胶体化学大汇总 (1)
1.1胶体及相关知识点 课件 2021-2022学年高一上学期化学人教版(2019)必修第一册
A.只有①② C.只有①②③
B.只有①②④ D.全部
7.从下列选项中选择适当的字母填入下列横线上;
A.过滤 B.聚沉 C.凝胶 D.布朗运动 E.电泳 F.丁达尔效应 (1)Fe(OH)3胶体呈红褐色,插入两个惰性电极,通直流电一段时间,阴极附近的颜
3 胶体 FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3(胶体) + 3HCl
步骤:
将烧杯中的蒸馏水加热 至沸腾,向沸水中逐滴 加入5~6滴FeCl3饱和溶 液。继续煮沸至溶液呈 红褐色,停止加热。
科学探究
(1)制备Fe(OH)3胶体
28
胶体
实验注意事项 (1)实验操作中必须使用饱和氯化铁溶液,如果采用稀氯化铁,
溶液:分散质粒子小于1nm 的分散系。
浊液:分散质粒子大于100nm的分散系。
高中化学必修1 第1章 认识化学科学
1.胶体:
课堂探究
分散质粒子在1nm~100nm之间 的分散系
胶体的本质特征: 分散质粒子直径大小
2 分类 (2)按照分散质粒子大小分类
1nm=10-9m
<1nm 溶液
分散质粒子大小
1、丁达尔现象
定义: 当可见光束通过胶体时,在入射光侧面 可观察到光亮的通路。
原因: 胶体中分散质微粒对可见光散射而形 成的。
应用: 区别溶液和胶体。
3 胶体性质
原因: 胶体中分散质微粒对可见光散射而形成的。
原理:
溶液中的分散质粒子 胶体中的分散质粒子 浊液中的分散质粒子
3 胶体的性质
原因: 胶体中分散质微粒对可见光散射而形成的。
因浓度过低而不利于氢氧化铁胶体的形成。
高中化学:胶体的性质知识点
高中化学:胶体的性质知识点1.胶体的性质与作用:(1)丁达尔效应:由于胶体粒子直径在1~100nm之间,会使光发生散射,可以使一束直射的光在胶体中显示出光路.(2)布朗运动:①定义:胶体粒子在做无规则的运动.②水分子从个方向撞击胶体粒子,而每一瞬间胶体粒子在不同方向受的力是不同的.(3)电泳现象:①定义:在外加电场的作用下,胶体粒子在分散剂里向电极作定向移动的现象.②解释:胶体粒子具有相对较大的表面积,能吸附离子而带电荷.扬斯规则表明:与胶体粒子有相同化学元素的离子优先被吸附.以AgI胶体为例,AgNO3与KI反应,生成AgI溶胶,若KI过量,则胶核AgI吸附过量的I-而带负电,若AgNO3过量,则AgI吸附过量的Ag+而带正电.而蛋白质胶体吸附水而不带电.③带电规律:1°一般来说,金属氧化物、金属氢氧化物等胶体微粒吸附阳离子而带正电;2°非金属氧化物、金属硫化物、硅酸、土壤等胶体带负电;3°蛋白质分子一端有-COOH,一端有-NH2,因电离常数不同而带电;4°淀粉胶体不吸附阴阳离子不带电,无电泳现象,加少量电解质难凝聚.④应用:1°生物化学中常利用来分离各种氨基酸和蛋白质.2°医学上利用血清的纸上电泳来诊断某些疾病.3°电镀业采用电泳将油漆、乳胶、橡胶等均匀的沉积在金属、布匹和木材上.4°陶瓷工业精练高岭土.除去杂质氧化铁.5°石油工业中,将天然石油乳状液中油水分离.6°工业和工程中泥土和泥炭的脱水,水泥和冶金工业中的除尘等.(4)胶体的聚沉:①定义:胶体粒子在一定条件下聚集起来的现象.在此过程中分散质改变成凝胶状物质或颗粒较大的沉淀从分散剂中分离出来..②胶粒凝聚的原因:外界条件的改变1°加热:加速胶粒运动,减弱胶粒对离子的吸附作用.2°加强电解质:中和胶粒所带电荷,减弱电性斥力.3°加带相反电荷胶粒的胶体:相互中和,减小同种电性的排斥作用.通常离子所带荷越高,聚沉能力越大.③应用:制作豆腐;不同型号的墨水不能混用;三角洲的形成.2.胶体的制备:1)物理法:如研磨(制豆浆、研墨),直接分散(制蛋白胶体)2)水解法:Fe(OH)3胶体:向20mL沸蒸馏水中滴加1mL~2mL FeCl3饱和溶液,继续煮沸一会儿,得红褐色的Fe(OH)3胶体.离子方程式为:Fe3++3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3H+3)复分解法:AgI胶体:向盛10mL 0.01mol•L-1KI的试管中,滴加8~10滴0.01mol•L-1AgNO3,边滴边振荡,得浅黄色AgI胶体.硅酸胶体:在一大试管里装入5mL~10mL 1mol•L-1HCl,加入1mL水玻璃,然后用力振荡即得.离子方程式分别为:Ag++I-=AgI(胶体)↓SiO32-+2H++2H2O=H4SiO4(胶体)↓复分解法配制胶体时溶液的浓度不宜过大,以免生成沉淀.3.常见胶体的带电情况:(1)胶粒带正电荷的胶体有:金属氧化物、金属氢氧化物.例如Fe(OH)3、Al(OH)3等;(2)胶粒带负电荷的胶体有:非金属氧化物、金属硫化物、硅酸胶体、土壤胶体;(3)胶粒不带电的胶体有:淀粉胶体.特殊的,AgI胶粒随着AgNO3和KI相对量不同,而带正电或负电.若KI过量,则AgI胶粒吸附较多I-而带负电;若AgNO3过量,则因吸附较多Ag+而带正电。
高一化学必修1_知识总结:胶体的性质
胶体的性质1.丁达尔效应清晨的阳光穿过茂密的林木枝叶,人们能看到一条条美丽的光线。
在暗室里,使一束光线通过溶胶,原来外观上和溶液一样澄清透明的溶胶出现了一条光亮的通路。
而溶液却不具备这种性质。
英国物理学家丁达尔对此现象进行了广泛细致地研究,人们就把这种现象叫丁达尔效应。
丁达尔效应是一种物理现象。
由于在各种分散系中只有胶体才有丁达尔效应,所以丁达尔效应常用于鉴别胶体和其它分散系。
胶体为什么能有丁达尔效应呢?在光的传播过程中,光线照射到粒子时,如果粒子大于入射光波长很多倍,则发生光的反射;如果粒子小于入射光波长,则发生光的散射,这时观察到的是光波环绕微粒而向其四周放射的光,称为散射光或乳光。
丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光现象。
由于溶胶粒子大小一般不超过100nm,小于可见光波长(400nm~700nm),因此,当可见光透过溶胶时会产生明显的散射作用。
而对于真溶液,虽然分子或离子更小,但因散射光的强度随散射粒子体积的减小而明显减弱,因此,真溶液对光的散射作用很微弱。
此外,散射光的强度还随分散体系中粒子浓度增大而增强。
所以说,胶体能有丁达尔效应,而溶液没有,可以采用丁达尔效应来区分胶体和溶液。
2.布朗运动布朗运动是微小粒子表现出的无规则运动。
它是苏格兰植物学家布朗于1827年在显微镜下观察水中的花粉时首次发现的。
以后人们发现在温度均匀和无外力作用的流体中都能观察到这种运动。
布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒受到液体各个方向液体分子撞击作用不平衡造成的。
布朗运动不是固体颗粒中分子的运动,也不是液体分子的无规则运动,而是悬浮在液体中的微小颗粒的无规则运动。
布朗运动间接地证实了液体分子的无规则运动。
在胶体中,由于胶体粒子在各个方向所受的力不能相互平衡,也会产生无规则的运动,属于布朗运动。
布朗运动是胶体稳定的原因之一。
布朗运动不是胶体独有的性质,一些悬浮的颗粒,如花粉、藤黄等都存在布朗运动。
3.凝聚胶体分散系中,分散质微粒相互聚集成较大的颗粒而沉淀的现象称为胶体的凝聚。
物理化学第十章 胶体化学
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。沉降与扩散为一对矛盾 的两个方面
沉降 扩散 分散相分布
真溶液
粗分散系统 胶体系统 平衡
均相
沉于底部 形成浓度梯度
贝林(Perrin)导出沉降平衡时粒子浓度随高度的分布:
o c2 Mg ln 1 ( h2 h1 ) c1 RT
胶核 可滑动面
胶粒
{[AgI]m nI-(n-x)K+}x- xK+ 胶团结构
K+
K+
I-
K+
(AgI)m
I-
I-
K+
特点:
1) 胶核:首先吸附过量的成核离子,然后吸附反离子; 2) 胶团整体为电中性
I-
§10.5
溶胶的稳定与聚沉
Derjaguin&Landau(1941)
1. 溶胶的经典稳定理论DLVO理论
溶胶粒子间的作用力:
Verwey &Overbeek(1948) van der Waals 吸引力:EA -1/x2
势 能 ER
双电层引起的静电斥力:ER ae-x 总作用势能:E = ER + EA
E
EA 曲线的形状由粒子本
性决定,不受电解质影响;
Emax
0 x 第二最小值 EA 第一最小值
势 能 ER 电解质浓度: c1 < c2 < c3 ,
0EAc3源自c2c1E电解质浓度,ER,E,
溶胶稳定性。在 c3 以后, 引力势能占绝对优势,分散 相粒子一旦相碰,即可聚合。
41
电解质对溶胶的聚沉规律:
(i)反离子的价数起主要作用
胶体化学核心知识点
1.胶体的定义及分类胶体(Colloid)又称胶状分散体(colloidal dispersion)是一种较均匀混合物,在胶体中含有两种不同状态的物质,一种分散相,另一种连续相。
分散质的一部分是由微小的粒子或液滴所组成,分散质粒子直径在1~100nm之间的分散系是胶体;胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系,这是一种高度分散的多相不均匀体系。
按照分散剂状态不同分为:气溶胶——以气体作为分散剂的分散体系。
其分散质可以是液态或固态。
(如烟、雾等)液溶胶——以液体作为分散剂的分散体系。
其分散质可以是气态、液态或固态。
(如Fe(OH)3胶体)固溶胶——以固体作为分散剂的分散体系。
其分散质可以是气态、液态或固态。
(如有色玻璃、烟水晶)按分散质的不同可分为:粒子胶体、分子胶体。
如:烟,云,雾是气溶胶,烟水晶,有色玻璃、水晶是固溶胶,蛋白溶液,淀粉溶液是液溶胶;淀粉胶体,蛋白质胶体是分子胶体,土壤是粒子胶体。
2.胶体的不同表征方式胶体分散体系分为单分散体系和多分散体系。
单分散系表征可以用分散度、比表面积法(不规则形状包括单参数法,双参数法和多参数法)多分散体系可以用列表法、作图法,如粒子分布图,粒子累计分布图。
用激光粒度分析仪测定。
胶体的稳定性一般用zeta电位来表征。
zeta电位为正,则胶粒带正电荷,zeta电位为负,则胶粒带负电荷。
zeta电位绝对值越高,稳定性越好,分散度越好,一般绝对值>30mV说明分散程度很好。
胶体的流变性表征—黏度。
可用毛细管黏度计,转筒黏度计测定。
3.有两种利用光学性质测定胶体溶液浓度的仪器;比色计和浊度仪,分别说明它们的检测原理比色计它是一种测量材料彩色特征的仪器。
比色计主要用途是对所测材料的颜色、色调、色值进行测定及分析。
工作原理:仪器自身带有一套从淡色到深色,分为红黄蓝三个颜色系列的标准滤色片。
仪器的工作原理是基于颜色相减混合匹配原理。
罗维朋比色计目镜筒的光学系统将光线折射成90°并将观察视场分成可同时观察的左右两个部分,其中一部分是观察样品色的视场;另一部分是观察参比色(即罗维朋色度单位标准滤色片)的视场。
胶体化学 (1)
膜两侧离子的浓度差:
,此时渗透压为: 。
1
什么是毛细管现象,解释之
2
如何增大固体表面润湿程度
3
解释为何形成过饱和溶液
4
如何测定固体表面张力
5
BET双分子层的吸附直线式,及成立的条件
表面吸附量与表面张力关系
中 为溶溶液粘度液的特性粘度,与溶液粘度 、溶剂粘度 和溶液浓度c的的关系亦表示如上; 、 为与溶剂性质、大分子柔性有关的常数。
p应注意:1、 值的大小与温度有关,测定时需保持定温;2、本方法是相对方法,需要首先用标准方法(渗透压或光散射法)确定出标准试样的分子量;3、
8、何为接触角?并说明影响接触角的主要因素。
五、试用相分离模型推导An-M+n型表面活性剂溶液胶束形成过程的标准自由能变量与临界胶束浓度的理论关系式。
答:根据相分离模型的,每个胶束的形成被认为是新相的形成,设每个胶束分子的形成需要j个表面活性剂分子的参与,则平衡时:
;
平衡常数为 ,式中a为相应的活度。
每1mol表面活性剂分子参与反应的标准自由能变可通过如下方式计算:
胶体化学
一、问答题与简述题
1、何为胶体?何为单分散胶体?制备单分散胶体常采取哪些措施?
答:1)粒度在1—1000nm范围的分散相粒子称为胶体。
2)颗粒大小形状组成完全一样的胶体称为单分散胶体。
3)①使晶核形成期和生长期分开。爆发性成核或种晶法(先制备高度分散的胶体作为晶种,放入过饱和溶液,只发生晶核生长)。②避免颗粒聚结。利用双电层排除作用;利用凝胶结构;使用保护剂,如加入高分子物质,吸附在颗粒上,阻止期直接接触。③尽量选择由扩散控制晶核生长的体系。
胶体化学考点
胶体化学考点一、σ的定义:恒温恒压下,可逆地增加单位表面积,环境对体系所做的功,单位J〃m-2定义表面张力(σ):单位长度液体表面的收缩力,单位N〃m-1(或mN〃m-1)表面过剩:表面浓度与体相浓度之差接触角:在固、l、g三相交界处,作l-g界面的切线,由此切线经液体内部与液固界面所成的夹角二、L ap l ace方程:三种特殊情况下的表达式1、曲面为球面,则R1=R2=R,ΔP=2σR2、曲面为柱面,则R1=R,R2=≦,ΔP=σ/R3、气泡存在两个g-l界面,且R1=R2=RΔP=4σ/R三、沾湿、浸湿、铺展,润湿过程的热力学判据,接触角判据。
•热力学判据沾湿 - Wa=σg-l(1+cosθ)≥0 θ≤180°浸湿 A=σg-l cosθ≥0 θ≤90°铺展 S=σg-l(cosθ-1)≥0 θ≤0°•接触角判据:通常真截将θ作为润湿与否的依据,θ>90°时,称为不润湿;θ<90°时,称为润湿;θ≤0°时(或不存在)铺展。
四、吸附等温线的类型类型Ⅰ:单分子层吸附,远低于P时,即吸满单分子层,P上升, 不再增加类型Ⅱ:S型吸附等温线(常见),低压下为单分子层,压力增加,产生多分子层吸附,图中B是低压下曲线的拐点,通常认为吸满了单分子层,B也即计算比表面的依据,如-195℃下氮在铁催化剂上的吸附。
类型Ⅲ:较少见,一开始即为多分子层吸附。
类型Ⅱ、Ⅲ在P→P0时,曲线趋于纵轴平行线的渐近线,表明产生了吸附质的凝聚,如低温下(-137.7~-58℃)溴在硅胶上的吸附。
类型Ⅳ:低压下产生单分层吸附,压力增加,吸附剂的孔隙结构中产生毛细凝聚,急剧上升,毛细孔中装满吸附质后, 不再上升。
如常温下,苯在硅胶上的吸附。
类型Ⅴ:低压下即产生多分子层吸附,压力增加,毛细凝聚五、单分子层吸附理论假设(1)被吸附分子间无作用力,因而分子脱附不受周围分子的影响。
胶体化学复习资料
胶体化学复习资料名词解释表面张力:液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。
表面能:物质的表面具有表面张力σ,在恒温恒压下可逆地增大表面积dA,则需功σdA,因为所需的功等于物系自由能的增加,且这一增加是由于物系的表面积增大所致,故称为表面自由能或表面能。
接触角:在固、液、气三相接触达到平衡时,三相接触周边的任一点上,液气界面切线与固体表面间形成的并包含液体的夹角。
高能表面/低能表面:按照不同物体表面的比表面能大小不同,把比表面能大于0.1J/m2的表面称为高能表面,把比表面能小于0.1J/m2的表面称为低能表面。
PS版上空白部分的氧化铝膜,比表面能约为0.7J/m2,属于高能表面。
PS版上图文部分的重氮感光树脂层,比表面能约为0.03~0.04J/m2,属于低能表面。
润湿作用:润湿作用通常是指液体在固体表面上附着的现象。
固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程。
铺展:液体在另外一种不互溶的液体表面自动展开成膜的过程。
吸附热:吸附过程产生的热效应。
在吸附过程中,气体分子移向固体表面,其分子运动速度会大大降低,因此释放出热量。
物理吸附的吸附热等于吸附质的凝缩热与湿润热之和。
表面活性剂:具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列,并能使表面张力显著下降的物质。
浊点:油类、清漆等液体样品在标准状态下冷却至开始出现混浊的温度为其浊点。
非离子型表面活性剂,在水溶液中的浓度随温度上升而降低在升至一定温度值时出现浑浊,经放置或离心可得到两个液相,这个温度被称之为该表面活性剂的浊点。
kraft点:阴离子表面活性剂一般在低温下溶解困难,随着水溶液浓度上升,溶解度达到极限时,就会析出水合的活性剂。
但是,当水溶液温度上升到一定值时,由于胶束溶解,溶解度会急剧增大,这时的温度称为临界胶束溶解温度,即Kraft点。
HLB值:表面活性剂为具有亲水基团和亲油基团的两亲分子,表面活性剂分子中亲水基和亲油基之间的大小和力量平衡程度的量,定义为表面活性剂的亲水亲油平衡值。
高等水化学胶体化学
按胶体分散系统的性质分类
• (2)亲液溶胶 • 半径落在胶体粒子范围内的大分子物质,
溶解在合适的溶剂中形成的溶胶。 • 分散相分子本身的大小已达到胶粒范围,
它的扩散速率小、不能透过半透膜等性质 与胶体系统相似。 • 亲液溶胶是热力学上稳定,可逆的系统。
§12-1 胶体系统的制备与净化
粗分散系统 分散法 胶体系统 凝聚法 分子分散系统
第二章 胶体化学
Chapter 2 Colloidal Chemistry
“胶体”这个名词是英国化学家 Graham于1861年提出的
胶体(colloid)
任一质点,其某个线度 在10-7和10-9m之间即认为 是胶体分散系统
(一)胶体分散系统及其基本性质
胶体是一种分散系统
分散系统:一种或几种物质分散在另一种物质之中 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
1nm 散慢,不能透过半透膜,有一定 高浓度肥皂水
~100nm 的光散射
溶液
热力学不稳定,但动力学稳 金溶胶、硫溶
1nm 定的多相系统,扩散慢,不能透 胶、牛奶、豆
~100nm
过半透膜,光散射强,在超显微 镜下可以看见
浆、雾、烟、 各种泡沫
>100nm
热力学不稳定,动力学不稳 定的多相系统,扩散慢,不能透 过半透膜,光散射强,在普通显 微镜下可以看见
2
1 cos 2
I0
I :散射光强度 ;
I0 : 入射光强度;
V :一个粒子的体积; C :单位体积中的粒子数;
n : 分散相的折射率; n0:分散介质的折射率;
:散射角(观测方向与入射光方向间夹角);
(整理)胶体的应用化学
乳化剂TX系列【同类产品名称】乳化剂NP系列【化学成分】烷基酚与环氧乙烷缩合物【类型】非离子1、TX-4溶于油及其它有机溶剂,具有良好的乳化性能,作为亲油性乳化剂,用于制备w/o 型乳液;在一些有机合成反应中,为反应介质,可缩短反应时间,提高反应转化率,如在塑料聚氯乙烯聚合时,作为整料剂,不但能使聚氯乙稀成型颗料均匀,且可杜绝反应粘锅;亦可作干洗清洁剂。
2、TX-5溶于油类及一般有机溶剂,用作乳化剂、偶联剂、防冻液、防锈剂、分散剂及有机合成中间体。
3、TX-7在水及矿物油中呈扩散状,具有优良的乳化净洗性能,一般工业中作乳化剂。
TX-7在毛纺、合纤工业及金属加工过程中作为净洗剂。
如可作为聚丙烯腈染前染后洗涤及皂煮剂,并可做成阳离子染料的匀染剂。
4、TX-9、TX-10易溶于水,具有优良的乳化净洗能力,是合成洗涤剂重要组分之一,能配制各种净洗剂,对动、植、矿物油污清洗能力特强;是合成纤维工业油剂组分之一,除显示乳化性能外,且具有除静电效果;在合纤短纤维混纺纱浆料中做柔软剂,可提高浆膜的平滑性和弹性,该乳液对胶体有保护作用;一般工业作乳化剂,配制乳液稳定;用作防腐剂、润湿剂、电池缓蚀剂;印染工业中作匀染、扩散、润湿、洗涤等用途的助剂,均有良好效能;用作羊毛低温染色新工艺的匀染剂;在农药、医药、橡胶工业用作乳化剂,建筑行业可作为乳化沥清的乳化剂,又是金属水基清洗剂的重要组成之一;油田用润湿剂、起泡剂、泥浆活性处理剂。
5、TX-12易溶于水,在宽PH范围内可作未加工羊毛的高效洗涤剂,重垢低泡洗剂。
6、TX-15用作o/w型乳化剂,作金属、机械、纺织工业的净洗剂。
7、TX-13~50易溶于水,具有优良的乳化、分散、润湿、渗透性能,用作高温乳化剂、高电解质浓度净洗剂、润湿剂、合成胶乳的稳定剂、特种油品乳化剂、农药乳化剂。
【包装与贮运】? 产品名称:烷基酚与环氧乙烷缩合物? CAS编号:暂无? 规格型号:暂无? 包装规格:10KG塑桶,存期1年。
胶体表面化学 复习资料1
名词解释胶体系统:一种物质以细分状态分散在另一种物质中构成的系统成为胶体系统分散相:在分散系统中被分散的不连续的相称为分散相分散介质:分散系统中连续的相称为分散介质胶体:分散相粒子至少在一个尺度上的大小处在1~100nm范围内的分散系统称为胶体分散系统,或胶体系统,或胶体。
纳米材料;:在三维空间内至少有一维处于规定的纳米尺度范围内(1~100nm),则该种材料称为纳米材料纳米污染:由纳米微粒对环境和人类健康所带来污染和危害渗透:借半透膜将溶液(浓相)和溶剂(如水)隔开,此膜只允许溶剂分子通过,二胶粒或溶质不能通过单分散溶胶:特定条件下制取的胶粒尺寸、形状和组成皆相同的溶胶渗析:利用羊皮纸或由火棉胶制成的半透膜,将溶胶与纯分散介质隔开,这是因为这种膜的空隙很小,它不仅能让小分子或离子通过,而胶粒不能通过纳米粒子(或纳米粉体),它们在空间的三维尺度均在纳米尺度内(均小于100nm),因此称为零维纳米材料。
胶体晶体:由一种或多种单分子分散胶体粒子组装并规整排列的二维或三维类似于晶体的有序结构成为胶体晶体聚沉:溶胶中的分散相微粒互相聚结,颗粒变大,进而发生沉淀的现象。
毛细现象:由于液体表面张力的存在而引起的液体表面形态、性质变化的各种现象。
CMC:表面活性剂溶液性质发生突变的浓度反胶束:表面活性剂在非水溶剂(主要是非极性和弱极性溶剂)中形成的聚集体;囊泡也称为泡囊,两亲分子形成的封闭双层结构称为囊泡或脂质体表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB值)乳状液:由两种(或两种以上)不互溶或部分互溶的液体形成的分散系统,称乳状液。
气体分离:用物理或化学的方法将混合气体分离成单一组分的气体。
吸附(adsorption):在不相混溶的两相接触时,两体相中的某种或几种组分浓度与它们在界面相中浓度不同的现象称为吸附。
吸附质(adsorbate):发生吸附作用时已被吸附的物质称为吸附质。
吸附剂(adsorbent):能有效在其表面上发生吸附作用的固体物质称为吸附剂吸附量:吸附平衡时单位质量或单位表面积吸附剂上吸附吸附质的量吸附热:在吸附过程中的热效应称为吸附热积分吸附热:等温条件下,一定量的固体吸附一定量的气体所放出的热,用Q表示。
高一化学必修一知识点化学胶体
高一化学必修一知识点化学胶体1、胶体的定义:分散质粒子直径大小在10-9~10-7m之间的分散系。
2、胶体的分类:①.根据分散界定质微粒组成的状况分类:如:胶体胶粒是由许多汇聚等小分子聚集一起形成的微粒,其直径在1nm~100nm之间,这样的胶体叫粒子胶体。
又如:淀粉属高分子化合物,其单个分子的直径约在1nm~100nm范围之内,这样的胶体叫分子胶体。
②.根据分散剂的状态划分:如:烟、云、雾等的分散剂为气体,这样的胶体叫做气溶胶;AgI溶胶、溶胶、溶胶,其分散剂为水,分散剂胶体为液体的胶体叫做液显色;有色玻璃、烟水晶均以固体为分散剂,这样的胶体叫做固溶胶。
3、胶体的制备A.物理方法①机械法:利用机械磨碎法将固体固体直接磨成胶粒的大小②溶解法:高分子化合物分散在合适的溶剂中形成胶体,如蛋白质溶于水,淀粉溶于水、聚乙烯熔于某氯气等。
B.化学方法①水解促进法:FeCl3+3H2O(沸)=(胶体)+3HCl②复分解反应法:KI+AgNO3=AgI(胶体)+KNO3Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl思考:若上述两种反应物的量两类中均为大量,则可观察到什么现象?如何表达对应的两个反应方程式?提示:KI+AgNO3=AgI↓+KNO3(黄色↓)Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl(白色↓)4、胶体的性质:①丁达尔效应——丁达尔效应是粒子对光散射作用的结果,是一种物理现象。
丁达尔现象产生的其原因,是因为胶体微粒直径大小恰当,当光照射胶粒上时,胶粒将光从各个方面全部反射,胶粒即成前段光源(这一现象叫光的热辐射),故可明显地看到由小光源形成的光亮“通路”。
当光照在比较大或小的颗粒或微粒上则无此现象,只发生反射或将光全部吸收的现象,而以溶液和浊液无丁达尔现象,所以丁达尔效应常用于鉴别胶体和其他分散系。
②布朗运动——在胶体中,由于胶粒在各个方向所受的力不能相互平衡而产生运动无规则的的,称为布朗运动。
界面与胶体化学基础1汇总.
前言
本课程主要介绍与界面现象有关的物理化学原 理及应用。它包括各种相界面和表面活性剂的相关 特性,界面上的各种物理化学作用,实验的和理论 的研究方法及其重要应用。对于准备考研的同学, 还应将其作为物理化学课程的一部分。 界面化学是一门既古老又年轻的科学,它是研 究界面的物理化学规律及体相与表相的相互影响 关系的一门学科。历史上对界面现象的研究是从 力学开始的,早在十九世纪初就形成了界面张力 的概念。而最早提出界面张力概念的是T.Young,
前言
不断发展(像超离心机、光散色、X射线、多种 电子显微镜、红外线以及各种能谱等的应用), 又使胶体和表面化学在微观研究中跃进了一大步。 界面现象有着广泛的应用。主要有: 1.吸附 如用活性炭脱除有机物;用硅胶或活 性氧化铝脱除水蒸汽;用分子筛分离氮气和氧气; 泡沫浮选等。 2.催化作用 在多相催化中使用固体催化剂以加 速反应。如石油工业的催化裂化和催化加氢、胶 束催化等。
前言
1869年普里(A.Dapre)研究了润湿和黏附现象,将 黏附功与界面张力联系起来。 界面热力学的奠基人吉布斯(Gibbs)在1878年提 出了界面相厚度为零的吉布斯界面模型,他还导出了 联系吸附量和界面张力随体相浓度变化的普遍关系 式即著名的吉布斯吸附等温式。1859年,开尔文 (Kelvin)将界面扩展时伴随的热效应与界面张力 随温度的变化联系起来。后来,他又导出蒸汽压随 界面曲率的变化的方程即著名的开尔文方程。
前言
6.润湿作用 如喷洒农药、感光乳液配制、电镀 工件的润湿、利用润湿作用进行浮选及人体关节的润 湿等。此外,在超细粉末和纳米材料的制备和粉末团 聚的研究方面,界面现象都有重要的应用。 由上可见,界面化学是从宏观到微观研究相界面 的物理化学规律。无论是在科学研究中或是在工业应 用上,界面现象均有着极其广泛的应用。
胶体化学
二、 高分子溶液的性质
表11-8
高分子溶液的渗透压:溶质分子的柔性及溶剂化,渗透压 较相同浓度的小分子溶液大。
高分子溶液的黏度:黏度大
原因:
1)高分子的柔性使得高分子在溶液中占的体积很大,对介 质流动形成阻力
2)高分子溶剂化,溶剂分子被高分子束缚,流动性差 3)高分子链段间相互作用形成一定结构,流动阻力增大,
乳状液的制备
自然乳化分散法 瞬间成皂法 界面复合物生成法 交替添加法
三 乳状液的转型与破坏
(1)乳状液转型 转型:由W/O变成O/W或者由O/W变成W/O 外加物质使乳化剂的性质发生改变而引起
加入量少------不能转型 加入量适中---转型 加入量多------破坏乳液 温度改变(非离子型表面活性剂) 转型温度
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,
在制备溶胶的过程中,常生成一些多余的 如制电备解F质e(O,H如)3溶制胶备时生Fe成(O的HH)C3l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。
第二节 溶胶的制备和净化
制备: 1)由小分子溶液聚集 物理聚集法、化学反应法、更换溶剂法 2)由粗分散系统分散
研磨法、电弧法、超声分散法
由小分子溶液聚集
水解反应制氢氧化铁溶胶 FeCl3 (稀)+3H2O (热)→ Fe(OH)3 (溶胶)+3HCl
由粗分散系统分散
电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。制备过程包括先分 散后凝聚两个过程。将金属做成两个电极,浸在水中,盛水的盘子放 在冷浴中。在水中加入少量NaOH 作为稳定剂。 制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电,调节电极之间的距离,使 之发生电火花,这时表面金属蒸发,是分散过程,接着金属蒸气立即 被水冷却而凝聚为胶粒。
胶体化学
系统 真溶液 胶体系统 粗分散系统
分散系统的分类及特征(总结)
分散相粒子 直径 d
系统相态
热力学稳定性
实例
d < 1 nm
均相
各种分子、原子、离子溶液
稳定
多相不稳定, 如乙醇水溶液、NaCl 水溶液、
空气等
多相 1<d<1000nm
不稳定
为什么? 各种溶胶
二 胶体系统的动力学性质
解释胶粒能扩散、渗透以及因重力作用而不聚沉下来的原因。
以后发现,线度小于4000nm的粒子,在分散介质中都 有这种运动。(胶体尺度 1 ~ 1000nm)
这种现象产生的原因是,分 散介质分子处于不断的热运动中, 从四面八方不断的撞击分散相粒 子。对于大小在胶体尺度下的分 散相粒子,粒子受到撞击次数较 小,从各个方向受到的撞击力不能 完全互相抵消,在某一时刻,粒子 从某一方向得到的冲量即可发生 位移。此即布朗运动。
h1 h2
4.沉降速度与粒子半径的关系
阻力F为: F=4/3лr3dg-4/3 лr3dog
= 4/3лr3(d-do)g
根据斯托克斯公式: 4/3лr3(d-do)g=6 лŋru 因此: r=[9 ŋu/2(d-do)g]1/2
r-粒子半径; d-粒子密度; d0-分散介质密度;u-粒子沉降速度; ŋ-介质粘度
溶胶是一个高度分散的非均相系统。分散相粒子 与分散介质间有明显的相界面。实验发现,在外电场 下,固、液两相可发生相对运动;反之,若迫使固、 液两相作相对运动时,又可产生电势差。溶胶的这种 与电势差有关的相对运动称为电动现象,电泳和电渗 都属于电动现象
电动现象说明,溶胶粒子表面带有电荷。而溶胶粒 子带有电荷也正是它能长期稳定存在的原因。
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1.分散体系的分类?根据被分散物质分散的程度可将分散体系分为粗分散体系、胶体分散体系和分子分散体系。
2.什么是胶体?颗粒大小在1~1000nm范围内的分散相粒子称为胶体3.胶体制备一般需具备什么条件?常用的制备方法有哪些,举例说明?条件:a。
固体分散相粒子要足够小,使其有一定的动力学稳定性;b。
分散相在分散介质中的溶解度要足够小,形成分散相的反应物浓度低;c。
为了使分散相粒子具有抗凝结而保持稳定的性质,体系中必须有第三种物质存在方法:分散法——机械粉碎法、超声分散法、电分散法、胶溶法凝聚法——化学凝聚、物理凝聚胶溶法——吸附溶胶、洗涤沉淀胶溶、表面解离溶胶例子:洗涤沉淀胶溶法制备普鲁士蓝溶胶、改换介质法制备硫溶胶。
4.什么是单分散溶胶?单分散溶胶制备的原理?在特定条件下制备的粒子大小、形状、组成均相同的溶胶称为单分散溶胶。
原理:在溶液中产物浓度超过其饱和浓度,并略高于成核浓度时,在短时间内形成全部晶核。
晶核形成后,溶液浓度迅速减小,低于成核浓度(仍高于饱和浓度),不再形成新晶核。
已形成的晶核在此浓度下以相同速度长大,从而得到单分散胶体粒子。
5.什么是胶体晶体?胶体晶体制备中采用模板剂的作用是什么?由一种或多种单分散的胶体粒子组装并规整排列的二维或三维有序结构称为胶体晶体,又称合成蛋白石。
作用:引导,组装胶体粒子6.什么是反渗透?若在渗透平衡后在浓相一侧施加外压p(p>Π),则浓相的溶剂分子将向稀相迁移,故称反渗透。
7.纳米粒子的特性是什么?产生电动现象的根本原因是什么?特性:①表面与界面效应②小尺寸效应③量子尺寸效应④宏观量子隧道效应根本原因:胶体粒子常带有一定符号和数量的电荷。
8.为什么分散相质点在分散介质中表面常会带某种电荷?当分散相与分散介质接触时,因为分散相质点表面解离或者吸附溶液中某些离子从而使表面带有电荷。
9.界面移动电泳和显微电泳各适用何种体系?界面移动电泳主要用于蛋白质系统等生物大分子体系,显微电泳主要用于显微镜下可见胶体粒子的体系。
10.什么是临界聚沉浓度,它由哪些参数决定?临界聚沉浓度是在一定时间内引起疏液体系胶体有明显变化所需要加入惰性电解质的最小浓度。
临界聚沉浓度主要由体系中反离子大小和价数、胶体粒子浓度、电解质加入方式和时间等因素决定。
11.江河出口处为什么形成三角洲?江河携带的泥沙在到达入海口与海水接触时,因海水中大量电解质的作用,使其携带的泥沙上的电荷被中和,悬浊液的性质被破坏,这样泥沙就不能继续稳定地悬停在水中了,只好沉淀下来,加上海水的流速小于江河水的,于是就在入海口处沉积了下来,年深月久,就形成了三角洲。
12.为什么不同型号的墨水不宜混用?墨水属于胶体,一些品牌的墨水中胶粒带正电荷,一些品牌的墨水中胶粒带负电荷,两电性不同的胶粒混合会发生聚沉而使钢笔堵塞13.试举例说明胶体的电动现象及其在环境治理方面的应用。
电动现象是悬浮于分散介质中带某种电荷的胶体在外电场的作用下产生与液体介质的相对运动,或是带点固体与介质因相对运动而产生电势差,统称电动现象。
电动现象有四种:电泳,电渗,流动电势和沉降电势。
电动现象在治理环境方面的应用:1、污水处理,向污水中加入NaHCO3和Al2(SO4)3,生成聚合水合氧化铝无定形沉淀物,在其生成和沉淀过程中同时将废水中悬浮物裹挟下来从而除去。
2、可以用电渗法将污染物从渗透性不良的土壤中带到土壤表面。
14.什么是纸上电泳?试举一两例其应用实例纸上电泳是根据电泳现象在渗透了缓冲液的滤纸加上电场使物质移动的电泳法。
也就是把样品以带状加在作为支持体的滤纸内来检测其移动和分离的方法。
常用以分离性质相似的物质,如各种氨基酸的分离和稀土元素的分离等。
15.面粉厂为什么要防火?面粉厂、棉纺厂、亚麻厂中的粉尘为什么也能引起爆炸?面粉是是碳水化和物,因此是可燃物(前提条件);(2)面粉颗粒微小,成悬浮状态悬浮在空气中,与氧的接触面积很大;(3)悬浮的面粉颗粒达到了一定浓度(临界值)(4)温度达到着火点的火源,当满足以上几个条件时,面粉厂就可能发生爆炸,因此要注意防火。
根据可燃粉尘爆炸具备的三个条件,即粉尘本身具有爆炸性;粉尘必须悬浮在空气中并与空气混合到爆炸浓度;有足以引起粉尘爆炸的热能源。
面粉厂,棉纺厂,亚麻厂中的粉尘夹杂着面粉,棉纺或亚麻形成可燃性物质悬浮在空中,与空气充分混合,一遇到明火就迅速燃烧,且接触面积越大燃烧越快越剧烈,此时空气迅速膨胀,最终引起爆炸。
16.晴朗的天空为什么是蓝色?为什么只有早上和晚上才看到霞光?根据瑞利散射定律,太阳光谱中的波长较短的紫、蓝、青等颜色的光最容易散射出来,而波长较长的红、橙、黄等颜色的光透射能力很强。
因此,我们看到晴朗的天空总是呈蔚蓝色霞是由于日出和日落前后,阳光通过厚厚的大气层,被大量的空气分子散射的结果。
当空中的尘埃、水汽等杂质愈多时,其色彩愈显著。
如果有云层,云块也会染上橙红艳丽的颜色。
17.一把小麦,用火柴点燃不易着火,若磨成极细的面粉,并分散于容器中,易着火甚至爆炸。
因为细小晶体颗粒比大颗粒具有更高的表面能,在较低的温度下即可达到面粉着火点所需的能量,故细的面粉容易着火甚至爆炸。
18.什么是单分散溶胶?其优点是什么?单分散溶胶:或称均匀分散溶胶,它是指在特定条件下制备的粒子大小,形状,组成均相同的溶胶。
优点:粒径细、比表面大,晶粒均匀。
19.为什么自然界中液滴、气泡总是圆形的?为什么气泡比液滴更容易破裂?同样体积的水,以球形的表面积为最小,亦即在同样条件下,球形水滴其表面吉布斯自由能相对为最小。
气泡同理。
半径极小的气泡内的饱和蒸气压远小于外压,因此在外压的挤压下,小气泡更容易破裂。
20.说出几种常见的测定液体表(界)面张力的方法和主要利用的原理。
方法:液体表面张力的测定方法分静力学法和动力学法。
静力学法有毛细管上升法、du Noüy 环法、Wilhelmy 盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法; 动力学法有震荡射流法、毛细管波法原理:毛细管上升法: γ=1 /2(ρl-ρg)ghr cosθ ,式中γ为表面张力, r 为毛细管的半径, h 为毛细管中液面上升的高度,ρl为测量液体的密度,ρg为气体的密度( 空气和蒸气) , g 为当地的重力加速度, θ为液体与管壁的接触角。
若毛细管管径很小, 而且θ=0 时, 则上式可简化为γ=1/2ρghr Wilhelmy 盘法: W总-W片=2γlcosφ,式中,W 总为薄片与液面拉脱时的最大拉力,W片为薄片的重力, l 为薄片的宽度, 薄片与液体的接触的周长近似为2l, φ为薄片与液体的接触角。
悬滴法: 由Laplace 公式, 描述在任意的一点P曲面内外压差为γ( 1R1+ 1R2)=p0+(ρl-ρg)gz,式中R1, R2 为液滴的主曲率半径; z 为以液滴顶点O 为原点, 液滴表面上P 的垂直坐标; P0 为顶点O 处的静压力。
滴体积法: 当一滴液体从毛细管滴头滴下时, 液滴的重力与液滴的表面张力以及滴头的大小有关。
简单关系式:mg=2πrγ. 实验结果表明, 实际体积比按式( 7) 式计算的体积小得多。
因此Harkins 就引入了校正因子f(r/V1/3), 则更精确的表面张力可以表示为:γ= mg2πrf(r/v1/3),其中m为液滴的质量, V 为液滴体积, f 为校正因子, 可查表得到.最大气泡压力法: 若在密度为ρ的液体中, 插入一个半径为r的毛细管, 深度为t, 经毛细管吹入一极小的气泡, 其半径恰好与毛细管半径相等。
此刻, 气泡内压力最大。
根据拉普拉斯公式, 气泡最大压力为pm=ρgt+ 2γr即γ=1/2r(pm- ρgt).差分最大气泡压力法:γ={1/2Δp+(ρl-ρg)g((r2-r1)/3-1/2Δt)+g2(r23- r13)(ρl-ρg)2/(24γ)} (1/r1-1/r2)式中Δp 为两毛细管的压差, Δt 为两管插入液面的高度差。
21.毛细现象为什么会产生?临床上用毛细管采血样的原理根据Kelvin公式,RTln(p r/po)=2Vγ/r, 曲率半径极小的凹液面蒸气压降低,低于正常饱和蒸气压,即可以在孔性固体毛细孔中的凹液面上凝结。
因毛细管曲率半径极小,所以会产生毛细凝结现象。
原理:真空采血管在生产过程中预置了一定量的负压,当采血针穿刺进入血管后,由于采血管内的负压作用,血液自动流入采血管内.22.农民锄地保墒原理。
“墒”,指的是土壤水分。
近代土壤学揭示,土壤在过水后会形成通往地表的毛细管,还会在缩水过程中开裂;“松土”,就是切断毛细管,堵塞裂缝;从而“保墒”---抑制水分沿毛细管上行至地表蒸发和直接经裂缝蒸发。
23.露珠、汗珠、洒落在地上的汞自动成球形的原因。
表面张力促使露珠、汗珠、洒落在地上的汞以最小的表面积的状态存在。
而体积相等的物体中,只有球体的表面积最小,所以露珠大多呈球形的。
24.天空为什么会下雨?人工降雨依据什么原理?向高空抛撒粉剂为什么能人工降雨?天上的雨来自空中的云,空中的云其实就是水的凝结物,它来自地面的水汽蒸发。
当云中的水滴达到一定程度,也就是不能被上升的气流顶托住的时候,水滴(也可能是冰滴、雪花)就会落到地面上,即是我们所见的雨(雹、雪)。
一般来说,云中的水汽胶性状态比较稳定,不易产生降水,而人工增雨就是要破坏这种胶性稳定状态。
通常的人工降雨就是通过一定的手段在云雾厚度比较大的中低云系中播散催化剂(碘化银)从而达到降雨目的。
一是增加云中的凝结核数量,有利水汽粒子的碰并增大;二是改变云中的温度,有利扰动并产生对流。
而云中的扰动及对流的产生,将更加有利于水汽的碰并增大,当空气中的上升气流承受不住水汽粒子的飘浮时,便产生了降雨。
25.为什么会产生液体过热现象?加入沸石为什么能消除过热现象?进行有机物蒸馏时为什么通常加入素瓷片或毛细管?久经煮沸的液体,溶于其中的空气全部跑掉后,因缺乏气泡,即缺乏汽化核,可以加热到沸点以上仍不沸腾。
这样的液体称为过热液体,它处于亚稳态。
沸石作用:由于沸石的多孔性硅酸盐性质,小孔中存有一定量的空气,常被用于防暴沸。
在加热时,小孔内的空气逸出,起到了气化核的作用,小气泡很容易在其边角上形成。
进行有机物蒸馏时加入素瓷片或毛细管相当于加了沸石,可防止暴沸。
26.什么是牛顿流体、胀流体、塑性体?他们的主要区别是什么?牛顿流体是指在受力后极易变形,且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。
凡不同于牛顿流体的都称为非牛顿流体。
胀流体和塑流体都是非牛顿流体。
表观粘度随剪切速率增加而增加,称为胀流体;观粘度非常之高,直至外力达到某一临界值后,粘度陡然下降,此类型谓塑性体。
主要区别:牛顿流体的流变特性是一条过原点的直线,牛顿流体各点的粘度值均相同,所以粘度点能表现出牛顿流体的特性;而非牛顿流体的流变特性则是曲线或不过原点的线。