第5章胶体溶液和表面现象

1、第五章第五章 胶体溶液和表面现象胶体溶液和表面现象第一节第一节 胶体溶液胶体溶液2022-7-412分散系的分类分散系的分类胶体分散系包括溶胶、胶体分散系包括溶胶、高分子溶液。高分子溶液。2022-7-4一、胶体溶液的性质一、胶体溶液的性质 （一）溶剂的光学性质丁铎尔(Tyndall)效应 如果将一束强光射入胶体溶液，在光束的垂直方向上可以看到一条发亮的光柱，这种现象称为丁达尔效应，又称乳光效应。光真溶液 胶体溶液2022-7-43 将溶胶置于暗处，用一束强光照射溶胶，在与光束垂直的方向观察，可以看到溶胶中有一束浑浊发亮的光柱，这种现象是由英国物理学家丁铎尔发现的，称为丁铎尔现象或乳光现象。丁

2、铎尔现象 利用丁铎尔现象可以区别真溶液、胶体溶液和利用丁铎尔现象可以区别真溶液、胶体溶液和粗分散系。粗分散系。2022-7-44 森林中的丁铎尔现象丁铎尔现象2022-7-45（二）溶胶的动力学性质（二）溶胶的动力学性质1、布朗运动、布朗运动 在超显微镜下观察胶体在超显微镜下观察胶体溶液，可以看到胶体颗溶液，可以看到胶体颗粒不断地作无规则的运粒不断地作无规则的运动，这种运动称动，这种运动称布朗运布朗运动动。 它是它是不断做热运动不断做热运动的介质分子对胶粒的介质分子对胶粒撞击的结果撞击的结果。 2022-7-46（二）溶胶的动力学（二）溶胶的动力学性质：性质：3 3、沉降和沉降平衡：沉降和沉降

3、平衡：沉降：分散系中的分散相粒子在重力作用下作用下沉降：分散系中的分散相粒子在重力作用下作用下逐渐下沉的现象称为沉降。逐渐下沉的现象称为沉降。沉降平衡：当沉降和扩散这两个相反作用的速度相沉降平衡：当沉降和扩散这两个相反作用的速度相等时，达到平衡状态，称为沉降平衡。等时，达到平衡状态，称为沉降平衡。2 2、扩散：当溶胶中的胶粒的分布不均匀时，由于布扩散：当溶胶中的胶粒的分布不均匀时，由于布朗运动，胶粒将从浓度大的区域向浓度小的区域，这朗运动，胶粒将从浓度大的区域向浓度小的区域，这种现象称为胶粒的扩散。种现象称为胶粒的扩散。2022-7-47电泳电泳：在外电场中，胶粒在介质中定向移动的现象在外电场

4、中，胶粒在介质中定向移动的现象称为电泳称为电泳 。胶体粒子带正电荷的胶体称胶体粒子带正电荷的胶体称正正胶体。胶体。胶体粒子带负电荷的胶体称胶体粒子带负电荷的胶体称负负胶体。胶体。水溶胶水溶胶（三）电泳现象（电学性质）（三）电泳现象（电学性质）2022-7-48（三）电泳现象（电学性质）（三）电泳现象（电学性质） 某些胶体粒子所带电荷的情况2022-7-49（三）电泳现象（电学性质）（三）电泳现象（电学性质） 胶粒带电的主要原因： 1.胶体粒子选择性地吸附带电离子 2.胶粒表面分子的解离2022-7-410胶团结构与制备过程有关胶团结构与制备过程有关 AgNO3+KI=AgI(溶胶)+KNO3

5、KI过量：优先吸附I-，带负电荷； AgImnI-(n-x)K+x-xK+2022-7-411I胶核胶核(AgI)(AgI)m mI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+吸附层吸附层扩扩 散散 层层胶粒胶粒胶胶团团 胶团结构式： （AgI）mnI-(n-x)K+X-xK+2022-7-4123 3、 胶团的结构胶团的结构 胶核在溶液中吸附离子时，优先吸附： （1）与它组成相似的离子； （2）若有几种离子相似，则优先吸附电荷多的离子； （3）若其他条件相似，则优先吸附浓度大的离子。 即即 优先吸附原则：优

6、先吸附原则： 1、结构相似的离子；、结构相似的离子； 2、电荷较大的离子；、电荷较大的离子； 3、浓度较大的离子；、浓度较大的离子；2022-7-4133 3、胶团的结构、胶团的结构 （1）用FeCl3水解生成Fe(OH)3溶胶的胶团结构 、化学反应 、胶团的形成3HCl()OH(FeOH3(FeCl323溶胶）稀溶液）xClCl x)-(nFeOFe(OH)xm3n2022-7-4142022-7-415练习：练习： 请写出明矾水解得Al(OH)3溶胶的结构 Al(OH)3mnAl3+(3n-x)/2SO42-x+xSO42- 练习：练习： AgNO3+KI=AgI(溶胶)+KNO3 请写出

7、当AgNO3过量时的胶团结构；AgImnAg+(n-x)NO3-x+xNO3-2022-7-417二、二、 胶体溶液的稳定性和聚沉胶体溶液的稳定性和聚沉 （一）胶体的稳定因素 1布朗运动； 胶粒比较小，因此布朗运动产生的动能足够克服地胶粒比较小，因此布朗运动产生的动能足够克服地心对它的吸引力，从而使胶体具有一定的稳定性。心对它的吸引力，从而使胶体具有一定的稳定性。 2胶粒带同种电荷； 同性电荷的胶粒互相排斥，从而阻止了胶粒在运动同性电荷的胶粒互相排斥，从而阻止了胶粒在运动时互相接近和聚合成较大的颗粒沉淀下来。时互相接近和聚合成较大的颗粒沉淀下来。 3溶剂化膜（水化膜）的存在。 由于胶核吸附离子

8、，离子水化力很强，使胶粒外面由于胶核吸附离子，离子水化力很强，使胶粒外面又包围一层水分子，形成水化膜，使胶粒增加一层又包围一层水分子，形成水化膜，使胶粒增加一层保护膜，阻止胶粒互相聚合。保护膜，阻止胶粒互相聚合。 胶体稳定的主要因素是胶粒带电和水化膜的存在，其次是布朗运动。 2022-7-418（二）溶胶的聚沉（二）溶胶的聚沉 1、加入少量电解质，中和胶粒电荷 电解质对胶体的聚沉能力不仅与电解质的浓度有关，更主要的是决定于与胶粒带相反电荷的离子即反离子的电荷数，反离子电荷数越多，聚沉能力越强。 江河入海口三角洲的形成，就是由于河水中泥沙带江河入海口三角洲的形成，就是由于河水中泥沙带的负电荷被海

9、水中电解质中和而沉淀堆积而成的。的负电荷被海水中电解质中和而沉淀堆积而成的。在豆浆中加入少量石膏溶液制成豆腐，也是由于电在豆浆中加入少量石膏溶液制成豆腐，也是由于电解质中和了豆浆胶粒电荷的结果。解质中和了豆浆胶粒电荷的结果。聚沉能力：对正胶体：K3Fe(CN)6K2SO4KCl 对负胶体：AlCl3CaCl2NaCl2022-7-419（二）溶胶的聚沉（二）溶胶的聚沉 2、加入带相反电荷的胶体溶液 当带有相反电荷的两种胶体溶液互相混和时，由于胶粒带的电荷相反，互相中和电荷，从而发生聚沉。 两种不同的墨水，由于染料不同或生产工艺不同都两种不同的墨水，由于染料不同或生产工艺不同都有可能带不同的电荷

10、，因此也不能混合使用。有可能带不同的电荷，因此也不能混合使用。 明矾的主要成分是硫酸铝钾，水解后生成带正电荷明矾的主要成分是硫酸铝钾，水解后生成带正电荷的氢氧化铝胶粒，遇到悬混在水中的带负电荷的泥的氢氧化铝胶粒，遇到悬混在水中的带负电荷的泥沙等杂质，互相中和电荷发生聚沉，从而达到净化沙等杂质，互相中和电荷发生聚沉，从而达到净化水的目的。水的目的。2022-7-420（二）溶胶的聚沉（二）溶胶的聚沉 3、加热许多胶体溶液在加热时都能发生聚沉。 这是因为一方面温度升高，胶核吸附离子的能力降低，使胶粒电荷减少、水化程度降低。另一方面，升高温度，胶粒运动加快、碰撞机会增多。所以加热可以使胶体聚沉 20

11、22-7-421第二节第二节 高分子化合物溶液高分子化合物溶液 一高分子化合物的概念 （一）定义：高分子化合物（又称大分子化合物）是指相对分子质量在一万以上，甚至高达几百万的物质。 （二）分类：天然高分子化合物和合成高分子化合物。 （三）特点 1分子量大且不确定； 2结构复杂； （链状卷曲线形分子，易被吸附对胶体有保护作用）（链状卷曲线形分子，易被吸附对胶体有保护作用） 3二重性； （从分散相的组成看是单个分子（从分散相的组成看是单个分子“真溶液真溶液”，从，从分散相颗粒大小看属胶体分散系）分散相颗粒大小看属胶体分散系）2022-7-422二二 高分子化合物溶液的特点高分子化合物溶液的特点 1

12、、稳定性大 稳定的主要因素是在溶液中水化能力很强，高分子化合物能通过氢键与水形成一层很厚的水化膜。 2、粘度大 3、溶解的可逆性 高分子化合物从溶剂中分离出来以后，再加入原来的溶剂，又能得到原来状态的真溶液。胶体溶液一旦聚沉以后，再加入原来的分散剂不能再形成胶体溶液。2022-7-423二二 高分子化合物溶液的特点高分子化合物溶液的特点 4、盐析概念： 向高分子化合物溶液中加入向高分子化合物溶液中加入大量大量电解电解质，使高分子化合物从溶液中析出的质，使高分子化合物从溶液中析出的过程称盐析。过程称盐析。与电解质对胶体溶液聚沉作用的区别： 需要的量不同需要的量不同 作用的机制不同作用的机制不同

13、2022-7-424二二 高分子化合物溶液的特点高分子化合物溶液的特点 4、盐析电解质使溶胶聚沉，主要是中和胶粒电荷，电解质使溶胶聚沉，主要是中和胶粒电荷，电解质溶液中离子很多，中和胶粒电荷能力电解质溶液中离子很多，中和胶粒电荷能力很强，加入很强，加入少量少量电解质就能使电解质就能使溶胶聚沉溶胶聚沉。高分子化合物溶液稳定的主要因素是必须加高分子化合物溶液稳定的主要因素是必须加入入大量大量电解质才能把水化膜夺过来，从而完电解质才能把水化膜夺过来，从而完成成盐析盐析。 应用： 高分子化合物种类不同，盐析时，所需电解质的浓度也高分子化合物种类不同，盐析时，所需电解质的浓度也不同。这一点，可用于血浆中

14、蛋白质的分离。在蛋白质不同。这一点，可用于血浆中蛋白质的分离。在蛋白质溶液中，先加入盐析能力较小的电解质，可以使溶解度溶液中，先加入盐析能力较小的电解质，可以使溶解度小的蛋白质先沉淀析出来；再增大电解质的浓度或改换小的蛋白质先沉淀析出来；再增大电解质的浓度或改换盐析能力强的电解质，可以使另一种溶解度较大的蛋白盐析能力强的电解质，可以使另一种溶解度较大的蛋白质析出来。质析出来。 2022-7-425三高分子化合物对胶体的保护作用三高分子化合物对胶体的保护作用1、概念：、概念： 在溶胶中加入高分子化合物溶液后使溶胶在溶胶中加入高分子化合物溶液后使溶胶稳定性大大增强的现象。稳定性大大增强的现象。2、

15、原因：、原因： 链状、卷曲的线形分子易被胶粒吸附，链状、卷曲的线形分子易被胶粒吸附，水化能力强水化能力强3、举例：、举例：在加有明胶的硝酸银溶液中滴加氯化钠溶液在加有明胶的硝酸银溶液中滴加氯化钠溶液时生成的氯化银不容易形成沉淀，而形成胶时生成的氯化银不容易形成沉淀，而形成胶体溶液。这是由于明胶是高分子化合物对氯体溶液。这是由于明胶是高分子化合物对氯化银胶体起了保护作用。化银胶体起了保护作用。 2022-7-42627 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

16、质不易聚沉。化合物溶液）后再加电解质不易聚沉。2022-7-4四 凝胶（胶冻） 1、定义： 在一定条件下，许多高分子化合物溶液和某些胶体溶液凝聚而成的相当稠厚的物质。 形成凝胶的过程称为胶凝形成凝胶的过程称为胶凝 。 2、原因：（分散相与分散质交换位置） 3、性质： A.膨润干燥的凝胶能吸收适当的液体而膨胀的过程。 B.离浆有些凝胶能自动分离出部分液体而使凝胶体积缩小的现象。2022-7-428第三节第三节 表面现象表面现象2022-7-429第三节、表面现象第三节、表面现象 相与相之间的分界面相与相之间的分界面相界面相界面 固相或液相与气相的界面固相或液相与气相的界面表面表面 在相界面上发生

17、的一切物理、在相界面上发生的一切物理、化学现象。化学现象。表面现象表面现象2022-7-43031一、表面张力与表面能： 1 1、表面张力：由于、表面张力：由于内外受内外受力不力不均匀使液体表面恒有的一均匀使液体表面恒有的一种抵抗扩张的力，种抵抗扩张的力，称为表面张称为表面张力力。 产生原因：表面层分子受产生原因：表面层分子受力不均匀。力不均匀。第三节、表面现象第三节、表面现象2022-7-4 2 2、表面能：液体或固体表面粒子比内部、表面能：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粒子能量高，多出的这部分能量称为体系的表面能。的表面能。 E= E=A A物体的表面能有自动

18、降低的趋势：物体的表面能有自动降低的趋势：降低表面积：纯水聚集成水滴降低表面积：纯水聚集成水滴吸附吸附2022-7-432 1、吸附：固体或液体表面吸引其他物质的分子、原子或离子聚集在其表面的过程叫吸附。其中有吸附能力的物质称为吸附剂;被吸附的物质称为吸附质。2022-7-433二、表面吸附 2、解吸：被吸附在吸附剂上的分子通过分子热运动，可挣脱吸附剂表面而逸出。3、吸附平衡：吸附与解吸的速度相等时。二、表面吸附 4、吸附类型2022-7-434吸附吸附固体表面吸固体表面吸附附物理吸附物理吸附活性炭吸附活性炭吸附杂质杂质化学吸附化学吸附色谱法色谱法液体表面吸液体表面吸附附负吸附负吸附表面浓度小

19、表面浓度小于内部浓度于内部浓度正吸附正吸附表面浓度大表面浓度大于内部浓度于内部浓度表面活性物表面活性物质质三、表面活性物质三、表面活性物质2022-7-435 表面活性物质表面活性物质：溶于水后能显著降低溶液的：溶于水后能显著降低溶液的表面张力的，在两相分界面上定向排列的一类表面张力的，在两相分界面上定向排列的一类物质物质称为表面活性剂。称为表面活性剂。36表面活性剂的结构表面活性剂的结构 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：极性基团（亲水基或疏油基）：极性基团（亲水基或疏油基）：如如-OH,-COOH,-NH2,-SO3H等等，溶，溶于水于水

20、；非极性基团非极性基团（疏水基或亲油性）（疏水基或亲油性）如如烷基、苯基等烷基、苯基等，溶，溶于油于油。2022-7-437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：表面活性物质在两相间的排列注：表面活性物质在两相间的排列2022-7-4表面活性物质的应用表面活性物质的应用 1.乳浊液和乳化作用乳浊液和乳化作用 定义：定义： 一种液体分散在另一种不相溶的液体一种液体分散在另一种不相溶的液体中形成的体系称为中形成的体系称为乳浊液乳浊液。 其中一种液体通常是其中一种液体通常是水，另一种则称为油（水，另一种则称为油（一切不溶于水的有机液体一切不溶于水的有机液体统称为油。统称为油。）。）。液液粗分散体系。液液粗分散体系。