第二章 表面现象和胶体溶液

高分子溶液
二、高分子化合物溶液的特性
（三）高分子化合物溶液的黏度大
高分子化合物溶液有大的黏度是因为高分子化合物有 线状或分枝状结构，在溶液中能牵引介质使得其运动 困难。 影响高分子黏度的因素有：
1.浓度、2.压力 、3.温度 、4.时间
第三节
高分子溶液
三、高分子化合物对溶胶的保护作用
在溶胶中加入一定量的高分子溶液，能显著地提高溶 胶对电解质的稳定性，这种现象称为高分子溶液对溶胶 的保护作用。
第二节
溶胶
一、溶胶的性质
（三）溶胶的电学性质
1.电泳 这种在外电场作用下，胶体粒子在分散介质 中定向移动的现象称为电泳。
第二节
溶胶
一、溶胶的性质
（三）溶胶的电学性质
2.胶粒带电的原因 带电原因大致有两方面，即胶核 的选择性吸附和表面分子的解离。
（1）胶核的选择性吸附 选择性地吸附分散体系中与其组 成结构相似的离子作为稳定剂，以降低其较高的表面能， 并带上相应的电荷。 （2）胶核表面分子的离解 表面分子会发生部分解离， 把与粒子组成相似的离子吸附到表面上使胶粒带电。
学习小结 学习小结
4. 高分子溶液也属于胶体分散系，是均相的稳定体系 ，聚沉时需大量电解质才能破坏其水合膜。高分子化 合物分子量大，粘度大，具有链状结构，易吸附在胶 粒的表面，对溶胶既有保护作用又有敏化作用。
第二节
溶胶
三、溶胶的稳定性和聚沉 使溶胶聚沉的主要方法有： 2.加入带相反电荷的溶胶 带相反电荷的两种胶体 溶液互相混合时，由于胶粒带的电荷相反，彼此吸 引而互相中和，从而发生聚沉。
3.加热 许多胶体溶液在加热时都能发生聚沉，这 是因为加热增加了胶粒运动速度和粒子间的碰撞机 会，同时降低了胶粒的吸附能力，削弱了胶粒的溶 剂化作用，使胶粒聚沉。
第二节 四、凝胶
溶胶
（二）凝胶的主要性质
2.结合水 凝胶溶胀后会吸收水分，与凝胶结合的很牢 固的水分称为结合水。 3.离浆（脱液收缩） 将新制备的弹性凝胶放置一段时 间后，一部分液体会自动缓慢地从凝胶中分离出来， 凝聚的体积也逐渐缩小，这种现象称为离浆或脱液收 缩。
三
第三节 高分子溶液
第三节
高分子溶液
第二节 四、凝胶
溶胶
（一）凝胶的概念和分类
凝胶 ：是亲水胶体溶液在温热条件下为粘稠性流动 的液体，但当温度降低时，呈链状分散的高分子形成 网状结构，分散介质水被全部包含在网状结构之中， 形成了不流动的半固体状物，称为凝胶，形成凝胶的 过程称为胶凝。
第二节 四、凝胶
溶胶
（二）凝胶的主要性质
1.溶胀（膨润） 把干燥的弹性凝胶放于合适的溶液中 ，它会自动吸收液体使其体积增大的现象称为溶胀。 如果溶胀作用进行到一定程度便停止，称为有限溶 胀，例如木柴在水中的溶胀；有的凝胶在溶液中的溶 胀可以一直进行下去，最终使得凝胶的网状骨架完全 消失而形成溶液，称为无限溶胀。
第二节 二、胶团的结构
溶胶
溶胶的结构比较复杂。一个溶胶粒子称为一个胶团。 胶体粒子的中心称为胶核，它由许许多多的原子或分 子聚集而成。固态胶核表面因离解或选择性吸附某种 离子而带电后，以静电引力吸引介质中的反离子。同 时，反离子因热运动而有扩散到整个溶液的倾向。结 果是靠近胶核表面的反离子较多，而离开胶核越远， 反离子越少。
丁达尔现象是胶粒对入射光散射而形成的。
因此可用丁达尔现象来区别溶胶与真溶液、悬浊液 和大分子溶液。
第二节
溶胶
一、溶胶的性质
（二）溶胶的动力性质：
1.布朗运动 胶粒在介质中不停地作无规则的运动， 称为布朗运动。 2.扩散 当溶胶中的胶粒存在浓度差时，胶粒就能自 动地从浓度大的区域迁移到浓度小的区域，最后达到 浓度均匀的状态，这种现象称为扩散。 3.沉降 重力作用下，胶粒受重力的作用逐渐下沉的 现象称为沉降。
第一节 表面现象 三、表面活性物质 表面活性物质：凡是能显著降低溶剂（水）的表面 张力，产生正吸附的物质称为表面活性物质或表面活 性剂。 非表面活性物质：凡是能使溶剂（水）的表面张力 升高或略微降低，产生负吸附的物质则称为非表面活 性物质或表面惰性物质。
第一节 表面现象 三、表面活性物质 表面活性物质能显著降低水的表面张力，与其分子 结构有密切的关系。表面活性剂分子中一般都含有两 类基团： 一类是疏水性（憎水性）或亲脂性的非极性基团， 它们是一些直链的或带有侧链的有机烃基（如烃基、 苯基等）；
第三节
高分子溶液
二、高分子化合物溶液的特性
（一）高分子化合物溶液的形成特征
在形成溶液时，与小分子明显不同之处是要经过溶 胀过程。 （二）高分子化合物溶液的稳定性 高分子溶液本质上是溶液，但它不同于小分子构成 的真溶液，有些性质与溶胶类似。
第三节
高分子溶液
二、高分子化合物溶液的特性
性质 分散系 溶胶 非均匀、多相 高分子溶液 均匀、单相
高分子溶液对溶胶的保护作用，是由于加入的高分子 化合物被吸附在胶粒的表面，将整个胶粒包裹起来，形 成一个保护层。 高分子溶液对溶胶的保护作用在人体的生理过程中有1. 物质在界面上所产生的物理和化学现象称为表面现 象，溶胶的许多性质都与表面现象有关。液体表面存 在着的抵抗扩张的力称为表面张力，能降低溶液的表 面张力、产生正吸附的物质称为表面活性物质或表面 活性剂。表面活性剂在结构上具有亲水和疏水两种基 团。
第二节
溶胶
三、溶胶的稳定性和聚沉
（二）溶胶的聚沉现象
溶胶的稳定性是相对的。在一定条件下，当溶胶的 稳定因素受到破坏，胶粒碰撞时聚集成较大的颗粒而 从分散介质中沉淀析出的现象称为聚沉。
第二节
溶胶
三、溶胶的稳定性和聚沉
使溶胶聚沉的主要方法有：
1.加入电解质 电解质对溶胶的聚沉作用主要是改变 胶粒吸附层的结构。电解质的加入会使扩散层中的反 离子更多的进入吸附层，胶核表面所带电荷被反离子 中和，吸附层随之变薄，溶胶的稳定性下降，最终导 致聚沉。
一、高分子化合物的概念
高分子化合物：又称大分子化合物，是指相对分子量 在一万以上由成千上万个原子所组成的化合物，包括 天然存在的如蛋白质、核酸、淀粉、糖原、纤维素、 橡胶等和人工合成的高聚物如尼龙、有机玻璃以及合 成橡胶等。其相对分子质量约在104~106。其中蛋白质 、核酸等高分子化合物在水溶液中往往以离子形式存 在，因而常称为高分子电解质或聚电解质。
第二节
溶胶
二、溶团的结构
现以AgI溶胶为例来讨论溶胶的结构：
图2-6 AgI胶团结构示意图
第二节
溶胶
二、溶团的结构
如果AgI溶胶中，AgNO3溶液过量，则形成带正电荷的胶粒 ，其胶团的结构式表示为： [(AgI)m·nAg＋·(n-x )NO3 ]x＋·xNO3
--
下面是一些胶团结构式的写法：
分散相
溶解性 热力学稳定性 形成条件 对电解质敏感性 扩散速率 透过性 光学现象
分子、原子或离子聚集体
不溶 不稳定（粒子自动聚集） 需稳定剂 敏感 很慢 透过滤纸、不透过半透膜 丁达尔现象明显
单个高分子
可溶 稳定（粒子不自动聚集） 自动形成 不敏感
很慢
透过滤纸、不透过半透膜 丁达尔现象弱
黏度
小
大
第三节
一定质量的物质分散得越细小，表面积越大，表面 能越高，体系越不稳定。
第一节 表面现象 二、表面吸附
表面吸附：固体或液体表面吸引其他物质分子、原 子或离子聚集在其表面的过程。
（一）固体表面吸附：固体表面可吸附气体或液体 分子以降低其表面张力。 （二）溶液表面吸附：
1.正吸附：体系稳定。
2.负吸附：表层溶质浓度小于溶液内部浓度。
硅胶胶团结构式为： 氢氧化铁胶团结构式： 氢氧化铝胶团结构式：
第二节
溶胶
三、溶胶的稳定性和聚沉
（一）溶胶的稳定因素
1.胶粒带电 同种胶粒带相同电荷，使得胶粒之间互 相排斥。从而阻止胶粒接近、聚集、合并变大。斥力 越大，溶胶越稳定。 2.胶粒表面水合膜的保护作用 胶粒外面包围一层保 护性的水合膜，阻止胶粒互相聚集而保持稳定。水合 膜层越厚，胶粒越稳定。
第二章
表面现象和胶体溶液
目录
第一节 表面现象 第二节 溶胶
第三节 高分子溶液
学习小结
一
第一节 表面现象
第一节 表面现象 一、表面张力与表面能
表面张力：液体表层分子存在被拉入到液体内部的 趋势，即表面存在一种抵抗扩张的力称为表面张力（ γ）这是垂直作用于单位长度相界面上的力。
表面能：表层分子比内层分子多出的一部分能量称 为表面能，以Es表示。
第二节
溶胶
凡胶体分散系包括溶胶、高分子溶液和缔合胶体三 类。胶体的分散相粒子大小为1~100nm，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 子；还可以是微团。 分散介质可以是液体、气体也可以是固体。 溶胶按分散介质存在状态不同，可分为液溶胶、气 溶胶和固溶胶。
第二节
溶胶
溶胶种类
学习小结 学习小结
2. 溶胶粒子是小分子、原子或离子构成的聚集体，其 特征是多相、高分散、聚集不稳定性，是热力学不稳 定体系。胶体具有光学性质和动力学性质，在电场中 发生电泳。溶胶稳定存在的原因是由于布朗运动、胶 粒带电、水化膜存在的结果。
学习小结 学习小结
3. 加少量电解质，加带相反电荷的溶胶都可以中和胶 粒电荷使溶胶聚沉。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。
另一类为亲水性极性基团（如-OH、-COOH、NH2、-SO2OH、-SH等）。
第一节 表面现象 三、表面活性物质 具有性质相反的“两亲性”基团是表面活性剂在化 学结构上的共同特征（下图所示），这种不对称的分 子结构，决定了表面活性物质具有表面吸附、分子定 向排列以及形成胶束等基本性质，其结果降低了表面 张力、使体系趋于稳定。表面活性剂的很多用途都与 这些基本性质有关。
名称
分散介质 气体
分散相 气体 液体 固体 气体 液体
实例 ––– 雾 烟、尘 泡沫胶、生奶油 乳状液、牛奶
气溶胶
气体
气体 液体
液溶胶
液体 液体 固体
固体 气体
液体 固体
溶胶、油漆、细胞液 泡沫塑料、面包、浮石
果冻、珍珠 有色玻璃、合金
固溶胶
固体
固体
第二节
溶胶
一、溶胶的性质
（一）溶胶的光学性质：丁达尔现象，也称乳光现象 。
表面活性物质（肥皂）结构示意图
第一节 表面现象 三、表面活性物质 由于微团的形成减少了疏水基与水的接触表面积， 从而使得系统稳定（如图2-3所示）。由微团形成的 溶液称为缔合胶体。由于表面活性剂的“两亲性”， 它不仅可在气-液界面吸附，也可在其他相界面（如液 -液、液-固等）吸附。
二
第二节 溶胶