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1、3.1 溶胶溶胶3.2 高分子化合物溶液高分子化合物溶液3.3 外表现象外表现象第三章第三章 胶体溶液和外表现象胶体溶液和外表现象13.1 3.1 溶胶溶胶分散系：一种或几种物质以细小颗粒分散分散系：一种或几种物质以细小颗粒分散在另一种物质中所形成的体系。在另一种物质中所形成的体系。分散系分散系分散质（分散相）：被分散的物质分散质（分散相）：被分散的物质分分散散介介质质（分分散散剂剂）：容容纳纳分分散散质质的的物物质质2一一 分散系的分类分散系的分类分散系分散系分子或离子分散系分子或离子分散系（真溶液）（真溶液）d 1 nm胶体分散系胶体分散系（溶胶（溶胶and高分子溶液）高分子溶液）1 d
2、100 nm3二二 溶胶的性质溶胶的性质动力学性质动力学性质 (Brownian motion) (Brownian motion)1827 1827 年植物学家布朗年植物学家布朗Brown)Brown)用显微用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规那么的运动。不断地作不规那么的运动。后来又发现许多其它物质如煤、后来又发现许多其它物质如煤、 化石、化石、金属等的粉末也都有类似的现象。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。人们称微粒的这种运动为布朗运动。4布朗运动示意图布朗运动示意图5Brown运动(Brownian motion)
3、1903年创造了超显微镜，为研究布朗运动年创造了超显微镜，为研究布朗运动提供了物质条件。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用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规那么不规那么“之字形的运动，从而能够测出在之字形的运动，从而能够测出在一定时间内粒子的平均位移。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，布通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动越剧烈。其运动剧烈的程度不随时间而朗运动越剧烈。其运动剧烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。改变，但随温度的升高而增加。6Brown运动的本质运动的本质 1905年和年和1906年爱因斯坦年爱因斯坦Einste
4、in)和斯莫鲁霍和斯莫鲁霍夫斯基夫斯基Smoluchowski)分别阐述了分别阐述了Brown运动的本运动的本质。质。认为认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和不同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、不同速度作不的力不平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不规那么运动。随着粒子增大，撞击的次数增多，而规那么运动。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。作用力抵消的可能性亦大。当半径大于当半径大于5 m，Brown运动消失。运动消失。7液体分子对胶体粒子的碰撞
5、8光学性质丁达尔现象光学性质丁达尔现象英国物理学家丁达尔英国物理学家丁达尔(18201893年年) 发现发现一束会聚的强光一束会聚的强光 胶体胶体 垂直方向看到一条垂直方向看到一条发亮的光柱。发亮的光柱。9原理：原理：光线照射到物体外表时，可能产生两种情况：光线照射到物体外表时，可能产生两种情况： 1颗粒的直径远远大于入射光的波长颗粒的直径远远大于入射光的波长:此时入射光被完全反射，不出现丁达尔效应；此时入射光被完全反射，不出现丁达尔效应；2物质的颗粒直径比入射波长小物质的颗粒直径比入射波长小:那么发生光的散射作用而出现丁达尔现象。那么发生光的散射作用而出现丁达尔现象。 因为溶胶的粒子直径在1
6、-100 nm，而一般可见光的波长范围在400 -760 nm，所以可见光通过溶胶时便产生明显的散射作用。 10丁达尔现象实例丁达尔现象实例胶体：云、雾、烟尘胶体：云、雾、烟尘分散剂：空气分散剂：空气分散质：微小的尘埃或液滴分散质：微小的尘埃或液滴11电学性质电学性质电泳电泳在外电场作用下，在外电场作用下，分散质粒子在分散介质分散质粒子在分散介质中定向移动的现象中定向移动的现象 电泳管示意图电泳管示意图直流电直流电Fe(OH)312胶粒带正电荷称为胶粒带正电荷称为正溶胶正溶胶, ,一般一般金属氢氧化金属氢氧化物物的溶胶即为正溶胶。的溶胶即为正溶胶。胶粒带负电荷称为胶粒带负电荷称为负溶胶负溶胶,
7、 ,如：如：土壤、硫化土壤、硫化物、硅酸物、硅酸等溶胶。等溶胶。13胶体粒子带电的主要原因：胶体粒子带电的主要原因：吸附作用吸附作用 固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关的固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关的离子，或者能够在固体外表上形成难电离或难离子，或者能够在固体外表上形成难电离或难溶解物质的离子溶解物质的离子 “ “相似相吸原理相似相吸原理14FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+分散质分散质Fe(OH)3mFe(OH)3胶核吸附电位离子的示意图胶核吸附电位离子的示意图15三三 溶胶粒子的结构
8、溶胶粒子的结构胶团电中性胶团电中性1. 1.固体粒子固体粒子固体粒子固体粒子(AgI)(AgI)mm称为胶核，由于吸附而带电；称为胶核，由于吸附而带电；称为胶核，由于吸附而带电；称为胶核，由于吸附而带电；2.2.稳定剂稳定剂稳定剂稳定剂KIKI存在存在存在存在: :由于静电作用，反离子被吸引在带由于静电作用，反离子被吸引在带由于静电作用，反离子被吸引在带由于静电作用，反离子被吸引在带电胶核的周围，形成吸附层，在电场的作用下，吸电胶核的周围，形成吸附层，在电场的作用下，吸电胶核的周围，形成吸附层，在电场的作用下，吸电胶核的周围，形成吸附层，在电场的作用下，吸附层随胶核运动；即胶粒在运动附层随胶核
9、运动；即胶粒在运动附层随胶核运动；即胶粒在运动附层随胶核运动；即胶粒在运动；3.3.由于热运动，局部反离子由于热运动，局部反离子由于热运动，局部反离子由于热运动，局部反离子分散在紧密层外，形成扩分散在紧密层外，形成扩分散在紧密层外，形成扩分散在紧密层外，形成扩散层。散层。散层。散层。 4.4.溶胶带正电或负电是指胶粒，溶胶带正电或负电是指胶粒，溶胶带正电或负电是指胶粒，溶胶带正电或负电是指胶粒，整个胶团为电中性整个胶团为电中性整个胶团为电中性整个胶团为电中性吸附层吸附层吸附层吸附层扩散层扩散层扩散层扩散层胶核胶核胶核胶核16胶团结构胶团结构 以以AgI为例：为例： AgNO3 + KI = A
10、gI +KNO3 当当AgNO3 过量时，过量时， 胶粒带正电荷，胶团结构如胶粒带正电荷，胶团结构如下：下： （AgI )m n Ag+ ( n -x ) NO3- x+ x NO3- 胶核胶核 电位离子电位离子 反离子反离子 反离子反离子 吸附层吸附层 扩散层扩散层 胶粒（带正电）胶粒（带正电） 胶团胶团 17胶团结构胶团结构 以以AgI为例：为例： AgNO3 + KI = AgI +KNO3 当当KI 过量时，过量时， 胶粒带负电，胶团结构如下：胶粒带负电，胶团结构如下：18四四 溶胶的稳定性和聚沉溶胶的稳定性和聚沉溶胶的稳定性溶胶的稳定性布朗运动布朗运动胶粒带电胶粒带电水化膜水化膜溶胶
11、的聚沉溶胶的聚沉参加电解质参加电解质参加带相反电荷的溶胶参加带相反电荷的溶胶加热加热19参加电解质聚沉的原因：参加电解质后，吸参加电解质聚沉的原因：参加电解质后，吸附层的反离子增多，附层的反离子增多， 胶粒所带电荷大大减少，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。排斥力减弱，使胶粒合并成大颗粒而聚沉。注意：胶体的聚沉是不可逆的。注意：胶体的聚沉是不可逆的。20聚聚沉沉能能力力主主要要取取决决于于能能引引起起溶溶胶胶聚聚沉沉的的反反离离子子电电荷荷数数即即化化合合价价数数，离离子子带带电电荷荷越越高高，其其聚沉能力越强聚沉能力越强如：对于如：对于As2S3溶胶负溶胶的聚沉能力
12、溶胶负溶胶的聚沉能力AlCl3CaCl2NaCl对于对于Fe(OH)3溶胶正溶胶的聚沉能力溶胶正溶胶的聚沉能力K3Fe(CN)6 K2SO4KCl要掌握要掌握21练习：练习： 1. 将将20ml 0.1mol / L的的AgNO3与与10ml 0.1mol / L的的KI溶液混合。以下电解质中，对溶液混合。以下电解质中，对AgI溶胶聚沉能力最强的是溶胶聚沉能力最强的是 。 A. NaCl B. CaCl2 C. K2SO4 D. K3Fe (CN)6 2. 将将10ml 0.1mol / L的的AgNO3与与20ml 0.1mol / L的的KI溶液混合。以下电解质中，对溶液混合。以下电解质中
13、，对AgI溶胶聚沉能力最强的是溶胶聚沉能力最强的是 。 A. NaCl B. CaSO4 C. KBr D. AlCl3要掌握223.2 、高分子化合物溶液、高分子化合物溶液 高分子化合物通常是指相对分子质量在高分子化合物通常是指相对分子质量在104以上的化合物。以上的化合物。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，参加白明胶高分溶胶，参加白明胶高分子子化合物溶液后再加电解质不易聚沉。化合物溶液后再加电解质不易聚沉。 为了让墨水稳定、长时间不聚沉，常常为了让墨水稳定、长时间不聚沉，常常参加明胶或阿拉伯胶起保护作用参加明胶
14、或阿拉伯胶起保护作用23 3.3、外表现象、外表现象 液体或固体外表粒子比内部粒子能液体或固体外表粒子比内部粒子能量高，多出的这局部能量称为体系的量高，多出的这局部能量称为体系的外表能。由于内外受力不均匀存在着外表能。由于内外受力不均匀存在着使液面紧缩的力，称为外表张力。使液面紧缩的力，称为外表张力。24 胶胶体体是是一一种种高高度度分分散散的的多多相相体体系系，具具有有很很大大的的比比外外表表，因因此此外外表表能能很很大大。能能量量越越高高，体体系系越越不不稳稳定定，胶胶体体是是热热力力学学的的不不稳定体系。稳定体系。25外表活性剂外表活性剂 外表活性物质：溶于水后能显著降低外表活性物质：溶
15、于水后能显著降低水的外表能外表张力的物质称为外表水的外表能外表张力的物质称为外表活性剂。乳化剂是一种外表活性物质。活性剂。乳化剂是一种外表活性物质。 从分子结构来看，其特点是具有双亲基团从分子结构来看，其特点是具有双亲基团的物质：亲水基：如的物质：亲水基：如-OH,-COOH,-NH2,-SO3H-OH,-COOH,-NH2,-SO3H等，等，是极性局部，溶于水；憎水基是极性局部，溶于水；憎水基( (亲油性亲油性) )如烷基、如烷基、苯基等，是非极性局部，溶于油。苯基等，是非极性局部，溶于油。26亲油基亲油基亲水基亲水基27亲油基亲油基 亲水基亲水基如：如：CH3(CH2)16COONa乳化剂
16、在水面上定向排列乳化剂在水面上定向排列肥肥皂皂是是最最常常见见的的外外表表活活性性物物质质，它它是是硬硬脂脂酸酸的的钠盐。钠盐。 C17H35-COONa。 亲亲油油基基 亲亲水水基基 注注：外外表表活活性性物物质质在在两相间的排列两相间的排列28【课后小结】【课后小结】 电解质的阳离子对负溶胶起聚沉作用，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。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，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。反离子的价数越高，聚沉能力越
17、强。29【1】由】由10mL0.05molL3的的KCl溶液与溶液与100mL0.002molL-3的的AgNO3溶液混合制得溶液混合制得的的AgCl溶胶，假设分别用以下电解质使其聚溶胶，假设分别用以下电解质使其聚沉，那么聚沉值的大小次序为沉，那么聚沉值的大小次序为 aAlCl3ZnSO4KClbKClZnSO4AlCl3cZnSO4KClAlCl3dKClAlCl3ZnSO4自测题自测题30【2】制备】制备AgI溶胶时，三支烧杯盛有溶胶时，三支烧杯盛有25mL，0.016moldm3的的AgNO3 溶液，分别参加溶液，分别参加0.005moLdm3的的NaI溶液溶液60mL，80mL和和10
18、0mL 1)三种不同参加量的烧杯中各有什么现象三种不同参加量的烧杯中各有什么现象? 2) 溶胶中参加直流电压，胶体粒子如何运动溶胶中参加直流电压，胶体粒子如何运动?31答答：1) 第第一一只只烧烧杯杯中中AgNO3过过量量，第第二二只只烧烧杯杯中中AgNO3与与NaI物物质质的的量量相相等等，第第三三只只烧烧杯杯中中NaI过过量量。因因此此第第一一只只烧烧杯杯和和第第三三只只烧烧杯杯生生成成AgI溶胶，第二只烧杯生成溶胶，第二只烧杯生成AgI沉淀。沉淀。 2) 第一只烧杯中溶胶胶团结构为第一只烧杯中溶胶胶团结构为(AgI )m n I- - (n - x ) Na+ x- - x Na+ (AgI )m n Ag+ (n - x ) NO3- - x x NO3- - 3第三只烧杯中溶胶胶团结构为第三只烧杯中溶胶胶团结构为胶粒带正电，向阴极移动。胶粒带正电，向阴极移动。胶粒带负电，向阳极移动。胶粒带负电，向阳极移动。32
