第6章胶体化学.ppt

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1、上一内容下一内容回主目录2022/12/21第六章第六章 胶体化学胶体化学(Colloid Chemistry)胶体化学胶体化学是物理化学的一个分支，是研究是物理化学的一个分支，是研究胶体分散胶体分散 系统系统和和粗分散系统粗分散系统的物理化学。的物理化学。研究领域广泛、发展迅速、已成为一门独立学科，研究领域广泛、发展迅速、已成为一门独立学科，是化学、物理学、材料科学、生物化学等诸学科的是化学、物理学、材料科学、生物化学等诸学科的 交叉与重叠，它已成为这些学科的重要基础理论。交叉与重叠，它已成为这些学科的重要基础理论。原因原因 胶体现象复杂，有自己独特的规律性；胶体现象复杂，有自己独特的规律性

2、；与生产实际密切相关。与生产实际密切相关。如：正电荷溶胶如：正电荷溶胶MMH，国内年需量在，国内年需量在2千吨以上，千吨以上，其用途很广，例如作为钻井液添加剂、防沉剂等。其用途很广，例如作为钻井液添加剂、防沉剂等。上一内容下一内容回主目录2022/12/21第六章第六章 胶体化学胶体化学(Colloid Chemistry)分散系统分散系统(Dispersion system)：把一种或几种物质分：把一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统。散在另一种物质中所构成的系统。被分散的物质称为被分散的物质称为分散相分散相(Dispersed phase);另一种物质称为另一种物质称为分散介质分散

3、介质(Dispersing medium)。上一内容下一内容回主目录2022/12/21第六章第六章 胶体化学胶体化学(Colloid Chemistry)分分散散相相总总是是不不连连续续的的，又又称称为为不不连连续续相相或或内内相相(Inner phase)；分散介质分散介质一般都是连续的，又称为一般都是连续的，又称为连续相或外相连续相或外相(Outer phase)。根据根据IUPAC 的规定，按照分散相颗粒的大小，将的规定，按照分散相颗粒的大小，将分散系统分为三类：分散系统分为三类：上一内容下一内容回主目录2022/12/21溶胶溶胶高分子溶液高分子溶液缔合胶体缔合胶体胶体系统胶体系统(

4、1nm d1000nm)第六章第六章 胶体化学胶体化学(Colloid Chemistry)胶体系统胶体系统（1nm d1000nm）按粒子按粒子大小分大小分真溶液真溶液（d1000nm）上一内容下一内容回主目录2022/12/21第第六六章章 胶体化学胶体化学(Colloid Chemistry)分分散散系系统统的的分分类类按溶按溶胶胶 稳稳定性定性憎液溶胶憎液溶胶(热力学上的不稳定系统热力学上的不稳定系统)亲液溶胶亲液溶胶(热力学上稳定、可逆热力学上稳定、可逆)按聚按聚集状集状态分态分液（云）液（云）固（烟）固（烟）气（泡沫）气（泡沫）液（牛奶）液（牛奶）固（泥浆）固（泥浆）气（泡沫玻璃）

5、气（泡沫玻璃）液（珍珠）液（珍珠）固（有色玻璃）固（有色玻璃）液液 溶溶 胶胶固固 溶溶 胶胶气气 溶溶 胶胶上一内容下一内容回主目录2022/12/21第六章第六章 胶体化学胶体化学(Colloid Chemistry)憎憎液液溶溶胶胶的的特特性性高分散性高分散性 粒子大小在粒子大小在10-9-10-6 m之间，因而扩散较慢，不能透过之间，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。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

6、该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大复杂，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，比表面很大。小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。热力学不稳定性热力学不稳定性 因为粒子小，比表面大，表面吉布斯函数高，是热力学因为粒子小，比表面大，表面吉布斯函数高，是热力学不稳定系统，有自发降低表面吉布斯函数的趋势，即小粒不稳定系统，有自发降低表面吉布斯函数的趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。子会自动聚结成大粒子。上一内容下一内容回主目录2022/12/21第六章第六章 胶体化学胶体化学(Colloid Chemistry)憎液溶胶憎液溶胶(简称溶胶，简称溶胶，So

7、l)为为高分散多相不稳定高分散多相不稳定系统，其表面吉布斯函数值很高，体系不稳定。系统，其表面吉布斯函数值很高，体系不稳定。要使溶胶能够稳定存在一段时间，必须使得分要使溶胶能够稳定存在一段时间，必须使得分散颗粒不能聚集，由上式可知只有降低界面张力，散颗粒不能聚集，由上式可知只有降低界面张力，即要有即要有稳定剂稳定剂(Stabilizing agent)存在。存在。上一内容下一内容回主目录2022/12/216.4胶体系统的制备胶体系统的制备两条途径两条途径 将粗分散系统进一步分散将粗分散系统进一步分散分散法；分散法；使小分子或离子聚集使小分子或离子聚集凝聚法。凝聚法。制备过程制备过程胶体系统胶

8、体系统（1nm d1000nm）分散法分散法大变小大变小分子分散系统分子分散系统（d1nm）凝聚法凝聚法小变大小变大两个条件两个条件 分散相在介质中的溶度须极小分散相在介质中的溶度须极小需有第三者需有第三者稳定剂存在稳定剂存在上一内容下一内容回主目录2022/12/216.4胶体系统的制备胶体系统的制备凝聚法凝聚法蒸气凝聚法蒸气凝聚法过饱和法过饱和法化学凝聚法化学凝聚法分散法分散法研磨法研磨法胶溶法胶溶法超声分散法超声分散法电弧法电弧法渗析法渗析法简单渗析简单渗析电渗析电渗析超过滤法超过滤法超过滤超过滤电超过滤电超过滤制备制备净化净化制备制备上一内容下一内容回主目录2022/12/216.4胶

9、体系统的制备胶体系统的制备分散法分散法研磨法研磨法胶溶法胶溶法超声分散法超声分散法电弧法电弧法根据制备对象和对分散程度的不同要求，可选用不根据制备对象和对分散程度的不同要求，可选用不同类型的机械设备。同类型的机械设备。工业上粉碎设备：气流磨、高速机械冲击式粉碎机、工业上粉碎设备：气流磨、高速机械冲击式粉碎机、离心磨等等。离心磨等等。产品粒度：产品粒度：1-74 m的范的范围围上一内容下一内容回主目录2022/12/216.4胶体系统的制备胶体系统的制备凝聚法凝聚法蒸气凝聚法蒸气凝聚法过饱和法过饱和法化学凝聚法化学凝聚法由溶液中析出胶粒的过程，与结晶过程相似，可以由溶液中析出胶粒的过程，与结晶过

10、程相似，可以分为两个阶段：第一个阶段是形成晶核分为两个阶段：第一个阶段是形成晶核(Nucleation)，第二个阶段是晶核的成长。，第二个阶段是晶核的成长。温度、杂质、溶液温度、杂质、溶液pH值，甚至搅拌速度等因素对成值，甚至搅拌速度等因素对成核和晶核生长都有影响。核和晶核生长都有影响。上一内容下一内容回主目录2022/12/21溶胶的净化溶胶的净化在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备如制备 Fe(OH)3溶胶时生成的溶胶时生成的HCl。少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的 电解质会使溶胶

11、不稳定，容易聚沉，必须除去。电解质会使溶胶不稳定，容易聚沉，必须除去。渗析法渗析法简单渗析简单渗析电渗析电渗析超过滤法超过滤法超过滤超过滤电超过滤电超过滤上一内容下一内容回主目录2022/12/216.4.2胶体系统的光学性质胶体系统的光学性质(Optical Properties)1.丁铎尔效应丁铎尔效应2.瑞利公式瑞利公式3.超显微镜与粒子大小的近似测定超显微镜与粒子大小的近似测定上一内容下一内容回主目录2022/12/211.丁铎尔效应丁铎尔效应(Tyndall Effect)Tyndall效应实效应实际上已成为际上已成为判别溶判别溶胶与溶液胶与溶液的最简便的最简便的方法。的方法。186

12、9年年Tyndall发现，在暗室里，若令一束会聚光发现，在暗室里，若令一束会聚光通过溶胶，在与光束垂直的方向可以看到一个发光通过溶胶，在与光束垂直的方向可以看到一个发光的圆锥体，这就是的圆锥体，这就是Tyndall效应效应。其他分散系统也会。其他分散系统也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。产生一点散射光，但远不如溶胶显著。上一内容下一内容回主目录2022/12/211.丁铎尔效应丁铎尔效应(Tyndall Effect)据光学原理据光学原理 微粒直径微粒直径入射光波长入射光波长反射反射(或折射或折射)微粒直径微粒直径1000nm)可见光波长可见光波长(约约500nm),反射光反射光 溶胶溶胶

13、 粒子半径（粒子半径（1-1000nm）C2。由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，可以由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，可以观察到胶粒从观察到胶粒从 C1 区向区向 C2 区迁移的现象，这就是区迁移的现象，这就是 胶胶粒的扩散作用粒的扩散作用。上一内容下一内容回主目录2022/12/213.沉降与沉降平衡沉降与沉降平衡沉降沉降 多相分散系统中的粒子，因受重力作用而下沉多相分散系统中的粒子，因受重力作用而下沉 的过程。的过程。分散相在分散介质中的沉降速度由下式表示：分散相在分散介质中的沉降速度由下式表示：式中式中 dx/dt 为沉降速度；为沉降速度；r为分散相粒子半径；为分散相粒子半径；、0 分别

14、为分散相及分散介质的密度；分别为分散相及分散介质的密度；g 为重力加速度；为重力加速度；为分散介质的粘度。为分散介质的粘度。上一内容下一内容回主目录2022/12/213.沉降与沉降平衡沉降与沉降平衡沉降与扩散是两个相对抗的过程：沉降与扩散是两个相对抗的过程：真溶液：扩散优势真溶液：扩散优势沉降不明显；沉降不明显；粗分散系统：沉降优势粗分散系统：沉降优势沉降明显；沉降明显；溶胶系统：表现为溶胶系统：表现为沉降平衡。沉降平衡。沉降使质点浓集；沉降使质点浓集；扩散使质点在介质中均匀分布。扩散使质点在介质中均匀分布。上一内容下一内容回主目录2022/12/213.沉降与沉降平衡沉降与沉降平衡沉降平衡

15、沉降平衡当胶体粒子的沉降速率当胶体粒子的沉降速率与其扩散速率相等时，胶体粒子与其扩散速率相等时，胶体粒子在介质的浓度随高度形成一定分在介质的浓度随高度形成一定分布并不随时间而变，这一状态称布并不随时间而变，这一状态称为胶体粒子处在沉降平衡。为胶体粒子处在沉降平衡。贝林（贝林（Perrin）推导出在重力场下，达到沉降平衡推导出在重力场下，达到沉降平衡 时，粒子数密度随高度分布的分布定律：时，粒子数密度随高度分布的分布定律：上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.4 溶胶系统的电学性质溶胶系统的电学性质 实实验验发发现现：溶溶胶胶在在外外电电场场的的作作用用下下，固固、液液两两相相可可发

16、发生生相相对对运运动动；反反过过来来，在在外外力力的的作作用用下下，迫迫使使固固、液液两两相相发发生生相相对对运运动动时时，又又可可产产生生电电势势差差。这这种种 与与 电电 势势 差差 有有 关关 的的 相相 对对 运运 动动 称称 为为 电电 动动 现现 象象(Electrokinetic phenomena)。溶胶的电动现象说明溶胶粒子表面带有电荷，是溶胶的电动现象说明溶胶粒子表面带有电荷，是溶胶长时间稳定存在的重要原因。溶胶长时间稳定存在的重要原因。上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.4 溶胶系统的电学性质溶胶系统的电学性质胶粒表面电荷的来源胶粒表面电荷的来源 吸附吸附（

17、是胶粒带电的主要原因（是胶粒带电的主要原因）法扬斯法扬斯-帕尼思帕尼思(Fajans-Pancth)规则规则：能与晶体的组成离子形成不溶物的离子将优能与晶体的组成离子形成不溶物的离子将优先被吸附先被吸附（或者说优先吸附与胶体粒子具有相同（或者说优先吸附与胶体粒子具有相同化学元素的离子，以便使沉淀晶核增大）化学元素的离子，以便使沉淀晶核增大）若吸附正离子，晶体表面带正电荷；反之，若吸附正离子，晶体表面带正电荷；反之，则带负电荷。则带负电荷。上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.4 溶胶系统的电学性质溶胶系统的电学性质胶粒表面电荷的来源胶粒表面电荷的来源 吸附吸附（是胶粒带电的主要原因

18、（是胶粒带电的主要原因）例如例如用用AgNO3与与KI溶液反应来制备溶液反应来制备AgI溶胶溶胶 若若AgNO3过量：过量：AgI 胶粒吸附胶粒吸附Ag+而带正电；而带正电；若若KI过量：则过量：则AgI 胶粒将吸附胶粒将吸附I-而带负电。而带负电。上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.4 溶胶系统的电学性质溶胶系统的电学性质电离电离 胶粒表面分子与水接触时会发生电离，其中胶粒表面分子与水接触时会发生电离，其中 一种离子进入介质，结果使胶粒表面带电。一种离子进入介质，结果使胶粒表面带电。例如例如硅溶胶硅溶胶 酸性溶液酸性溶液胶体粒子带正电；胶体粒子带正电；中性或碱性溶液中性或碱性溶

19、液胶粒带负电。胶粒带负电。胶粒表面电荷的来源胶粒表面电荷的来源上一内容下一内容回主目录2022/12/211.双电层双电层(Electric Doublelayer)理论理论 当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选择性吸附某种离子，也可以是固体分子本身发生电择性吸附某种离子，也可以是固体分子本身发生电离作用而使离子进入溶液，以致使固液两相分别带离作用而使离子进入溶液，以致使固液两相分别带有不同符号的电荷，有不同符号的电荷，在界面上形成了双电层结构。在界面上形成了双电层结构。对于双电层结构，不同学者提出了不同看法，对于双电层结构，不同学者提出了不同看法，

20、1879年，亥姆霍兹年，亥姆霍兹首先首先提出提出平板电容器模型平板电容器模型;1910年左右，古依年左右，古依(Gouy)和查普曼和查普曼(Chapman)修正了平板电容器模型，提出了修正了平板电容器模型，提出了扩散双电层模型扩散双电层模型；1924年，斯特恩年，斯特恩(Stern)又提出了又提出了斯特恩模型斯特恩模型。上一内容下一内容回主目录2022/12/211.双电层双电层(Electric Doublelayer)理论理论 亥姆霍兹认为固体的表面电荷与亥姆霍兹认为固体的表面电荷与溶液中带相反电荷（即反离子）构溶液中带相反电荷（即反离子）构成平行的两层，如同一个平板电容成平行的两层，如同

21、一个平板电容器，整个双电层厚度为器，整个双电层厚度为 。亥姆霍兹亥姆霍兹平板电容器模型平板电容器模型（1879年）年）固体表面与液体内部的总的电势固体表面与液体内部的总的电势差即等于差即等于表面电势表面电势 0，在双电层内，在双电层内，表面电势呈直线下降。表面电势呈直线下降。在电场作用下，带电质点和溶液在电场作用下，带电质点和溶液中的反离子分别向相反方向运动。中的反离子分别向相反方向运动。上一内容下一内容回主目录2022/12/211.双电层双电层(Electric Doublelayer)理论理论亥姆霍兹亥姆霍兹平板电容器模型平板电容器模型（1879年）年）带电质点运动时固、液两相发生带电质

22、点运动时固、液两相发生相对移动时边界处与液体内部的电相对移动时边界处与液体内部的电势差势差 电势电势（电动电势）。（电动电势）。缺点缺点无法区分无法区分表面电势表面电势 0与与 电势电势；不能解释电解质对不能解释电解质对 电势电势的影响。的影响。上一内容下一内容回主目录2022/12/211.双电层双电层(Electric Doublelayer)理论理论古依和查普曼古依和查普曼扩散双电层模型扩散双电层模型 古依和查普曼古依和查普曼认为，由于正、认为，由于正、负离子静电吸引和热运动两种效应负离子静电吸引和热运动两种效应的结果，溶液中的反离子只有一部的结果，溶液中的反离子只有一部分紧密地排在固体

23、表面附近，相距分紧密地排在固体表面附近，相距约一、二个离子厚度称为约一、二个离子厚度称为紧密层紧密层；另一部分离子按一定的浓度梯度另一部分离子按一定的浓度梯度扩散到本体溶液中，离子的分布可扩散到本体溶液中，离子的分布可用玻兹曼公式表示，称为用玻兹曼公式表示，称为扩散层扩散层。双电层由紧密层和扩散层构成双电层由紧密层和扩散层构成，移动的切动面为，移动的切动面为AB面面。上一内容下一内容回主目录2022/12/211.双电层双电层(Electric Doublelayer)理论理论古依和查普曼古依和查普曼扩散双电层模型扩散双电层模型缺点缺点无法解释无法解释 电势会随离子浓度的增电势会随离子浓度的增

24、 加而增加，甚至与加而增加，甚至与 0反号等现象；反号等现象；没有给出没有给出 电势的明确物理意义。电势的明确物理意义。该模型该模型区分了区分了表面电势表面电势 0与与 电势电势，正确反映了反离子在扩散层中的分正确反映了反离子在扩散层中的分 布情况及相应的电势变化。布情况及相应的电势变化。原因原因 把离子视为点电荷，没有考虑离子的溶剂化把离子视为点电荷，没有考虑离子的溶剂化 及除静电作用力以外的其它作用。及除静电作用力以外的其它作用。上一内容下一内容回主目录2022/12/211.双电层双电层(Electric Doublelayer)理论理论斯特恩斯特恩(Stern)双电层双电层模型模型 斯

25、特恩斯特恩(Stern)认为吸认为吸附在固体表面的紧密层约附在固体表面的紧密层约有一、二个分子层的厚度，有一、二个分子层的厚度，被称为被称为Stern层层；由反号离子电性中心由反号离子电性中心构成的平面称为构成的平面称为Stern平面平面。上一内容下一内容回主目录2022/12/211.双电层双电层(Electric Doublelayer)理论理论 由于离子的由于离子的溶剂化作用溶剂化作用，胶粒在移动时，紧密层会结胶粒在移动时，紧密层会结合一定数量的溶剂分子一起合一定数量的溶剂分子一起移动，所以滑移的移动，所以滑移的切动面切动面由由比比Stern层略右的曲线表示。层略右的曲线表示。从固体表面

26、到从固体表面到Stern平面，平面，电位从电位从 0直线下降为直线下降为 。斯特恩斯特恩(Stern)双电层双电层模型模型上一内容下一内容回主目录2022/12/211.双电层双电层(Electric Doublelayer)理论理论斯特恩斯特恩(Stern)双电层双电层模型模型 0表面电势表面电势（固体表面与溶液（固体表面与溶液 本体之间的电势差）本体之间的电势差）斯特恩电势斯特恩电势（Stern面与溶液面与溶液本体之间的电势差）本体之间的电势差）电动电势电动电势（滑动面与溶液本滑动面与溶液本 体之间的电体之间的电势势差差）上一内容下一内容回主目录2022/12/211.双电层双电层(Ele

27、ctric Doublelayer)理论理论概念不同，数值不同；概念不同，数值不同；是是 0的一部分；的一部分；与与数值上相差很小，数值上相差很小，但意义不同。但意义不同。讨论讨论1 0 之区别之区别 0只与被吸附离子浓度有关，而与其它离子无关。只与被吸附离子浓度有关，而与其它离子无关。与斯特恩层中离子及扩散层厚度有关，受外加与斯特恩层中离子及扩散层厚度有关，受外加 电解质浓度影响大。电解质浓度影响大。上一内容下一内容回主目录2022/12/211.双电层双电层(Electric Doublelayer)理论理论当溶液中电解质浓度增当溶液中电解质浓度增 加时，反离子浓度增加，加时，反离子浓度增

28、加，使扩散层变薄，使扩散层变薄，电势电势 在数值上变小；在数值上变小；讨论讨论2 电解质对电解质对电势的影响电势的影响当电解质浓度足够大时当电解质浓度足够大时(c4)，电势降为零。电势降为零。这种状态称为这种状态称为等电态。等电态。处于等电态的胶体质点处于等电态的胶体质点 不带电，不会发生电动现象，电泳、电渗速度不带电，不会发生电动现象，电泳、电渗速度 也必然为零，此时溶胶非常易于聚沉。也必然为零，此时溶胶非常易于聚沉。滑动面滑动面电解质对电解质对电势的影响电势的影响上一内容下一内容回主目录2022/12/211.双电层双电层(Electric Doublelayer)理论理论如果外加电解质中

29、反离子如果外加电解质中反离子 发生强烈的特殊吸附甚至发生强烈的特殊吸附甚至 会使会使电势的符号改变；电势的符号改变；讨论讨论2 电解质对电解质对电势的影响电势的影响 电势反映了胶粒在相对运动时带电量的大小；电势反映了胶粒在相对运动时带电量的大小；它才是决定电泳，电渗速度大小的电势；它才是决定电泳，电渗速度大小的电势；反之可通过测定电泳、电渗的速度，求反之可通过测定电泳、电渗的速度，求电势。电势。一般规定一般规定0，胶粒带正电，胶粒带正电，带负电带负电Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+；对胶粒带正电的溶胶，一价阴离子的钾盐的聚沉对胶粒带正电的溶胶，一价阴离子的钾盐的聚沉 能力次序为：能力次序为

30、：F-Cl-Br-NO3-I-。这种次序称为这种次序称为感胶离子序（感胶离子序（lyotropic series)。上一内容下一内容回主目录2022/12/21（1）电解质的聚沉作用）电解质的聚沉作用注意注意有机化合物的离子都有很强的聚沉能力，这可能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。与其具有强吸附能力有关。当与胶体带相反电荷的离子相同时，则当与胶体带相反电荷的离子相同时，则另一同性另一同性 离子的价数也会影响聚沉值，价数愈高，聚沉能离子的价数也会影响聚沉值，价数愈高，聚沉能 力愈低力愈低。这与同性离子的吸附作用有关。这与同性离子的吸附作用有关。胶体的相互聚沉胶

31、体的相互聚沉：两种带相反电荷的溶胶适量混合，：两种带相反电荷的溶胶适量混合，发生聚沉作用，如发生聚沉作用，如明矾净水明矾净水。上一内容下一内容回主目录2022/12/21（2）高分子化合物的聚沉作用）高分子化合物的聚沉作用两重性两重性 敏化作用敏化作用聚沉（量小）聚沉（量小）原理：搭桥效应；脱水效应；电中和效应。原理：搭桥效应；脱水效应；电中和效应。保护作用保护作用稳定（量大）稳定（量大）上一内容下一内容回主目录2022/12/21例题例题上一内容下一内容回主目录2022/12/21例题例题上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.7 乳状液乳状液(Emulsion)乳状液乳状液 一种

32、或几种液体以液珠的形式分散在另一种一种或几种液体以液珠的形式分散在另一种 不相混溶的液体之中所形成的粗分散系统。不相混溶的液体之中所形成的粗分散系统。水包油型水包油型（符号（符号O/W Oil in Water）油包水型油包水型（符号（符号W/O Water in Oil）两大类两大类O/W型和型和W/O型外观上无多大区别，一般呈半透明型外观上无多大区别，一般呈半透明或不透明的或不透明的乳白色乳白色。如何区分这两类乳状液？如何区分这两类乳状液？上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.7 乳状液乳状液(Emulsion)1、乳状液类型的鉴别、乳状液类型的鉴别1、稀释法、稀释法2、染色法

33、、染色法3、电导法、电导法上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.7 乳状液乳状液(Emulsion)2、乳化剂、乳化剂(Emulsifying agent)互不相溶的液体互相混合，静止放置后马上分互不相溶的液体互相混合，静止放置后马上分层，得不到乳状液，如苯和水。层，得不到乳状液，如苯和水。要制备稳定的乳状液，需加入使体系稳定的第要制备稳定的乳状液，需加入使体系稳定的第三种组分三种组分-乳化剂乳化剂，降低界面张力。，降低界面张力。乳化剂使乳状液相对稳定的作用称为乳化剂使乳状液相对稳定的作用称为乳化作用乳化作用(Emulsification)上一内容下一内容回主目录2022/12/2

34、1乳化剂有以下几种：乳化剂有以下几种：12.7 乳状液乳状液(Emulsion)合成表面活性剂合成表面活性剂：阴离子型应用普遍，非离子型：阴离子型应用普遍，非离子型的近年发展很快。的近年发展很快。天然或合成高分子天然或合成高分子：动植物胶、聚乙烯醇等：动植物胶、聚乙烯醇等天然产物天然产物：磷脂类：磷脂类(卵磷脂卵磷脂)、纤维素等、纤维素等固体粉末固体粉末：二氧化硅、碳酸钙、炭黑等：二氧化硅、碳酸钙、炭黑等2、乳化剂、乳化剂(Emulsifying agent)上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.7 乳状液乳状液(Emulsion)乳状液属于高分散系统，系统的界面吉布斯函乳状液属于

35、高分散系统，系统的界面吉布斯函数值很高，热力学上是不稳定的。乳化剂的加入起数值很高，热力学上是不稳定的。乳化剂的加入起到了稳定作用，到了稳定作用，作用机理作用机理是什么？是什么？降低界面张力降低界面张力 形成定向楔的界面形成定向楔的界面形成扩散双电层形成扩散双电层 界面膜的稳定作用界面膜的稳定作用 固体粉末的稳定作用固体粉末的稳定作用 3、乳状液的稳定性、乳状液的稳定性上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.7 乳状液乳状液(Emulsion)乳状液的去乳化乳状液的去乳化（物理方法、化学方法）（物理方法、化学方法）乳状液有两种类型：油包水和水包油。在一定乳状液有两种类型：油包水和水包

36、油。在一定条件下这两类乳状液可以相互转化。在变型过程中，条件下这两类乳状液可以相互转化。在变型过程中，很难区分分散相和分散介质。很难区分分散相和分散介质。在生产过程中，往往遇到如何破乳的问题，在生产过程中，往往遇到如何破乳的问题，例如三次采油中得到原油为乳状液，在加工前必例如三次采油中得到原油为乳状液，在加工前必须出去乳化水，否则设备会严重腐蚀。须出去乳化水，否则设备会严重腐蚀。4、乳状液的转型与破乳、乳状液的转型与破乳(Demulsion)上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.7 乳状液乳状液(Emulsion)5、微乳液、微乳液(Microemulsion)通常所说的乳状液一般

37、是不透明的乳白色液体，通常所说的乳状液一般是不透明的乳白色液体，有人称之为有人称之为“宏乳状液宏乳状液”(Macroemulsion)。1943年，年，Schulman等人往乳状液中滴加醇，制得透明等人往乳状液中滴加醇，制得透明或半透明，均匀长期稳定的体系。或半透明，均匀长期稳定的体系。微乳液微乳液是由不相混溶的油、水和表面活性剂是由不相混溶的油、水和表面活性剂(助表面活性剂，如醇类助表面活性剂，如醇类)自发形成的自发形成的外观透明或半外观透明或半透明透明的、的、低黏度低黏度的的(流动性好流动性好)、热力学稳定热力学稳定系统。系统。上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.7 乳状液乳

38、状液(Emulsion)微乳液与乳状液有本质区别：微乳液与乳状液有本质区别：热力学稳定性热力学稳定性5、微乳液、微乳液(Microemulsion)微乳液有三种类型：微乳液有三种类型：O/W、W/O、双连续相、双连续相OW 微乳液随微乳液随含盐量含盐量的变化情况：的变化情况：W/O=1:1(V/V)上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.7 乳状液乳状液(Emulsion)5、微乳液、微乳液(Microemulsion)微乳液的性质微乳液的性质光学性质光学性质：澄清、透明或半透明。：澄清、透明或半透明。颗粒大小颗粒大小：颗粒一般小于：颗粒一般小于0.1 m，分散度窄。，分散度窄。超低

39、界面张力超低界面张力：微乳液与油或水的界面张力可：微乳液与油或水的界面张力可达到达到10-6 10-2 mN/m。上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.7 乳状液乳状液(Emulsion)5、微乳液、微乳液(Microemulsion)微乳液的应用微乳液的应用化妆品化妆品(Cosmetic)：油溶性或水溶性的，微乳化后油溶性或水溶性的，微乳化后不仅外观透明，还有利于各种有效成分发挥其功能。不仅外观透明，还有利于各种有效成分发挥其功能。一些需要透皮吸收的成分，因微乳粒子小于乳液而一些需要透皮吸收的成分，因微乳粒子小于乳液而更容易被吸收。更容易被吸收。液体上光剂液体上光剂：传统的上光蜡

40、要求抛光，实质是通：传统的上光蜡要求抛光，实质是通过摩擦生热使蜡融化得到平整光亮的外观。微乳型过摩擦生热使蜡融化得到平整光亮的外观。微乳型上光剂无须抛光。上光剂无须抛光。上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.7 乳状液乳状液(Emulsion)5、微乳液、微乳液(Microemulsion)微乳液的应用微乳液的应用干洗干洗(Dry cleaning)：W/O型微乳进行干洗可除型微乳进行干洗可除去油溶性的、水溶性的和尘土、烟灰等污垢。去油溶性的、水溶性的和尘土、烟灰等污垢。三次采油三次采油(Tertiary oil recovery)：超低界面张力，：超低界面张力，可降低油在地下岩石

41、上的附着力，但受技术和经济可降低油在地下岩石上的附着力，但受技术和经济的制约。不过，三次采油势在必行，因为三次采油的制约。不过，三次采油势在必行，因为三次采油采收的是残存于油层中多达采收的是残存于油层中多达60%以上的原油。以上的原油。上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.10高分子化合物溶液的渗透压和粘度高分子化合物溶液的渗透压和粘度 相对分子质量大于相对分子质量大于 104 的物质称之为高分子或的物质称之为高分子或大分子，主要有：大分子，主要有：天然大分子：天然大分子：如淀粉、蛋白质如淀粉、蛋白质、纤维素、核酸和、纤维素、核酸和 各种生物大分子等。各种生物大分子等。人工合成大分

42、子：人工合成大分子：如合成橡胶、聚烯烃、树脂等。如合成橡胶、聚烯烃、树脂等。合成的功能高分子材料：合成的功能高分子材料：如，光敏高分子、导电性高分子、医用高分子和高如，光敏高分子、导电性高分子、医用高分子和高分子膜等。分子膜等。上一内容下一内容回主目录2022/12/2112.10高分子化合物溶液的渗透压和粘度高分子化合物溶液的渗透压和粘度 高分子溶液、憎液溶胶、小分子溶液比较高分子溶液、憎液溶胶、小分子溶液比较上一内容下一内容回主目录2022/12/211.高分子溶液的渗透压高分子溶液的渗透压高分子的相对分子质量高分子的相对分子质量 由于聚合度不同，因而绝大多数高分子化合物由于聚合度不同，因

43、而绝大多数高分子化合物是不同聚合度的同系物的混合物。所以高分子的相是不同聚合度的同系物的混合物。所以高分子的相对分子质量指的是它的对分子质量指的是它的平均值平均值。数均相当分子质量数均相当分子质量上一内容下一内容回主目录2022/12/211.高分子溶液的渗透压高分子溶液的渗透压高分子的相对分子质量高分子的相对分子质量质均分子相对质量质均分子相对质量Z均相对分子质量均相对分子质量上一内容下一内容回主目录2022/12/211.高分子溶液的渗透压高分子溶液的渗透压高分子的相对分子质量高分子的相对分子质量粘均相对分子质量粘均相对分子质量上一内容下一内容回主目录2022/12/211.高分子溶液的渗

44、透压高分子溶液的渗透压高分子的相对分子质量高分子的相对分子质量平均分子量的大小关系：平均分子量的大小关系：习惯上用习惯上用 表示聚合物的分散性。表示聚合物的分散性。测定方法测定方法平均分子量的意义平均分子量的意义冰点降低法、沸点升高法冰点降低法、沸点升高法数均分子量数均分子量渗透压法渗透压法数均分子量数均分子量光散射法光散射法质均分子量质均分子量超离心法超离心法Z均分子量均分子量粘度法粘度法粘均分子量粘均分子量上一内容下一内容回主目录2022/12/211.高分子溶液的渗透压高分子溶液的渗透压范特霍夫渗透压公式范特霍夫渗透压公式 高分子溶液渗透压偏离范特霍夫渗透压公式，高分子溶液渗透压偏离范特

45、霍夫渗透压公式，原因：溶质高分子链的柔顺性和溶剂化效应。原因：溶质高分子链的柔顺性和溶剂化效应。渗透压公式渗透压公式 式中式中 A2为第二维里为第二维里(Virial)系数；系数；A3为第三维里系数；为第三维里系数；M为溶质的摩尔质量；为溶质的摩尔质量；B代表溶质的质量浓度代表溶质的质量浓度(其其SI单位为单位为kgm-3)。上一内容下一内容回主目录2022/12/211.高分子溶液的渗透压高分子溶液的渗透压对稀溶液对稀溶液恒温下：若以恒温下：若以/B对对 B作图，应得一直线，作图，应得一直线，外推到外推到 B=0处，可得截距处，可得截距 ，斜斜率率=RTA2，由由此此可可计计算算第第二二维维

46、里里系系数数A2，它反映了偏离理想溶液的程度。它反映了偏离理想溶液的程度。注意：上式只适用不能电离的高分子稀溶液注意：上式只适用不能电离的高分子稀溶液 上一内容下一内容回主目录2022/12/212.唐南平衡唐南平衡 在大分子电解质中通常含有少量电解质杂质，即在大分子电解质中通常含有少量电解质杂质，即使杂质含量很低，但按离子数目计还是很可观的。使杂质含量很低，但按离子数目计还是很可观的。在半透膜两边，一边放大分子电解质，一边放纯在半透膜两边，一边放大分子电解质，一边放纯水。大分子离子不能透过半透膜，而离解出的小离水。大分子离子不能透过半透膜，而离解出的小离子和杂质电解质离子可以。子和杂质电解质

47、离子可以。由于膜两边要保持电中性，使得达到渗透平衡时由于膜两边要保持电中性，使得达到渗透平衡时小离子在两边的浓度不等，这种平衡称为小离子在两边的浓度不等，这种平衡称为膜平衡膜平衡或或唐南平衡唐南平衡。上一内容下一内容回主目录2022/12/212.唐南平衡唐南平衡三种情况三种情况 （1）不电离的大分子溶液）不电离的大分子溶液 （2）能电离的大分子溶液）能电离的大分子溶液 （3）外加电解质时的大分子溶液）外加电解质时的大分子溶液 由于离子分布的不平衡会造成额外的渗透压，由于离子分布的不平衡会造成额外的渗透压，影响大分子摩尔质量的测定，所以又称之为影响大分子摩尔质量的测定，所以又称之为唐南唐南效应

48、效应，要设法消除。，要设法消除。上一内容下一内容回主目录2022/12/212.唐南平衡唐南平衡 由于大分子物质的浓度不能配得很高，否则易发生由于大分子物质的浓度不能配得很高，否则易发生凝聚，如等电点时的蛋白质，所以产生的渗透压很小，凝聚，如等电点时的蛋白质，所以产生的渗透压很小，用这种方法测定大分子的摩尔质量误差太大。用这种方法测定大分子的摩尔质量误差太大。（1）不电离的高分子溶液不电离的高分子溶液 由于大分子由于大分子P不能透过半不能透过半透膜，而透膜，而H2O分子可以，所以分子可以，所以在膜两边会产生渗透压，即：在膜两边会产生渗透压，即：上一内容下一内容回主目录2022/12/212.唐

49、南平衡唐南平衡（2）能电离的高分子溶液能电离的高分子溶液 由于大分子中由于大分子中z 的数值不确定，就是测定了的数值不确定，就是测定了 也无法正确地计算大分子的摩尔质量。也无法正确地计算大分子的摩尔质量。以蛋白质的钠盐为例，以蛋白质的钠盐为例，它在水中发生如下离解：它在水中发生如下离解：等电点时等电点时上一内容下一内容回主目录2022/12/212.唐南平衡唐南平衡 在蛋白质钠盐的另一侧在蛋白质钠盐的另一侧加入浓度为加入浓度为 的小分子电的小分子电解质，如上图解质，如上图;（3）外加电解质时的高分子溶液外加电解质时的高分子溶液 达到膜平衡时达到膜平衡时(下图下图)，为，为了保持电中性，有相同数

50、量了保持电中性，有相同数量的的Na+和和Cl-扩散到了左边。扩散到了左边。上一内容下一内容回主目录2022/12/212.唐南平衡唐南平衡当加入电解质太少，当加入电解质太少，与，与(2)的情况类似：的情况类似：当加入电解质足够多，当加入电解质足够多，,则与则与(1)的情况类似：的情况类似：这就是加入足量的小分子电解质，消除了唐南效这就是加入足量的小分子电解质，消除了唐南效应，使得用渗透压法测定大分子的应，使得用渗透压法测定大分子的M比较准确。比较准确。上一内容下一内容回主目录2022/12/212.唐南平衡唐南平衡上一内容下一内容回主目录2022/12/213.高分子溶液的粘度高分子溶液的粘度