胶体化学提纲.docx

第四章 胶体化学研究对象：分散相分散体系、高分子溶液。注：(1)分散相分散体系由两相及以上组成。处在分散状态的相叫分散相，处在连续状态的相叫分散介质，记为分散相/分散介质。(2)分散相体系是不均相，且为热不稳定体系。而高分子溶液是均相，且为热稳定体系。(3)两种体系通常称为胶体。胶体不是一种特殊物质，而是物质存在的一种状态。一、溶胶1. 概念：溶胶是溶解度极小的固体(直径范围：1100nm)在液体中高度分散所形成的胶态体系，是热力学不稳定体系。2. 制备方法：(1)分散法。注：固体粉碎后，要加入稳定剂。 (2)凝聚法。注：包括物理凝聚和化学凝聚。重点了解化学凝聚法。3. 性质：(1)光学性质丁达尔现象：从溶胶的侧面观察可以看到一个光亮的锥体。 乳光现象：从正面和侧面观察到的溶胶颜色是不一样的。(AgI：从正面看为淡红色，侧面看为蓝色) 解释：丁达尔效应：光的散射散射条件： 粒子大小小于光的波长。 体系不均匀。 注：利用显微镜观察丁达尔效应的原理设计的显微镜叫超显微镜。 丁达尔效应是判别溶胶与分子溶液最简单的方法乳光现象：雷莱定律(散射光的强度与入射光的波长四次方成反比) 如AgI：蓝光波长短，易于散射，从侧面看呈蓝色。短波长的光被散射，只剩下长波长的红光，故透射光呈红色。也可用来解释“袅袅青烟”和早晨太阳显红色等现象。 (2)运动性质 布朗运动：溶胶粒子在各个方向上进行着的频繁的无秩序的运动。 产生原因：包围在溶胶粒子周围的分散介质分子从各个方向撞击溶胶粒子。 影响因素： 从布朗运动基本公式可以归纳出以下几个因素：粒子大小、温度分散介质。粒子越小，温度越高，分散介质粘度越低，布朗运动越剧烈。注：布朗运动不是分子热运动，而是分子热运动的宏观体现。(3)电学性质胶粒带点的本质：胶粒在形成过程中，胶核优先吸附某种离子，使胶粒带电。 如AgI制备过程中，若AgNO3过量，则吸附Ag，胶粒带正电；若KI过量，则吸附碘离子，胶粒带负电。 离子型固体电解质形成溶胶时，由于正、负离子溶解量不同，使胶粒带电。 可电离的大分子溶胶，由于大分子本身发生电离，而使胶粒带电。电泳：胶体离子向正极或负极移动的现象。 沉降电位：若使分散相粒子在分散介质中迅速沉降，则在液体的表面层与底层之间会产生电势差，称之为沉降电位。它是电泳作用的反面现象。电渗：分散介质向负极或正极移动的现象。 流动电位：在外力作用下（例如加压）使液体在毛细管中流经多孔膜时，在膜的两边会产生电位，称为流动电位。它是电渗作用的反面现象。注：电泳和电渗实验说明，溶液的分散相和分散介质带有相反的电学符号。电泳和电渗统称电动现象。沉降电位和流动电位统称动电现象。4扩散双电层理论与溶胶结构 要点：双电层是由定势离子和反离子构成。前者是沿固体表面分布，后者是采取扩散的方式排列。 双电层离子可沿滑动面分为吸附层离子和扩散层离子两部分，使固体表面与分散介质之间有电位差，即电动电位。一切电动现象都是由于电动电位的存在而产生的。 注：扩散双电层理论可用来解释电动现象和动电现象。 重点理解定势离子、反粒子、滑动面及吸附层离子和扩散层离子等概念。 掌握胶团式的书写。5溶胶的稳定性和聚沉 (1)溶胶的稳定性溶胶具有性质不同的两种稳定性，即动力稳定性和聚结稳定性。 动力稳定性 概念：动力稳定性是用来衡量溶胶在重力场作用下分散相是否容易下沉的性质。如果分散相下沉速度小到可以忽略，则这种溶胶具有动力稳定性。 决定因素：布朗运动、下沉运动。前者克服了后者，溶液具有动力稳定性。反之则没有动力稳定性。 影响因素：温度。温度会影响布朗运动和下沉运动。温度对动力稳定性的影响取决于对两种运动的影响那一种是主要的。 溶胶粒子的大小。粒子越小，动力稳定性越好。 分散相与分散介质的密度差。密度差越小，动力稳定性越好。 分散介质的粘度。与温度的影响类似。 注：溶胶粒子的大小是决定性因素。 聚结稳定性 概念：聚结稳定性是用来衡量分散相是否容易聚结的性质。若分散相的聚结速度小到可以忽略，则这种溶胶具有聚结稳定性。 决定因素：主要取决于溶胶离子间的排斥力(扩散双电层结构间的静电斥力)和吸引力(范德华力)。前者克服后者，具有聚结稳定性，反之则失去聚结稳定性。 影响因素：温度。温度越高，布朗运动越剧烈，聚结机会增多，不利于溶胶的聚结稳定性。 溶胶粒子的大小。粒子越小，布朗运动越剧烈，聚结稳定性越差。 溶液的电动电位。电动电位越大，聚结稳定性越好。 扩散双电层离子的溶剂化。溶剂化程度越高，聚结稳定性越好 注：电动电位是主要因素。(2)溶胶的聚沉 概念：溶胶由于失去聚结稳定性进而失去动力稳定性的整个过程。 主要因素：电动电位降低。 影响因素：电解质作用。能减少溶胶的电动电位。 聚沉的符号和价数法则：电解质起聚沉作用的是其中电荷符号与胶粒电荷符号相反的离子。 相反符号的离子价数越高，电解质的聚沉作用越大。(叔采哈迪法则)聚沉值：一定时间内能使溶液发生聚沉的电解质的最低浓度。 带电符号不同的溶胶的相互聚沉作用。 电场作用。 其它：温度升高和离子含量的增加都会引起溶胶的聚沉6.溶胶的凝胶作用和触变作用 (1)凝胶作用 概念：由于粒子发生部分去溶剂化作用产生部分聚结，结成网状结构，把分散介质包在其中，从而使整个体系失去流动性。得到的体系叫凝胶。(2)触变作用：凝胶经过摇动恢复到溶胶状态。注：触变作用不是普遍存在的。二、 乳状液概念：一种液体以液珠的形式分散到另一种液体中形成的胶态体系。1.制备(参考教材)2.类型：水包油(O/W)、油包水(W/O)。着重理解定向楔理论 (1)表面活性剂：油酸钠(水包油)，油酸镁(油包水)。 (2)固体粉末：Al(OH)3、Fe(OH)3、CaCO3、BaCO3、Mg(OH)2为水包油。 石墨、炭黑、硫磺、硫化铜、硫化铅为油包水。3.鉴别：(1)染色法: 油溶性染料(苏丹)在水包油乳状液中为红色成片。反之为油包水。(2)稀释法: 水滴入乳状液中若散开则为水包油，反之为油包水。(3)导电法: 若指针偏转很大为水包油，反之为油包水。(4)滤纸法:将乳状液滴在滤纸上。若附近有水环形成为水包油，反之为油包水。4.性质(1)光学性质：主要发生反射和折射。(2)流动性质：乳状液的粘度主要决定于分散介质的粘度和分散相占乳状液的体积分数。 从Richardson公式中可以看出分散介质浓度越大，分散相占乳状液的体积分越大，乳状液浓度越大。(3)电学性质：由于油包水的导电性很小，这里主要是指水包油型乳状液。 阴离子型表面活性物质的油水界面带负电，阳离子型表面活性物质油水界面带正电。5.乳状液的破坏(表现为：分层、凝絮、聚结。凝絮是聚结的前奏，聚结是破坏的直接原因。)(1)加热法：从吉布斯吸附等温式可以看出：升高温度可以减少乳化剂的吸附量，减少乳化剂的乳化程度，降低分散介质的粘度。(2)电法(3)化学法：加入反型乳化剂；加入酸；加入具有多分支结构的表面活性剂。注：乳化剂对乳状液的稳定所起的作用： 降低界面能。非极性部分结合产生机械强度。极性部分在水中解离成扩散双电层，阻止液珠合并。吸附层的溶剂化有利于乳状液的稳定。三、泡沫概念：气体在液体中的分散体系。在这种分散体系中，液体总是分散介质，气体总是分散相。 注：要形成泡沫必须加入起泡剂(通常是表面活性物质)。作用是：能产生泡沫且具有一定的稳定性。每个气泡都为起泡剂双吸附层所覆盖。(具体分析见教材)。泡沫的破坏：(1)液膜的排液作用；(2)气体透过液膜的扩散作用。(具体分析见教材) 物理方法：搅动。化学方法(加消泡剂)：使液膜变薄(乙醚)、降低表面粘度、降低液膜弹性。四、高分子溶液概念：高分子溶液是指高分子在溶剂中溶解所产生的分子分散体系。聚异丁烯苯溶液和聚丙烯酰胺水溶液是两种典型的高分子溶液。 注：高分子溶液与分散相分散体系的异同点 相同点：大小相当、扩散速度低、不能透过半透膜、可沉降分离。 不同点：高分子溶液是分子分散体系，是热力学稳定系统。而分散相分散体系是热力学不稳定系统(本质)。1.高分子的溶解(1)溶胀：高分子溶解所要经过的一个吸收溶剂从而使高分子膨胀的过程。(原因参照教材)(2)溶胀并进一步溶解的条件： 高分子必须是线性结构。高分子极性必须近于溶剂的极性。高分子的相对分子质量不能太大。2.高分子在溶液中的形态(1)柔顺性越好，越易蜷曲 。碳碳链的柔顺性较好。碳链上存在取代基特别是极性取代基时，柔顺性降低。(2)溶剂性质。 良溶剂：高分子与溶剂间的吸引力超过高分子内聚力的溶剂。高分子线团在这种溶剂中能舒展松开。 不良溶剂：高分子与溶剂间的吸引力小于高分子内聚力的溶剂。在这种溶剂中高分子线团紧缩。 注：水是聚