胶体的制备和性质PPT课件.ppt

第二章 胶体的制备和性质2.1溶胶的制备与净化1、形成憎液溶胶的必要条件是：二、溶胶的制备方法1、分散法盘式胶体磨转速约每分钟1万∼2万转。电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。制备过程包括先分散后凝聚两个过程。③.超声波分散法④、胶溶法又称解胶法，仅仅是将新鲜的凝聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的稳定剂。例如：二、溶胶的制备--凝聚法C.氧化法
2H2S(稀）+SO2(g)→2H2O+3S(溶胶）
Na2S2O3+2HCl→2NaCl+H2O+SO2+S(溶胶）2.物理凝聚法将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶。蒸气骤冷法3、凝聚法原理
凝聚法的核心问题：粒子大小即分散度
晶核与结晶生长动力学研究认为，溶液中析出胶粒的过程与结晶过程相似，分为形成晶核和晶体生长两个阶段
1）形成晶核阶段
晶核形成速度：v1=dn/dt=k1（C-S）/S
n：产生晶核的数目；C：析出物质的浓度；S：溶解度；（C-S）：过饱和度
C越大，S越小，则形成晶核的速度越大。2）晶体（晶核）的成长速度
v2=k2D（C-S）
D：溶质分子的扩散系数
3）v1、v2的关系
a、v1»v2形成许多晶核，易形成溶胶
b、v1«v2形成粗大的结晶，形成悬浊液
c、v1»v2形成溶胶，因（C-S）对v1的影响大，（C-S）越大，v1越大于v2，所以溶解度越小，愈易形成胶体4、溶液浓度对晶核生长过程的影响
Weimarn实验：在乙醇-水介质中，Ba(CNS)2+MgSO4→BaSO4，研究颗粒大小与反应物浓度的关系，结论：
①浓度对r的影响：
A、浓度很小（10-5~10-4mol/L），因晶体生长速度受到限制，形成溶胶。
B、浓度较大（10-2~10-1mol/L），有利于晶体生长，生成结晶状沉淀
C、浓度很大（2~3mol/L）时，生成的晶核极多，导致（C-S）下降很大，晶体成长速度减慢，有利于形成小粒子胶粒，形成晶核太多，粒距小，形成半固态凝胶。②（C-S）对r的影响
A、（C-S）小，v2＞v1,形成r大，颗粒粗
B、（C-S）大，v1＞v2,形成颗粒细
C、制备胶体，必须v1大，v2小，即必须（C-S）高，盐的溶解度要尽可能小。三、溶胶的净化（1）渗析法 B、电渗析
为了加快渗析速度，在装有溶胶的半透膜两侧外加一个电场，使多余的电解质离子向相应的电极作定向移动。溶剂水不断自动更换，这样可以提高净化速度。这种方法称为电渗析法。用半透膜作过滤膜，利用吸滤或加压的方法使胶粒与含有杂质的介质在压差作用下迅速分离。四、单分散溶胶3、单分散溶胶的制备方法
①局部过饱和法：将高浓度的A液加入低浓度的B中，产生局部过饱和，生成晶核，但（C-S）小，不易长出大晶体。
②晶核法：在（C-S）很小时，引入小晶种
例：AuCl3溶液中加入金粒作为晶核，然后加入HCHO，使之长大。或将晶核放入
2AuCl-+3H2O2→2Au+8Cl-+6H++3O2↑
反应慢，不再生核，析出的金原子长在原有金核上，形成颗粒分布窄的金溶胶。③金属配合物高温水解法：常用于制备金属纳米颗粒
RhCl3+PVA(聚乙烯醇)→Rh3+-PVA（配合物）→CH3OH（还原剂）Rh小粒子（粒径0.8nm）→Rh（原子）→晶体生长Rh大粒子（粒径4nm）
④微乳液法：利用微乳液内核的大小控制生成粒子的大小。
⑤溶胶sol-凝胶gel转变法
例：球形Fe3O4的制备：将FeSO4与KOH混合生成Fe(OH)2凝胶，加入KNO3，凝胶内生成许多细小的Fe3O4粒子，受凝胶网络的限制，这些粒子既不长大也不聚沉，当凝胶网络溶解后，这些粒子开始聚沉，形成单分散溶胶。2.2溶胶的运动性质一、扩散设通过AB面的扩散数量为m，则扩散速度为，它与浓度梯度和AB截面积A成正比。这就是斐克第一定律。
式中D为扩散系数，其物理意义为：单位浓度梯度、单位时间内通过单位截面积的物质量。单位：m2/s2）Einstein第一扩散公式二、Brown运动(Brownianmotion)1903年发明了超显微镜，为研究布朗运动提供了物质条件。2）本质3）Einstein-Brown运动公式如图，设截面为单位面积，
为粒子t时间内在水平方向的平均位移。截面间的距离均为。设很小，浓度梯度：4）扩散系数D的测定（孔片法、自由交界法等）①利用D的测定计算球形质点的半径
由爱因斯坦第一扩散公式：②计算非球形胶粒的轴比值
胶粒形状偏离球体时，视为椭球体，求旋转半径a和最大旋转半径b，轴比a/b表示胶粒偏离球体的程度
a/b=1球体；
a/b>1长椭球体；
a/b<1扁椭球体；
a/b»1棒形；
a/b«1片状，带状具体步骤：a、用其他方法（依数性等）测出待测物未溶剂化时的分子量，由此计算出等效球体的阻力系数f0
∵f0=6πηr

b