沉降电势和流动电势
在重力场的作用下，带电的分散 相粒子，在分散介质中迅速沉降时， 使底层与表面层之间产生电势差，这 就是沉降电势。 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 加介质的电导，降低沉降电势。
第10章 胶体分散系统 10章
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布朗运动
1903年发明了超显 微镜，为研究布朗运动 提供了物质条件。 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 通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动 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。
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毛细管
电极 多孔膜
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沉降电势和流动电势
在外力作用下，使液体流经毛细管或通过多孔塞， 液体介质由于流动而产生的电势差称为流动电势 。
处于扩散层中的反号离子作定向移动时，就会 产生电势差，这就是流动电势。
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沉降电势和流动电势
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溶胶的特性
（1）特有的分散程度 粒子的大小在10-9~10-7 m之间，因而扩散较慢， 不能透过半透膜，。 （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，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。 （3）热力学不稳定性 因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热 力学不稳定体系，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。
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布朗运动
1905年Einstein（爱因斯坦)等人才阐述了Brown 运动的本质。 认为Brown运动是分 散介质分子以不同大小 和不同方向的力对胶体 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。 当半径大于5 µm，Brown运动消失。
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胶粒的结构
AgNO3 (aq) + KI(aq) KNO 3 (aq) + AgI(溶胶 ) →
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 胶粒(带正电) 胶团(电中性)
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电泳
带电胶粒在外加电场的作用下，向带相反电荷 的电极作定向移动的现象称为电泳。 研究电泳的实验方法很多，根据溶胶的量和性 质的不同，可以采用不同的电泳仪。 如界面电泳仪，适用于溶胶量较大的系统
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下43; NaCl溶液 NaCl溶液 Fe(OH)3溶胶
第10章 胶体分散系统 章
第十四章 胶体与大分子溶液
10.1 胶体分散系统概述 10.2 溶胶的动力和光学性质 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 溶胶的电学性质 溶胶的稳定性和聚沉作用 大分子概说 Donnan平衡 凝胶
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10.8 纳米技术与应用简介
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§10.3 溶胶的电学性质
电动现象 (1) 因电而动 胶粒是带电的，而溶胶是电中性的，所以介质 所带的电荷刚好与胶粒的电荷相反。 在外电场作用下，胶粒向带相反电荷电极的定向 移动称为电泳，介质向带相反电荷电极的定向移动 称为电渗。电泳和电渗是因电而动。 (2) 因动而产生电 带电胶粒在重力场的作用下发生沉降而产生沉 降电势；带电的介质定向流动而产生流动电势。
当介质的流速很快时，有时会产生电火花。 在化工或石化工业中，若要用泵输送易燃的碳 氢化合物，一定要防止这类液体在流动过程中产生 过高的流动电势。 防止流动电势过高的方法是将这类输运管道接地 或在运送的有机液体中加入油溶性电解质，增 加介质的电导，降低流动电势。
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影响聚沉的因素
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，促使胶粒 聚结。动画 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。
光学性质
可见光的波长为400~760 nm。 当光束通过分散系统时，一部分自由地通过， 一部分被吸收、反射或散射。 （1）当光束通过粗分散系统，由于粒子大于入 射光的波长，主要发生反射，系统呈现混浊。 （2）当光束通过憎液溶胶时，由于胶粒直径 远小于可见光的波长，主要发生散射，可以看见 乳白色的光柱。
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电渗
在外加电场作用下，带电的介质通过性物质作 定向移动，这种现象称为电渗 。
实验表明：用滤纸、玻璃纤 维、粘土或三硫化二砷等作 为固体多孔膜时，则水会向 阴极移动，表明液相带正电； 若用Al2O3、BaCO3等物质作 电极 多孔膜时，水朝阳极迁移， 说明液相带负电。
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沉降和沉降平衡
沉降：多相分散系统中的粒子， 沉降：多相分散系统中的粒子， 因受重力作用 重力作用而下沉的过程 因受重力作用而下沉的过程 沉降 ⇐⇒ 扩散 真溶液 粗分散系统 胶体系统 √ √ ←平衡→ √ √ 分散相分布 均相 沉于底部 形成浓梯
沉降与布朗运动所产生的扩散为一对矛盾的两个方面 沉降与布朗运动所产生的扩散为一对矛盾的两个方面 与布朗运动所产生的扩散
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光的散射
（3）当光束通过分子溶液时，由于溶液十分均匀， 散射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。
分散粒子尺寸——反射 入射光波长 < 分散粒子尺寸 反射 分散粒子尺寸——散射 入射光波长 > 分散粒子尺寸 散射 （可见光波长 400~ 760 nm；胶粒 1~ 100nm) ； 分散粒子尺寸——透射 入射光波长 > > 分散粒子尺寸 透射
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按分散相粒子的大小分类
粗分散体系（悬浊液、乳状液）， > 100 nm 按分散相颗粒大小分类 胶体分散体系（溶胶） 1 ~ 100 nm , 分子或离子分散体系（真溶液） < 1 nm ,
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丁铎尔现象
1869年 Tyndall(英国 发现胶体系统有光散射现象 年 英国)发现胶体系统有光散射现象 英国 发现胶体系统有光散射
丁铎尔效应：在暗室里，将一束聚集的光投射到胶体系 尔效应：在暗室里， 统上，在与入射光垂直的方向上， 统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的 光柱， 光柱，其中并有微粒闪烁 。
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沉降和沉降平衡
溶胶的胶粒一方面受到重 力吸引而下降，另一方面由于 扩散作用促使浓度趋于均一。 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。
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胶粒的结构
AgNO3 (aq) + KI(aq) KNO3 (aq) + AgI(溶胶) →
过量的 KI 作稳定剂 胶团的结构表达式 ：
胶团的图示式： 胶核 胶粒 胶团
[(AgI)m n I – (n-x)K+]x– xK+
胶核 胶粒(带负电) 胶团(电中性)
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§10.1 胶体分散系统概述
分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质之中, 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
被分散的物质称为分散相（dispersed phase) 另一种物质称为分散介质（dispersing medium) dispersing 云： 水分散在空气中 牛奶：乳脂分散在水中 珍珠：水分散在蛋白质中
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胶粒的结构
胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子 聚结形成胶粒的中心，称为胶核； 然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形 成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形 成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电 荷的胶粒； 胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。
I=
24π A ν V
2 2
2
λ
4
n −n ( ) n + 2n
2 1 2 1
2 2 2 2 2
散射光强度与入射光波长的四次方成反比。入 射光波长越短，散射越显著。所以可见光中，蓝、 紫色光散射作用强。
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瑞利公式
从Rayleigh 散射定律可以解释： 为何当用白光照射溶胶时，正面和侧面看 到的光的颜色不一样 危险讯号为何要用红色 晴天的天空为何呈蓝色 早霞和晚霞为何特别绚丽等
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丁铎尔现象
实验表明：各种分散体系都具有丁达尔效应， 实验表明：各种分散体系都具有丁达尔效应，但溶胶体 系的丁铎尔效应最显著，故此效应是区别溶胶、 系的丁铎尔效应最显著，故此效应是区别溶胶、真溶液 和悬浮体最简单而灵敏的方法。 和悬浮体最简单而灵敏的方法。