第二章 胶体溶液及表面现象

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2.胶粒带电的原因 （1） 胶核界面的选择性吸附： 胶粒能从分散介质中选择性的吸附一种离子，使 其本身带有电荷。 胶核常选择性的吸附组成与其相似的离子。 例：制备Fe(OH)3溶胶，反应为：
FeCl 3+3H 2O
Fe(OH)3+HCl
沸腾
Fe(OH)3+3HCl
部分Fe(OH)3与HCl作用：
B.胶粒带电 D.布朗运动
答案：C
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第二节 高分子化合物



高分子化合物的相对分子质量很大，通常为 104～106。它的许多性质都与相对分子质量大有关。 可分为天然高分子(蛋白质、核酸、淀粉、糖元、 纤维素)和合成高分子(塑料、橡胶等)。 高分子化合物能自动分散到合适的分散介质中形成 均匀的溶液，为均相系统，在热力学上是稳定的---与 真溶液相似。粒子直径大小与溶胶相似---扩散速率慢， 不能子电荷越高，对溶胶的聚沉能 力就越强。这个规律叫做哈迪-叔尔采规则。 一价、二价、三价反离子的临界聚沉浓度之比： (1/1)6:(1/2)6:(1/3)6 =100: 1.8:0.14 （2）同价反离子的聚沉能力虽相差不大，其聚 沉能力随着离子水合半径的减小而增加。 如:一价正离子(对负溶胶)聚沉能力： H+﹥ Cs+﹥ Rb+﹥ NH4+﹥ K+﹥ Na+﹥ Li+ 一价负离子(对正溶胶)聚沉能力： F- ﹥Cl- ﹥Br- ﹥I -﹥OH
硅酸电离出的H+扩散到介质中去， SiO32-则留在 胶核表面，结果使胶粒带负电荷。
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3.胶团的结构---双电层结构
胶核 胶粒 吸附层
胶 团
扩散层
胶团结构示意图无机化学
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1. m个Fe(OH)3分子聚成的固体粒子---胶核。 [ Fe(OH)3]m 2.胶核选择性吸附：nFeO+离子，带正电。 3. 静电作用，吸附少量Cl- , (n-x) Cl吸附层： nFeO+ ·(n-x) Cl胶核与吸附层组成胶粒。 n﹥x，胶粒带x正电荷。 4.据呈电中性的要求，胶粒仍然要吸附 Cl-，这部 分Cl-借助于扩散作用分布于离胶核较远处形成扩散 层: x Cl-。与胶粒带相反电荷的离子，称反离子。
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2.沉降平衡



沉降：分散相粒子在重力作用下渐渐向容器 底部降落的现象称为沉降(sedimentation)。 沉降平衡：胶体分散系一方面粒子受到重力 而下降，而另一方面由于布朗运动引起的扩 散作用而向上，当沉降速度等于扩散速度时， 溶胶体系就处于平衡状态，这种平衡称为沉 降平衡。 沉降平衡时，粒子的分布达到平衡，形成一 定的浓度梯度(底部浓度最大，随着高度的增 加，粒子浓度逐渐降低)。
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（四）溶胶的电学性质
1.电泳和电渗 向U形管中注入有色溶 胶，在液面上加NaCl溶液， 两相之间有一清晰的界面。 插入电极，通直流电后， 可看到负极一端有色溶胶 液面下降，而正极一端液 面上升，表明溶胶向正极 移动。 这种在外电场作用下，胶粒在介质中定向移动的 现象，称为电泳。

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促使溶胶聚沉的主要方法： （一）加入强电解质 原理：一是加入的强电解质解离出的离子破坏了 双电层结构，胶粒失去了静电保护作用；二是强 电解质离子具有很强的溶剂化作用，破坏了胶粒 表面的水化膜。 注意：电解质对溶胶的聚沉作用取决于与胶粒带 有相反电荷的离子，即反离子。 电解质对溶胶的聚沉作用与反离子所带电荷的多 少有关。
答案：A、E 无机化学
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二、溶胶的稳定性和聚沉


稳定性---溶胶是热力学上的不稳定体系，其稳定 性因素主要是胶粒带电和水化膜的存在。 胶粒都带有相同符号的电荷，胶粒之间相互排 斥，阻止两胶粒合并变大；另外胶粒吸附层中的 离子对水分子有吸引力，吸附的水分子在胶粒表 面形成一层水化膜，阻止了胶粒之间的聚结。因 此溶胶中的胶粒能相对稳定地存在。 聚沉---当胶粒的动能增大到能克服这种静电斥 力时，胶粒间就会相互碰撞合并，粒子增大到布 朗运动克服不了重力作用时就出现聚沉。
滤纸孔径1000-5000nm 瓷板孔径100nm
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（二）溶胶的光学性质---丁铎尔现象
令一束聚焦的光束通 过溶胶，则从侧面可以看 到一个发光的圆锥体，这 种 现 象 称 为 Tyndall 效 应 (Tyndall effect) ，又称乳 光现象。 Tyndall现象
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（二）加入带相反电荷的溶胶 带相反电荷的溶胶有相互聚沉能力。例如，用明 矾净水。 （三）加热 加热增加了胶粒的运动速度和碰撞机会，同时降 低了它对离子的吸附作用，从而降低了胶粒所带 电荷的电量和水化程度，使溶胶在碰撞中聚沉。 例如：As2S3溶胶加热至沸，析出淡黄色As2S3沉 淀。
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意义： 电泳现象可以说明胶粒带电荷，并且根据电 泳方向可以确定胶粒带何种电荷。 大多金属氢氧化物溶胶的胶粒带正电 —称为正溶胶。 大多数金属硫化物溶胶、硅胶、金、硫等带负电 — 称为负溶胶。
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电渗：在外电场的作用下，液体介质通过多孔隔膜向 带相反电荷的电极方向移动的现象称为电渗。 若胶粒带正电荷，介质必然带负电荷而向正极移动。 意义：通过电渗管刻度支管中液面的升降，判断液体 介质的移动方向及介质所带的电荷符号。
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同理，可以写出AgBr溶胶的胶团结构式(KBr过 量):
｛[AgBr]m·nBr- ·(n-x) K＋ ｝x－ ·x K＋
胶核 胶粒 胶团 吸附层 扩散层
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练习：1.在AgNO3溶液中加入过量的KI溶液，得到溶胶的 胶团结构可表示为 （ ） A.[(AgI)m· nI-·(n-x)K+]x-· xK+ B.[(AgI)m· nNO3-·(n-x)K+]x-· xK+ C.[(AgI)m· nAg+·(n-x)I-]x－· xK+ D.[(AgI)m· nAg+∙ (n-x)NO3-]x+∙xNO3E.[(AgI)m· nAg+·(n-x)NO3-]x+· xI2.混合AgNO3和KI溶液制备AgI负溶胶时，AgNO3和KI间的 关系应是 （ ） A.c (AgNO3) > c (KI) B.V (AgNO3) > V (KI) C.n (AgNO3) > n (KI) D.n (AgNO3) = n (KI) E.n (AgNO3) < n (KI)
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分散介质
气体 气体 液体 液体 液体 固体 固体 固体
分散相
液体 固体 气体 液体 固体 气体 液体 固体
名 称
气溶胶 气溶胶 泡沫胶 乳状液 溶胶 泡沫 凝胶 固体溶胶
实 例
雾 烟 生奶油 牛奶 油漆，细胞液 浮石 果冻 红宝石玻璃
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一、溶胶的性质

（一）胶粒对过滤器的通透性
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1.下列四种电解质对某种AgCl溶胶的临界聚沉 浓度（mmol· L-1）分别是：NaNO3(300)， Na2SO4（295），MgCl2(25)，AlCl3(0.5)，则 该种AgCl溶胶的类型和胶粒所带电荷的电性分 别是（ ） A.正溶胶、正电性 B.正溶胶、负电性 C.中性溶胶、电中性 D.负溶胶、正电性 E.负溶胶、负电性
胶粒由许多分子聚集而成 分散相与分散介质亲和力小 非 均 相 分 散 系 统 ， Tyndall 现象明显 不稳定系统，加入少量电解 质后即可产生聚沉 粘度和渗透压较小
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三、高分子溶液对溶胶的保护作用和敏 化作用



在溶胶中加入一定量的高分子，能显著提高溶胶的稳定性， 这种现象称为高分子对溶胶的保护作用。 原因是：高分子物质吸附在溶胶粒子表面，包围住胶粒， 形成一层高分子保护膜，使其对介质的亲和力加强，阻止 了胶粒之间的直接接触，从而增强了溶胶的稳定性。 但有时，加入少量的高分子溶液，不但起不到保护作用， 反而降低了溶胶的稳定性，甚至发生聚沉，这种现象称作 敏化作用。 原因是：浓度低时，无法将胶体颗粒表面完全覆盖，一个 高分子长链可同时吸附多个胶粒，把胶粒聚集起来产生沉 淀。
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一、高分子化合物的概念

高分子化合物概念：单个分子相对分子量在一万 以上的大分子。 蛋白质、核酸、糖原、存在体液中重要物质； 人体肌肉、组织；又如天然橡胶等 据来源 可分为天然的和合成的
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二、高分子化合物溶液的形成和特征
表2-1 高分子溶液与溶胶性质的比较 高分子溶液 胶粒是单个的高分子化合物 分散相与分散介质亲和力强 均相分散系统，Tyndall现象 不明显 稳定系统，加入少量电解质 无影响，加大量电解质凝聚 粘度和渗透压较大 溶 胶
答案：D、B
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4.某溶胶在电泳时胶粒向阳极移动，将该溶胶分 别加入到①蔗糖溶液 ②氯化钠溶液 ③硅酸溶 胶 ④氢氧化铁溶胶中，不发生聚沉的是（） A.①和② B.②和③ C.①和③ D.①和④ 答案：C E.③和④

5.胶体的本质特征是 A.Tyndall现象 C.胶粒直径为1～100nm
第二章 胶体溶液及表面现象
本章学习重点：概念的理解。
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主要内容

第一节 溶胶
第二节 高分子化合物溶液 第三节 凝胶 第四节 物质的表面现象
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第一节 溶胶
胶体分散系包括溶胶、高分子溶液和缔合胶 体三类。胶体的分散相的粒子的大小为1~100 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子。分散介质可以是液体、 气体，或是固体。