《基础化学》 胶体和乳状液

2021-03-01
第五章 胶体和乳状液
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第一节 溶胶
1. 布朗运动 因为介质分子不断碰撞这些 粒子，碰撞的合力不断改变 其运动方向和位置，成为无 规则的运动（如图5-2）。
图5-2 布朗运动
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第一节 溶胶
2 扩散和沉降平衡
溶胶是高度分散的多相亚稳定系统。
蛋白质、核酸水溶液，橡胶的苯溶 液等
微乳液
>10-7 m
粗分散系（悬浊液、乳 浊液）
微乳滴 粗分散粒子
非均相、亚稳定系统；分散相粒子 扩散较慢
人造血浆、药Leabharlann Baidu微乳制剂等
非均相、不稳定系统；易聚沉或分 层
泥浆、乳汁等
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第一节 溶胶
一、溶胶的制备 1.一类是用物理破碎的方法使大颗粒物质分散成胶粒的 分散法 2.另一类是用化学反应使分子或离子聚集成胶粒的凝聚 法。例如： 将FeCl3溶液缓慢滴加到沸水中，反应为 FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCl 生成的许多Fe(OH)3分子凝聚在一起， 形成透明的红褐色溶胶
[(AgI)m·nI-·(n-x)K+]x-·x K+
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第一节 溶胶
除胶核表面的选择性吸附外，胶核表面分子的 解离也可造成胶粒带电。例如
硅酸(SiO2·H2O, 即H2SiO3)溶胶的表面 解离为SiO32－和H+
H2SiO3 HSiO3－
HSiO3－＋H+ SiO32－ ＋H+
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第一节 溶胶
三、胶团结构
[Fe(OH)3]m nFeO+ (n-x)Cl- x+ xCl-
胶核
吸附层
扩散层
胶粒
胶团
溶胶的胶核（原子、分子的聚集 体）有选择性地吸附与其组成类 似的某种离子（称为吸附离子） 作为稳定剂，使其表面带有一定 的电荷。
图5-7 Fe(OH)3胶团
第五章 胶体和乳状液
内容提要 • 溶胶的制备和性质 • 溶胶的相对稳定性因素、胶团结构、电动电位
和聚沉 • 高分子化合物溶液和凝胶 • 表面活性剂和胶束 • 乳状液、微乳液及其应用
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分散系统的分类
分散相粒子 大小
分散系类型
分散相粒子
性质
举例
<10-9 m
溶液
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第一节 溶胶
（三）溶胶的电学性质-电泳和电渗 1. 用惰性电极在溶胶两端施加直流 电场，可观察到胶粒向某一电极 方向运动。这种在电场作用下， 带电粒子在介质中的定向运动称
为电泳(electrophoresis)。
图5-4 电泳
电泳实验说明溶胶粒子是带电的，由电泳的方向可 以判断胶粒所带电荷的性质。
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第一节 溶胶
（三）溶胶的聚沉 胶粒在一定条件下聚集成较大的颗粒而导致沉 淀的现象称为聚沉(coagulation)。 不同的电解质，对溶胶的聚沉能力不同 叔尔采-哈迪(Schulze Hardy)经验规则表明，电 荷相同的反离子，聚沉能力几乎相等；而反离 子的电荷越高，聚沉能力也急剧增强。
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第一节 溶胶
2.若在外电场作用下，分散介质的定向移动现象 称为电渗(electroosmosis)。
若将溶胶吸附于高分子多孔 膜中限制其跟随介质流动， 在外加电场作用下，由于胶 粒被固定，自由流动的介质 却能在电场中向与介质表观 电荷相反的电极方向移动
图5-5 电渗
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回溶胶结构 2021-03-回01 溶胶稳定性
第五章 胶体和乳状液
回溶胶的聚沉
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第一节 溶胶
四、溶胶的相对稳定因素及聚沉 （一）溶胶的相对稳定因素 1. 胶粒带电 2. 溶胶表面的水合膜 3. Brownian运动
（二）高分子化合物溶液对溶胶的保护作用 在溶胶中加入适量高分子化合物溶液，可以显著地增 加溶胶的相对稳定性，这种现象称为高分子化合物溶 液对溶胶的保护作用(protective action)。
答案：[(AgI)m·nAg+·(n-x)NO3-]x+·x NO3－
总
结
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胶核优先吸附与其组成类似的离子而在
胶核表面形成双电层结构。改变两种反应物 的用量，可使制备的溶胶带有不同符号的电 荷。
当KI过量时，AgI胶核吸附过量的I- 离子 而带负电荷；反之，当AgNO3过量时，AgI胶 核则吸附过量的Ag+离子而带正电荷。
小分子或离子
均相、稳定系统；分散相粒子扩散 快
NaCl水溶液、乙醇水溶液等
溶胶
胶粒（分子、离子、原子聚 集体）
非均相、亚稳定系统；分散相粒子 扩散较慢
Fe(OH)3 、 As2S3 溶 胶 及 Au 、 S 等 单 质溶胶等
10-9 m ~10-7 m
胶体分 散系
高分子溶 液
高分子
均相、稳定系统；分散相粒子扩散 慢
• 一方面溶胶中的胶粒有自发聚结的趋势。在 重力场中，胶粒受重力的作用而要下沉，这一 现象称为沉降(sedimentation)；
• 另一方面当溶胶中的胶粒存在分散密度差别 时，胶粒将从分散密度大的区域向分散密度小 的区域迁移，这种现象称为扩散(diffusion)。
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第五章 胶体和乳状液
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第一节 溶胶
当分散粒子的大小和光的波长接近或略小时， 如溶胶粒径在1~100nm之间，光波被分散粒子 散射，因此可从垂直方向观察到散射光带
（二）溶胶的动力学性质
溶胶粒子时刻处于无规则的运动状态，因而表 现出扩散、渗透、沉降等与溶胶粒子大小及形 状等属性相关的运动特性，称为动力学性质。
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第一节 溶胶
二、溶胶的性质 （一）溶胶的光散射 在暗室或黑暗背景下，用一束 强光照射在溶胶上，从光束的 垂直方向观察，可以清晰地看 到一条光带（如图5-1），这是 胶体分散系特有的光学性质， 称为丁铎尔现象(Tyndall effect)。图5-1 丁铎尔现象
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例题：利用AgNO3溶液和KI溶液制备AgI溶 胶的反应为
AgNO3 + KI → AgI + KNO3
若将24.0 ml 0.0200 mol·L-1的KI溶液和200 ml 0.0500 mol·L-1AgNO3溶液混合，制备AgI溶 胶，写出该溶胶的胶团结构式，并判断其在 电场中的电泳方向。