优选第二章胶体溶液和表面现象
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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。
第二章 胶体溶液(2011.9)
丁达尔现象（Tyndall)——一束波长大于溶胶分散相粒子 尺寸的入射光照射到溶胶系统，可发生散射现象
光源 透镜
溶胶 丁达尔效应
丁达尔现象
丁达尔现象的产生与胶粒大小和入射光波长 有关。
产生原因：胶粒直径小于可见光波长 (400nm～700nm)，当可见光照射在胶粒上 时产生的散射作用。
丁铎尔现象
乳状液的类型主要取决于乳化剂 一般来说，亲水性较强的乳化剂易形成O/W型乳状液
亲油性较强的乳化剂易形成W/O型乳状液
水
油
油
水
O/W型乳状液
W/O型乳状液
乳化作用在医学上的意义
乳状液和乳化作用在医学上有重要的意 义。
油脂在体内的消化吸收过程中，依赖于 胆汁中胆汁酸盐的乳化作用。医药学中乳状 液称为乳剂。药用油类常需乳化后才能作为 内服药，如鱼肝油乳剂。此外，消毒和杀菌 用的药剂也常制成乳剂，如煤酚皂溶液。
++ +
++
+++
++ +
+
++
–
+++
电泳
（2）电渗－在外电场作用下，限制胶粒不能移动， 而液体介质发生定向移动的现象。
+– +– +– +– +– +– +– +– +– +– +– +– +– +– +–
–+ –+ –+ –+ –+ –+ –+ –+ –+ –+ –+ –+ –+ –+ –+
天津大学胶体与表面化学课件第二章-2012-3
某一方向得到的冲量即可发生位移，此即布朗运动。
布朗运动是分子热运动的必然结果。
2019/12/14
25
1905年，Einstein-Brown曾研究过布朗运动，提出了 粒子的平均位移与粒子半径、介质粘度、温度和时间 之间的关系式：
1
x
RTt
3N A
r
2
x : t 时间间隔内粒子的平均位移
（c）熔点低，比如，块状金（Au）熔点为1063 oC，若粒径 为2-5 nm，熔点为300 oC左右。
（d）磁性强 （e）光吸收强（几乎为黑色） （f）热导性能好（超细粒子在低温和超低温下几乎没 有热阻）
2019/12/14
15
(2)超细粒子的应用
例如：化学工业、催化剂、电子工业、磁记录材 料、传感器、医药和机械工业。
(c 1
c 2
)x
(1)
2
2x
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27
若 x 很小： 如 C1 > C2
c (c c )
dc
1
2
(2)
x
x
dx
所以：
m 1 ( dc ) x 2
(3)
2 dx
2019/12/14
28
m
1
(
dc 2 )x
(3)
2 dx
由：
m D dc t dx
dm m m1 t dt
t 对m微分：
dm dt
dm1 dt
dm dt
t
d 2m dt 2
所以：
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dm1 dt
t
布朗运动是分子热运动的必然结果。
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1905年，Einstein-Brown曾研究过布朗运动，提出了 粒子的平均位移与粒子半径、介质粘度、温度和时间 之间的关系式：
1
x
RTt
3N A
r
2
x : t 时间间隔内粒子的平均位移
（c）熔点低，比如，块状金（Au）熔点为1063 oC，若粒径 为2-5 nm，熔点为300 oC左右。
（d）磁性强 （e）光吸收强（几乎为黑色） （f）热导性能好（超细粒子在低温和超低温下几乎没 有热阻）
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(2)超细粒子的应用
例如：化学工业、催化剂、电子工业、磁记录材 料、传感器、医药和机械工业。
(c 1
c 2
)x
(1)
2
2x
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若 x 很小： 如 C1 > C2
c (c c )
dc
1
2
(2)
x
x
dx
所以：
m 1 ( dc ) x 2
(3)
2 dx
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m
1
(
dc 2 )x
(3)
2 dx
由：
m D dc t dx
dm m m1 t dt
t 对m微分：
dm dt
dm1 dt
dm dt
t
d 2m dt 2
所以：
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dm1 dt
t
胶体溶液和表面现象
丁达尔现象旳应用： 区别真溶液、悬浊液和溶 胶。真溶液，悬浊液均无明显旳丁达尔现象，故丁 达尔现象是区别真溶液、悬浊液和溶胶旳最简便旳 措施。
无机化学
8
(三)溶胶旳动力学性质
1.布朗运动与扩散
用超显微镜观察 溶胶时，能够观察 到胶体粒子在介质 中作不规则运动， 称为Brown运动。
无机化学
9
原因：一是溶胶粒子受到分散介质分子不均匀旳撞 击时，合力未完全抵消引起旳；二是溶胶粒子本身 旳热运动引起旳。
反而降低了溶胶旳稳定性，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，一种
高分子长链可同步吸附多种胶粒，把胶粒汇集起来产生沉
淀。
无机化学
33
高分子物质对溶胶保护作用（a） 和敏化作用（b）示意图
无机化学
34
第三节 凝胶
高分子溶液粘度变大，失去流动性，形成有网 状构造旳半固态物质，称为凝胶（gel）。
无机化学
（二）加入带相反电荷旳溶胶 带相反电荷旳溶胶有相互聚沉能力。例如，用明 矾净水。
（三）加热 加热增长了胶粒旳运动速度和碰撞机会，同步降 低了它对离子旳吸附作用，从而降低了胶粒所带 电荷旳电量和水化程度，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。
无机化学
泳方向能够拟定胶粒带何种电荷。 大多金属氢氧化物溶胶旳胶粒带正电—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。
无机化学
13
电渗：在外电场旳作用下，液体介质经过多孔隔膜向 带相反电荷旳电极方向移动旳现象称为电渗。 若胶粒带正电荷，介质必然带负电荷而向正极移动。 意义：经过电渗管刻度支管中液面旳升降，判断液体
无机化学
8
(三)溶胶旳动力学性质
1.布朗运动与扩散
用超显微镜观察 溶胶时，能够观察 到胶体粒子在介质 中作不规则运动， 称为Brown运动。
无机化学
9
原因：一是溶胶粒子受到分散介质分子不均匀旳撞 击时，合力未完全抵消引起旳；二是溶胶粒子本身 旳热运动引起旳。
反而降低了溶胶旳稳定性，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，一种
高分子长链可同步吸附多种胶粒，把胶粒汇集起来产生沉
淀。
无机化学
33
高分子物质对溶胶保护作用（a） 和敏化作用（b）示意图
无机化学
34
第三节 凝胶
高分子溶液粘度变大，失去流动性，形成有网 状构造旳半固态物质，称为凝胶（gel）。
无机化学
（二）加入带相反电荷旳溶胶 带相反电荷旳溶胶有相互聚沉能力。例如，用明 矾净水。
（三）加热 加热增长了胶粒旳运动速度和碰撞机会，同步降 低了它对离子旳吸附作用，从而降低了胶粒所带 电荷旳电量和水化程度，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。
无机化学
泳方向能够拟定胶粒带何种电荷。 大多金属氢氧化物溶胶旳胶粒带正电—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。
无机化学
13
电渗：在外电场旳作用下，液体介质经过多孔隔膜向 带相反电荷旳电极方向移动旳现象称为电渗。 若胶粒带正电荷，介质必然带负电荷而向正极移动。 意义：经过电渗管刻度支管中液面旳升降，判断液体
理学胶体溶液及表面现象
当半径大于5 m，Brown运动消失。
6
液体分子对胶体粒子的碰撞
7
光学性质（丁达尔现象） 英国物理学家丁达尔(1820～1893年) 发现 一束会聚的强光胶体垂直方向看到一
条发亮的光柱。
8
原理：
光线照射到物体表面时，可能产生两种情况： （1）颗粒的直径远远大于入射光的波长:
此时入射光被完全反射，不出现丁达尔效应； （2）物质的颗粒直径比入射波长小: 则发生光的散射作用而出现丁达尔现象。
胶核
吸附层 扩散层（带正电）
胶粒（带负电）
胶团（电中性） 17
四 溶胶的稳定性和聚沉
溶胶的稳定性 布朗运动 胶粒带电 水化膜
溶胶的聚沉 加入电解质 加入带相反电荷的溶胶 加热
18
注意：胶体的聚沉是不可逆的。 加入电解质聚沉的原因：加入电解质后，吸 附层的反离子增多， 胶粒所带电荷大大减少， 排斥力减弱，使胶粒合并成大颗粒而聚沉。
因为溶胶的粒子直径在1-100 nm，而一般可见光的波长 范围在400 -760 nm，所以可见光通过溶胶时便产生明显 的散射作用。
9
丁达尔现象实例
胶体：云、雾、烟尘
分散剂：空气 分散质：微小的尘埃或液滴
10
电学性质
直流电
电泳—在外电场作用下， 分散质粒子在分散介质 中定向移动的现象
Fe(OH)3 电泳管示意图
[ （AgI )m • n Ag+ • ( n -x ) NO3- ] x+ • x NO3-
胶核 电位离子 反离子
反离子
吸附层
扩散层
胶粒（带正电）
胶团
16
胶团结构
以AgI为例：
AgNO3 + KI = AgI +KNO3 当KI 过量时， 胶粒带负电，胶团结构如下：
6
液体分子对胶体粒子的碰撞
7
光学性质（丁达尔现象） 英国物理学家丁达尔(1820～1893年) 发现 一束会聚的强光胶体垂直方向看到一
条发亮的光柱。
8
原理：
光线照射到物体表面时，可能产生两种情况： （1）颗粒的直径远远大于入射光的波长:
此时入射光被完全反射，不出现丁达尔效应； （2）物质的颗粒直径比入射波长小: 则发生光的散射作用而出现丁达尔现象。
胶核
吸附层 扩散层（带正电）
胶粒（带负电）
胶团（电中性） 17
四 溶胶的稳定性和聚沉
溶胶的稳定性 布朗运动 胶粒带电 水化膜
溶胶的聚沉 加入电解质 加入带相反电荷的溶胶 加热
18
注意：胶体的聚沉是不可逆的。 加入电解质聚沉的原因：加入电解质后，吸 附层的反离子增多， 胶粒所带电荷大大减少， 排斥力减弱，使胶粒合并成大颗粒而聚沉。
因为溶胶的粒子直径在1-100 nm，而一般可见光的波长 范围在400 -760 nm，所以可见光通过溶胶时便产生明显 的散射作用。
9
丁达尔现象实例
胶体：云、雾、烟尘
分散剂：空气 分散质：微小的尘埃或液滴
10
电学性质
直流电
电泳—在外电场作用下， 分散质粒子在分散介质 中定向移动的现象
Fe(OH)3 电泳管示意图
[ （AgI )m • n Ag+ • ( n -x ) NO3- ] x+ • x NO3-
胶核 电位离子 反离子
反离子
吸附层
扩散层
胶粒（带正电）
胶团
16
胶团结构
以AgI为例：
AgNO3 + KI = AgI +KNO3 当KI 过量时， 胶粒带负电，胶团结构如下：
【精品课件】胶体溶液和表面现象
胶体粒子带电的主要原因：
吸附作用 固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关的 离子，或者能够在固体表面上形成难电离或难 溶解物质的离子。“相似相吸原理”
例如：Fe(OH)3胶体粒子很容易吸附与它结 构相似的FeO+离子，而带正电荷。 [Fe(OH)3]m·nFeO+
FeO+ FeO+ FeO+
FeO+
3、电学性质——电泳
直流电
电泳管示意图
电泳管中:
Fe(OH)3溶胶向负 极移动，说明 Fe(OH)3 溶胶中分散质粒子带 正电荷。As2S3向正极 移动， As2S3溶胶中分 散质带负电荷。
电泳： 在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。
胶粒带正电荷称为正溶胶,一般金属氢氧化物 的溶胶即为正溶胶。 胶粒带负电荷称为负溶胶,如：土壤、硫化物 、硅酸、金、银、硫等溶胶。
要掌握
三价离子>>二价离子>>一价离子
如：对于As2S3溶胶（负溶胶）的聚沉能力
AlCl3>CaCl2>NaCl
对于Fe(OH)3溶胶（正溶胶）的聚沉能力
K3[Fe(CN)6] >K2SO4>KCl
要掌握
要掌握
练习： 1. 将20ml 0.1mol / L的AgNO3与10ml
0.1mol / L的KI溶液混合。下列电解质中，对 AgI溶胶聚沉能力最强的是（ ）。
1、高分子化合物的分子量可达几百万，长 度可达几百纳米，但截面积只 相当于一个普 通分子大小。 2、是单个分子分散的单相体系，是真溶液， 溶解过程是自动的，也是可逆的，是热力学 的稳定体系。
3、无丁达尔效应因为高分子化合物分子中含 有大量的亲水基团(-OH， -COOH、-NH2 )， 溶剂化作用强，溶质与溶剂间无界面。
兰叶青 无机化学专业课考研复习第2章 溶液和胶体
p
pA* xB
p* A
nB nA nB
pA*
nB nA
Δp ＝
p A*·xB
=
pA*
nB=
nA
= pA*
nB mA / M A
pA*·bB·MA = K·bB
第二节
第二章
据此，拉乌尔定律又可表述为：一定温度下，难挥发 非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度 成正比。
若组成溶液的两组分间不产生相互作用，即在任
wB
mB m
第二节
第二章
2、物质的量浓度
物质的量浓度是指每升溶液中所含溶质B的物质
的量。物质的量浓度用符号cB或c(B)表示：
3、质量摩尔浓度
cB
nB V
1 kg 溶剂A中所含溶质B的物质的量，称为溶质 的质量摩尔浓度。溶b质B B的mnBA质量摩尔浓度用bB表示：
第二节
第二章
对于稀溶液，且要求不严格时，可用物质的量浓度近 似地代替质量摩尔浓度。
MB
Kb
mB mATb
MB
2.53
2.69 0.100 0.531
128
g·mol-1
第二节
第二章
3、凝固点下降
凝固点是指在一定的外压下，该物质的液相和固相 达到平衡共存时的温度。从蒸气压的角度而言，某物 质的凝固点就是固相蒸气压和液相蒸气压相等时的温 度。
△T f = K f ·b(B)
剂低的常凝数Tf是，固溶单点液位，的为Tf凝为K·固溶kg点液·m下的o降l凝–1，值固它，点与T；f 溶K=f是剂Tf溶的- T剂性f 的质，T有凝f 关固为点，纯降溶与 溶质的性质无关。
【例2-5】 有一蛋白质的饱和水溶液，每升含有蛋白 质5.18 g。已知在293.15 K时，溶液的渗透压为0.413 kPa。求算此蛋白质的摩尔质量。
《溶液和胶体》课件
详细描述
由于溶液具有均一性和稳定性，因此广泛应 用于化工、医药等领域。例如，药物需要溶 解在溶剂中才能被人体吸收利用。而胶体由 于其独特的性质，在涂料、胶黏剂等领域有 广泛应用，例如涂料的颜料分散需要使用胶 体。
04 实验：观察溶液和胶体的区别
实验目的
掌握溶液和胶体的基 本概念和性质。
培养实验操作能力和 观察力。
分别取少量硫酸铜溶液 和明矾溶液于两个试管 中，用玻璃棒搅拌，观 察它们的颜色、透明度 和均匀性。记录实验现 象。
将少量氢氧化铁胶体倒 入另一个试管中，用玻 璃棒轻轻搅拌，观察其 颜色、透明度和均匀性 。与溶液进行对比，记 录实验现象。
将观察到的溶液和胶体 的实验现象进行比较， 分析它们之间的区别。
实验结束后，清洗并整 理实验器具，确保实验 室的整洁。
05 总结
本课重点
01
02
03
04
溶液的概念、特征和分 类
溶解度的概念、影响因 素和表示方法
胶体的概念、分类和性 质
溶液和胶体的制备方法
本课难点
溶液的依数性及其应用 胶体的稳定性及其影响因素
溶液和胶体的应用和实例分析
学习建议
深入理解溶液和胶体的概念和 性质，掌握其制备方法，了解 其应用实例。
学会观察溶液和胶体 的区别，加深对溶液 和胶体的理解。
实验材料
01
硫酸铜溶液
02
明矾溶液
03
氢氧化铁胶体
04
烧杯
实验材料
试管 滤纸
玻璃棒 胶头滴管
实验步骤
1. 准备实验材料
2. 观察溶液
3. 观察胶体
4. 比较实验结果
5. 清理实验器具
按照实验要求，准备好 所需的硫酸铜溶液、明 矾溶液、氢氧化铁胶体 以及实验器具。
胶体化学界表面现象
表面与界面化学虽是物理化学的传统研 究领域，但由于电子能谱、扫描隧道显微镜 等新的实验技术的出现，使得表面、界面效 应及粒子尺寸效应的知识呈指数上升式的积 累，提出了在分子水平上进行基础研究的要 求。当前涉及这一领域的研究已成为催化、 电化学、胶体化学的前沿课题，并与生命科 学、材料科学、环境科学、膜技术及医药学 密切相关，是这些相关学科要研究和解决的 核心课题之一。
2.2.1.液体的表面张力
一、表面张力
1.现象：
(1).液体表面有收缩到最小的趋势； (2).液面像紧绷的弹性薄膜。 说明：液面上存在沿表面的收缩力作用，这种力 只存在于液体表面。 2.表面张力 (1) 表面层：在液体与气体交界面，厚度等于分 子有效作用距离(=10-8 m) 的一层液体。 (2) 表面张力：液体的表面层中有一种使液面尽 可能收缩成最小的宏观张力。
比表面gibbs函数和表面张力在数值上是相等的关于表面张力关于表面张力11表面张力是由于处于表面层的分子受到净吸力的作用而产生的与表面相切与表面张力是由于处于表面层的分子受到净吸力的作用而产生的与表面相切与净吸力相互垂直引起液体表面自动收缩的力净吸力相互垂直引起液体表面自动收缩的力22表面张力与表面吉布斯自由能是同一数值的二个不同概念前者从力学角度而后者表面张力与表面吉布斯自由能是同一数值的二个不同概念前者从力学角度而后者从能量角度讨论界面所存在现象从能量角度讨论界面所存在现象33表面张力是物质的自然属性与温度压力组成以及共存的另一相有关表面张力是物质的自然属性与温度压力组成以及共存的另一相有关物质本身的性质极性液体比非极性液体大固体比液体大正庚烷005020415纯液体的表面张力是指与饱和了其本身蒸汽的空气之间的界面张力
w 表面＝－dA
dG
(G A) T,p, n
无机化学第二章 胶体溶液和表面现象
漏斗
-
电极
Fe(OH)3 溶胶， 带正电
U形管
视频：Fe(OH)3溶胶的电泳现象
电泳实验证明胶粒带电，
电泳方向可以判断胶粒所
带电荷的种类。
++ +
正溶胶：大多数金属氧化
++ +++
++ +
物和金属氢氧化物胶粒
+
++ +++
–
电
负溶胶：大多数金属硫化
泳
物、金属以及土壤所形成
的溶胶
2. 溶胶的稳定性和聚沉 （1）稳定性
②有利于提高药物微粒在分散介质中的分散性与稳定性； ③具有不同大小的微粒分散体系在体内分布上具有一定的选择性，
如一定大小的微粒给药后容易被单核吞噬细胞系统吞噬； ④微囊、微球等微粒分散体系一般具有明显的缓释作用，可以延
长药物在体内的作用时间，减少剂量，降低毒副作用； ⑤还可以改善药物在体内外的稳定性。
分散介质
水 水 水 空气
按分散质粒子直径 大小的不同划分
不能透过
粗分散体系：混悬剂、乳剂、微囊 微
粒
微球（500nm~100μm）
给
药
系
胶体分散体系：纳米微乳、脂质体、
统
纳米粒、纳米囊（<1000nm）
微粒分散体系在药剂学的重要意义
①由于粒径小，有助于提高药物的溶解速度及溶解度，有利于提 高难溶性药物的生物利用度；
(2) 黏度大
是链状分子，长链之间互相靠近而结合，把一部分液 体包围在结构中失去流动性，结合后的大分子在流动 时受到的阻力也很大，高分子的溶剂化作用束缚了大 量溶剂。
医用化学第二章 胶体
(二)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 破坏溶胶的稳定因素： 1.电解质的聚沉作用 实验表明：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 2.溶胶的相互聚沉 3.加热 例题 返回
例题
将等体积的0.0080 mol·L-1 KI 和0.010 mol·L-1 AgNO3 混合制备AgI 溶胶。现将 MgSO4、K3[Fe(CN)6] 及AlCl3三种电解质的 同浓度等体积溶液分别滴加入上述溶胶，试 判断三种电解质对溶胶聚沉能力的大小顺序。 解：首先判断出胶粒带电情况，再确定反离 子所带电荷。
返回
第二节
溶
胶
溶胶(sol)是胶体分散系的典型代表。溶胶的 分散相是大量原子、离子或分子组成的集合 体，在分散相与分散介质之间存在着相界面， 形成高度分散的多相亚稳定系统。 按照分散介质的不同，溶胶可分为液溶胶、 气溶胶和固溶胶。 基本特性：多相性、高度分散性、聚集不稳 定性(相对稳定性) 制备方法：分散法与聚集法
胶体是一种分散系， 胶体是一种分散系，它并不是某 一类物质所特有的性质。 一类物质所特有的性质。
胶体和晶体物质对立起来的说法是错误 的。
返回
第四节
表面能
表面现象和表面活性剂
图2－5，P.18
比表面能（表面张力）符号：σ 单位：J·m-2（N · m-1） 表面能G＝表面张力σ ×表面积 A 处于表面的分子越多，表面能越大。能 量越高，体系越不稳定，有自发降低表面能 的趋势。 方法：1.降低表面张力，2.降低表面积
分散相粒子扩散较慢 非均相、 稳定系统； 聚 或分
等 、 等
>10 m
-7
反离子、吸附、扩散、 吸附层、扩散层
胶体溶液和表面现象(1)
要掌握
21
要掌握
练习：
1. 将20ml 0.1mol / L的AgNO3与 10ml 0.1mol / L的KI溶液混合。下列电解质
中，对AgI溶胶聚沉能力最强的是（
）。
A. NaCl
B. CaCl2
C. K2SO4 D. K3[Fe (CN)6]
2. 将10ml 0.1mol / L的AgNO3与20ml
20
聚沉能力主要取决于能引起溶胶聚沉的反离子
电荷数（即化合价数），离子带电荷越高，其
聚沉能力越强 一般来说聚沉能力(同种电荷)：
要掌握
三价离子>>二价离子>>一价离子
如：对于As2S3溶胶（负溶胶）的聚沉能力 AlCl3>CaCl2>NaCl 对于Fe(OH)3溶胶（正溶胶）的聚沉能力 K3[Fe(CN)6] >K2SO4>KCl
6
当KI 过量时： AgNO3 + KI = AgI +KNO3
胶粒带负电，胶团结构如下：
[(AgI)m nI- (n-x) K+] x- xK+
胶核
吸附层 扩散层（带正电）
胶粒（带负电）
胶团（电中性）
7
当KI过量时，胶粒带负电荷 ，胶团结构如下：
[(AgI )m • n I- • (n - x ) K+] x- • x K+ Fe(OH)3溶胶：
例如：Fe(OH)3胶体粒子很容易吸附与 它结构相似的FeO+离子，而带正电荷。
[Fe(OH)3]m·nFeO+
16
FeO+ FeO+ FeO+
FeO+
FeO+
21
要掌握
练习：
1. 将20ml 0.1mol / L的AgNO3与 10ml 0.1mol / L的KI溶液混合。下列电解质
中，对AgI溶胶聚沉能力最强的是（
）。
A. NaCl
B. CaCl2
C. K2SO4 D. K3[Fe (CN)6]
2. 将10ml 0.1mol / L的AgNO3与20ml
20
聚沉能力主要取决于能引起溶胶聚沉的反离子
电荷数（即化合价数），离子带电荷越高，其
聚沉能力越强 一般来说聚沉能力(同种电荷)：
要掌握
三价离子>>二价离子>>一价离子
如：对于As2S3溶胶（负溶胶）的聚沉能力 AlCl3>CaCl2>NaCl 对于Fe(OH)3溶胶（正溶胶）的聚沉能力 K3[Fe(CN)6] >K2SO4>KCl
6
当KI 过量时： AgNO3 + KI = AgI +KNO3
胶粒带负电，胶团结构如下：
[(AgI)m nI- (n-x) K+] x- xK+
胶核
吸附层 扩散层（带正电）
胶粒（带负电）
胶团（电中性）
7
当KI过量时，胶粒带负电荷 ，胶团结构如下：
[(AgI )m • n I- • (n - x ) K+] x- • x K+ Fe(OH)3溶胶：
例如：Fe(OH)3胶体粒子很容易吸附与 它结构相似的FeO+离子，而带正电荷。
[Fe(OH)3]m·nFeO+
16
FeO+ FeO+ FeO+
FeO+
FeO+
第五章(参考资料)：胶体及表面现象
第二节 溶胶
一． 溶胶的基本性质
2.
溶胶的动力学性质 ① Brown Movement—由于介质分子的热运动 不断地撞击着胶体粒子所引起的现象。
第二节 溶胶
Brown运动产生原因：
• 处于热运动状态的介质分子不断撞击胶粒。
• 某一瞬间胶粒受到各方撞击力不均，向合力方向
移动。
第二节 溶胶
一． 溶胶的基本性质
不同电解质对几种溶胶的临界聚沉浓度 mmol· L-1
As2S2(负溶胶) AgI(负溶胶) Al2O3(正溶胶)
LiCl
NaCl KCl KNO3 CaCl2 MgCl2 MgSO4
58
51 49.5 50 0.65 0.72 0.81
LiNO3
NaNO3 KNO3 RbNO3 Ca(NO3)2 Mg(NO3)2 Pb(NO3)2
165
140 136 126 2.40 2.60 2.43
NaCl
KCl KNO3 K2SO4 K2Cr2O7 K2C2O4
43.5
46 60 0.30 0.63 0.69
AlCl3
1/ Al (SO ) 2 2 4 2
0.093
0.096 0.095
Al(NO3)3
La(NO3)3 Ce(NO3)3
第一节 胶体分散系
一、胶体分散系的制备
胶体分散系colloid system ：胶体分散系包括溶
胶 sol、高分子溶液 macromolecular solution 和 缔合胶体 associated colloid 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。
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(2) 加入带相反电荷的溶胶（溶胶的相互聚沉） 聚沉的主要原因: 胶粒所带电荷被中和。 (3)加热 加热能破坏胶体的主要原因: ①胶粒运动加剧,碰撞机会增多。 ②胶粒所带电量减少。
应用：Ⅰ、土壤中的Fe(OH)3、Al(OH)3等正电溶胶和粘土、 腐殖质等负电溶胶互相聚沉，对土壤胶粒的结构有重要影响；。
2、胶粒表面的分子电离，一种离子脱离胶粒进入溶液，
另一种离子留在胶粒表面。
如 Fe(OH)3溶胶：
{[Fe(OH)3]m·nFeO+ ·(n-x)Cl-}x+ ·xCl-
胶核
电位离子 反离子
反离子
电位离子:能使固体表面带电的离子称为电位离子。 反离子:溶液中与电位离子带相反电荷的离子称为反离子。
胶团结构式： [（AgI）m·nI-·(n-x)K+]X-·xK+
例：用AgNO3溶液与过量KI溶液作用制备的AgI 溶胶，胶团结构式为：
[(AgI)m·nI- ·(n-x)K+}x- ·xK+
例：用KI溶液与过量AgNO3溶液作用制备的AgI 溶胶，胶团结构式为：
[(AgI)m·nAg+ ·(n-x)NO3-}x+ ·xNO3-
优选第二章胶体溶液和表面现 象
第一节 溶胶
一、溶胶的性质
1、溶胶对过滤器的通透性（不同过滤器通透性不同）
2、光学性质（Tyndall现象）
粒子粒径大于照射光的波长时，粒子表面反射光； 粒径略小于波长时，发生散射成乳光。
凸透镜 光源
Fe(OH)3胶体
光锥 丁达尔效应示意图
丁铎尔现象
将溶胶置于暗处，用一束强光照射溶胶，在与光束 垂直的方向观察，可以看到溶胶中有一束浑浊发亮的光 柱，这种现象是由英国物理学家丁铎尔发现的，称为丁 铎尔现象或乳光现象。
利用丁铎尔现象可以区别真溶液、胶体溶液 和粗分散系。
第二节 胶体溶液和高分子化合物溶液
丁铎尔现象
森林中的 丁铎尔现象
3.动力学性质(布朗运动)
1、布朗运动与扩散
1827 年植物学家 布朗用显微镜观察到悬 浮在液面上的花粉粉末 不断地作不规则的运动。
布朗运动产生的原因： 1、分散介质分子对分散质粒子的不断撞击。 2、分散质粒子本身处于不断的热运动中。
三、胶团结构
{[Fe(OH)3]m·nFeO+ ·(n-x)Cl-}x+ ·xCl-
胶核
电位离子 反离子 反离子
K
扩+
散K
+
层
K
+
K+ 吸K附+
K+ I-I-I-层I- I- I- K+
K+ K+
III-
I胶(-IA—I核g- II)- mI-II--
K+ K+
K
+
K+
K+
K+ K+
胶粒 K+
胶团
3、无丁达尔效应因为高分子化合物分子中含 有大量的亲水基团(-OH， -COOH、-NH2 )， 溶剂化作用强，溶质与溶剂间无界面。
19
三、高分子化合物溶液对溶胶的保护作用
由于高分子化合物溶液比较稳定，在溶胶中加入一 定量的高分子化合物，能显著提高溶胶对电解质的稳定 性，这种现象称为高分子化合物对溶胶的保护作用。
1～100 nm 慢
不能透过 微弱
均匀稳定 大量时发生聚沉
大
溶液 单个分子、离子
小于1 nm 快
能透过 很微弱 均匀稳定 稳定
小
1、高分子化合物的分子量可达几百万，长 度可达几百纳米，但截面积只 相当于一个普 通分子大小。 2、是单个分子分散的单相体系，是真溶液， 溶解过程是自动的，也是可逆的，是热力学 的稳定体系。
高分子溶液是指高分子溶解在适当的溶剂中所形 成的溶液。
二、高分子化合物溶液的形成和特征
溶胶、高分子溶液和溶液三者的性质比较
性质 分散相粒子 粒子直径 扩散速率
半透膜 丁铎尔现象 体系稳定性 加入电解质
粘度
溶胶 分子或离子的聚集体
1～100 nm 慢
不能透过 明显
相对稳定 少量即发生聚沉
小
高分子溶液 单个分子、离子
高分子化合物对溶胶的保护作用：
保护作用： 例： Fe(OH)3溶胶，加入白明胶（高分子 化合物溶液）后再加电解质不易聚沉。
23
第三节 凝胶
许多高分子溶液和某些溶胶在一定条件下粘度逐渐 增大，最后失去流动性，变成弹性的半固体状态，这个 过程称为胶凝。所形成的弹性半固体物质称为凝胶 。
高分子化合物溶液对溶胶的保护作用 原因
高分子被吸附在胶粒的表面上，包裹住胶粒，形成 了一层高分子保护膜，阻止了胶粒间的聚集。
保护作用示意图
高分子化合物溶液对溶胶的保护作用
生理意义
正常人血液中的CaCO3、Ca3(PO4)2是以溶胶的形式 存在并被蛋白质等高分子所保护，所以它们在血液中的 含量虽比在水中的溶解度大得多，但仍然能稳定存在而 不聚沉。当发生某些疾病使血液中的蛋白质减少时，就 可使难溶盐的溶胶发生聚沉，沉积在胆、肾等器官中形 成结石。
2. 溶胶的聚沉 (1)电解质的聚沉作用
电解质聚沉的主要原因: ①中和了胶粒的电荷 ②破坏了胶粒的溶剂化膜
电解质聚沉能力的大小:
①聚沉能力主要取决于与胶粒带相反电荷的离子的价数。 价数越高, 聚沉能力越强。
3价离子＞2价离子＞1价离子 ②同价离子的聚沉能力随离子水化半径的增大而减小。
聚沉值:使一定量的溶胶在一定时间内开始聚沉所需电解 质的最低浓度。聚沉值越小, 聚沉能力越强。
例：As2S3溶胶胶团的结构式为：
[(As2S3 )m·nHS- ·(n-x)H+}x- ·xH+
例：硅酸溶胶的胶团结构式为：
[(H2SiO3 )m·nHSiO3- ·(n-x)H+}x- ·xH+
二、溶胶的稳定性和聚沉
1. 溶胶的稳定性 溶胶稳定的主要原因: （1）胶粒间同种电荷的排斥作用 （2）胶粒的溶剂化作用 （3）胶粒的布朗运动
Ⅱ、明矾的净水作用：明矾溶于水，水解形成 Al(OH)3溶胶，结构为
｛[Al(OH)3]m﹒n Al3+﹒（n-x）SO42-｝2x+﹒x SO42- ;胶粒带正 电，而天然水中的悬浮粒子一般带负电荷。
第二节 高分子化合物溶液
一、 高分子溶液
高分子化合物是指相对分子质量在1万以上，甚至 高达几百万的大分子化合物。
胶粒越小，运动速度就越快，布朗运动就越剧烈。
扩散
由于微粒的热运动而产生的物质从高浓度区域向低浓度区域 自动迁移的现象称为扩散。扩散是双向运动。
2、沉降平衡
4.溶胶的电学性质
电泳：在外电场作用下， 胶粒向电极移动的现 象。
电渗：在外电场作用下，限制胶粒不能移动，而 液体介质发生定向移动的现象。
胶粒带电的原因 ：