第二章 胶体溶液及表面现象

1、无机化学1无机化学2主要内容n第一节第一节 溶胶溶胶n第二节第二节 高分子化合物溶液高分子化合物溶液n第三节第三节 凝胶凝胶n第四节第四节 物质的表面现象物质的表面现象无机化学3 胶体分散系包括胶体分散系包括溶胶、高分子溶液和缔合胶溶胶、高分子溶液和缔合胶体体三类。胶体的分散相的粒子的大小为三类。胶体的分散相的粒子的大小为1100 nm，可以是一些小分子、离子或原子的聚集体，可以是一些小分子、离子或原子的聚集体，也可以是单个的大分子。分散介质可以是液体、也可以是单个的大分子。分散介质可以是液体、气体，或是固体。气体，或是固体。无机化学4分散介质分散相名 称实 例气体液体气溶胶雾气体固体气溶胶烟

2、液体气体泡沫胶生奶油液体液体乳状液牛奶液体固体溶胶油漆，细胞液固体气体泡沫浮石固体液体凝胶果冻固体固体固体溶胶红宝石玻璃无机化学5一、溶胶的性质n（一）胶粒对过滤器的通透性 滤纸孔径1000-5000nm 瓷板孔径100nm无机化学6Tyndall现象 令一束聚焦的光束通令一束聚焦的光束通过溶胶，则从侧面可以过溶胶，则从侧面可以看到一个发光的圆锥体，看到一个发光的圆锥体，这种现象称为这种现象称为Tyndall效效应应(Tyndall effect) ，又称又称乳光现象。乳光现象。（二）溶胶的光学性质（二）溶胶的光学性质-丁铎尔现象丁铎尔现象无机化学7无机化学8d 略小于或接近于ddn (Br)

3、，AgNO3溶液过量，胶核(AgBr)m优先吸附Ag+形成带正电荷的胶粒。胶团的结构为： (AgBr)mnAg+(n-x)NO3x+x NO3- 无机化学21AgBrm nBr- (n-x) K x x K 胶核胶核胶粒胶粒胶团胶团吸附层吸附层扩散层扩散层同理，可以写出同理，可以写出AgBr溶胶的胶团结构式溶胶的胶团结构式( (KBr过过量量):):无机化学22练习：1.在AgNO3溶液中加入过量的KI溶液，得到溶胶的胶团结构可表示为 （ ）A.(AgI)mnI- (n-x)K+x-xK+ B.(AgI)mnNO3- (n-x)K+x-xK+ C.(AgI)mnAg+ (n-x)I-xxK+D

4、.(AgI)mnAg+ (n-x)NO3-x+xNO3- E.(AgI)mnAg+ (n-x)NO3-x+xI- 2.混合AgNO3和KI溶液制备AgI负溶胶时，AgNO3和KI间的关系应是 （ ）A.c (AgNO3) c (KI) B.V (AgNO3) V (KI) C.n (AgNO3) n (KI) D.n (AgNO3) = n (KI) E.n (AgNO3) n (KI)答案：A、E无机化学23二、溶胶的稳定性和聚沉二、溶胶的稳定性和聚沉n稳定性稳定性-溶胶是热力学上的不稳定体系，其稳定溶胶是热力学上的不稳定体系，其稳定性因素主要是性因素主要是胶粒带电胶粒带电和和水化膜水化膜的

5、存在。的存在。 胶粒都带有相同符号的电荷，胶粒之间相互排胶粒都带有相同符号的电荷，胶粒之间相互排斥，阻止两胶粒合并变大；斥，阻止两胶粒合并变大；另外胶粒吸附层中的另外胶粒吸附层中的离子对水分子有吸引力，吸附的水分子在胶粒表离子对水分子有吸引力，吸附的水分子在胶粒表面形成一层水化膜，阻止了胶粒之间的聚结。面形成一层水化膜，阻止了胶粒之间的聚结。因因此溶胶中的胶粒能相对稳定地存在。此溶胶中的胶粒能相对稳定地存在。n 聚沉聚沉-当胶粒的动能增大到能克服这种静电斥当胶粒的动能增大到能克服这种静电斥力时，胶粒间就会相互碰撞合并，粒子增大到布力时，胶粒间就会相互碰撞合并，粒子增大到布朗运动克服不了重力作用

6、时就出现朗运动克服不了重力作用时就出现聚沉聚沉。无机化学24n促使溶胶聚沉的主要方法：促使溶胶聚沉的主要方法：n（一）加入强电解质（一）加入强电解质n原理：一是加入的强电解质解离出的离子原理：一是加入的强电解质解离出的离子破坏了破坏了双电层结构双电层结构，胶粒失去了静电保护作用；二是强，胶粒失去了静电保护作用；二是强电解质离子具有很强的溶剂化作用，电解质离子具有很强的溶剂化作用，破坏了胶粒破坏了胶粒表面的水化膜表面的水化膜。n注意：电解质对溶胶的聚沉作用取决于与胶粒带注意：电解质对溶胶的聚沉作用取决于与胶粒带有相反电荷的离子，即有相反电荷的离子，即反离子反离子。n电解质对溶胶的聚沉作用电解质对

7、溶胶的聚沉作用与反离子所带电荷的多与反离子所带电荷的多少有关少有关。无机化学n（1）一般地，离子电荷越高，对溶胶的聚沉能）一般地，离子电荷越高，对溶胶的聚沉能力就越强。这个规律叫做哈迪力就越强。这个规律叫做哈迪-叔尔采规则。叔尔采规则。 一价、二价、三价反离子的临界聚沉浓度之比：一价、二价、三价反离子的临界聚沉浓度之比： (1/1)6:(1/2)6:(1/3)6 =100: 1.8:0.14n（2）同价反离子的聚沉能力虽相差不大，其聚）同价反离子的聚沉能力虽相差不大，其聚沉能力随着离子水合半径的减小而增加。沉能力随着离子水合半径的减小而增加。 如如:一价正离子一价正离子(对负溶胶对负溶胶)聚沉

8、能力：聚沉能力： H+ Cs+ Rb+ NH4+ K+ Na+ Li+ 一价负离子一价负离子(对正溶胶对正溶胶)聚沉能力：聚沉能力： F- Cl- Br- I -OH-无机化学26n（二）加入带相反电荷的溶胶（二）加入带相反电荷的溶胶 带相反电荷的溶胶有相互聚沉能力。例如，用明带相反电荷的溶胶有相互聚沉能力。例如，用明矾净水。矾净水。n（三）加热（三）加热 加热增加了胶粒的运动速度和碰撞机会，同时降加热增加了胶粒的运动速度和碰撞机会，同时降低了它对离子的吸附作用，从而降低了胶粒所带低了它对离子的吸附作用，从而降低了胶粒所带电荷的电量和水化程度，使溶胶在碰撞中聚沉。电荷的电量和水化程度，使溶胶在

9、碰撞中聚沉。 例如：例如：As2S3溶胶加热至沸，析出淡黄色溶胶加热至沸，析出淡黄色As2S3沉沉淀。淀。无机化学27n1.下列四种电解质对某种AgCl溶胶的临界聚沉浓度（mmolL-1）分别是：NaNO3(300)，Na2SO4（295），MgCl2(25)，AlCl3(0.5)，则该种AgCl溶胶的类型和胶粒所带电荷的电性分别是（ ） nA.正溶胶、正电性 B.正溶胶、负电性nC.中性溶胶、电中性 D.负溶胶、正电性nE.负溶胶、负电性答案：E无机化学282.溶胶具有相对稳定性的原因是（） A.布朗运动 B.带有相同电荷的胶粒间的静电斥力 C.胶粒表面水合膜的保护作用 D.A、B和C 3.

10、现有甲、乙、丙、丁和Fe(OH)3五种溶胶，把甲与丙、乙与丁、丙与丁、丙与Fe(OH)3溶胶两两混合，均发生聚沉现象，那末，胶粒带负电荷的溶胶是 （ ）A.甲和乙 B.乙和丙 C.甲和丁 D.甲和丙E.乙和丁答案：D、B无机化学294.某溶胶在电泳时胶粒向阳极移动，将该溶胶分别加入到蔗糖溶液 氯化钠溶液 硅酸溶胶 氢氧化铁溶胶中，不发生聚沉的是（） nA.和 B.和nC.和 D.和nE.和答案：Cn5.胶体的本质特征是 n A.Tyndall现象 B.胶粒带电n C.胶粒直径为1100nm D.布朗运动答案：C无机化学30第二节 高分子化合物n 高分子化合物的相对分子质量很大，通常为高分子化合

11、物的相对分子质量很大，通常为104106。它的许多性质都与相对分子质量大有关。它的许多性质都与相对分子质量大有关。n 可分为天然高分子可分为天然高分子(蛋白质、核酸、淀粉、糖元、蛋白质、核酸、淀粉、糖元、纤维素纤维素)和合成高分子和合成高分子(塑料、橡胶等塑料、橡胶等)。n 高分子化合物能自动分散到合适的分散介质中形成高分子化合物能自动分散到合适的分散介质中形成均匀的溶液，为均相系统，在热力学上是稳定的均匀的溶液，为均相系统，在热力学上是稳定的-与与真溶液相似。粒子直径大小与溶胶相似真溶液相似。粒子直径大小与溶胶相似-扩散速率慢，扩散速率慢，不能透过半透膜。不能透过半透膜。无机化学31一、高分

12、子化合物的概念n高分子化合物概念：单个分子相对分子量在一万以上的大分子。q 蛋白质、核酸、糖原、存在体液中重要物质；人体肌肉、组织；又如天然橡胶等q 据来源 可分为天然的和合成的无机化学32表表2-1 高分子溶液与溶胶性质的比较高分子溶液与溶胶性质的比较 高分子溶液高分子溶液 溶溶 胶胶 胶粒是单个的高分子化合物胶粒是单个的高分子化合物分散相与分散介质亲和力强分散相与分散介质亲和力强均相分散系统，均相分散系统，Tyndall现象现象不明显不明显稳定系统，加入少量电解质稳定系统，加入少量电解质无影响，加大量电解质凝聚无影响，加大量电解质凝聚粘度和渗透压较大粘度和渗透压较大胶粒由许多分子聚集而成胶

13、粒由许多分子聚集而成分散相与分散介质亲和力小分散相与分散介质亲和力小非均相分散系统，非均相分散系统，Tyndall现象明显现象明显不稳定系统，加入少量电解不稳定系统，加入少量电解质后即可产生聚沉质后即可产生聚沉粘度和渗透压较小粘度和渗透压较小二、高分子化合物溶液的形成和特征无机化学33n在溶胶中加入一定量的高分子，能显著提高溶胶的稳定性，在溶胶中加入一定量的高分子，能显著提高溶胶的稳定性，这种现象称为这种现象称为高分子对溶胶的保护作用高分子对溶胶的保护作用。n原因是：高分子物质吸附在溶胶粒子表面，包围住胶粒，原因是：高分子物质吸附在溶胶粒子表面，包围住胶粒，形成一层高分子保护膜，使其对介质的亲

14、和力加强，阻止形成一层高分子保护膜，使其对介质的亲和力加强，阻止了胶粒之间的直接接触，从而增强了溶胶的稳定性。了胶粒之间的直接接触，从而增强了溶胶的稳定性。n但有时，加入少量的高分子溶液，不但起不到保护作用，但有时，加入少量的高分子溶液，不但起不到保护作用，反而降低了溶胶的稳定性，甚至发生聚沉，这种现象称作反而降低了溶胶的稳定性，甚至发生聚沉，这种现象称作敏化作用敏化作用。 原因是：浓度低时，无法将胶体颗粒表面完全覆盖，一个原因是：浓度低时，无法将胶体颗粒表面完全覆盖，一个高分子长链可同时吸附多个胶粒，把胶粒聚集起来产生沉高分子长链可同时吸附多个胶粒，把胶粒聚集起来产生沉淀。淀。三、高分子溶液

15、对溶胶的保护作用和敏三、高分子溶液对溶胶的保护作用和敏化作用化作用无机化学34高分子物质对溶胶保护作用（高分子物质对溶胶保护作用（a a）和敏化作用（和敏化作用（b b）示意图）示意图 无机化学35第三节 凝胶q高分子溶液粘度变大，失去流动性，形成有网状结构的半固态物质，称为凝胶（gel）。q刚性凝胶：粒子间交联强，网状骨架坚固，若将其干燥，网孔中的液体可被驱出，凝胶的体积和外形无明显变化。q弹性凝胶：由柔性高分子化合物形成，干燥后，体积明显缩小，有弹性，再放到合适的液体中，它又会溶胀变大，甚至完全溶解。无机化学36第四节第四节 物质的表面现象物质的表面现象n两相接触的分界面称为界面。若其中一

16、相为气相，则称为表面。一切界面上发生的现象，统称为表面现象。无机化学37气相气相 液体内部及表层分子受力情况示意图液相液相无机化学38一、表面张力和表面能一、表面张力和表面能n表面张力：表面张力：指向液体内部的引力把液体分子从其指向液体内部的引力把液体分子从其表面拉到内部，即表面的一种抵抗扩张的力。表面拉到内部，即表面的一种抵抗扩张的力。用用表示，单位表示，单位N/m。n表面能：表面能：把分子从内部移往界面必须克服吸引力把分子从内部移往界面必须克服吸引力而消耗一定量的功，这个功称为表面能。而消耗一定量的功，这个功称为表面能。sE无机化学39二、表面活性物质二、表面活性物质表面活性物质：能显著降

17、低水的表面张力的物质非表面活性物质：使水的表面张力升高或略微降低的物质。正吸附：若溶液表面吸附的溶质能降低溶剂表面张力，则溶液表层将保留更多的溶质分子，其表层浓度大于溶液内部的溶质浓度，这种吸附称为正吸附。负吸附：若增大溶剂的表面张力，溶液表层则排斥溶质，使其尽量进人溶液内部，此时溶液表层溶质的浓度小于其内部浓度，这种吸附叫负吸附。表面活性物质在溶液中形成正吸附；而非表面活性物质表面活性物质在溶液中形成正吸附；而非表面活性物质在溶液中形成负吸附。在溶液中形成负吸附。无机化学40 结构特征：结构特征：表面活性剂一般具有两类性质相反表面活性剂一般具有两类性质相反的两亲性基团。的两亲性基团。 一类为一类为疏水性或亲脂性基团疏水性或亲脂性基团，为，为非极性基团非极性基团，它们是一些直链的或带有侧链的有机烃基；它们是一些直链的或带有侧链的有机烃基； 另一类是另一类是亲水性基团，为极性基团亲水性基团，为极性基团，如：，如： -OH、-COOH、-NH2、-SH及及-SO2OH等等。 无机化学41q含有疏水性非极性基团和亲水性极性基团，亲水基端进入水中，疏水基端离开水