第12章 胶体化学
第十二章胶体化学
介质中定 向移动的现象，称为电泳。
＋
－
界面法测电泳装置示意图
实验测出在一定时 间内界面移动的距离，可
求得粒子的电泳速度，由 电泳速度可求出胶体粒子
的 电势
NaCl溶液 Fe(OH)3溶胶
20
第二十页，共37页。
对于球形质点：当粒子半径大，双电层厚度薄时
u v 或 v
I ：散射光强 ； V ：一个粒子的体积； n : 分散相的折射率；
：散射角；
I0 : 入射光强；
C ：单位体积中的粒子数；
n0：分散介质的折射率；
l : 观测距离
8
第八页，共37页。
§12－3 胶体系统的动力性质
1. Brown 运动 胶体粒子在介质中作无规则行走运动
Einstein-Brown平均位移公式：
2. 憎液溶胶的聚沉 溶胶粒子合并、长大，进而发生沉淀的现象，称为聚
沉。
(1) 电解质的聚沉作用 聚沉值使溶胶发生明显的聚沉所需电解质的最小浓度 聚沉能力聚沉值的倒数
28
第二十八页，共37页。
电解质对溶胶的聚沉规律：
(i)反离子的价数起主要作用 价数，聚沉值，聚沉能力 聚沉值1/Z 6，聚沉能力Z 6
介质的粘度，单位为Pa · s。
21
第二十一页，共37页。
（2）电渗 在外电场作用下，分散介质通过多孔固体（膜
）而定向移动的现象，称为电渗。
－
＋
电渗示意图
（3）流动电势 在外力作用下，迫使液体通过多孔隔膜
（或毛细管）定向流动，在多孔隔膜两端所 产生的电势差，称为电渗。
（可视为电渗的逆过程）
22
第二十二页，共37页。
物化 第十二章 胶体化学
二、 胶体系统的分类
1、按胶体溶液的稳定性可分为两类 憎液溶胶：难溶物分散在介质中，有很大 的相界面，易聚沉，是热力学上不稳定、 不可逆体系。 亲液溶胶： 大分子分散在合适的溶剂中， 是热力学稳定、可逆体系。
2、按分散相和分散介质的聚集状态可分为
气溶胶、液溶胶和固溶胶三大类
分散介质 分散相 气 液 液 固 气 液 固 气 液 固 名 称 实 例
固
(液 )气 溶 胶 (固 )气 溶 胶 (气 )液 溶 胶 -泡 沫 (液 )液 溶 胶 -乳 状 液 (固 )液 溶 胶 -悬 浮 液 (气 )固 溶 胶 (液 )固 溶 胶 (固 )固 溶 胶
云、雾、油烟 烟尘、粉尘 肥皂泡沫 牛奶、含水原油 AgI 溶 胶 、 油 墨 泡沫塑料 珍珠、蛋白石 有色玻璃、合金
热力学不稳定性 ：胶核粒子有互相聚集而降低 其表面积的趋势
因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力 学不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小 粒子会自动聚结成大粒子。
四、胶体的特征
动力稳定性强 散射作用明显 扩散速度慢 渗透压低 不能通过半透膜
五、胶体系统的制备与净化
1、胶体系统的制备
沉降平衡时粒子的高度分布公式
通过沉降速率的测定求算粒子半径
利用在超离心力场中的沉降平衡测定胶团或大分子物质的摩尔质量
14-4 胶体系统的电学性质
1、电动现象
电泳、电渗、沉降电势和流动电势统称为
溶胶的电动现象。
电泳是带电的胶粒在电场作用下作定向移动
若在多孔膜（或毛细管）的两端施加一 定电压，液体将通过多孔膜而定向流动，这 种现象称为电渗。
( z 1)cRT
唐南平衡(Donnan)
NazP NaCl
最新第十二章 胶体化学
分散介质(dispersing medium):另一种连续分布 的物质
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2021/1/11
12.0 概述
表 12.0.1 分散系统按分散相粒子大小分类
系统 真溶液 胶体系统 粗分散系统
分散相粒子 直径 d
实例
各种分子、原子、离子溶液
d < 1 nm 如乙醇水溶液、NaCl 水溶液、
（1）分散法 用机械、化学等方法使固体的粒子变小。
（2）凝聚法 使分子或离子聚结成胶粒。
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2021/1/11
溶胶的制备--研磨法
1.研磨法 用机械粉碎的方法将固体磨细。 这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔
韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废 轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。
胶体系统中的分散相可以是一种物质，也可以是多种物质， 可以是由许多原子或分子组成的粒子，也可以是一个大分子。
胶体系统通常还可分为三类：
1）溶胶 — 分散相不溶于分散介质，有很大的相界面，很高的 界面能，因此是热力学不稳定系统；
2）高分子溶液— 以分子形式溶于介质，没有相界面，为均相 热力学稳定系统；
物理化学电子教案—第十二章
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2021/1/11
第十二章 胶体化学
12.0 概述 12.1 溶胶的制备 12.2 溶胶的光学性质 12.3 溶胶的动力学性质 12.4 溶胶的电学性质 12.5 溶胶的稳定和聚沉
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2021/1/11
第十二章 胶体化学
12.6 乳状液 12.7 泡沫 12.8 悬浮液 12.9 气溶胶 12.10 高分子化合物的渗透压和粘度
第十二章 胶体化学
胶体化学考研辅导答案1、胶体的基本特征为（多相性）、（高分散性）、（热力学不稳定性）2、对胶体分散体系，分散相的颗粒大小范围一般为（B）由于各教材不太一样，参考考研学校指定的教材A. 10-7~10-5mB. 10-9~10-7mC. 10-3~10-5mD. 10-1~10-9m3、溶胶与大分子溶液的相同点是（C）A、热力学稳定体系B、热力学不稳定体系C、动力学稳定体系D、动力学不稳定体系4、（B）描述最能说明胶体体系A、不均匀体系B、超微多相体系C、纳米体系D、能产生光反射的体系5、胶体的丁达尔效应是由于分散相粒子对光产生散射作用。
对6、当入射光波长（大于）胶体粒子线度时，则可出现Dyndall效应7、Dyndall现象是胶体粒子对光产生（散射）引起的，入射光波长越短，则此现象越（强）；这是因为短波长的光容易发生（散射）；信号灯常用红灯，因为红色光的波长(长)，不容易（散射)，容易（透射），使人们容易看到信号8、丁达尔效应最强的是（D）A、纯净空气B、蔗糖溶液C、大分子溶液D、金溶胶9、有关溶胶粒子的Brown运动，（B）说法不正确A、其与介质粘度和温度有关B、溶胶体系中只有Brown运动，无分子热运动C、与分子热运动的本质相同D、将导致涨落现象的发生10、当溶胶达到沉降平衡时，体系浓度保持均匀且不随时间改变。
错11、对于电动电势的描述，（B）不正确A 表示胶粒溶剂化层界面到均匀液相内的电势B其绝对值总是大于热力学电势C其值易随外加电解质而变化D当双电层被压缩到与溶剂化层叠合时，其以零为极限E电动电势一般不等于扩散电势12、对Stern双电层模型的描述，正确的是（ABCD）Aφ0的数值主要取决于溶液中与固体呈平衡的离子浓度Bξ电势随溶剂化层中离子的浓度而改变，少量外加电解质对其数值会有显著的影响，可以使其降低，甚至反号C少量外加电解质对φ0并不产生显著影响D利用双电层和ξ电势的概念，可以说明电动现象13、电泳和电渗的主要区别（电泳是固动液不动，电渗是液动固不动）14、电泳是（胶粒）的定向移动，在一定温度下，电泳速率取决于（电势梯度的大小、粒子带电的多少、粒子体积的大小）15、 U 型管有AgCl 的多孔塞，两侧通直流电，分散介质为NaCl, 则液体向_负极移动；分散介质为AgNO3, 则液体向_正_极移动16、胶体系统的电泳现象表明（ B ）A. 分散介质不带电B. 胶体粒子带有大量的电荷C. 胶团带电D. 胶体粒子处于等电状态17、凡溶胶达到了等电状态，说明胶粒（D ）A 带电，不易聚沉B 不带电，很容易聚沉C 不带电，不容易聚沉D 带电，容易聚沉18、一定的高聚物加入溶胶中可使溶胶聚沉，其聚沉作用主要是（搭桥效应）（脱水效应）（电中和效应）19、在三个烧瓶中分别盛0.02L 的Fe(OH)3溶胶，分别加入NaCl 、Na 2SO 4和Na 3PO 4溶液使其聚沉，至少需加入电解质的数量为1mol/L 的NaCl0.021L 、0.005mol/L 的Na 2SO 4 0.125L 、0.0033mol/L 的Na 3PO 40.0074L ，（1）计算各电解质的聚沉值和聚沉能力（2）判断胶粒带什么电荷解：（1）聚沉值和聚沉能力分别为NaCl:L mol /512.0021.002.0021.01=+⨯ 1/0.512=1.953L/mol Na2SO4:L mol /1031.4125.002.0125.0005.03-⨯=+⨯ 1/(4.31×10-3)=232L/molNa 3PO 4: L mol /1091.80074.002.00074.00033.04-⨯=+⨯ 1/(8.91×10-4)=1122L/mol (2)根据聚沉值和聚沉能力的大小，可以判断胶粒带负电20：将10cm3，0.03mol•dm -3的KCl 溶液和80 cm3，0.007mol•dm -3的AgNO3溶液混合以制造溶胶。
第十二章 胶体化学
第十二章 胶体化学12.1 如何定义胶体系统？胶体系统的主要特征是什么？答：按分散质粒子线度的大小定义，粒子线度在1~100nm 之间的分散系统为胶体；小于1nm 及大于100nm 的分散系统则分别为真溶液和粗分散系统。
胶体系统的主要特征是：高度分散的多相性和热力学不稳定性。
12.4 什么是ξ电势？如何确定ξ电势的正、负号？ξ电势在数值上一定要少于热力学电势吗？请说明原因。
答：ξ电势就是当固液两相发生相对运动时，不滑动面所包围的带电体与溶液本体之间的电势差。
ξ电势的正、负号取决于胶粒所带电荷的符号。
胶粒带正电时ξ>0；胶粒带负电时ξ<0。
ξ电势在数值上不一定小于热力学电势E 。
一般情况下，ξ<E ，这是由于在静电力作用下反离子进入固、液两相滑动面之内，使胶粒带电荷数量减少所造成的。
但如果静电力不起主导作用，有可能由于同号离子被强烈地吸附进滑动面，致使胶粒所带电荷得以增强，此时，ξ电势就比热力学电势E 大。
12.7 在 NaOH 溶液中用HCHO 还原HAuCl 4可制得金溶胶：HAuO 2+5NaOH==NaAuO 2+3H 2O2NaAuO 2+3HCHO+NaOH==2Au(s)+3HCOONa+2H 2O(1) NaAuO 2是上述方法制得金溶胶的稳定剂，试写出该金溶胶胶团结构的表示式。
(2)已知该金溶胶中含Au(s)微粒的质量浓度ρ(Au)=1.00㎏·m -3。
金原子的半径r 1=1.46×10-10m ，纯金的密度ρ=19.3×103㎏·m -3。
假设每个金的微粒皆为球形，其半径r 2=1.00×10-8m 。
试求：(a)每立方厘米溶胶中含有多少金胶粒？(b)每立方厘米溶胶中，胶粒的总表面积为多少？(c)每个胶粒含有多少金原子？解：(1)Au(s)的固体表面易于吸附AuO 2-离子，Na +为反离子，故其胶团结构式为：{}+-+-⋅-⋅⋅x N a Na x n nAuO Au x m胶粒)()(2 胶核胶团(2)(a)每个胶粒的质量kgr V m 203383210084.8103.19)1000.1(14.33434--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯===ρπρ 则每立方厘米溶胶中含胶粒个数为个162031024.110084.810/)(⨯=⨯=--m Au ρ(b) 每立方厘米溶胶中，胶粒的总表面积A 总=每个胶粒面积×1dm 3溶胶胶粒个数=4πr 22×1.24×1016=4×3.14×(1×10-8)2×1.24×1016=15.5m 2(c)若按质量计算，则每个胶粒中金原子个数为个原子胶粒5323203201047.21097.1961002.610084.8/1010084.8/⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=----L M m m Au 若按体积计算，扣除原子间堆积空隙后(空隙率为26%)，每个 胶粒中金原子个数为 个原子胶粒510831231321038.21046.11000.1%74)%(74)34/()34%(74V %74⨯=⨯⨯===⨯--r r r r V ππ12.8 某粒子半径为30×10-7cm 的金溶胶，25℃时，在重力场中达到沉降平衡后，在高度相距0.1mm 的某指定体积内粒子数分别为277个和166个，已知金与分散介质的密度分别为19.3×103㎏·m -3及1.00×103㎏·m -3。
第12章 胶体化学
2H2S(稀）+ SO2(g) → 2H2O +3S (溶胶）
Na2S2O3 +2HCl → 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶胶） D.离子反应制氯化银溶胶 AgNO3（稀）+ KCl（稀） → AgCl (溶胶） +KNO3
2.物理凝聚法 A. 更换溶剂法
利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制备溶胶，
而且两种溶剂要能完全互溶。 例1.松香易溶于乙醇而难溶于水，将松香的乙醇溶液滴入水 中可制备松香的水溶胶 。 例2.将硫的丙酮溶液滴入90℃左右的热水中，丙酮蒸发后， 可得硫的水溶胶。 B.蒸气骤冷法
将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶。
溶胶的净化 在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质， 如制备 Fe(OH)3溶胶时生成的HCl。 少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电 解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。 净化的方法主要有渗析法和超过滤法。
（1）渗析法 简单渗析 将需要净化的溶胶放在 羊皮纸或动物膀胱等半透膜制成的 容器内，膜外放纯溶剂。
利用浓差因素，多余的电解质离子 不断向膜外渗透，经常更换溶剂， 就可以净化半透膜容器内的溶胶。 如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快渗析速度。 电渗析 为了加快渗析速度，在装有 溶胶的半透膜两侧外加一个电场，使 多余的电解质离子向相应的电极作定 向移动。溶剂水不断自动更换，这样 可以提高净化速度。这种方法称为电 渗析法。
两侧溶胶的浓度不同，C1>C2。 由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，可以观察到 胶粒从C1区向C2区迁移的现象，这就是胶粒的扩散作用。
D—扩散系数：单位浓度梯度下，单位时间通过单位 面积的扩散质量。 D值反映了物质的扩散能力，D值 越大，物质的扩散能力越强。
第十二章胶体化学详解演示文稿
粒子小，扩散作用为主；粒子大，沉降作 用为主；粒子大小相当，重力作用与扩散作用相
近，构成沉降平衡。
第二十四页，共85页。
3. 沉降与沉降平衡
微小粒子在重力场中的沉降平衡，
ln
C2 C1
Mg RT
1
0
h2
h1
大气分子的浓度随距地面高度而变化，
这是反离子受到的相反的两种作用的结果， 一方面是质点表面的静电吸引，一方面是离子热
运动。两种作用平衡的结果，令反离子越靠近固体 表面浓度越高，随距离增加浓度下降，形成一个反 离子的扩散层。
第二十九页，共85页。
(3)斯特恩模型：该模型认为离子有一定大小， 而且离子与质点表面除了静电作用外，还有范德华 引力。因此，在靠近表面1~2个分子厚的区域内，反 离子受到强烈地吸引，会牢固地结合在表面，形成 一个紧密的吸附层，称为固定吸附层或斯特恩层； 其余反离子扩散地分布在溶液中，构成双电层的扩 散部分。
2. 瑞利公式
(1) 只有溶胶有明显的丁铎尔效应；
(2) 蓝、紫光散射最强，红光散射最弱；
(3) 分散相和分散介质折射率相差越大，乳光效 应越强；
(4) 乳光强度又称为浊度。
第十八页，共85页。
3. 超显微镜
超显微镜在黑暗的视野下，从垂直于入射光的 方向上观察，可以在整个黑暗的背景内看到一个个闪 闪发光、不断移动的光点，恰似黑夜观天可见满天星 斗闪烁。
固、液两相在离子吸附、解离、静电引力等作 用下，而带有电荷，从而形成双电层。
(1) 亥姆霍茨模型：固液两相界面层整齐地排 列着正负离子，正负电荷的分布如同平板电容器， 在平板内电势直线下降，两层间距离很小，与离子 半径相当。
第十二章胶体化学主要公式及其适用条件
第十二章 胶体化学主要公式及其适用条件1． 胶体系统及其特点胶体：分散相粒子在某方向上的线度在1～100 nm 范围的高分散系统称为胶体。
对于由金属及难溶于水的卤化物、硫化物或氢氧化物等在水中形成胶体称憎液溶胶（简称为胶体）。
憎液溶胶的粒子均是由数目众多的分子构成，存在着很大的相界面，因此憎液溶胶具有高分散性、多相性以及热力学不稳定性的特点。
2． 胶体系统的动力学性质（1） 布朗运动胶体粒子由于受到分散介质分子的不平衡撞击而不断地作不规则地运动，称此运动为布朗运动。
其平均位移可x 按下列爱因斯坦－布朗位移公式计算2/1)π3/(ηr L RTt x =式中：t 为时间，r 为粒子半径，η为介质的粘度。
（2） 扩散、沉降及沉降平衡扩散是指当有浓度梯度存在时，物质粒子（包括胶体粒子）因热运动而发生宏观上的定向位移之现象。
沉降是指胶体粒子因重力作用而发生下沉的现象。
沉降平衡：当胶体粒子的沉降速率与其扩散速率相等时，胶体粒子在介质的浓度随高度形成一定分布并且不随时间而变，这一状态称为胶体粒子处于沉降平衡。
其数密度C 与高度h 的关系为}{[])()/(1)/()/ln(12012h h RT Mg C C ---=ρρ式中ρ及ρ0分别为粒子及介质的密度，M 为粒子的摩尔质量，g 为重力加速度。
此式适用于单级分散粒子在重力场中的沉降平衡。
3． 光学性质当将点光源发出的一束可见光照射到胶体系统时，在垂直于入射光的方向上可以观察到一个发亮的光锥，此现象称为丁达尔现象。
丁达尔现象产生的原因是胶体粒子大小，小于可见光的波长，而发生光的散射之结果。
散射光的强度I 可由下面瑞利公式计算：()22222200422209π1cos 22n n V C I I l n n αλ⎛⎫-=+ ⎪+⎝⎭式中：I0及λ表示入射光的强度与波长；n 及n0分别为分散相及分散介质的折射率；α为散射角，为观测方向与入射光之间的夹角；V 为单个分散相粒子的体积；C 为分散相的数密度；l 为观测者与散射中心的距离。
第十二章 胶体化学
第十二章胶体化学贾晓辉1．下列性质中既不属于溶胶动力学性质又不属于电动现象的是A.电导B.电泳C. Brown运动D. 沉降平衡2．在Tyndall效应中，关于散射光强度的描述，下列说法中不正确的是A 随入射光波长的增大而增大B 随入射光波长的减小而增大C 随入射光强度的增大而增大D 随粒子浓度的增大而增大3．对As2S3水溶胶，当以H2S为稳定剂时，下列电解质中聚沉能力最强的是A. KCl B. NaCl C. CaCl2 D. AlCl34．用等体积的0.05mol·m-3AgNO3溶液和0.1mol·dm-3KI溶液混合制备的AgI 溶胶，在电泳仪中胶粒向A.正极移动B.负极移动C.不移动D.不能确定5．对一胶粒带正电的溶胶，使用下列电解质聚沉时，聚沉值最小的是A. KClB. KNO3C. K2C2O4D. K3[Fe(CN)6]6．电动电势ζ是指A. 固体表面与滑移面的电势差B. 固体表面与溶液本体的电势差C. 滑移面与溶液本体的电势差D. 紧密层与扩散层分界处与溶液本体的电势差7．外加电解质可以使溶胶聚沉，直接原因是A. 降低了胶粒表面的热力学电势0B. 降低了胶粒的电动电势ζC. 同时降低了0和ζD. 降低了|0 |和|ζ|的差值蒋军辉胶体化学一.填空题1.溶胶系统所具有的三个基本特点是; ;。
2.在超显微镜下看到的光点是 ,比实际胶体的体积大数倍之多，能真正观测胶体颗粒的大小与形状的是_。
3.溶胶的动力性质包括。
4.用和反应制备溶胶当过量时胶团结构式为。
当过量时，胶团结构式为,在电泳实验中该溶胶的颗粒向移动。
5.关于胶体稳定性的D LVO理论认为，胶团之间的吸引力势能产生于;而排斥力势能产生于。
6.当用等体积的溶液制备Ag Br溶胶，其胶体结构为,请标出胶核，胶粒，胶团，上述溶胶在中，聚沉值最大的是。
7.在外加电场作用下，胶粒在分散介质中的移动称为。
8.胶体系统的光学性质表现为 ,电学性质表现为。
第十二章 胶体化学
D RT 6L π rη
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将上式与（12.3.1) 式结合，可得：
x2 RTt RT 2t 2Dt 12.3.2a
3Lπrη 6Lπrη
D x2 12.3.2b
2t
由测量一定时间间隔t内的粒子平均位移 x ，
MmL 16ρ π 2L()2R ηD T 3
(12.3.4)
注意： 1)当胶体粒子为多级分散时，由（11.10.2）求得的
为粒子平均半径；
2）若粒子非球形，则算得半径为表观半径；
3）若粒子有溶剂化，算出半径为溶剂化粒子半径。
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3. 沉降与沉降平衡
多相分散系统中的粒子，因受重力作用而下沉的 过程，称为沉降。 沉降与布朗运动所产生的扩散为一 对矛盾的两个方面。
31
胶体系统的扩散与溶液中溶质扩散一样，可用Fick 扩散第一定律来描述：
dn dt
DAS ddxc
单位时间通过某一截面的物质的量dn/dt与该处的 浓度梯度dc/dx及面积大小As成正比，其比例系数D
称为扩散系数，负号是因为扩散方向与浓梯方向相 反
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32
D 扩散系数 单位浓度梯度下，单位时间通过单位面积的物
………………… …………………
(12. 3. 5) ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
物理化学第十二章胶体化学课件演示文稿
实例
云，雾，喷雾 烟，粉尘
肥皂泡沫 牛奶，含水原油 金溶胶，油墨，泥浆
泡沫塑料 珍珠，蛋白石 有色玻璃，某些合金
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§12-1 溶胶的制备
分散法 粗分散系统 大变小
胶体系统
聚集法 小变大
d >1000nm
1 < d <1000nm
分子分散系统
d < 1nm
1．分散法：
（1）胶体磨 （2）气流粉碎机（又称喷射磨） （3）电弧法—用于制备贵金属的水溶胶
2. 凝结法
（1）物理凝聚法
①蒸气凝聚法 ②过饱和法
将蒸气状态的物质或溶解状态的物质凝聚为胶体状态
蒸 气 凝 聚 法
1—被抽空容器 2、4—盛有溶剂的和
需要分散的物质容器
3—盛溶胶是容器 5—液态空气冷凝器
示
意
图
10
（2）化学凝聚法
利用生成不溶性物质的化学反应，通过控制析晶过程得 到溶胶的方法
Fe (OH)3溶胶：
3
胶体化学主要研究对象是多相分散系统
分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质之中所构 成的系统 分 散 相：被分散的物质
分散介质：另一种连续分布的物质
4
根据分散相粒子的大小，分散系统可分为：
真溶液 d < 1nm 胶体分散系统 1 < d <1000nm
溶胶 高分子溶液 缔合胶体
粗分散系统 d >1000nm
胶体粒子
多相，热力学不稳定系统，扩 散慢、不能透过半透膜，成胶 体
金溶胶，氢氧化铁 溶胶
体
分 散 系
高分子溶液
1 < d <1000nm
高（大）分 子
物理化学 第12章 胶体化学
思考题：1.为什么加入与胶体粒子电荷异号离子能引起聚沉呢？2.在进行重量分析实验时，为了尽可能使沉淀完全，通常加入大量电解质，或将溶胶适当加热，为什么？试从胶体分散体系观点解释。
3.胶粒吸附稳定离子时有何规律？4.影响胶粒电泳速率的主要因素有哪些？电泳现象说明什么问题？5.什么是ζ-电势？如何确定ζ-电势的正、负号？选择题：1.溶胶与大分子溶液的相同点是（C）A．热力学稳定体系B．热力学不稳定体系C. 动力学稳定体系D. 动力学不稳定体系2.稀的砷酸溶液中通入H2S制备As2S3溶胶，H2S适当过量，则胶团结构为（B）A．[(As2S3)m·nH+，(n-x)HS—]x+·xHS—B．[(As2S3)m·nHS—，(n-x)H+]x-·xH+C. [(As2S3)m·nH+，(n-x)HS—]x-·xHS—D. [(As2S3)m·nHS—，(n-x)H+]x+·xHS-3.下列诸性质中，哪一个属于亲液溶胶（A）A．溶胶与凝胶作用可逆B．需要第三种物质作稳定剂C. 对电解质十分敏感D. 丁达尔效应很强4.关于ζ-电势，描述错误的是（C）A．是指胶粒的相对运动边界与液体内部的电位差B．其值随外加电解质而变化C. 其值一般高于热力学电势D. 有可能因外加电解质而改变符号5.有两种利用光学性质测定溶胶浓度的仪器：比色计和比浊计，它们分别观察胶体溶液的（B）A．透射光、折射光B．透射光、散射光C. 透射光、反射光D. 折射光、散射光6.大分子溶液分散质的粒子尺寸为（C）A．> 1μm B．< 1 nm C. 1 nm ~ 1μm D. > 1 mm7.下列分散系统中，丁达尔效应最强的是（D）A．空气B．蔗糖水溶液 C. 大分子溶液 D.硅胶溶胶8.向碘化银正溶胶中滴加过量的KI溶液，生成的新溶胶在外加直流电场中的移动方向为（A）A．向正极移动B．向负极移动 C. 不移动 D.无法确定9.用0.08mol·L-1的KI和0.1mol·L-1的AgNO3溶液等体积混合制成水溶胶,电解质CaCl2、Na2SO4、MgSO4对它的聚沉能力顺序为（C）A．Na2SO4 > CaCl2 > MgSO4B．MgSO4 > Na2SO4 > CaCl2C. Na2SO4 > MgSO4 > CaCl2D. CaCl2 > Na2SO4 > MgSO410.下面属于水包油型乳状液（O/W型）基本性质之一的是BA．易于分散在油中B．导电性强C. 导电性弱D. 乳化剂的特点是亲油性强11.将两滴K4[Fe(CN)6]水溶液滴入过量的CuCl2水溶液中形成亚铁氰化铜正溶胶，下列四种电解质聚沉值最大的是（A ）A. KBrB.K2SO4C. K4[Fe(CN)6]D. NaCl12.在相同的温度及浓度下，同一高分子化合物在良性溶剂中与在不良性溶剂中其散射强度是 （ ）A. 在良性溶剂中的散射强度大于在不良性溶剂中的散射强度B. 在良性溶剂中的散射强度小于在不良性溶剂中的散射强度C. 在良性溶剂中的散射强度等于在不良性溶剂中的散射强度D. 无法确定13. 下列属于溶胶光学性质的是（ B ）A ．唐南平衡 B. 丁达尔效应C ．电泳 D. 沉降平衡14. 在等电点上，两性电解质（如蛋白质、血浆等）和溶胶在电场中（C ）A ．向正极移动 B. 向负极移动C ．不移动 D.无法确定15. 胶体系统产生丁达尔现象的实质是胶体粒子对光的 （ C ）A ．反射 B. 透射 C ．散射 D. 衍射16. 若分散相固体微小粒子表面吸附负离子，则该胶体粒子的ζ-电势（ B ）A ．大于零 B. 小于零 C ．等于零 D. 等于外加电势差17. 对于以AgNO 3为稳定剂的AgCl 水溶胶胶团结构，被称为胶体粒子的是（ D ）A ．m AgCl ][ B. -+--⋅x m Ag x n nNO AgCl })(]{[3C ．-+-+⋅-⋅33})(]{[xNO NO x n nAg AgCl x m D. +-+-⋅x m NO x n nAg AgCl })(]{[318. 一定量以KI 为稳定剂的AgI 溶胶，分别加入浓度c 相同的下列电解质溶液，在一定时间范围内，聚沉值最小的是 （ A ）A ．La(NO 3)3 B. NaNO 3 C ．KNO 3 D.Mg(NO 3)219. 作为乳化剂的表面活性剂分子大的一端亲水，小的一端亲油，则此乳化剂有利于形成（ ）型乳状液A ．O/W B. O/W C ．O/W 和O/W D. 不确定20. 使用明矾KAl(SO 4)2·12H 2O 来净水，主要是利用（ A ）A. 胶体的特性吸附B. 电解质的聚沉作用C. 溶胶之间的相互作用D. 高分子的絮凝作用判断题1. ζ-电势在数值上一定小于热力学电势。
物理化学：第十二章 胶体化学(2)
总作用势能：E = ER + EA
粒子的平动能＝(3/2) RT <Emax时，溶胶稳定; >Emax时，溶胶不稳定
ER 势 能
E
Emax
0
x
第二最小值
EA 第一最小值
EA曲线的形状由粒子本性决定，不受电解质影响； ER曲线的形状、位置强烈地受电解质浓度的影响。 电解质浓度对胶体粒子势能的影响：
2. 扩散双电层理论
常用名词： 双电层： 质点表面电荷与周围介质中的反离子
构成的电层；
表面电势0：带电质点表面与液体的电势差： 电势： 固、液两相发生相对运动的边界处与液
体内部的电势差。
1) 亥姆霍兹平板电容器模型
0
1879年，亥姆霍兹 首先提出在固液两相之 间的界面上形成双电层 的概念。
0
x
电泳或电渗实验证明：溶胶的分散质和分散 介质都带电，且所带的电性是不同的。
在电泳实验中，当溶胶粒子向负极迁移时，说 明胶粒带正电，此溶胶称为正溶胶；当溶胶粒子向 正极迁移时，说明胶粒带负电，此溶胶称为负溶胶
在电渗实验中，则正好相反。当介质向负极迁移 时，说明胶粒带负电，此溶胶称为负溶胶；当介质向 正极迁移时，说明胶粒带正电，此溶胶称为正溶胶。
本体之间的电势差
Stern 模型：固定 层＋扩散层
固体表面 Stern面 滑动面
电势
0
0
--- 热力学电势，固体 表面与溶液本体的电
势差与溶液中电位离
子的浓度有关。
---- Stern电势。 Stern面与溶液本体的
电势差
距离
---- 电动电势（Zata电 势）滑动面与溶液本 体的电势差其值取决 于可动层的厚度
天津大学物理化学第五版-第十二章-胶体化学
van der Waals 吸引力：EA -1/x2 双电层引起的静电斥力：ER ae-x
总作用势能：E = ER + EA
EA曲线的形状由粒子本
性决定，不受电解质影响；
ER曲线的形状、位置强
烈地受电解质浓度的影响。
ER 势 能
E
n : 分散相的折射率； n0：分散介质的折射率；
：散射角；
l : 观测距离
I＝ 9 2V 2C 2 4 l 2
n 2 n02 n2 2n02
2
1 cos 2
I0
由 Rayleigh 公式可知：
1) I V 2
可用来鉴别小分子真溶液与胶体溶液；
如已知 n 、n0 ，可测 I 求粒子大小V 。
2. 憎液溶胶的聚沉 溶胶粒子合并、长大，进而发生沉淀的现
象，称为聚沉。
(1) 电解质的聚沉作用 聚沉值使溶胶发生明显的聚沉所需电解质的最小浓度 聚沉能力聚沉值的倒数
EA 曲线的形状由粒子本性决定，不受电解质影响； ER 曲线的形状、位置强烈地受电解质浓度的影响。
电解质浓度与价数增加，使胶体粒子间势垒的高度 与位置发生变化。
分散系统：一种或几种物质分散在另一种物质之中
分散相：被分散的物质 （dispersed phase） 分散介质：另一种连续分布的物质
medium)
（dispersing
分子分散系统
胶体分散系统
粗分散系统
例如：云，牛奶，珍珠
按分散相粒子的大小分类
类型
粒子大小
特性
举例
低分子溶 液(分子分
散系统)
<1nm
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思考题：
1.为什么加入与胶体粒子电荷异号离子能引起聚沉呢？
2.在进行重量分析实验时，为了尽可能使沉淀完全，通常加入大量电解质，或将溶胶适当
加热，为什么？试从胶体分散体系观点解释。
3.胶粒吸附稳定离子时有何规律？
4.影响胶粒电泳速率的主要因素有哪些？电泳现象说明什么问题？
5.什么是ζ-电势？如何确定ζ-电势的正、负号？
选择题：
1.溶胶与大分子溶液的相同点是（）
A．热力学稳定体系 B．热力学不稳定体系
C. 动力学稳定体系
D. 动力学不稳定体系
2.稀的砷酸溶液中通入H
2S制备As
2
S
3
溶胶，H
2
S适当过量，则胶团结构为（）
A． [(As
2S
3
)
m
·nH+，(n-x)HS—]x+·xHS—
B． [(As
2S
3
)
m
·nHS—，(n-x)H+]x-·xH+
C. [(As
2S
3
)
m
·nH+，(n-x)HS—]x-·xHS—
D. [(As
2S
3
)
m
·nHS—，(n-x)H+]x+·xHS-
3.下列诸性质中，哪一个属于亲液溶胶（）
A．溶胶与凝胶作用可逆 B．需要第三种物质作稳定剂
C. 对电解质十分敏感
D. 丁达尔效应很强
4.关于ζ-电势，描述错误的是（）
A．是指胶粒的相对运动边界与液体内部的电位差
B．其值随外加电解质而变化
C. 其值一般高于热力学电势
D. 有可能因外加电解质而改变符号
5.有两种利用光学性质测定溶胶浓度的仪器：比色计和比浊计，它们分别观察胶体溶液的
（）
A．透射光、折射光 B．透射光、散射光
C. 透射光、反射光
D. 折射光、散射光
6.大分子溶液分散质的粒子尺寸为（）
A．> 1μm B．< 1 nm C. 1 nm ~ 1μm D. > 1 mm
7.下列分散系统中，丁达尔效应最强的是（）
A．空气 B．蔗糖水溶液 C. 大分子溶液 D.硅胶溶胶
8.向碘化银正溶胶中滴加过量的KI溶液，生成的新溶胶在外加直流电场中的移动方向为（）A．向正极移动 B．向负极移动 C. 不移动 D.无法确定
9.用0.08mol·L-1的KI和0.1mol·L-1的AgNO
3溶液等体积混合制成水溶胶,电解质CaCl
2
、
Na
2SO
4
、MgSO
4
对它的聚沉能力顺序为（）
A．Na
2SO
4
> CaCl
2
> MgSO
4
B．MgSO
4
> Na
2
SO
4
> CaCl
2
C. Na
2SO
4
> MgSO
4
> CaCl
2
D. CaCl
2
> Na
2
SO
4
> MgSO
4
10.下面属于水包油型乳状液（O/W型）基本性质之一的是A．易于分散在油中 B．导电性强
C. 导电性弱
D. 乳化剂的特点是亲油性强
11.将两滴K
4[Fe(CN)
6
]水溶液滴入过量的CuCl
2
水溶液中形成亚铁氰化铜正溶胶，下列四种
电解质聚沉值最大的是（）
A. KBr
B.K
2SO
4
C. K
4
[Fe(CN)
6
] D. NaCl
12.在相同的温度及浓度下，同一高分子化合物在良性溶剂中与在不良性溶剂中其散射强度
是（）
A. 在良性溶剂中的散射强度大于在不良性溶剂中的散射强度
B. 在良性溶剂中的散射强度小于在不良性溶剂中的散射强度
C. 在良性溶剂中的散射强度等于在不良性溶剂中的散射强度
D. 无法确定
13. 下列属于溶胶光学性质的是（ ）
A ．唐南平衡 B. 丁达尔效应 C ．电泳 D. 沉降平衡
14. 在等电点上，两性电解质（如蛋白质、血浆等）和溶胶在电场中（ ） A ．向正极移动 B. 向负极移动 C ．不移动 D.无法确定
15. 胶体系统产生丁达尔现象的实质是胶体粒子对光的 （ ） A ．反射 B. 透射 C ．散射 D. 衍射
16. 若分散相固体微小粒子表面吸附负离子，则该胶体粒子的ζ-电势（ ） A ．大于零 B. 小于零 C ．等于零 D. 等于外加电势差
17. 对于以AgNO 3为稳定剂的AgCl 水溶胶胶团结构，被称为胶体粒子的是（ ）
A ．m AgCl ][ B. -+-
-⋅x m Ag x n nNO AgCl })(]{[3
C ．-+-+⋅-⋅33})(]{[xNO NO x n nAg AgCl x m D. +-+-⋅x m NO x n nAg AgCl })(]{[3
18. 一定量以KI 为稳定剂的AgI 溶胶，分别加入浓度c 相同的下列电解质溶液，在一定时间
范围内，聚沉值最小的是 （ ）
A ．La(NO 3)3 B. NaNO 3 C ．KNO 3 D.Mg(NO 3)2
19. 作为乳化剂的表面活性剂分子大的一端亲水，小的一端亲油，则此乳化剂有利于形成
（ ）型乳状液
A ．O/W B. O/W C ．O/W 和O/W D. 不确定 20. 使用明矾KAl(SO 4)2·12H 2O 来净水，主要是利用（ ） A. 胶体的特性吸附 B. 电解质的聚沉作用 C. 溶胶之间的相互作用 D. 高分子的絮凝作用 判断题
1. ζ-电势在数值上一定小于热力学电势。
2. 溶胶是均相系统，在热力学上是稳定的。
3. 溶胶粒子因带有相同符号的电荷而相互排斥，因而在一定时间内能稳定存在。
4. 过量电解质的存在对溶胶起稳定作用，少量电解质的存在对溶胶起破坏作用。
5. 同号离子对溶胶的聚沉起主要作用。
6. 乳状液必须有乳状剂存在才能稳定。
7. 有无丁达尔效应是溶胶和分子分散系统的主要区别之一。
8. 溶胶是亲液溶胶，而高分子溶液是憎液胶体。
9. 根据Schulze-Hardy 价数规则，电解质对溶胶的聚沉值与反离子价数的六次方成反比。
10. 在外加直流电场中，AgI 正溶胶的胶粒向负电极移动，其扩散层向正电极移动。
填空题
1. 胶体分散系统的粒子尺寸为 之间，属于胶体分散系统的
有 、 、 。
2. 溶胶的主要特征是： 、 、
系统；高分子溶液的主要特征是： 、 、 系统。
3. 溶胶的动力学性质包括 、 和 。
4. 溶胶的电学性质有：由于外加电场作用而产生的 和 ；由于外加压
力或自身重力作用而流动或沉降而产生的
和。
5.使溶胶完全聚沉所需电解质的量，称为电解质对溶胶的。
6.一定量的高分子化合物加入溶胶中可使溶胶聚沉，其聚沉作用主要是
、、。
7.乳状液的类型可分为，其符号为和，其符号
为。
8.电解质Na
2SO
4
、MgCl
2
、AlCl
3
对某溶胶的聚沉值分别为148、12.5和0.17，则该溶胶带
电荷。
9.对某Al(OH)
3溶胶，KCl和K
2
C
2
O
4
的聚沉值分别为8.0×10-2mol·dm-3和4.0×10-4mol·dm-3，
若用CaCl
2
进行聚沉，则聚沉值为 mol·dm-3。