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胶体分散系统与粗分散系统研究的内容和方法溶胶的制备与纯化溶胶的性质溶胶的聚沉教学指导高分子溶液粗分散系统教学要点本章要求了解分散体系的类型,掌握胶体分散体系的基本特征和各种性质;熟悉胶体分散体系的制备原理及方法。教学内容胶体分散系统与粗分散系统研究的内容与方法溶胶的制备与纯化溶胶的性质溶胶的聚沉高分子溶液粗分散系统胶体分散系统与粗分散系统研究的内容和方法胶体分散系统与粗分散系统所研究的主要对象是高度分散的多相系统。把一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统称为分散系统。在分散系统中被分散的物质称为分散质(或分散相),起分散作用的物质称为分散介质。胶体分散系统和粗分散系统在生物界和非生物界都普遍存在,在实际生活和生产中占有重要的地位。如在石油、冶金、化工、印染、涂料、造纸、橡胶、塑料、纤维、肥皂等工业部门,以及生物学、土壤学、医学、气象学、地质学等学科中都广泛地接触到与胶体分散系统及粗分散系统有关的问题。由于实际的需要,也由于本身具有丰富的内容,因此胶体分散系统及粗分散系统的研究得到了迅速的发展,已经成为一门独立的学科。根据被分散物质粒子的大小,分散系统可分为溶液(或混合物)、胶体分散系统及粗分散系统。如果被分散的物质呈分子、原子或离子状态均匀地分散在另一种均相物质中,这种分散系统称为溶液(或混合物)。对于溶液,被分散的物质称为溶质或分散质,而呈连续分布的物质则称为溶剂或分散介质。溶液中溶质与溶剂之间无相界面存在,故为均相系统,常称其为真溶液。真溶液中溶质与溶剂的结构粒子一般都很微小,其粒子半径一般小于10-9m。真溶液的主要特征表现为透明、不能发生光的散射、扩散速度快、溶质与溶剂均可通过半透膜。在一定条件下,真溶液的溶质与溶剂不会自动地分离成两相,是热力学稳定系统。分散质的质点大小为10-9m~10-6m的分散系统称为胶体分散系统,可简称为胶体。若分散质的质点大小大于10-6m则称为粗分散系统。例如乳状液、泡沫及悬浮液等皆为粗分散系统,由于它们与胶体有许多共同的特性,故也可与胶体分散系统一起研究。 按IUPAC关于胶体分散系统的定义,分散相可以是一种也可以是多种物质,可以是由大量的原子或分子(通常是103~109个)组成的粒子,也可以是一个高分子,只要它们至少有一维空间的尺寸在10-9~10-6m范围内,并分散于另一介质之中,即构成胶体分散系统。按此定义,胶体分散系统应包括:溶胶、缔合胶体也称为胶体电解质、高分子溶液。溶胶一般是由许多原子或分子聚集成的其三维空间尺寸均为10-9~10-6m的粒子分散于另一相分散介质之中,并且与分散介质间存在相界面的分散系统,其主要特征是高度分散的、多相的、热力学不稳定的系统,也称为憎液胶体。缔合胶体通常是由结构中含有非极性的碳氢化合物部分和较小的极性基团的电解质分子(如表面活性剂分子)缔合成的粒子,通常称为胶束。胶束可以是球状、层状、棒状等,其三维空间尺寸为10-9~10-6m,溶解于溶剂之中,形成了高度分散的、均相的、热力学稳定系统。高分子溶液是一维空间尺寸达到10-9~10-6m的大分子(蛋白质分子、高分子化合物分子等)分散于分散介质中形成的高度分散的、均相的热力学稳定系统。胶体分散系统及粗分散系统也可以按分散相与分散介质聚集状态的不同来分类,并常以分散介质的相态命名,见下表。粗分散系统包括乳状液、泡沫、悬浮液等,它们在性质上及研究方法上与胶体分散系统有许多相似之处,故列入同一章与以讨论。本章主要研究胶体分散系统及粗分散系统的制备、性质和应用。溶胶的制备有两条途径:将粗分散系统进一步分散,达到胶体分散的程度;或是将真溶液中的溶质聚集成胶体质点。前者称为分散法,后者叫凝聚法。此外,要制得稳定的憎液胶体,还必须满足两个条件:分散相在介质中的溶解度很小,而且需要有第三者—稳定剂—才能稳定存在。(1)分散法使粗分散系统分散成溶胶有三种方式,即机械研磨、超声分散和胶溶分散。①研磨法常用的设备有球磨机和胶体磨等。胶体磨有两片靠得很近的磨盘或磨刀,系用坚硬耐磨的合金或金刚砂制成。当上下磨盘以高速反向转动时(转速约5000~10000r/min),粗粒子就被磨细。在机械研磨中胶体磨的效率较高,但一般也只能将质点磨细到10-6m左右。长时间研磨后,粒子大小分布达到平衡,质点间吸引力以及机械力皆促使小粒子趋向于重新聚结。②超声波分散法高频率的超声波传入介质,在介质中产生相同频率的疏密交替,对分散相产生很大的撕碎力,从而达到分散效果。超声分散也广泛用于制备乳状液。