第五章(参考资料)：胶体及表面现象

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1、第二章第二章 胶体溶液胶体溶液【教学目标】 1掌握溶胶的稳定因素和使溶胶聚沉的方法；大分 子化合物对溶胶的保护作用，乳化作用 2熟悉溶胶的性质 3了解胶体的概念和胶团的结构【教学重点】 大分子化合物溶液对溶胶的保护作用，乳化作用【教学难点】 溶胶的稳定性和聚沉【教学方法】 讲授，演示，讨论内容提要n胶体分散系n胶体分散系的制备n胶体分散系的表面特性n溶胶n溶胶的基本性质n胶团结构及溶胶的稳定性n气溶胶内容提要n高分子溶液n高分子化合物的结构特点及其溶液的形成n聚电解质溶液n高分子溶液稳定性的破坏n高分子溶液的渗透压和膜平衡n凝胶n表面活性剂和乳状液n表面活性剂n缔合胶体n乳状液教学基本要求掌握

2、溶胶的基本性质；胶团结构及表示式；溶胶的稳定性因素及聚沉作用。 熟悉胶体分散系的特点；高分子溶液的稳定性与破坏条件；表面活性剂的结构特点及其在溶液中的状态。了解胶体分散系、分散度的概念、胶体的制备方法；高分子溶液与溶胶的区别、高分子溶液的形成特点 ；两种类型的乳状液、乳化作用。第一节 胶体分散系一、胶体分散系的制备胶体分散系colloid system ：胶体分散系包括溶胶 sol、高分子溶液 macromolecular solution 和缔合胶体 associated colloid 三类。胶体的分散相的粒子的大小为1100 nm，可以是一些小分子、离子或原子的聚集体，也可以是单个的大分

3、子。分散介质可以是液体、气体，或是固体。三三 种种 分分 散散 系系 的的 比比 较较分 散 系微 粒 直 径外 观 稳 定 性能 否 透过 滤 纸半 透 膜举例粗 分 散 系（悬浊液、乳状液） 100nm 100nm不 稳 定 不 透 明 不 均 一均 不 能 通 过泥浆，乳汁分 子、离子 分 散 系（真溶液） 1nm 反射 如泥浆水是浑浊、不透明的 散射 丁达尔现象 （每个粒子相当于一个光源） 透射（ 小于1 nm时） 透射 丁达尔现象的应用丁达尔现象的应用： Tyndall现象是溶胶特有的现象，可以用来区分溶胶和溶液第二节 溶胶n溶胶的基本性质n溶胶的动力学性质nBrown Moveme

4、nt由于介质分子的热运动不断地撞击着胶体粒子所引起的现象。第二节 溶胶Brown运动产生原因：处于热运动状态的介质分子不断撞击胶粒。某一瞬间胶粒受到各方撞击力不均，向合力方向移动。第二节 溶胶n溶胶的基本性质n扩散和沉降平衡扩散：胶粒存在浓度差时，胶粒将从浓度大的区域向浓度小的区域移动的现象称扩散。沉降：密度分散介质的胶粒，在重力作用下下沉而与流体分离的过程称沉降。第二节 溶胶沉降平衡：当沉降速度=扩散速度系统达平衡，形成一个浓度梯度，此状态称沉降平衡。沉降平衡时，各粒子的浓度自上而下逐渐增大。 第二节 溶胶n溶胶的电学性质原因胶粒带电n电泳在外电场作用下，带电胶粒在介质中定向移动的现象称电泳

5、。第二节 溶胶n溶胶的电学性质原因：胶粒带电n电渗在外电场作用下，液体介质通过多孔膜向其所带电荷相反的电极方向定向移动的现象。第二节 溶胶n胶团结构及溶胶的稳定性 n胶粒带电原因n胶核界面的选择性吸附例如：制备氢氧化铁溶胶 FeCl3 (l) +3H2O(l)Fe(OH)3 (s) +3HCl(l)溶液中部分Fe(OH)3与HCl作用， Fe(OH)3 (s) +HCl(l)FeOCl(l) +2H2O(l) FeOCl(l)FeO+ (aq) + Cl- (aq)第二节 溶胶n胶团结构及溶胶的稳定性 n胶粒带电原因n胶核表面分子的离解例如：硅胶的胶核由xSiO2.yH2O分子组成，表面的H2

6、SiO3分子可以离解。 H2SiO3 (l) HSiO3- (aq) + H+ (aq) HSiO3- (aq) SiO32- (aq) + H+ (aq)第二节 溶胶n胶体的双电层结构胶团结构：例如，氢氧化铁溶胶Fe(OH)3mnFeO+(n-x)Cl-x+xCl- 胶核 吸附层 扩散层 胶粒 胶团第二节 溶胶n胶粒的双电层结构胶核表面因荷电而结合水，吸附的反离子也水合，给胶粒覆盖了一层水合膜。胶粒运动时水合膜层以及膜层内的反离子一起运动。这部分水合膜层称为吸附层；其余反离子呈扩散状态分布在吸附层周围，形成与吸附层荷电性质相反的扩散层。这种由吸附层和扩散层构成的电性相反的两层结构称为扩散双电

7、层。第二节 溶胶n溶胶的稳定因素 n胶粒带电两个带电胶粒间存在静电排斥力，阻止胶粒接近，合并变大。但是，加热溶胶，胶粒的动能增大到能克服静电斥力时就会聚沉。n胶粒表面水化膜n 胶粒表面的水合膜犹如一层弹性膜，阻碍胶粒相互碰撞合并变大。水合膜层愈厚，胶粒愈稳定。nBrown运动也是溶胶稳定因素之一。第二节 溶胶n溶胶的聚沉电解质作用加电解质，迫使反离子更多进入吸附层，扩散层变薄，稳定性下降。上：Cl-离子围绕Fe(OH)3胶粒下：PO43-离子围绕Fe(OH)3胶粒 第二节 溶胶n溶胶的聚沉n临界聚沉浓度：一定量溶胶在一定时间内发生聚沉所需电解质的最小浓度负离子聚沉正溶胶；正离子聚沉负溶胶；反离

8、子电荷大，聚沉能力强；同价离子聚沉能力接近，但 正离子：H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+ 负离子：F- Cl-Br-I- CNS-一些有机物离子具有非常强的聚沉能力。不同电解质对几种溶胶的临界聚沉浓度mmolL-1 As2S2(负溶胶)AgI(负溶胶)Al2O3(正溶胶)LiCl58LiNO3165NaCl43.5NaCl51NaNO3140KCl46KCl49.5KNO3136KNO360KNO350RbNO3126CaCl20.65Ca(NO3)22.40K2SO40.30MgCl20.72Mg(NO3)22.60K2Cr2O70.63MgSO40.81Pb(NO3)22.43K2