【正文】 按膠體分散系統(tǒng)的性質(zhì)分類 （ 1）憎液溶膠 形成憎液溶膠的 必要條件 是： （ A）分散相的溶解度要小 。 干法只加入粗分散的粒子，而濕法是將粗分散粒子、穩(wěn)定劑和介質(zhì)一起加入，這樣得到的膠體系統(tǒng)比較穩(wěn)定。 由于正、負(fù)電荷相吸，在緊密層外形成反號離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電荷的 膠粒 ； 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) 現(xiàn)以制備碘化銀溶膠為例 過量的 KI 作穩(wěn)定劑 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式 ： 膠核 膠粒 (帶負(fù)電 ) 膠團(tuán) (電中性 ) [(AgI)m 膠核 膠粒 膠團(tuán) 膠團(tuán)的圖示式： n I – (nx)K+]x– xK+ 33A g N O ( a q ) K I ( a q ) K N O ( a q ) A g I ( )? ??? ? 溶膠 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) [(AgI)m n Ag+ (nx)NO3–]x+ x NO3– 膠核 膠粒 膠團(tuán) 膠團(tuán)的圖示式： 膠核 膠粒 (帶正電 ) 膠團(tuán) (電中性 ) 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式： 過量的 AgNO3 作穩(wěn)定劑 33A g N O ( a q ) K I ( a q ) K N O ( a q ) A g I ( )? ??? ? 溶膠 溶膠的凈化 在制備溶膠的過程中，常生成一些多余的電解質(zhì)，如制備 Fe(OH)3溶膠時生成的 HCl。 動力性質(zhì) 1. Brown運動 通過大量觀察，得出結(jié)論： 粒子越小，布朗運動越激烈。 根據(jù)高度分布定律可知 粒子質(zhì)量越大，其平衡濃度隨高度的降低也越大。 3. 散射光強(qiáng)度與單位體積中的粒子數(shù)成正比。 光學(xué)性質(zhì) 溶膠的電學(xué)性質(zhì) 1. 電泳 2. 雙電層和動電電勢 3. 電滲 4. 流動電勢 5. 沉降電勢 溶膠的電學(xué)性質(zhì) 電動現(xiàn)象分兩類 (1) 因電而動 膠粒是帶電的，而溶膠是電中性的，所以 介質(zhì)所帶的電荷剛好與膠粒的電荷相反 。 根據(jù)通電時間和液面升高或下降的刻度，計算電泳的速度。 用顯微鏡直接觀察膠粒，這個方法只能觀察 200 nm以上的膠粒。 在化工或石化工業(yè)中，若要 用泵輸送易燃的碳?xì)浠衔?，一定要防止這類液體在流動過程中產(chǎn)生過高的流動電勢。 SchulzeHardy 規(guī)則 聚沉值與異電性離子價數(shù)的六次方成反比 例如，對于給定的溶膠，異電性離子分別為 3 價，則聚沉值的比例為 100 ? ? 即 6 6 61 1 1 1 2 3? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?:: 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響 ++ 4H C s R b N H K N a L i? ? ? ? ? 4. 感膠離子序 與膠粒帶相反電荷的離子就是價數(shù)相同，其 聚沉能力也有差異。 *4. Z均摩爾質(zhì)量 隨著測定和平均的方法不同，得到的平均摩爾質(zhì)量也不同。 帶電粒子在膜兩邊的不均勻分布會產(chǎn)生膜電勢，會影響滲透壓的數(shù)值，導(dǎo)致所計算的大分子的摩爾質(zhì)量產(chǎn)生誤差，故又稱之為 Donnan效應(yīng) ，要設(shè)法消除。 對液體吸收有選擇性，有溶脹性質(zhì)?？梢苑乐刮镔|(zhì)間的對流與混合，僅靠擴(kuò)散進(jìn)行 72 2 3K Cr O 2 A g N O?的明膠凝膠72 2 3A g Cr O ( l e ise g a n g ) 2 K N O??? ?環(huán) 凝膠的性質(zhì) 由于凝膠內(nèi)部的液體不能“自由”流動，所以在凝膠中發(fā)生的反應(yīng)沒有對流現(xiàn)象。 當(dāng)電子能級的間隔大于熱能、磁能、電能和光子能量等特征能量時，則引起能級改變、能隙變寬，直觀上表現(xiàn)為樣品顏色的變化。 納米材料的應(yīng)用 3. 納米貯氫材料和綠色汽車 用氫 氧燃料電池作動力的汽車、飛機(jī)幾乎達(dá)到零污染，因它不排放廢氣，產(chǎn)物水還可以飲用。納米粒子具有極高的化學(xué)活性，并有自發(fā)聚結(jié)以降低表面能的傾向。 凝膠的制備 2. 從干凝膠制備凝膠 這種方法只適用于親液溶膠 將干凝膠浸在合適的溶劑中， 凝膠吸收溶劑后發(fā)生膨脹，膨脹至一定程度形成凝膠，繼續(xù)吸收溶劑，最后會形成溶膠。 凝膠既不完全像固體，又不完全像液體的一個中間狀態(tài)，稱為凝膠 (gel)。 ?M[] KM ??? ?式中 和 為與溶劑、大分子物質(zhì)和溫度有關(guān)的經(jīng)驗常數(shù)，有表可查 K ? 大分子溶液的黏度 用黏度法測定摩爾質(zhì)量 Donnan平衡 1. 不電離大分子的滲透壓 2. 電離大分子的滲透壓 3. 滲透壓法測電離大分子的摩爾質(zhì)量 在大分子電解質(zhì)中通常含有少量電解質(zhì)雜質(zhì)，即使雜質(zhì)含量很低，但按離子數(shù)目計還是很可觀的。 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 4. 帶不同電荷膠粒的相互影響 將膠粒帶相反電荷的溶膠互相混合，也會發(fā)生聚沉 與加入電解質(zhì)情況不同的是，當(dāng)兩種溶膠的用量恰能使其所帶相反電荷的量相等時，才會完全聚沉 否則會不完全聚沉，甚至不聚沉 在污水處理或自來水廠使水凈化時，常要加凈化劑 ，水解形成的 溶膠帶正電，而天然的泥砂粒子帶負(fù)電，由于正、負(fù)溶膠相互作用，發(fā)生混凝，水很快澄清。 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響 2. 聚沉值與聚沉能力 聚沉值 使一定量的溶膠在一定時間內(nèi)完全聚沉 所需外加電解質(zhì)的最小濃度。 在外加電場作用下，帶電的 介質(zhì) 通過多孔膜或半徑為 1~10 nm的毛細(xì)管作 定向移動 ，這種現(xiàn)象稱為 電滲 電滲 電滲管示意圖 3為多孔膜，可以用濾紙、玻璃或棉花等構(gòu)成 在 U型管 1， 2中盛電解質(zhì)溶液，作為介質(zhì) 也可以用氧化鋁、碳酸鋇、 AgI等物質(zhì)構(gòu)成 當(dāng)在電極 5， 6上施以直流電壓時，從刻度毛細(xì)管4中彎月面的移動可以觀察到管中介質(zhì)的移動 電滲 如果多孔膜吸附陰離子，則介質(zhì)帶正電，通電時介質(zhì)向陰極移動； 反之，多孔膜吸附陽離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向陽極移動。例如，紙上電泳只能將血清分成五個組分，而用聚丙烯酰胺凝膠作的圓盤電泳可將血清分成 25個組分。 在某一特定的 pH條件下，生成的 COO和 NH3+數(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的 凈電荷為零 ，這個 pH稱為蛋白質(zhì)的 等電點 。例如，球狀 粒子不閃光，不對稱的粒子在向光面變化時有 閃光現(xiàn)象。 光學(xué)性質(zhì) 1. Tyndall 效應(yīng) 4C uS O 溶液 3F e ( OH) 膠溶光源 光學(xué)性質(zhì) 2. Rayleigh 散射定律 Rayleigh研究了大量的光散射現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)散射光的強(qiáng)度與多種因素有關(guān)，主要因素為： 1. 散射光強(qiáng)度與入射光波長的四次方成反比 。 動力性質(zhì) 3. 沉降與沉降平衡 溶膠的膠粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于Brown運動促使?jié)舛融呌诰弧Ｈ藗兎Q微粒的這種運動為 Brown運動 。 這時表面金屬蒸發(fā)，是 分散過程 接著金屬蒸氣立即被水冷卻而 凝聚為膠粒 。 憎液溶膠的制備 1. 分散法 這種磨的轉(zhuǎn)速極快，每分鐘高達(dá) 1萬轉(zhuǎn)以上。 3. 按膠體分散系統(tǒng)的性質(zhì)分類 （ 1）憎液溶膠 半徑為 1 ~100 nm的難溶物固體粒子保持了原有的性質(zhì)，分散在液體介質(zhì)中，有很大的相界面，易聚沉， 是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定系統(tǒng)。目測是均勻的，但實際是多相不均勻系統(tǒng)。 分散相分子本身的大小已達(dá)到膠粒范圍，它的擴(kuò)散速率小、不能透過半透膜等性質(zhì)與膠體系統(tǒng)相似。 憎液溶膠的制備 （ 2） 噴射磨 在裝有兩個高壓噴嘴的粉碎室中，一個噴高壓空氣，一個噴物料，兩束超音速物流以一定角度相交，形成渦流，將粒子粉碎。 經(jīng)常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。 32kT并假設(shè)粒子是球形的 運用分子運動論的一些基本概念和公式，得到 Brown運動的公式為 123R T txLr ????? ???? 動力性質(zhì) 123R T txLr????? ????r 為膠粒的半徑； ? 為介質(zhì)的黏度； L 為 Avogadro 常量 這個公式把粒子的位移與粒子的大小、介質(zhì)黏度、溫度以及觀察時間等聯(lián)系起來。 當(dāng)光束通過分散系統(tǒng)時，一部分自由地通過，一部分被吸收、反射或散射。 (1) 狹縫式超顯微鏡 超顯微鏡的目鏡看到的是膠粒的 散射光 。 例如： 在 AgI溶膠的制備過程中，如果 AgNO3過量 ，則膠核優(yōu)先吸附 Ag+，使膠粒 帶正電 ； 如果 KI過量 ，則優(yōu)先吸附 I ，膠粒 帶負(fù)電 。 將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、負(fù)電極，在其上面進(jìn)行電泳，從而將電泳速度不同的各組成分離。 設(shè)膠粒帶正電荷，相同數(shù)量的負(fù)電荷以擴(kuò)散雙電層的形式分布在膠粒周圍。 沉降電勢 通常在油中 加入有機(jī)電解質(zhì) ，增加介質(zhì)的電導(dǎo)，降低沉降電勢。 例如，對 SiO2進(jìn)行重量分析時，在 SiO2的溶膠中加入少量明膠，使 SiO2 的膠粒黏附在明膠上而聚沉，便于過濾，減少損失，使分析更準(zhǔn)確。 式中 為與溶劑、大分子化合物和溫度有關(guān)的經(jīng)驗 常數(shù)，常見物質(zhì)的 值有表可查。 R?R? 膜電勢在生理上起著重要作用 ， 不同的細(xì)胞膜上的電勢差是不同的 ， 維持一定的膜電勢就維持了生命 。 凝膠的制備 形成凝膠主要有兩種途徑： 一種是從溶膠出發(fā)，使之發(fā)生膠凝而得到凝膠 。 對自然界物質(zhì) 在原子、分子的基礎(chǔ)上對其本質(zhì)進(jìn)行 研究，希望能任意操縱它們，按人類的意愿 設(shè)計出全新的物質(zhì)，給人類社會帶來全新的變化 。 23F e O? ? 納米材料的應(yīng)用 1. 納米催化劑與環(huán)境保護(hù) 將含有納米二氧化鈦的特殊材料噴涂在棉、毛和化纖等織物的表面，可以形成超常的疏水、疏油 (雙疏性 )性質(zhì)，制成免洗布。如果需要洗滌，在清水中漂洗即可，既節(jié)省了大量洗滌劑，又可防止環(huán)境污染。 ｛ 納米材料的分類 三維：納米顆粒 二維：納米膜 一維：納米絲，納米管 ｛ 納米金屬 納米氧化物、硫化物、氮化物等 納米含氧酸鹽和納米復(fù)合材料等 ｛ 半導(dǎo)體型納米材料 光敏型納米材料 增強(qiáng)型和磁性納米材料等 納米材料的制備方法 (1) 物理氣相沉積法 (PVD) (2) 化學(xué)氣相沉積法 (CVD) 將要制成納米粒子的金屬在惰性氣氛中加熱氣化，然后氣相分子共聚或沉積成納米粒子或納米膜 將要制成納米粒子的原材料加熱氣化，然后氣相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，成核生長為納米粒子 (3) 水熱合成法 在一定的溫度和壓力下，在水溶液中或蒸氣流中，將反應(yīng)物混合并發(fā)生反應(yīng)，使之形成納米級晶粒或沉淀，如分子篩的合成 納米材料的制備方法 (4) 溶膠 凝膠法 (5) 微乳液或反相膠束法 將有機(jī)或無機(jī)鹽類首先水解制成溶膠，然后將溶膠轉(zhuǎn)化成凝膠，再涼干、粉碎、煅燒得納米粒子等 將互不相溶的 “ 油 ” 和水在表面活性劑的作用下形成納米級的 微乳液 ，使每一個納米級的液滴成為一個 “ 微反應(yīng)器 ” ， 從而可制備納米粒子，用合適的表面活性劑作為穩(wěn)定劑 如果