（精选）第1章溶胶(2节).ppt

基础化学 第一章溶液和胶体分散系 第四节溶胶 主讲 符小文 22 29页 1 第四节溶胶 溶胶的分散相粒子的直径 1 100nm 胶体分散系的基本特性 分散相粒子远大于分散介质的分子 分散相与分散介质之间存在着界面高度分散的多相系统 具有很高的表面能 分散系 真溶液 胶体 NaCl s NaCl s NaCl H2O NaCl n C6H6 2 表面能 图液体表面及内层分子受力情况示意图 气相 在没有其他作用力存在时 所有的液体都有缩小面积而呈球形的趋势 现象 3 原因 各种形状的物体中 以球形的表面积与体积之比为最小 表面积小 表面分子受到的作用力就小 体系才稳定 表面能 表面分子比内部分子多出的能量 只有油和水的试管 用力振荡 但静止后仍会自动分层 这是为什么 用力振荡油和水时 油 水分成许多细小液珠 它们的表面积增大 体系的表面能增加 体系处于不稳定状态 要使体系稳定下来 液滴自动合并减少表面积 降低表面能 静止后自动恢复到原来的状态 表面能最小 体系最稳定 4 一 溶胶的性质 一 溶胶的光学性质 Tyndall现象 散射现象 22页 5 二 溶胶的动力学性质 1 Brown运动Brownmovement 溶胶的分散相粒子在分散介质中不停地做不规则的折线运动 这种运动称为Brown运动 胶粒的Brown运动是由于胶粒受到处于不停运动的分散介质分子撞击 其合力不为零而引起的 24页 6 溶胶的分散相粒子由于Brown运动 能自动地从浓度较高处移向浓度较低处 这种现象称为扩散 在生物体内 扩散是物质输送或物质分子通过细胞膜的推动力之一 2 扩散diffusion 24页 7 溶胶在放置过程中 密度大于分散介质的胶粒 在重力作用下要沉降下来 但另一方面由于胶粒的Brown运动引起的扩散作用又力图促使浓度均一 当上述两种方向相反的作用达到平衡时 越靠近容器的底部 单位体积溶液中的胶粒的数目越多 越靠近容器的上方 单位体积溶胶中的胶粒的数目越少 形成了一定的浓度梯度 这种现象称为沉降平衡 3 沉降sedimentation 24页 8 三 溶胶的电学性质 1 电泳electrophoresis 在电场作用下 胶粒质点在分散介质中的定向移动称为电泳 25页 9 图1 6电泳 胶粒移向负极说明Fe OH 3溶胶的胶粒带正电荷 10 2 胶粒带电的原因 1 胶核的选择吸附 胶核的比表面很大 很容易吸附溶液中的离子 实验表明 与胶粒具有相同组成的离子优先被吸附 2 胶粒表面分子的解离 胶粒与溶液中的分散介质接触时 表面分子发生解离 有一种离子进入溶液 而使胶粒带电 例如 硅酸溶胶的胶粒是由很多xSiO2 yH2O分子组成的表面上的H2SiO3分子在水分子作用下发生解离 25页 11 胶核 由许多分散相分子或原子形成具有晶体构造的聚集体 Fe OH 3溶胶 一个胶核含约1000个Fe OH 3分子 例如制备Fe OH 3溶胶 FeCl3溶液滴入沸水中 FeCl3 3H2OFe OH 3 3HCl 水解 氯化一氧合铁 溶液中存在H Cl FeO H2O Fe OH 3 m胶核选择吸附FeO Fe OH 3胶粒带正电荷 12 例稀AgNO3溶液 稀KI溶液 AgI溶胶 制备 AgNO3 KI AgI m 加入KI过量时 K I NO3 胶核选择性地吸附与其组成类似的离子而带电荷 胶核 AgI m选择吸附I 胶粒带负电荷 在外电场作用下 胶粒移向 正极 26页 13 胶团结构模型 胶核 吸附层 扩散层 以AgI负溶胶说明 AgI m胶粒 吸附n个I 定位离子 m n n x 个K 紧密吸附 吸附层 吸附层 x个K 疏散吸附 扩散层 26页 14 AgI负溶胶胶团结构式 nI n x K xK 吸附层 扩散层 15 说明 1 整个胶团是电中性的 2 式中m n x的数值只是其平均值 3 胶粒电荷符号取决于被吸附的离子符号 定位离子 4 胶粒带电荷的多少由定位离子与吸附层中的反离子电荷之差决定 5 当x 0时 溶胶达到等电状态 此时 溶胶的稳定性最差 易聚沉 16 1 写出AgI正溶胶的胶团结构式 2 写出Fe OH 3溶胶的胶团结构式 电泳方向 电泳方向 AgI m nAg n x NO3 x xNO3 Fe OH 3 m nFeO n x Cl x xCl 负极 负极 吸附离子 反离子 17 二 溶胶的稳定性与聚沉 一 溶胶的稳定性 溶胶具有一定的稳定性 其原因如下 1 Brown运动 溶胶的胶粒的直径很小 Brown运动剧烈 能克服重力引起的沉降作用 2 胶粒带电 同一种溶胶的胶粒带有相同电荷 当彼此接近时 由于静电作用相互排斥而分开 胶粒荷电量越多 胶粒之间静电斥力就越大 溶胶就越稳定 胶粒带电是大多数溶胶能稳定存在的主要原因 3 溶剂化作用 溶胶的吸附层和扩散层的离子都是水化的 如为非水溶剂 则是溶剂化的 在水化膜保护下 胶粒较难因碰撞聚集变大而聚沉 水化膜越厚 胶粒就越稳定 27页 18 二 溶胶的聚沉coagulation 胶粒聚结变大而沉淀析出的现象 影响因素 电解质的聚沉作用 溶胶的相互作用 聚沉值 coagulationvalue 一定条件下 使一定量溶胶全部聚沉所需电解质的最低浓度 单位 mmol L 27页 19 表1 7不同电解质对几种溶胶的聚沉值 mmol L As2S3负溶胶 AgI负溶胶 Al2O3正溶胶 NaClCaCl2AlCl3 510 650 093 LiNO3Pb NO3 2Ce NO3 3 1652 430 069 KClK2SO4K3 Fe CN 6 460 300 08 聚沉值 聚沉能力 聚沉能力是聚沉值的倒数 28页 20 电解质对溶胶的聚沉规律为 1 电解质对溶胶的聚沉作用 主要是由与胶粒带相反电荷的离子 反离子 引起的 反离子所带电荷越多 其聚沉能力越大 聚沉值就越小 2 带相同电荷的离子的聚沉能力虽然接近 但也略有不同 对负溶胶来说 其聚沉能力的相对大小为 Cs Rb K Na Li 对正溶胶来说 其聚沉能力的相对大小为 Cl Br NO3 I 28页 21 溶胶的相互聚沉作用 将胶粒带相反电荷的两种溶胶混合 也会产生聚沉现象 与电解质的聚沉作用不同的是 只有当两种溶胶的胶粒所带电荷完全中和时 才会完全聚沉 否则 可能聚沉不完全 甚至不聚沉 28页 22 三 溶胶的制备和净化 一 溶胶的制备 28 29页 分散法 凝聚法 研磨法 胶溶法 化学凝聚法 改换溶剂法 二 溶胶的净化 了解 23 1 下列电解质对某溶胶的聚沉值 mmol L 分别为 CNaNO3 300 CMgCl2 25 CAlCl3 0 5问此溶胶的电荷是正还是负 2 将0 01mol L的AgNO3溶液和0 005mol L的KBr溶液等体积混合后 形成溶胶的胶团结构简式为 其中胶核的结构简式为 胶粒的结构简式为 AgBr m nAg n x NO3 x xNO3 AgBr m nAg n x NO3 x AgBr m 24 3 用0 10mol LKI和0 08mol LAgNO3溶液以等体积混合制得溶胶 下述哪种电解质对它的聚沉能力最强 NaClNa2SO4MgSO4AlCl