第一章溶液和胶体溶液课件

,第四节 胶体溶液,分散相与分散介质概念,把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。其中，被分散的物质称为分散相，另一种物质称为分散介质。,按分散相粒子的大小分类,1.分子分散系,分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相，分子半径大小在10-9 m以下。通常把这种体系称为真溶液，如CuSO4溶液。,2.胶体分散系,分散相粒子的半径在1 nm-100 nm之间的体系。目测是均匀的，但实际可能是多相不均匀体系。,3.粗分散系,当分散相粒子大于100 nm,目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。,（一）溶胶的光学性质Tyndall效应,1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥体，这就是丁达尔现象或Tyndall效应。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。,一、溶胶的性质,Tyndall效应的本质,当分散相粒子的直径大于入射光的波长时，光发生反射；当分散相粒子的直径远远小于入射光的波长时，光发生透射；当分散相粒子的直径略小于入射光的波长时，光发生散射。,可见光（波长400760 nm）照射溶胶（胶粒直径1100 nm）时，由于发生光的散射，使胶粒本身好像一个发光体，因此，我们在Tyndall现象中观察到的不是胶体粒子本身，而只是看到了被散射的光，也称乳光。,利用Tyndall现象可以区分溶胶与其它分散系,（二）溶胶的动力学性质Brown运动,1827年植物学家布朗（Brown)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。,后来又发现许多其它物质如煤、 化石、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布朗运动。,但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有得到阐明。,1903年发明了超显微镜，为研究布朗运动提供了物质条件,用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规则“之”字形的运动，从而能够测出在一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。,Brown运动的本质,Brown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，而作用力抵消的可能性亦大。,当半径大于5 m，Brown运动消失。,（三）溶胶的电学性质,1.电泳,在外电场作用下，带电胶粒在介质中定向移动的现象。,从电泳的方向可以判断出 胶粒所带电荷。,大多数金属氢氧化物溶胶向负极迁移，胶粒带正电，称为正溶胶；大多数金属硫化物、硅酸、金、银等溶胶向正极迁移，胶粒带负电，称为负溶胶。,本质：胶粒的定向运动,2.电渗,二、胶团的结构,胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核；,然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成了有带与紧密层相同电荷的胶粒；,胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。,胶核的选择性吸附,胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。,若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱的负离子，所以自然界中的胶粒大多带负电，如泥浆水、豆浆等都是负溶胶。,例1：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 过量的 KI 作稳定剂 胶团的结构表达式 ：,(AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |_|,胶团的图示式：,二、胶团的结构,例2：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 过量的 AgNO3 作稳定剂 胶团的结构表达式：,(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 |_| |_|,胶团的图示式：,二、胶团的结构,三、高分子化合物溶液,（一）高分子化合物：是指相对分子质量在一万以上的物质，如淀粉、蛋白质、核酸、糖原等生物高分子，其他如橡胶、聚烯烃和纤维等也属于高分子化合物。,（二）特点：高分子溶液分散相粒子的大小与胶粒大小相似，某些性质与溶胶类似，如扩散速率慢、不能透过半透膜等，但其本质是真溶液，是均相的热力学体系，因此与溶胶的性质又有不同。,（三）大分子溶液对溶胶的作用,在一定量的溶胶中，加入足量高分子溶液，由于高分子被吸附在胶粒表面，将胶粒包围起来形成保护层，使胶粒不致互相接触而聚沉，从而提高了溶胶的稳定性。,例如，微溶性的碳酸钙和磷酸钙等无机盐均以溶胶形式存在于血液中，由于血液中蛋白质对它们起了保护作用，使其表观溶解度大大提高却仍能稳定存在而不聚沉。当血液中蛋白质减少，这些微溶性盐类便沉淀出来，形成肾脏、胆囊等器官中的结石。,（1）保护作用,当加入的大分子物质的量不足时，憎液溶胶的胶粒粘附在大分子上，大分子起了一个桥梁作用，把胶粒联系在一起，使之更容易聚沉。,例如，对SiO2进行重量分析时，在SiO2的溶胶中加入少量明胶，使SiO2 的胶粒粘附在明胶上，便于聚沉后过滤，减少损失，使分析更准确。,（2）敏化作用,（三）大分子溶液对溶胶的作用,四、凝 胶,（一）概念：,高分子溶液的粘度大，如果在适当的条件（浓度、温度、时间）下，使粘度增大到一定程度，整个体系就变成具有网状结构的半固态物质，这个过程称为胶凝，所形成的立体网状结构物质称为凝胶 。,（二）分类：,1.弹性凝胶：凝胶经烘干脱水后，体积缩小，但仍保持弹性的称为弹性凝胶。如琼脂、明胶、动物体内的肌肉、软骨、指甲、皮肤等都属于弹性凝胶。,2. 刚性凝胶：经烘干脱水后，体积变化不大，但弹性已失去，并易研碎的叫刚性凝胶。如硅胶、氢氧化铁凝胶等。,（三）主要性质：,1.溶胀： 将干燥的弹性凝胶放置于适当的溶剂中，它会自动吸收溶剂而增大体积，这种现象称为溶胀。,2.离浆 将弹性凝胶放置一段时间后，一部分液体会自动从凝胶中分离出来，使凝胶的体积逐渐缩小，这种现象称为离浆。,