第12章 胶体1

1、第第 十二十二 章章 胶胶 体体 化化 学学绪论绪论 一一. 胶体系统及其分类胶体系统及其分类 1、 分散系统的定义分散系统的定义: : 一种或几种物质分散在另一种物一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统质中所构成的系统;: : 被分散的物质被分散的物质. 起分散作用呈连续分布的物质起分散作用呈连续分布的物质. 2 .分散系统的分类分散系统的分类: 小分子溶液小分子溶液 分散分散 电解质溶液电解质溶液 系统系统 胶体分散系统胶体分散系统 粗分散系统粗分散系统 3 .胶体分散系统及粗分散系统的分类胶体分散系统及粗分散系统的分类: 按分散相粒子的大小分类按分散相粒子的大小分类: 溶液溶液 质

2、点大小质点大小 1000nm均相分散系统均相分散系统非均相分散系统非均相分散系统(质点质点1000nm 1000nmd1nm d1nm、由大变小由大变小 分散法分散法、由小变大由小变大 聚集法聚集法一、分散法一、分散法 利用机械设备将粗分散的物料分散成为胶体利用机械设备将粗分散的物料分散成为胶体。分散法常采用下列设备和方法： 1、胶体磨、胶体磨 ：5000-10000转转/分高速圆盘，分高速圆盘，分干法和湿法，湿法磨得更细分干法和湿法，湿法磨得更细 2、气流粉碎机（又称喷射磨）：、气流粉碎机（又称喷射磨）：物料由接近或超过音速高速气物料由接近或超过音速高速气流带入，两股气流碰撞二粉碎。此流带入

3、，两股气流碰撞二粉碎。此2法适用硬而脆的固体法适用硬而脆的固体 3、电弧法：、电弧法：制备金属溶胶，金属为电极，插入液体中，电弧放电，制备金属溶胶，金属为电极，插入液体中，电弧放电，金属汽化进入溶液，液体要先加少量碱做稳定剂。此法实际包含了分散金属汽化进入溶液，液体要先加少量碱做稳定剂。此法实际包含了分散和凝聚的过程和凝聚的过程 二、凝聚法二、凝聚法 由小分子的分散状态凝聚成较大的胶体分散状态由小分子的分散状态凝聚成较大的胶体分散状态的一种方法。的一种方法。 1、物理凝聚法物理凝聚法 将蒸气状态的物质或溶解状态的物质凝聚为胶体状态的将蒸气状态的物质或溶解状态的物质凝聚为胶体状态的方法。方法。

4、（1）蒸气凝聚法）蒸气凝聚法 如：汞蒸气通入冷水中如：汞蒸气通入冷水中,形成汞溶胶形成汞溶胶. （2）过饱和法：）过饱和法：通过改变溶剂或者冷却的方法使溶液过通过改变溶剂或者冷却的方法使溶液过饱和，分离出来的溶质就形成溶胶饱和，分离出来的溶质就形成溶胶。 如：将松香的乙醇溶液加入到水中，形成松香溶胶。如：将松香的乙醇溶液加入到水中，形成松香溶胶。 将硫磺的乙醇溶液加入到水中，形成硫溶胶。将硫磺的乙醇溶液加入到水中，形成硫溶胶。 2、化学凝聚法化学凝聚法 用化学反应生成不溶性产物用化学反应生成不溶性产物,控制析晶过程控制析晶过程,使之停留在胶核大小的阶段、而得到溶胶的使之停留在胶核大小的阶段、而

5、得到溶胶的方法。方法。 制制金金溶胶溶胶 KAuO2+3HCHO+K2CO3 2Au+3HCOOK+KHCO3 制制硫化砷硫化砷溶胶溶胶 2H3AsO3 + 3H2S As2S3溶胶 + 6H2O 制制氢氧化铁氢氧化铁溶胶溶胶 FeCl3+3H2O(沸水) Fe(OH)3溶胶 + 6H2O三、胶体的净化三、胶体的净化制备过程反应产生过量电解质或其它杂质，影响溶胶制备过程反应产生过量电解质或其它杂质，影响溶胶稳定，需除去。稳定，需除去。除去过量的电解质或杂质，提高溶胶除去过量的电解质或杂质，提高溶胶的稳定性就是净化。的稳定性就是净化。方法：方法：渗析法渗析法原理：原理：胶体粒子不能透过半透膜，电

6、解质可透过。利胶体粒子不能透过半透膜，电解质可透过。利用半透膜分离出多余的电解质和杂质。用电场加速渗用半透膜分离出多余的电解质和杂质。用电场加速渗析，叫电渗析。析，叫电渗析。.另一方法是超过滤法另一方法是超过滤法 ultrafiltration： 孔径为孔径为(10-8310-7m)的半透膜，在加压或吸滤的的半透膜，在加压或吸滤的情况下使胶粒与介质分开。情况下使胶粒与介质分开。 水水 +12. 2 胶体系统的光学性质胶体系统的光学性质 一、丁铎尔效应一、丁铎尔效应 在暗室里，将一束经聚集的光线投射到胶在暗室里，将一束经聚集的光线投射到胶体系统上，在与入射光垂直的方向上，可观体系统上，在与入射光

7、垂直的方向上，可观察到一个发亮的光锥。此现象称为察到一个发亮的光锥。此现象称为丁铎尔效丁铎尔效应应 丁铎尔现象是溶胶的重要性质之一。实质：溶胶粒实质：溶胶粒子对光的散射子对光的散射作用作用 原因分析原因分析 光束投射到分散系统，可发生光束投射到分散系统，可发生吸收、反射、散射吸收、反射、散射或透过。或透过。 入射光频率与分子固有频率相同，则产生吸收；入射光频率与分子固有频率相同，则产生吸收； 光束与系统无任何作用，则产生透过；光束与系统无任何作用，则产生透过； 入射光波长小于分散相粒子尺寸，则产生反射；入射光波长小于分散相粒子尺寸，则产生反射； 入射光波长分散相粒子尺寸相近，则产生散射。入射光

8、波长分散相粒子尺寸相近，则产生散射。 可见光波长在可见光波长在400760nm，而胶体粒子的线度为：，而胶体粒子的线度为：11000nm，符合散射的条件，所以光投射到胶体系，符合散射的条件，所以光投射到胶体系统时会发生散射作用。统时会发生散射作用。 散射光也称散射光也称乳光乳光。乳光的强度可用。乳光的强度可用瑞利公式计算。瑞利公式计算。二、瑞利公式二、瑞利公式 散射光的强度可用瑞利公式瑞利公式表示0222022022422)cos1 ()2(29InnnnlcVI1、单位体积的散射光强度与每个粒子的体积、单位体积的散射光强度与每个粒子的体积的平方成正比，的平方成正比，即：2VI I0I 1/4

9、透射光650nm散射光450nm溶胶入射光400700nm2、散射光的强度与入射光波长的四次方成、散射光的强度与入射光波长的四次方成反比，因此波长越短的光散射越强。反比，因此波长越短的光散射越强。 防雾灯用防雾灯用黄色黄色灯灯 3、分散相与分散介质的折光率相差愈大，散、分散相与分散介质的折光率相差愈大，散射光愈强。射光愈强。 由此可以鉴别高分子溶液与溶胶由此可以鉴别高分子溶液与溶胶 4、散射光的强度与粒子的数密度与正比。、散射光的强度与粒子的数密度与正比。 即： 浊度计浊度计是根据该原理设计的。2121ccII三、超显微镜：三、超显微镜： 采用了特殊的聚光镜，使光线不直采用了特殊的聚光镜，使光

10、线不直接进入物镜，背景是黑的，这样，便可在黑暗的背接进入物镜，背景是黑的，这样，便可在黑暗的背景中看到胶粒，因光散射而呈现闪烁的亮点；看到景中看到胶粒，因光散射而呈现闪烁的亮点；看到510nm 的胶粒的光散射信号（乳光）的胶粒的光散射信号（乳光）,并不能真正并不能真正看到粒子的大小看到粒子的大小。显微镜光线聚光镜胶体12. 3 胶体系统的动力学性质胶体系统的动力学性质 一、布朗运动一、布朗运动（英国植物学家，1827年发现 ） 溶胶中分散相粒子由于受到来自四面八方的作溶胶中分散相粒子由于受到来自四面八方的作热运动的分散介质的撞击而引起的无规则的永不停热运动的分散介质的撞击而引起的无规则的永不停

11、息的运动，称为胶体粒子的息的运动，称为胶体粒子的布朗运动。布朗运动。 用超显微镜观察溶胶，可以很清楚地观察到胶用超显微镜观察溶胶，可以很清楚地观察到胶体粒子在介质中不停地作无规则的运动，体粒子在介质中不停地作无规则的运动， 如图所示。如图所示。 布朗运动是系统粒子固有的布朗运动是系统粒子固有的热运动热运动表现。表现。 温度愈高，布朗运动愈剧烈，扩散速度愈快。温度愈高，布朗运动愈剧烈，扩散速度愈快。 爱因斯坦提出：爱因斯坦提出： 球形粒子的布朗运动的运动公式：球形粒子的布朗运动的运动公式： -在观察时间在观察时间 t 内，粒子沿内，粒子沿X轴方向的平均位移；轴方向的平均位移； r -粒子半径粒子

12、半径; -介质粘度介质粘度; L- 阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数. 爱因斯坦关于布朗运动的理论说明了布朗运动的实爱因斯坦关于布朗运动的理论说明了布朗运动的实质就是质点的热运动质就是质点的热运动.2/1)3(rLRTtX平均时间平均时间 平均位移平均位移/ m t/sd= 54nmd= 54nm d= 104nm d= 104nm测量值测量值计算值计算值测量值测量值计算值计算值1.483.13.21.41.72.964.54.42.32.44.445.35.42.92.95.926.46.23.63.47.407.06.94.03.88.807.87.64.54.2二、扩散二、扩散 扩散：扩散：

13、 溶胶粒子由粒子浓度的高区域向低区域的溶胶粒子由粒子浓度的高区域向低区域的定向迁移现象。定向迁移现象。 扩散的主要原因是布朗运动或热运动。扩散的主要原因是布朗运动或热运动。 菲克菲克(Fick)定律：定律： 胶体系统的扩散与溶液溶质相似，也服从胶体系统的扩散与溶液溶质相似，也服从Fick定律；定律；dxdcDAdtdns比例系数比例系数D称为扩散系数，意义：单位浓度梯度下，称为扩散系数，意义：单位浓度梯度下，单位时间通过单位面积的物质的量，单位为：单位时间通过单位面积的物质的量，单位为：m2.S-1 球型粒子扩散系数球型粒子扩散系数D的计算的计算：rLRTtXD622称为爱因斯坦称为爱因斯坦-

14、斯托克斯方程斯托克斯方程如果测出如果测出D，介质粘度，介质粘度和分散相的密度和分散相的密度，可计可计算出球型粒子稀溶胶的半径算出球型粒子稀溶胶的半径r及摩尔质量及摩尔质量M323)()(16234DRTLLrM 三、三、 沉降与沉降平衡沉降与沉降平衡 沉降沉降: 多相分散系统中的分散相粒子因受自身重力多相分散系统中的分散相粒子因受自身重力作用而下沉的过程。作用而下沉的过程。 分散相在分散介质中的沉降速度分散相在分散介质中的沉降速度: dx/dt - 沉降速度沉降速度; r -粒子半径粒子半径; B、 0 - 分散相、分散介质的密度分散相、分散介质的密度; -分散介质粘度分散介质粘度; g -重

15、力加速度。重力加速度。9)(202grdtdxB 沉降平衡沉降平衡： 分散相粒子自身重力使粒子沉降；而介质的粘度分散相粒子自身重力使粒子沉降；而介质的粘度及布朗运动引起的扩散作用则阻止粒子沉降。当两种及布朗运动引起的扩散作用则阻止粒子沉降。当两种相反的作用等值时，则形成沉降平衡。相反的作用等值时，则形成沉降平衡。)(1 (ln12012hhRTMgcch1h2 推广：推广： 不同高度不同高度 h 处大气压力处大气压力p的计算；的计算； 视空气为理想气体，不考虑大气温度随高度的变化视空气为理想气体，不考虑大气温度随高度的变化,则：则： 空气的平均摩尔质量空气的平均摩尔质量 M=29 10-3 k

16、g.mol-1 愈靠近地面，大气中愈靠近地面，大气中CO2、SO2，NO2等分子量较大等分子量较大的气体的含量愈高。的气体的含量愈高。)(ln1212hhRTgMpp液体粘度的测定液体粘度的测定 落球法落球法: （沉降） 测同一小球在同一高度 自由下落到底所需的 时间t 乌氏粘度计法乌氏粘度计法: 测量等同体积的溶液等同体积的溶液 流过毛细管所需的时间t 旋转粘度计法旋转粘度计法: 测量砣在液体旋转时 所受阻力 F 的大小;水水tt毛细管9)(202grdtdxB旋转粘度计示意图旋转粘度计示意图外筒转动指针弹簧12.4 溶胶的电学性质溶胶的电学性质 溶胶系统的电动现象溶胶系统的电动现象 在外电

17、场作用下，溶胶系统中分散相的固体粒子在外电场作用下，溶胶系统中分散相的固体粒子与分散介质与分散介质(液体液体)发生相对运动，如电泳和电渗；发生相对运动，如电泳和电渗； 在外力的作用下，迫使固、液两相发生相对运动，在外力的作用下，迫使固、液两相发生相对运动，又可产生电势差，如流动电势和沉降电势。又可产生电势差，如流动电势和沉降电势。 把溶胶这种与电势差有关的相对运动称为把溶胶这种与电势差有关的相对运动称为电动现象电动现象。 电动现象的存在说明电动现象的存在说明溶胶粒子表面带有电荷溶胶粒子表面带有电荷 一、溶胶的电动现象一、溶胶的电动现象 胶粒是带电的，在电场作用下，胶粒是带电的，在电场作用下，

18、或在外加压力、沉降时产生或在外加压力、沉降时产生 电动现象。电动现象。 1 1、电泳、电泳 在外加电场作用下，在外加电场作用下， 带电的分散相粒子在分散介质带电的分散相粒子在分散介质 中定向移动的现象。中定向移动的现象。 如如Fe(OH)3溶胶的电泳，表明该溶胶是带正电的。溶胶的电泳，表明该溶胶是带正电的。球型胶粒的电泳速率与球型胶粒的电泳速率与 电势的关系：电势的关系：、当球型胶粒半径较大，质点表面当作平面处理时，当球型胶粒半径较大，质点表面当作平面处理时，有：有：E、当球型胶粒的半径较小，则有：当球型胶粒的半径较小，则有：E5 . 1 电泳的应用：电泳的应用： a）生化中分离各种氨基酸和蛋

19、白质）生化中分离各种氨基酸和蛋白质. N+H3-R-COOH， NH2-R-COOH （等电点）（等电点） NH2-R-COO- b）纸上电泳）纸上电泳 ，凝胶电泳，凝胶电泳(生化分析生化分析) c）高压毛细管电泳）高压毛细管电泳(化学分析化学分析) d）显微电泳）显微电泳 (测测 电位电位)(右图）右图） e）静电除尘）静电除尘 f）电泳镀漆）电泳镀漆 g）电泳电镀）电泳电镀+ 2 2、电渗、电渗：在外加电场作用下，分散介质通过多孔在外加电场作用下，分散介质通过多孔膜或极细的毛细管移动的现象。（此时带电的固相膜或极细的毛细管移动的现象。（此时带电的固相不动）不动） 。 3 3、流动电势、流动

20、电势 在外加压力下，迫在外加压力下，迫使液体流经相对静止使液体流经相对静止的固体表面（如多孔的固体表面（如多孔膜）而产生的电势差。膜）而产生的电势差。这个过程跟电渗相反，这个过程跟电渗相反，所以又称反电渗。所以又称反电渗。 4 4、沉降电势、沉降电势 固体粒子或液滴在固体粒子或液滴在分散介质中沉降使流体分散介质中沉降使流体的表面层与底层之间产的表面层与底层之间产生的电势差。生的电势差。 这个过程跟电泳相这个过程跟电泳相反，所以又称反电反，所以又称反电泳。泳。科学小读物反渗透法净化水反渗透法净化水 反渗透是渗透的逆向过程。若在半透膜的浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时，溶剂的流动方向将与原来的

21、渗透方向相反，从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程即为反渗透。反渗透已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中，用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。我国是一个水资源匮乏的大国，据预测，2030年，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，因此开发新的水资源，如进行海水淡化势在必行，采用反渗透膜进行海水淡化是最经济而又清洁的方法。 反渗透的核心技术是膜，海水淡化需要的膜应具备：1、有高脱盐率和水通量，2、强抗物理、化学、生物侵蚀的性能，3、具有好的柔韧性和足够的强度，4 寿命长、成本合理、便于工业化生产。目前使用

22、的膜材料主要有醋酸纤维素及其衍生物膜和芳香含氮高分子膜。前者价格便宜，但易被微生物分解、耐酸碱性差、不耐压、不耐温；后者主要缺点是不耐氯。胶体粒子带电的原因胶体粒子带电的原因1 1、吸附、吸附 胶体系统具有很大的比表面，有较高的比胶体系统具有很大的比表面，有较高的比表面能，所以很容易吸附杂质。如果溶液中有少量表面能，所以很容易吸附杂质。如果溶液中有少量电解质，则胶体粒子就会自动吸附离子而带电。电解质，则胶体粒子就会自动吸附离子而带电。 离子优先吸附规则（法扬斯离子优先吸附规则（法扬斯帕尼思规则）：帕尼思规则）： 与胶体粒子具有相同化学元素的离子能优先被吸与胶体粒子具有相同化学元素的离子能优先被

23、吸附附.（或离子晶体表面对溶液中能与晶格上电荷符号（或离子晶体表面对溶液中能与晶格上电荷符号相反的离子生成难溶或电离度很小的化合物的那些相反的离子生成难溶或电离度很小的化合物的那些离子具有优先吸附作用。）离子具有优先吸附作用。） 以以AgI溶胶为例：当用溶胶为例：当用AgNO3和和KI溶液来制备溶液来制备AgI溶胶时，如果溶胶时，如果KI过量，则过量，则AgI粒子将优先吸附粒子将优先吸附I-而带而带负电；如果负电；如果AgNO3量，则量，则AgI粒子将优先吸附粒子将优先吸附Ag+而带而带正电。正电。2 2、电离、电离 当分散相固体与液体接触时，固体表面分当分散相固体与液体接触时，固体表面分子发

24、生电离，其中一种离子进入液相，因而使固体子发生电离，其中一种离子进入液相，因而使固体粒子带电。粒子带电。如如 硅溶胶硅溶胶: SiO2 + H2O = H2SiO3 H2SiO3 = 2H+ + SiO32- SiO2粒子吸附粒子吸附SiO32-带负电带负电.二、双电层理论二、双电层理论 1 1、亥姆霍兹平行板双电层、亥姆霍兹平行板双电层理论理论 要点要点（1）处于溶液中的固）处于溶液中的固体表面（胶体粒子表面体表面（胶体粒子表面)由由于吸附或电离而带电；于吸附或电离而带电； （2）因静电引力的存在，带）因静电引力的存在，带电的固体表面必须吸附等量电的固体表面必须吸附等量的反离子或异电离子，形

25、成的反离子或异电离子，形成双电层；双电层；（3）正、负离子整齐地排列）正、负离子整齐地排列于界面层的两侧。于界面层的两侧。0按平行板理论，在外电场作用下，带电质点和按平行板理论，在外电场作用下，带电质点和溶液中的反离子分别向相反的电极移动，产生溶液中的反离子分别向相反的电极移动，产生电动现象。在质点运动时，固、液两相发生相电动现象。在质点运动时，固、液两相发生相对移动时边界与溶液本体的电势差，对移动时边界与溶液本体的电势差，称称电势电势；由固体表面至溶液本体间的电势差由固体表面至溶液本体间的电势差 ，称热力称热力学电势学电势0 平行板理论得出平行板理论得出 不符合实际，为此古不符合实际，为此古

26、依提出了扩散双电层理论。依提出了扩散双电层理论。 = 0 2 2、古依（、古依（Gouy)Gouy)扩散双扩散双电层理论电层理论要点要点（1 1）溶液中的固体表）溶液中的固体表面带有相同符号的电荷，对面带有相同符号的电荷，对周围的反离子具有静电作用周围的反离子具有静电作用力；力；（2 2）靠近质点表面的反离）靠近质点表面的反离子呈扩散状态分布在溶液中，子呈扩散状态分布在溶液中，而不是整齐排列在一个平面而不是整齐排列在一个平面上。上。0古依双电层表明，紧靠固体表面的电势即是热力学古依双电层表明，紧靠固体表面的电势即是热力学电势电势 ，随着距离的增大，热力学电势逐步减小。，随着距离的增大，热力学电

27、势逐步减小。设距离为设距离为x的地方，电势为的地方，电势为 ，则，则 与与 的关系为：的关系为：00)(0玻尔兹曼关系kxe 理论正确反映了反离子在扩散层中的分布状态及理论正确反映了反离子在扩散层中的分布状态及相应电势的变化，但仍然存相应电势的变化，但仍然存不足不足：（1）视离子为点电荷，不考虑离子的溶剂化；（）视离子为点电荷，不考虑离子的溶剂化；（2）当固、液发生相对移动时，仍认为滑动面处于固体的当固、液发生相对移动时，仍认为滑动面处于固体的表面上。表面上。3 3、斯特恩的扩散双电层理论、斯特恩的扩散双电层理论、要点、要点（1 1）溶液中的固体表面（即分散相粒子表面）带有相）溶液中的固体表面

28、（即分散相粒子表面）带有相同符号的电荷，且电荷是溶剂化的同符号的电荷，且电荷是溶剂化的. .（2 2）反离子在静电力和热运动的作用下，呈扩散状态）反离子在静电力和热运动的作用下，呈扩散状态分布在固体表面的周围分布在固体表面的周围. .（3 3）固体表面的周围分两层：紧密层（斯特恩层）和）固体表面的周围分两层：紧密层（斯特恩层）和扩散层扩散层. .（4 4）斯特恩层与扩散层的分界面为被吸附的溶剂化的）斯特恩层与扩散层的分界面为被吸附的溶剂化的反离子中心边线所形成的假想面，称为斯特恩层；反离子中心边线所形成的假想面，称为斯特恩层；（5 5）当固、液两相发生相对移动时，滑动面在斯特恩）当固、液两相发

29、生相对移动时，滑动面在斯特恩面以外。面以外。电势及,0、 表示固体表面与溶液本体的电势差，即表示固体表面与溶液本体的电势差，即热热力学电势；力学电势；0 表示斯特恩面与溶液本体之间的电势差，表示斯特恩面与溶液本体之间的电势差，称称斯特恩电势；斯特恩电势；表示滑动面与溶液本体的电势差，称为表示滑动面与溶液本体的电势差，称为电势。电势。、电解质对双电层的影响、电解质对双电层的影响电势的大小，反映胶粒带电的程度，电势的大小，反映胶粒带电的程度，电势越高，表明胶粒带电越多，其扩散层越厚。当在越高，表明胶粒带电越多，其扩散层越厚。当在分散介质中加入电解质或者本身电解浓度增加时，分散介质中加入电解质或者本

30、身电解浓度增加时，介质中反离子浓度加大，把更多的反离子挤进滑介质中反离子浓度加大，把更多的反离子挤进滑动面以内，造成扩散层变薄，动面以内，造成扩散层变薄， 电势变小。电势变小。12341234当C1C2C3 CsRb+NH4+ K Na Li Z /r 水化半径大水化半径大 , 聚沉能力小聚沉能力小; 对于同价负离子，对于同价负离子，半径愈小，聚沉能力越强半径愈小，聚沉能力越强（因为（因为负离子的水化能力很弱）负离子的水化能力很弱）。如：。如： F Cl Br NO3 I SCN-OH-小结：判断电解质聚沉能力小结：判断电解质聚沉能力 的方法的方法、与胶粒带电相反的离子（反离子）是主要起聚、与

31、胶粒带电相反的离子（反离子）是主要起聚沉作用的离子，即反离子是起主要聚沉作用。沉作用的离子，即反离子是起主要聚沉作用。、聚沉离子价数愈高，聚沉能力愈强。、聚沉离子价数愈高，聚沉能力愈强。、电解质所含聚沉离子的个数及价数皆相同的不、电解质所含聚沉离子的个数及价数皆相同的不同离子，聚沉能力取决于感交离子序。同离子，聚沉能力取决于感交离子序。、电解质所含聚沉离子价数及种类皆相同，但个、电解质所含聚沉离子价数及种类皆相同，但个数不同时，离子个数愈多的电解质，聚沉能力愈强。数不同时，离子个数愈多的电解质，聚沉能力愈强。、若外加电解质中反离子的个数、价数及种类全、若外加电解质中反离子的个数、价数及种类全相

32、同时，则需看另外一种离子。此离子对带异号电相同时，则需看另外一种离子。此离子对带异号电荷胶粒的聚沉能力越强，则对带同号电荷胶粒聚沉荷胶粒的聚沉能力越强，则对带同号电荷胶粒聚沉能力愈弱。能力愈弱。例如：由例如：由KI与与AgNO3溶液制备溶液制备AgI溶液胶，若溶液胶，若KI过量，试过量，试分别指出下列各组电解质中聚沉能力最强的电解质。若分别指出下列各组电解质中聚沉能力最强的电解质。若AgNO3过量，其结果又会怎样？过量，其结果又会怎样？4422434233332,)4(,)3(,)2(;,) 1 (MgSOSONaMgClPONaSONaNaClRbNOLiNONaNOFeClMgClNaCl

33、答：若答：若KI过量，胶粒带负电荷，起聚沉作用的主要是正离过量，胶粒带负电荷，起聚沉作用的主要是正离子，各组聚沉能力最强的分别是：子，各组聚沉能力最强的分别是：24333)4(,)3(,)2(;) 1 (MgClPONaRbNOFeCl若若AgNO3过量，则胶粒带正电荷，负离子起主要聚沉过量，则胶粒带正电荷，负离子起主要聚沉作用，则各组聚沉能力最强的分别是：作用，则各组聚沉能力最强的分别是：424333)4(,)3(,)2(;) 1 (SONaPONaLiNOFeCl例题：例题：P341，1214题题 在三个烧杯中分别盛有在三个烧杯中分别盛有0.020 dm3的的Fe(OH)3溶胶，溶胶，分别

34、加入分别加入NaCl、Na2SO4及及Na3PO4 溶液使溶胶发生溶液使溶胶发生聚沉，最少需要加入聚沉，最少需要加入:物质物质NaClNa2SO4Na3PO4浓度浓度/mol.dm -3 1.005.010-33.33310-3体积体积/dm30.0210.1250.0074试计算各电解质的聚沉值、聚沉能力之比，并指出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。胶体粒子的带电符号。 解：解：各电解质的聚沉值各电解质的聚沉值 NaCl = 1.00 mol.dm-3 0.021 dm3 / (0.021 +0.020) dm3 =512 10-3 mol.dm -3 Na2S

35、O4 = 5.010-3 mol.dm-3 0.125 dm3 / (0.125 +0.020) dm3 = 4.31 10-3 mol.dm -3 Na3PO4 = 3.33310-3 mol.dm -3 0.0074 dm3 / (0.0074 +0.020) dm3 = 0.90 10-3 mol.dm -3 聚沉值能力之比聚沉值能力之比: NaCl:Na2SO4:Na3PO4= 因为：各电解质的聚沉能力之比，主要由负离子的价数决定，因为：各电解质的聚沉能力之比，主要由负离子的价数决定，所以该胶体粒子的带正电。所以该胶体粒子的带正电。569:119:190. 01:31. 41:5121

36、溶液总体积溶液总体积 2. 高聚物分子对聚沉的影响高聚物分子对聚沉的影响 搭桥效应搭桥效应 高聚物通过高聚物通过“搭桥搭桥”将胶粒拉扯在一起。将胶粒拉扯在一起。 脱水效应脱水效应 高聚物的亲水作用强于胶粒水化作用时，胶高聚物的亲水作用强于胶粒水化作用时，胶粒被脱水，失去保护层而聚沉。粒被脱水，失去保护层而聚沉。 电中和效应电中和效应 离子型的高聚物的加入，吸附在带电的胶粒离子型的高聚物的加入，吸附在带电的胶粒上，中和了胶粒上的表面电荷。上，中和了胶粒上的表面电荷。12.1012.10 高分子化合物溶液高分子化合物溶液 的渗透压和粘度的渗透压和粘度 一、高分子溶液的主要特征一、高分子溶液的主要特

37、征 高分子化合物一般是指摩尔质量高分子化合物一般是指摩尔质量M1104 kg.mol-1的大分子化合物。如聚乙烯、聚氯乙烯等。的大分子化合物。如聚乙烯、聚氯乙烯等。 高分子化合物以分子或离子的状态均匀分布在溶液高分子化合物以分子或离子的状态均匀分布在溶液中形成高分子溶液，也称亲液溶胶。中形成高分子溶液，也称亲液溶胶。 主要特征主要特征: : 高度分散（高度分散（11000nm），均相、热力学稳定系统。），均相、热力学稳定系统。（亲液胶体）（亲液胶体） 表现：表现：扩散慢，不能透过半透膜，产生渗透扩散慢，不能透过半透膜，产生渗透压，丁铎尔现象弱。压，丁铎尔现象弱。二二. 大分子溶液的渗透压大分子

38、溶液的渗透压 小分子的渗透压：小分子的渗透压： = cBRT（依数性）（依数性） 大分子溶液的渗透压大分子溶液的渗透压: : = B RT ( 1/ MB + B2 B + B3 B2 + ) 式中式中: B 溶质的质量浓度。溶质的质量浓度。 B2 ,B3第二、第三维里系数第二、第三维里系数 应用应用: : 利用利用来测定大分子的来测定大分子的 平均摩尔质量平均摩尔质量. .MRTMRTBB/或BBBRTM0limMRTBBBBlim,0,/得截距时当作图对用 例如：异丁烯聚合物溶于苯中例如：异丁烯聚合物溶于苯中,在在25 时测得不同时测得不同体积质量下的渗透压数据如下体积质量下的渗透压数据如

39、下: B/g.dm-3 5.0 10.0 15.0 20.0 /Pa 49.54 101.4 155.0 210.9 求此聚合物的摩尔质量和相对分子质量求此聚合物的摩尔质量和相对分子质量. 解解: B 5.0 10.0 15.0 20.0 / B 9.91 10.10 10.33 10.55 作作 (/ B) B 图图: / B 求截距求截距B 0, / B=9.83 =8.314298.15/9.83 = 252 kg.mol1 (渗透压法渗透压法) Mr = 255 (由粘度测定由粘度测定) 0 B9.83三三. 唐南平衡唐南平衡许多蛋白质分子化合物是电解质，如蛋白质许多蛋白质分子化合物是

40、电解质，如蛋白质NaNa2 2P,P,zPzNaPNa2（1 1）、用一半透膜将蛋白质溶液和纯水隔开，）、用一半透膜将蛋白质溶液和纯水隔开，若以若以c c代表蛋白质的浓度，则溶液产生的渗透压代表蛋白质的浓度，则溶液产生的渗透压为：为：cRTz) 1( （2 2）、如果半透膜的另一侧是电解质水溶液，如）、如果半透膜的另一侧是电解质水溶液，如NaClNaCl水溶液，由于水溶液，由于NaNa+ +,Cl,Cl- -均可透过半透膜，蛋白均可透过半透膜，蛋白质的水溶液的渗透压就要发生变化。质的水溶液的渗透压就要发生变化。在达到渗透在达到渗透平衡时，不仅半透膜两侧溶液成平衡，电解质也平衡时，不仅半透膜两侧

41、溶液成平衡，电解质也达到平衡，此种平衡称为达到平衡，此种平衡称为唐南平衡唐南平衡。如图示：如图示：四四. 膜平衡与唐南效应膜平衡与唐南效应 高分子电解质高分子电解质NaNaz zP P与与NaClNaCl在半透膜的平衡情况在半透膜的平衡情况: : Na+(zc) Na+(c) Na+(zc+x) Na+(c-x) Cl-(c) Cl-(x) Cl-(c-x) Pz- ( C) Pz-( c)达到平衡达到平衡开始开始左 右左 右 / ),(),(ln)(),(2cClcNacRTNaClNaCl左左左因为：因为：/ ),(),(ln)(),(2cClcNacRTNaClNaCl右右右当达到渗透平

42、衡时：当达到渗透平衡时：),(),(右左NaClNaCl),(),(),(),(右右左左ClcNacClcNac2)()( :xcxxzc即)2(2zcccx 达平衡时蛋白质水溶液的渗透压不仅与蛋白达平衡时蛋白质水溶液的渗透压不仅与蛋白质水溶液的浓度有关，还与另一侧质水溶液的浓度有关，还与另一侧NaClNaCl水溶液的水溶液的离子浓度有关。离子浓度有关。RTccBB)()(右左RTxccxxzc)(2)(RTxcczc)42(代入，有RTzccczczccz2222cc 当，即盐的浓度远小于蛋白质的浓度时，得即盐的浓度远小于蛋白质的浓度时，得：cRTz) 1( cc 当，即盐的浓度远大于蛋白质

43、的浓度时，得即盐的浓度远大于蛋白质的浓度时，得：cRT 所以半透膜另一侧加不同量的电解质所以半透膜另一侧加不同量的电解质NaClNaCl时，可时，可得蛋白质的渗透压在得蛋白质的渗透压在（z+1)cRT cRT 之间变化。之间变化。唐南平衡最重要的功能是：唐南平衡最重要的功能是：控制物质的渗透压控制物质的渗透压 医学上的医学上的“生理盐水生理盐水”为为9%NaCl9%NaCl溶液，就是要控溶液，就是要控制蛋白质的渗透压。制蛋白质的渗透压。P341、 12.16题 如图所示，在如图所示，在27 27 时，膜内某高分子水溶液的浓时，膜内某高分子水溶液的浓度为度为0.1 mol.dm-3 , ,膜外膜

44、外NaClNaCl浓度为浓度为0.5 mol.dm-3 ，R R+ +代表不能透过膜的高分子正离子，试求平衡后溶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？液的渗透压为多少？ R+ , Cl0.1 0.1Na+ ,Cl0.5 0.5解解： 设平衡后左侧设平衡后左侧NaNa+ += x= x Na+左 Cl-左= Na+右Cl-右 x(0.1+x)=(0.5-x)2 0.1x+x2=0.25-xx2 x=0.2273 mol.dm-3 c=(R+ +Na+ Cl-)左左 ( Na+ Cl-)右右 =(0.1+0.2273+0.3273) (0.2727+0.2727) =0.10

45、9 mol.dm-3 =109 mol.m-3 R+ Na+ , Cl-0.1 x 0.1+xNa+ ,Cl-0.5-x 0.5-x = c RT= 109 8.314(27+273.2) =2.72105 Pa = 272 kPa 三三.高分子溶液的粘度高分子溶液的粘度 高分子溶液的粘度与高分子在溶液中的大小和形状高分子溶液的粘度与高分子在溶液中的大小和形状有关。粘度是高分子溶液的一个重要特征。有关。粘度是高分子溶液的一个重要特征。 高分子溶液常使用的几种粘度术语：高分子溶液常使用的几种粘度术语： 相对粘度：相对粘度：r增比粘度：增比粘度：1)(rsp比浓粘度：比浓粘度：BrBBsp) 1(特性粘度：特性粘度：)ln(lim0BspB 最常用的是特性粘度最常用的是特性粘度，与相对分子量，与相对分子量MrMr关系关系的经验方程式为：的经