[理学]第三章 胶体溶液及表面现象ppt课件

1、13.1 溶胶溶胶3.2 高分子化合物溶液高分子化合物溶液3.3 表面现象表面现象第三章第三章 胶体溶液和表面现象胶体溶液和表面现象23.1 3.1 溶胶溶胶分散系：一种或几种物质以细小颗粒分散分散系：一种或几种物质以细小颗粒分散在另一种物质中所形成的体系。在另一种物质中所形成的体系。分散系分散系分散质（分散相）：被分散的物质分散质（分散相）：被分散的物质分散介质（分散剂）：容纳分散质的物分散介质（分散剂）：容纳分散质的物质质3一一 分散系的分类分散系的分类分散系分散系分子或离子分散系分子或离子分散系（真溶液）（真溶液）d 1 nm胶体分散系胶体分散系（溶胶（溶胶and高分子溶液）高分子溶液）

2、1 d 100 nm4二二 溶胶的性质溶胶的性质动力学性质动力学性质 (Brownian motion)(Brownian motion)1827 1827 年植物学家年植物学家布朗（布朗（B Brown)rown)用显用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。末不断地作不规则的运动。后来又发现许多其它物质如煤、后来又发现许多其它物质如煤、 化石、化石、金属等的粉末也都有类似的现象。金属等的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动为人们称微粒的这种运动为布朗运动布朗运动。5布朗运动示意图布朗运动示意图6Brown运动(Brownian motio

3、n) 1903年发明了年发明了超显微镜超显微镜，为研究布朗运动，为研究布朗运动提供了物质条件。提供了物质条件。用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规则不规则“之之”字形的运动，从而能够测出在一字形的运动，从而能够测出在一定时间内粒子的平均位移。定时间内粒子的平均位移。通过大量观察，得出结论：粒子越小，布通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而朗运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。改变，但随温度的升高而增加。7Brown运动的本质运动的本质 1905年和年和1906年爱因斯坦（年爱因斯坦（Ei

4、nstein)和斯莫鲁和斯莫鲁霍夫斯基（霍夫斯基（Smoluchowski)分别阐述了分别阐述了Brown运动的运动的本质。本质。认为认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和不同运动是分散介质分子以不同大小和不同方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的，由于受到方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的，由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不的力不平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不规则运动。随着粒子增大，撞击的次数增多，而作规则运动。随着粒子增大，撞击的次数增多，而作用力抵消的可能性亦大。用力抵消的可能性亦大。当半径大于当半径大于5 5 m m，BrownBrown运动消失。运动消失。

5、8液体分子对胶体粒子的碰撞9光学性质（丁达尔现象）光学性质（丁达尔现象）英国物理学家丁达尔英国物理学家丁达尔(1820(182018931893年年) ) 发现一一束会聚的强光束会聚的强光胶体胶体垂直方向看到一垂直方向看到一条发亮的光柱。条发亮的光柱。10原理：原理：光线照射到物体表面时，可能产生两种情况：光线照射到物体表面时，可能产生两种情况： （1）颗粒的直径远远大于入射光的波长）颗粒的直径远远大于入射光的波长:此时入射光被完全反射，不出现丁达尔效应；此时入射光被完全反射，不出现丁达尔效应；（2）物质的颗粒直径比入射波长小）物质的颗粒直径比入射波长小:则发生光的散射作用而出现丁达尔现象。则

6、发生光的散射作用而出现丁达尔现象。 因为溶胶的粒子直径在1-100 nm，而一般可见光的波长范围在400 -760 nm，所以可见光通过溶胶时便产生明显的散射作用。 11丁达尔现象实例丁达尔现象实例胶体：云、雾、烟尘胶体：云、雾、烟尘分散剂：空气分散剂：空气分散质：微小的尘埃或液滴分散质：微小的尘埃或液滴12电学性质电学性质电泳电泳在外电场作用下，在外电场作用下，分散质粒子在分散介质分散质粒子在分散介质中定向移动的现象中定向移动的现象 电泳管示意图电泳管示意图直流电直流电Fe(OH)313胶粒带正电荷称为胶粒带正电荷称为正溶胶正溶胶, ,一般一般金属氢氧化金属氢氧化物物的溶胶即为正溶胶。的溶胶

7、即为正溶胶。胶粒带负电荷称为胶粒带负电荷称为负溶胶负溶胶, ,如：如：土壤、硫化土壤、硫化物、硅酸物、硅酸等溶胶。等溶胶。14胶体粒子带电的主要原因：胶体粒子带电的主要原因：吸附作用吸附作用 固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关的固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关的离子，或者能够在固体表面上形成难电离或难离子，或者能够在固体表面上形成难电离或难溶解物质的离子溶解物质的离子 “ “相似相吸原理相似相吸原理”15FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+分散质分散质Fe(OH)3mFe(OH)3胶核吸附电位

8、离子的示意图胶核吸附电位离子的示意图16三三 溶胶粒子的结构溶胶粒子的结构胶团（电中性）胶团（电中性）17胶团结构胶团结构 以以AgI为例：为例： AgNO3 + KI = AgI +KNO3 当当AgNO3 过量时，过量时， 胶粒带正电荷，胶团结构胶粒带正电荷，胶团结构如下：如下： （AgI )m n Ag+ ( n -x ) NO3- x+ x NO3- 胶核胶核 电位离子电位离子 反离子反离子 反离子反离子 吸附层吸附层 扩散层扩散层 胶粒（带正电）胶粒（带正电） 胶团胶团 18胶团结构胶团结构 以以AgI为例：为例： AgNO3 + KI = AgI +KNO3 当当KI 过量时，过量

9、时， 胶粒带负电，胶团结构如下：胶粒带负电，胶团结构如下：(AgI)m nI- (n-x) K+ x- xK+胶核 吸附层 扩散层（带正电）胶粒（带负电）胶团（电中性）19四四 溶胶的稳定性和聚沉溶胶的稳定性和聚沉溶胶的稳定性溶胶的稳定性布朗运动布朗运动胶粒带电胶粒带电水化膜水化膜溶胶的聚沉溶胶的聚沉 加入电解质加入电解质 加入带相反电荷的溶胶加入带相反电荷的溶胶 加热加热20加入电解质聚沉的原因：加入电解质聚沉的原因：加入电解质后，吸加入电解质后，吸附层的反离子增多，附层的反离子增多， 胶粒所带电荷大大减少，胶粒所带电荷大大减少，排斥力减弱，使胶粒合并成大颗粒而聚沉。排斥力减弱，使胶粒合并成

10、大颗粒而聚沉。注意：胶体的聚沉是不可逆的。注意：胶体的聚沉是不可逆的。21聚沉能力聚沉能力主要主要取决于能引起溶胶聚沉的取决于能引起溶胶聚沉的反离子反离子电荷数电荷数（即化合价数），离子带电荷越高，其（即化合价数），离子带电荷越高，其聚沉能力越强聚沉能力越强如：对于如：对于As2S3溶胶（负溶胶）的聚沉能力溶胶（负溶胶）的聚沉能力AlCl3CaCl2NaCl对于对于Fe(OH)3溶胶（正溶胶）的聚沉能力溶胶（正溶胶）的聚沉能力K3Fe(CN)6 K2SO4KCl要掌握要掌握22练习：练习： 1. 将将20ml 0.1mol / L的的AgNO3与与10ml 0.1mol / L的的KI溶液混合

11、。下列电解质中，对溶液混合。下列电解质中，对AgI溶胶聚沉能力最强的是（溶胶聚沉能力最强的是（ ）。）。 A. NaCl B. CaCl2 C. K2SO4 D. K3Fe (CN)6 2. 将将10ml 0.1mol / L的的AgNO3与与20ml 0.1mol / L的的KI溶液混合。下列电解质中，对溶液混合。下列电解质中，对AgI溶胶聚沉能力最强的是（溶胶聚沉能力最强的是（ ）。）。 A. NaCl B. CaSO4 C. KBr D. AlCl3要掌握233.2 、高分子化合物溶液、高分子化合物溶液 高分子化合物通常是指相对分子质量在高分子化合物通常是指相对分子质量在104以上的化合

12、物。以上的化合物。高分子化合物对溶胶的保护作用：高分子化合物对溶胶的保护作用： 保护作用：保护作用： 例：例： Fe(OH)3溶胶，加入白明胶（高分子溶胶，加入白明胶（高分子化合物溶液）后再加电解质不易聚沉。化合物溶液）后再加电解质不易聚沉。 为了让墨水稳定、长时间不聚沉，常常加入为了让墨水稳定、长时间不聚沉，常常加入明胶或阿拉伯胶起保护作用明胶或阿拉伯胶起保护作用24 3.3、表面现象、表面现象 液体或固体表面粒子比内部粒子能量高，多出液体或固体表面粒子比内部粒子能量高，多出的这部分能量称为体系的表面能。由于内外受力不的这部分能量称为体系的表面能。由于内外受力不均匀存在着使液面紧缩的力，称为

13、表面张力。均匀存在着使液面紧缩的力，称为表面张力。25 胶体是一种高度分散的多相体系，具胶体是一种高度分散的多相体系，具有很大的比表面，因此表面能很大。能量有很大的比表面，因此表面能很大。能量越高，体系越不稳定，胶体是热力学的不越高，体系越不稳定，胶体是热力学的不稳定体系。稳定体系。26表面活性剂表面活性剂 表面活性物质：溶于水后能显著降低水的表面活性物质：溶于水后能显著降低水的表面能（表面张力）的物质称为表面活性剂。表面能（表面张力）的物质称为表面活性剂。乳化剂是一种表面活性物质。乳化剂是一种表面活性物质。 从分子结构来看，其特点是具有从分子结构来看，其特点是具有双亲基团双亲基团的物质的物质

14、：亲水基：亲水基：如如-OH,-COOH,-NH2,-SO3H等，是极性部分，溶于水；等，是极性部分，溶于水；憎水基憎水基(亲油性亲油性)如如烷基、苯基等，是非极性部分，溶于油。烷基、苯基等，是非极性部分，溶于油。27亲油基亲油基亲水基亲水基28亲油基亲油基 亲水基亲水基如：如：CH3(CH2)16COONa乳化剂在水面上定向排列乳化剂在水面上定向排列肥皂是最常见的表面活性物质，它是硬脂酸的肥皂是最常见的表面活性物质，它是硬脂酸的钠盐。钠盐。 C17H35-COONa。 亲油基亲油基 亲水基亲水基 注：表面活性物质注：表面活性物质在两相间的排列在两相间的排列29【课后小结课后小结】 电解质的阳

15、离子对负溶胶起聚沉作用，电解质的阳离子对负溶胶起聚沉作用，负离子对正溶胶起聚沉作用。负离子对正溶胶起聚沉作用。 电解质对溶胶的聚沉能力，主要取决于电解质对溶胶的聚沉能力，主要取决于与胶粒带相反电荷的离子即反离子的价数，与胶粒带相反电荷的离子即反离子的价数，反离子的价数越高，聚沉能力越强。反离子的价数越高，聚沉能力越强。30【1】由由10mL0.05molL3的的KCl溶液与溶液与100mL0.002molL-3的的AgNO3溶液混合制得溶液混合制得的的AgCl溶胶，若分别用下列电解质使其聚溶胶，若分别用下列电解质使其聚沉，则聚沉值的大小次序为沉，则聚沉值的大小次序为（ ） aAlCl3ZnSO

16、4KClbKClZnSO4AlCl3cZnSO4KClAlCl3dKClAlCl3ZnSO4自测题自测题31【2】制备制备AgI溶胶时，三支烧杯盛有溶胶时，三支烧杯盛有25mL，0.016moldm3的的AgNO3 溶液，分别加入溶液，分别加入0.005moLdm3的的NaI溶液溶液60mL，80mL和和100mL 1)三种不同加入量的烧杯中各有什么现象三种不同加入量的烧杯中各有什么现象? 2) 溶胶中加入直流电压，胶体粒子如何运动溶胶中加入直流电压，胶体粒子如何运动?32答：答：1) 第一只烧杯中第一只烧杯中AgNO3过量，第二只烧过量，第二只烧杯中杯中AgNO3与与NaI物质的量相等，第三只烧杯物质的量相等，第三只烧杯中中NaI过量