第三章胶体溶液和表面现象

1、1,第三章 胶体溶液与表面现象,2,胶体溶液与表面现象,一、溶胶 二、高分子化合物溶液 三、表面现象,3,第一节 溶 胶,4,一、分散系的分类,5,二、胶团结构,以AgI为例： AgNO3 + KI = AgI +KNO3 当AgNO3 过量时， 胶粒带正电荷，胶团结构如下：,6,胶团结构表示式为：,m 形成胶核物质的分子数，m通常是一个很大的数值（约103数量级）。 n 吸附在胶核表面的电位离子数，n的数值比m要小得多。 x 扩散层的反离子数。 (n-x) 吸附层的反离子数。,7,当KI 过量时： AgNO3 + KI = AgI +KNO3 胶粒带负电，胶团结构如下：,8,Fe(OH)3溶

2、胶： Fe (OH)3m n FeO+ (n - x) Cl-x+ xCl-,As2S3溶胶： （ As2S3 ）m n HS- (n -x) H+x- x H+,胶粒带电，胶团不带电 （电中性）,当KI过量时，胶粒带负电荷 ，胶团结构如下： (AgI )m n I- (n - x ) K+ x- x K+,9,三、 溶胶的性质 1、动力学性质（布朗运动）,10,布朗运动产生的原因： 分散质粒子本身处于不断的热运动中。 分散剂分子对分散质粒子的不断撞击。,液体分子对溶 胶粒子的撞击,粗分散系,11,2、光学性质（丁达尔效应）,暗室里，将一束聚焦的光线透过溶胶时，在入射光的垂直方向，可以看到一条

3、发亮的光柱，该现象称为丁达尔现象。,12,溶胶中分散质粒子直径： 1 100 nm 可见光波长： 400 700 nm,入射光的波长 分散介质粒子: 入射光发生散射，可见明亮光柱，如溶胶。 真溶液溶质颗粒太小（10-9 m）,光的散射极弱，看不到丁达尔效应。,13,14,电泳管中: Fe(OH)3溶胶向负极移动，说明 Fe(OH)3溶胶中分散质粒子带正电荷。As2S3向正极移动， As2S3溶胶中分散质带负电荷。,3、电学性质电泳,15,电泳： 在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。,胶粒带正电荷称为正溶胶,一般金属氢氧化物 的溶胶即为正溶胶。 胶粒带负电荷称为负溶胶,如：土壤、硫化物 、

4、硅酸、金、银、硫等溶胶。,16,胶体粒子带电的主要原因：,吸附作用,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溶解物质的离子。“相似相吸原理”,例如：Fe(OH)3胶体粒子很容易吸附与它结构相似的FeO+离子，而带正电荷。 Fe(OH)3mnFeO+,17,Fe(OH)3胶核吸附电位离子的示意图,18,二、 溶胶的稳定性和聚沉 （一）稳定性 (1)布朗运动：布朗运动使胶粒不沉降。 (2) 胶粒带点：溶胶能稳定存在的最重要的原 因是胶粒之间存在静电排斥力，而阻止胶 粒的聚沉。 (3) 水化膜：使胶粒和反离子周围形成溶剂化膜。,19,（二）溶胶的聚沉 定义：分散质

5、粒子合并变大，最后从分散剂中分离出来的过程称为聚沉或凝结。溶胶聚沉后外观呈现浑浊。,1、加入电解质，中和胶粒电荷； 2、加入带相反电荷的胶体； 3、长时间加热。,促使胶体聚沉的方法有：,注意：胶体的聚沉是不可逆的。,20,加入电解质聚沉的原因：加入电解质后，吸附层的反离子增多， 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。 （AgI )m n Ag+ ( n -x ) NO3- x+,21,聚沉能力主要取决于能引起溶胶聚沉的反离子电荷数（即化合价数），离子带电荷越高，其聚沉能力越强 一般来说聚沉能力(同种电荷)： 三价离子二价离子一价离子,如：对于As2S3溶胶（负溶胶）的聚沉

6、能力AlCl3CaCl2NaCl 对于Fe(OH)3溶胶（正溶胶）的聚沉能力K3Fe(CN)6 K2SO4KCl,要掌握,要掌握,22,练习： 1. 将20ml 0.1mol / L的AgNO3与10ml 0.1mol / L的KI溶液混合。下列电解质中，对AgI溶胶聚沉能力最强的是（ ）。 A. NaCl B. CaCl2 C. K2SO4 D. K3Fe (CN)6 2. 将10ml 0.1mol / L的AgNO3与20ml 0.1mol / L的KI溶液混合。下列电解质中，对AgI溶胶聚沉能力最强的是（ ）。 A. NaCl B. CaSO4 C. KBr D. AlCl3,要掌握,2

7、3,第二节、高分子化合物溶液,2、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。,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。,25,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

8、存在着使液面紧缩的力，称为表面张力。,26,1g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。,27,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,28,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(

9、亲油性)如烷基、苯基等，是非极性部分，溶于油。,29,亲油基,亲水基,30,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,31,定义： 一种液体分散在另一种不相溶的液体中形成的体系称为乳浊液。 其中一种液体通常是水，另一种则称为油（一切不溶于水的有机液体统称为油。）。液液粗分散体系。,一、类型:水包油（O/W）：水是分散剂，油 是分散质。如：牛奶 油包水（W/O）：油是分散剂，水是分散质。 如：原油 乳化剂决定乳浊液的类型。,乳浊液,32,亲水乳化剂有钾肥皂、钠肥皂、十二烷基磺酸 钠、蛋白质、动物胶等； 亲油乳化剂有

10、钙、镁、锌二价金属肥皂，高级 醇类、石墨、碳黑等。,一般而言，乳化剂亲水性强形成的O /W稳定；乳化剂亲油性强则形成的W /O稳定。,33,水和油所形成的乳浊液的类型，主要取决于所选用的乳化剂的品种,34,【课后小结】 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。 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，反离子的价数越高，聚沉能力越强。,35,【1】由10mL0.05molL1的KCl溶液与 100mL0.002molL-1的AgNO3溶液混合制得 的AgCl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（ ） aAlCl3ZnSO4KCl bKClZnSO4AlCl3 cZnSO4KClAlCl3 dKClAlCl3ZnSO4,自测题,36,【2】制备AgI溶胶时，三支烧杯盛有25mL， 0.016molL1的AgNO3 溶液，分别加入 0.005moLL1的NaI溶液60mL，80mL和 100mL 1)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?,37,答：1) 第一只烧杯中AgNO3过量，第二只烧杯中AgNO3与NaI物质的量相等，第三只烧杯中NaI过量。因此第一只烧杯和