第十二章 胶体化学.doc

第十二章 胶体化学12.1 如何定义胶体系统？胶体系统的主要特征是什么？答：按分散质粒子线度的大小定义，粒子线度在1100nm之间的分散系统为胶体；小于1nm及大于100nm的分散系统则分别为真溶液和粗分散系统。胶体系统的主要特征是：高度分散的多相性和热力学不稳定性。12.4 什么是电势？如何确定电势的正、负号？电势在数值上一定要少于热力学电势吗？请说明原因。答：电势就是当固液两相发生相对运动时，不滑动面所包围的带电体与溶液本体之间的电势差。电势的正、负号取决于胶粒所带电荷的符号。胶粒带正电时0；胶粒带负电时0。电势在数值上不一定小于热力学电势E。一般情况下，E，这是由于在静电力作用下反离子进入固、液两相滑动面之内，使胶粒带电荷数量减少所造成的。但如果静电力不起主导作用，有可能由于同号离子被强烈地吸附进滑动面，致使胶粒所带电荷得以增强，此时，电势就比热力学电势E大。12.7 在NaOH溶液中用HCHO还原HAuCl4可制得金溶胶： HAuO2+5NaOH=NaAuO2+3H2O 2NaAuO2+3HCHO+NaOH=2Au(s)+3HCOONa+2H2O(1) NaAuO2是上述方法制得金溶胶的稳定剂，试写出该金溶胶胶团结构的表示式。(2)已知该金溶胶中含Au(s)微粒的质量浓度(Au)=1.00m-3。金原子的半径r1=1.4610-10m，纯金的密度=19.3103m-3。假设每个金的微粒皆为球形，其半径r2=1.0010-8m。试求：(a)每立方厘米溶胶中含有多少金胶粒？(b)每立方厘米溶胶中，胶粒的总表面积为多少？(c)每个胶粒含有多少金原子？解：(1)Au(s)的固体表面易于吸附AuO2-离子，Na+为反离子，故其胶团结构式为： 胶核 胶团(2)(a)每个胶粒的质量则每立方厘米溶胶中含胶粒个数为 (b) 每立方厘米溶胶中，胶粒的总表面积A总=每个胶粒面积1dm3溶胶胶粒个数 =4r221.241016 =43.14(110-8)21.241016=15.5m2(c)若按质量计算，则每个胶粒中金原子个数为若按体积计算，扣除原子间堆积空隙后(空隙率为26%)，每个 胶粒中金原子个数为12.8 某粒子半径为3010-7cm的金溶胶，25时，在重力场中达到沉降平衡后，在高度相距0.1mm的某指定体积内粒子数分别为277个和166个，已知金与分散介质的密度分别为19.3103m-3及1.00103m-3。试计算阿伏加德罗常数为若干？解：沉降平衡公式：其中M=4/3(r3L)， c2/c1=n2/n112.9 由电泳实验测定Sb2S3溶胶(设为球形粒子)，在电压210V下(两极相距38.5cm)，通过电泳的时间为36min12s，引起溶液界面向正极移动3.20cm，该溶胶分散介质的相对介电常数r=81.1，粘度=1.0310-3Pas，试求该溶胶的电势。已知相对介电常数r、介电常数及真空介电常数0间有如下关系：r=/0 0=8.85410-12Fm-1 1F=1CV-1解：由有其中 故12.10 写出由FeCl3水解制得Fe(OH)3溶胶的胶团结构。已知稳定剂为FeCl3。解：水解反应： FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HClFeCl3为稳定剂时，固体表面吸附的是Fe3+，Cl-为反离子，胶团结构为： 胶核 胶团12.11 在H3AsO3的稀溶液中通入H2S气体，生成As2S3溶胶。已知H2S能电离成H+和HS-。试写出As2S3胶团的结构。解：稳定剂为H2S，吸附HS-，故胶团的结构为： 胶核 胶团12.14 在三个烧瓶中分别盛有0.020dm3的Fe(OH)3溶胶，分别加入NaCl、Na2SO4及Na3PO4溶液使溶胶发生聚沉，最少需要加入：1.00moldm-3的NaCl0.021dm3；5.010-3moldm-3的Na2SO40.125 dm3及3.33310-3moldm-3的Na3PO40.0074 dm3。试计算各电解质的聚沉值、聚沉能力之比，并指出胶体粒子的带电符号。解：各电解质的聚沉值为三种电解质聚沉能力之比为NaCl：Na2SO4：Na3PO4=1/512：1/4.31：1/0.90=1：119：569胶体粒子的带电符号为负号。12.16 如图所示，在27时，膜内某高分子溶液的浓度为0.1moldm-3，膜外NaCl浓度为0.5moldm-3，R+代表不能透过膜的高分子正离子，试求平衡后溶液的渗透压为多少？R+，Cl-0.1，0.1Na+，Cl-0.5，0.5解：浓度单位采用moldm-3。设平衡后左侧c(Na+)=x，则平衡后两侧各离子浓度如图所示。达到唐南平衡时：R+，Cl-0.1，0.1R+，Na+，Cl-0.1，x，0.1+xNa+， Cl-0.5x，0.5x C(Na+)左c(Cl-)右= C(Na+)右c(Cl-)右 x(0.1+x)=(0.5x)20.1x+x2=0.25x+x2x=0.2273 moldm-3将上图中的x用0.2273表示即得R+， Na+， Cl-0.1，0.2273，0.3273Na+， Cl-0.2727