、硫化砷溶胶,是热力学不稳定体系
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§0-3 多分散性和平均相对 分(粒)子质量(自学)
胶体是多分散体系,分散相由大小不同的粒子组成, 胶体化学中常用粒子直径的平均值或相对分子质量平均 值来描述粒子和分子的平均大小。 由于实验方法不同,进行统计平均加权因子性质不 同,平均值的含义也不同。
6cm2 60cm2 600 cm2 6000 cm2 6 m2 60 m2 600 m2 6000 m2
6cm-1 6×10cm-1 6×102cm-1 6×103cm-1 6×104cm-1 6×105cm-1 6×106cm-1 6×107cm-1
4.6×10-5 4.6×10-4 4.6×10-3 4.6×10-2 4.6×10-1 4.6 46 460
序号 1 2 3 4 5 分散相 表3 分散体系的分类 分散介质 体 系 名 称 g g 气溶胶(如雾) 气溶胶,如烟、尘 泡沫,如灭火泡沫 乳状液,如牛奶、原油 溶胶,悬浮液,如油漆、钻井液 和 实 例
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s g
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l l l
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6
7 8
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凝胶(固态泡沫),如面包、泡沫塑料
凝胶(固态乳状液),如珍珠、某些宝石 凝胶(固态悬浮体),如合金、有色玻璃
§0-2 分散体Βιβλιοθήκη 及其分类最简单的分散体系由两相组成,其中形成粒子的相称为 分散相,是不连续相,分散粒子所处介质称为分散介质, 是连续相。 分散相粒子愈小,则分散程度越高,体系内的界面面积 越大,从热力学观点看,体系越不稳定,这表明粒子的大 小直接影响到体系的物理化学性质。 通常以比表面积(或比面积)来表示物质的分散程度, 定义为:单位体积(或重量)物质的表面积,如以S代表物 质的表面和,V代表体积或W代表总重量。S0代表比表面积, 则 S0=S/V 或 S0=S/W
及生产生活的关系
§0-1 胶体化学的发展
1861年英国化学家Grahaw提出了“胶体(colloid)”这个名词。 为研究溶液中溶质分子的扩散速度,Graham做了这样一个实验, 将一张羊皮纸束在玻璃筒下端,筒内装上待研究的溶液,经过一段 时间以后,测定水中溶质的浓度,求的溶质透过半透膜的扩散速度。 实验发现一些物质如无机盐、白糖可以透过羊皮纸,并且扩散速度
胶体与界面化学
1 2 3 4 5 绪论 6 液体的界面性质 7 固体界面性质 表面活性物质 胶体的稳定性
8 乳状液与泡沫 胶体的制备与纯化 9 流变性
分散体系的物理化学性质
绪 论
一、胶体化学的发展
二、分散体系及其分类
三、多分散性和平均相对分(粒)子质量(自学)
四、胶体化学的研究内容、发展前景及与油田开发
>0.1μ m
颗粒
0.1μ m-1nm 0.1μ m-1nm <1nm
胶粒 分子 分子、 离子
Fe(OH)3 溶胶
以上这类分类方法分类比较方便,但对实际状态的描 述较含糊,同时将真溶液作为分子分散体系分类不是很 合理,因为它不存在界面与胶体体系有着本质的区别。 分散体系按分散相和分散介质的聚集状态不同进行分类。
憎液胶体是本质上不溶于介质的物质,必须经过适当处理,才可能
将它分散到某种介质中。
五十年代起:开始将亲液溶胶改称大分子溶液,将憎
液溶胶(胶体)称为胶体分散体系或溶胶。近年来人们对 胶体有了更深刻的认识,比较确切的将胶分为以下三类: 1、分散体系:包括粗分散体系和胶体分散体系,特点: 很高的表面自由能,热力学不稳定体系。 2、大分子物质的真溶液:无相界面,热力学稳定体系。 3、缔合胶体:胶体电解质、表面活性剂、热力学稳定 体系。
胶体与界面化学
参考书目
1、教材:胶体与界面化学,院宗淇、王光信、徐桂英,高等教育出 版社,2001。
2、胶体化学基础,周祖康、顾惕人,北大出版社,1987.5。
3、应用胶体化学,侯万国、孙清军、张春光,科学出版社,1998.11。
4、表面活性剂物理化学,赵国玺,北大出版社,1984.1。
5、油田开发胶体化学基础,谢和溢、张斌,石油工业出版社,1998.7。
表2 分散体系按分散相粒子大小分类
类 型 粒子大小 分散相 特 征 实 例 泥 浆 多相不稳定,粒子不能通 过滤纸,不扩散,不参析 显微镜下可见 多相不稳定,粒子能通过 滤纸,扩散速度极慢, 超显微镜下可见 均相稳定,粒子能渗过滤 纸,扩散极慢 均相,稳定,能渗析, 超显微镜下也不可见
粗分散体系
胶体分散体 系(溶胶) 高分子溶液 低分子 分散体系
很快,另一类物质如明胶、单宁、蛋白质、氢氧化铝等,扩散速度
很慢,而且极难甚至不能透过羊皮纸。当溶剂蒸发时,前一类物质 能成晶体析出,后一类不成晶体而成粘稠的胶状物,Graham根据这
一现象将前一类物质称作“凝晶质”(Crystalloid),在一类称作
“胶体”(Colloid)。
这样的分类方法并不合适,实验发现,许多晶体物质适当的介质 中也能制成具有胶体特征的体系。例如把NaCl分工用在酒精中就具有 扩散速度慢、透不过半透膜的性质,因此,应当把胶体看成是在一定
粗分散、胶体分散、分子分散。
表1
立方体边长
1cm3水分割为立方体时表面积变化
总表面积 比面积(分散度) 0℃时单位体积水 的表面能(J)
分割后数目
1cm 1×10-1 1×10-2 1×10-3 1×10-4 1×10-5 1×10-6
1×10-7(1nm)
1(个) 103 106 109 1012 1015 1018 1021
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