胶体溶液和表面现象

关于胶体溶液和表面现象第一页，共三十八页，编辑于2023年，星期三2分散系的分类分散系分子或离子分散系（真溶液）d<1nm胶体分散系（溶胶&高分子溶液）1<d<100nm粗分散系（悬浊液&乳浊液）d>100nm胶体分散系包括溶胶、高分子溶液和缔合胶体。第二页，共三十八页，编辑于2023年，星期三第一节溶胶一、溶胶的性质1、溶胶对过滤器的通透性（不同过滤器通透性不同）2、光学性质（Tyndall现象）

粒子粒径大于照射光的波长时，粒子表面反射光；粒径略小于波长时，发生散射成乳光。Fe(OH)3胶体丁达尔效应示意图光源凸透镜光锥第三页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

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。丁铎尔现象利用丁铎尔现象可以区别真溶液、胶体溶液和粗分散系。第四页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

第二节胶体溶液和高分子化合物溶液

森林中的

丁铎尔现象丁铎尔现象第五页，共三十八页，编辑于2023年，星期三3.动力学性质(布朗运动)

1827年植物学家布朗用显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。布朗运动产生的原因：1、分散介质分子对分散质粒子的不断撞击。2、分散质粒子本身处于不断的热运动中。

1、布朗运动与扩散第六页，共三十八页，编辑于2023年，星期三由于微粒的热运动而产生的物质从高浓度区域向低浓度区域自动迁移的现象称为扩散。扩散是双向运动。扩散胶粒越小，运动速度就越快，布朗运动就越剧烈。2、沉降平衡第七页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

电泳：在外电场作用下，胶粒向电极移动的现象。

4.溶胶的电学性质第八页，共三十八页，编辑于2023年，星期三电渗：在外电场作用下，限制胶粒不能移动，而液体介质发生定向移动的现象。第九页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

胶粒带电的原因：1、胶粒在溶液中选择性吸附与胶粒组成有关的粒子。2、胶粒表面的分子电离，一种离子脱离胶粒进入溶液，另一种离子留在胶粒表面。{[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-

胶核电位离子反离子反离子

如Fe(OH)3溶胶：

电位离子:能使固体表面带电的离子称为电位离子。反离子:溶液中与电位离子带相反电荷的离子称为反离子。第十页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

三、胶团结构{[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-

胶核电位离子反离子反离子第十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期三I—胶核(AgI)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+吸附层扩散层胶粒胶团

胶团结构式：

[（AgI）m·nI-·(n-x)K+]X-·xK+第十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期三例：用AgNO3溶液与过量KI溶液作用制备的AgI溶胶，胶团结构式为：

[(AgI)m·nI-·(n-x)K+}x-·xK+例：用KI溶液与过量AgNO3溶液作用制备的AgI溶胶，胶团结构式为：

[(AgI)m·nAg+·(n-x)NO3-}x+·xNO3-例：As2S3溶胶胶团的结构式为：

[(As2S3)m·nHS-·(n-x)H+}x-·xH+例：硅酸溶胶的胶团结构式为：

[(H2SiO3)m·nHSiO3-·(n-x)H+}x-·xH+第十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期三二、溶胶的稳定性和聚沉1.溶胶的稳定性溶胶稳定的主要原因:（1）胶粒间同种电荷的排斥作用（2）胶粒的溶剂化作用（3）胶粒的布朗运动2.溶胶的聚沉(1)电解质的聚沉作用

电解质聚沉的主要原因:①中和了胶粒的电荷②破坏了胶粒的溶剂化膜第十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

电解质聚沉能力的大小:①聚沉能力主要取决于与胶粒带相反电荷的离子的价数。价数越高,聚沉能力越强。②同价离子的聚沉能力随离子水化半径的增大而减小。聚沉值:使一定量的溶胶在一定时间内开始聚沉所需电解质的最低浓度。聚沉值越小,聚沉能力越强。3价离子＞2价离子＞1价离子第十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期三(2)加入带相反电荷的溶胶（溶胶的相互聚沉）聚沉的主要原因:

胶粒所带电荷被中和。

(3)加热加热能破坏胶体的主要原因:①胶粒运动加剧,碰撞机会增多。②胶粒所带电量减少。应用：Ⅰ、土壤中的Fe(OH)3、Al(OH)3等正电溶胶和粘土、腐殖质等负电溶胶互相聚沉，对土壤胶粒的结构有重要影响；

Ⅱ、明矾的净水作用：明矾溶于水，水解形成Al(OH)3溶胶，结构为｛[Al(OH)3]m﹒nAl3+﹒（n-x）SO42-｝2x+﹒xSO42-;胶粒带正电，而天然水中的悬浮粒子一般带负电荷。第十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期三第二节高分子化合物溶液第十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

高分子化合物是指相对分子质量在1万以上，甚至高达几百万的大分子化合物。

高分子溶液是指高分子溶解在适当的溶剂中所形成的溶液。一、高分子溶液第十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

溶胶、高分子溶液和溶液三者的性质比较性质溶胶高分子溶液溶液分散相粒子分子或离子的聚集体单个分子、离子单个分子、离子粒子直径1～100nm1～100nm小于1nm扩散速率慢慢快半透膜不能透过不能透过能透过丁铎尔现象明显微弱很微弱体系稳定性相对稳定均匀稳定均匀稳定加入电解质少量即发生聚沉大量时发生聚沉稳定粘度小大小二、高分子化合物溶液的形成和特征第十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期三202、是单个分子分散的单相体系，是真溶液，溶解过程是自动的，也是可逆的，是热力学的稳定体系。3、无丁达尔效应因为高分子化合物分子中含有大量的亲水基团(-OH，-COOH、-NH2)，溶剂化作用强，溶质与溶剂间无界面。1、高分子化合物的分子量可达几百万，长度可达几百纳米，但截面积只相当于一个普通分子大小。第二十页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

由于高分子化合物溶液比较稳定，在溶胶中加入一定量的高分子化合物，能显著提高溶胶对电解质的稳定性，这种现象称为高分子化合物对溶胶的保护作用。

三、高分子化合物溶液对溶胶的保护作用第二十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

保护作用示意图高分子化合物溶液对溶胶的保护作用

高分子被吸附在胶粒的表面上，包裹住胶粒，形成了一层高分子保护膜，阻止了胶粒间的聚集。原因第二十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

正常人血液中的CaCO3、Ca3(PO4)2是以溶胶的形式存在并被蛋白质等高分子所保护，所以它们在血液中的含量虽比在水中的溶解度大得多，但仍然能稳定存在而不聚沉。当发生某些疾病使血液中的蛋白质减少时，就可使难溶盐的溶胶发生聚沉，沉积在胆、肾等器官中形成结石。生理意义高分子化合物溶液对溶胶的保护作用第二十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期三24

高分子化合物对溶胶的保护作用：保护作用：例：Fe(OH)3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。第二十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

许多高分子溶液和某些溶胶在一定条件下粘度逐渐增大，最后失去流动性，变成弹性的半固体状态，这个过程称为胶凝。所形成的弹性半固体物质称为凝胶。

人体内的肌肉、皮肤、脏器、血管壁及毛发、指甲、软骨等都可以看成是凝胶，人体中约占体重2/3的水，基本上也是保存在凝胶里。第三节凝胶第二十五页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

弹性凝胶：经烘干后体积缩小很多，但仍保持弹性

例如：肌肉、脑髓、软骨、指甲、毛发等凝胶。脆性凝胶：凝胶烘干后体积缩小不多，但弹性已失去并具有脆性

例如：氢氧化铝、硅酸等形成的凝胶凝胶分类第二十六页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

干燥的弹性凝胶放入适当的溶剂中，会自动吸收液体而膨胀，体积增大，这个过程叫做膨润或溶胀。脆性凝胶几乎不能膨润。膨润在生理过程中有着重要的作用。植物的种子只有膨润后才能发芽生长。人体构成血管壁的凝胶膨润能力减低，会使血管硬化。随着有机体的逐渐衰老，膨润能力也逐渐减弱，皮肤出现的皱纹就是有机体的膨润能力减退的表现。凝胶膨润或溶胀第二十七页，共三十八页，编辑于2023年，星期三28第三节、表面现象

表面张力：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。由于内外受力不均匀存在着使液面紧缩的力，称为表面张力。第二十八页，共三十八页，编辑于2023年，星期三291g水滴分散成直径2nm的小水滴，总面积为原来的625万倍，增加的能量可将这1g水的温度升高50℃。同一体系，其分散度越大，其表面能越大。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。能量越高，体系越不稳定，胶体是热力学的不稳定体系。第二十九页，共三十八页，编辑于2023年，星期三30表面活性剂表面活性物质：溶于水后能显著降低溶液的表面能（表面张力）的物质称为表面活性剂。分类：1、离子型表面活性剂2、非离子型表面活性剂第三十页，共三十八页，编辑于2023年，星期三

二、表面吸附

一种物质自动浓集到另一物质表面上的过程叫吸附。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。

物体表面的粒子（分子、原子或离子）比内部粒子有更高的能量。表面粒子比内部粒子多出的这部分能量称为表面能。

E=

δ

×S

第三十一页，共三十八页，编辑于2023年，星期三32表面活性剂的结构

从分子结构来看，其特点是具有双亲基团的物质：亲水基：如-OH,-COOH,-NH2,-SO3H等，是极性部分，溶于水；憎水基(亲油性)如烷基、苯基等，是非极性部分，溶于油。第三十二页，共三十八页，编辑于2023年，星期三33亲油基亲水基第三十三页，共三十八页，编辑于2023年，星期三34亲油基亲水基如：CH3(CH2)16COONa乳化剂在水面上定向排列肥皂是最常见的表面活性物质，它是硬脂酸的钠盐。C17H35--COONa。亲油基亲水基注：表面活性物质在两相间的排列第三十四页，共三十八页，编辑于2023年，星期三