第二章 胶体溶液和表面现象

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。
(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。
第三节、表面现象
表面张力：
液体或固体表面粒子比内部粒子能量高，多出 的这部分能量称为体系的表面能。由于内外受力不 均匀存在着使液面紧缩的力，称为表面张力。
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1g水滴分散成直径2nm的小水滴，总 面积为原来的625万倍，增加的能量可将这 1g水的温度升高50℃。同一体系，其分散 度越大，其表面能越大。 胶体是一种高度分散的多相体系，具 有很大的比表面，因此表面能很大。能量 越高，体系越不稳定，胶体是热力学的不 稳定体系。
K+
K+ 胶粒
胶团 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：
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： 例：As2S3溶胶胶团的结构式为： 例：硅酸溶胶的胶团结构式为：
半透膜
丁铎尔现象 体系稳定性 加入电解质 粘度
不能透过
明显 相对稳定 少量即发生聚沉 小
不能透过
微弱 均匀稳定 大量时发生聚沉 大
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。 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。
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。
光源
凸透镜
光锥 丁达尔效应示意图
Fe(OH)3胶体
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。
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亲水乳化剂有钾肥皂、钠肥皂、十二烷基磺酸 钠、蛋白质、动物胶等； 亲油乳化剂有钙、镁、锌二价金属肥皂，高级 醇类、石墨、碳黑等。 一般而言，乳化剂亲水性强形成的O /W 稳定；乳化剂亲油性强则形成的W /O稳定。
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水和油所形成的乳浊液的类型，主要取决于 所选用的乳化剂的品种
水
油
： 亲油型乳化剂 剂 油包水（W/O）型乳状液
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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。
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。
凝胶分类
弹性凝胶：经烘干后体积缩小很多，但仍保持弹性 例如：肌肉、脑髓、软骨、指甲、毛发等凝胶。 脆性凝胶：凝胶烘干后体积缩小不多，但弹性已失去 并具有脆性 例如：氢氧化铝、硅酸等形成的凝胶
凝胶膨润或溶胀 干燥的弹性凝胶放入适当的溶剂中，会自动吸收 液体而膨胀，体积增大，这个过程叫做膨润或溶胀。脆 性凝胶几乎不能膨润。 膨润在生理过程中有着重要的作用。植物的种子 只有膨润后才能发芽生长。人体构成血管壁的凝胶膨润 能力减低，会使血管硬化。随着有机体的逐渐衰老，膨 润能力也逐渐减弱，皮肤出现的皱纹就是有机体的膨润 能力减退的表现。
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
+
K
+
+
K
+
层
K+
K+ 吸附 层 - K+ K+ -I-I- I- I II I- 胶核 I- K+ + I— K II(AgI)m + I I- I - I- I K K+ K+ K+ K+
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。
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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 。 人体内的肌肉、皮肤、脏器、血管壁及毛发、指 甲、软骨等都可以看成是凝胶，人体中约占体重2/3的 水，基本上也是保存在凝胶里。
： 亲水型乳化 水包油（O/W）型乳状液
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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； 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。
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表面活性剂
表面活性物质：溶于水后能显著降低溶液
的表面能（表面张力）的物质称为表面活性剂。
分类： 1、离子型表面活性剂
2、非离子型表面活性剂
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二、表面吸附
一种物质自动浓集到另一物质表面上的过程叫吸 附。其中有吸附能力的物质称为吸附剂;被吸附的物质 称为吸附质。
物体表面的粒子（分子、原 子或离子）比内部粒子有更高的 能量。表面粒子比内部粒子多出 的这部分能量称为表面能。
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
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。
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 ：
1、胶粒在溶液中选择性吸附与胶粒组成有关的粒子。 另一种离子留在胶粒表面。
2、胶粒表面的分子电离，一种离子脱离胶粒进入溶液，
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。
第三章 胶体溶液与表面现象
1
分散系的分类
分散系
分子或离子分散系 胶体分散系 粗分散系 （真溶液） （溶胶&高分子溶液） （悬浊液&乳浊液） d <1 nm 1< d < 100 nm d > 100 nm
胶体分散系包括溶胶、高分子溶液和缔合胶体。
2
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）
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。 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。
பைடு நூலகம்
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 溶胶 分子或离子的聚集体 1～100 nm 慢 高分子溶液 单个分子、离子 1～100 nm 慢 溶液 单个分子、离子 小于1 nm 快
亲油基 亲水基
注：表面活性物质在两相间的排列
亲油基 亲水基
如：CH3(CH2)16COONa 乳化剂在水面上定向排列
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乳浊液
定义： 一种液体分散在另一种不相溶的 液体中形成的体系称为乳浊液。 其中一种液体 通常是水，另一种则称为油（一切不溶于水的 有机液体统称为油。）。液～液粗分散体系。
一、类型:水包油（O/W）：水是分散剂，油 是分散质。如：牛奶 油包水（W/O）：油是分散剂，水是分散质。 如：原油 乳化剂决定乳浊液的类型。
E = δ × S
表面活性剂的结构
从分子结构来看，其特点是具有双亲基团
的物质：亲水基：如-OH,-COOH,-NH2,-SO3H
等，是极性部分，溶于水；憎水基(亲油性)如
烷基、苯基等，是非极性部分，溶于油。
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亲油基
亲水基
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肥皂是最常见的表面活性物质，它是硬脂酸的
钠盐。 C17H35--COONa。
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。
[(AgI)m· - · nI (n-x)K+}x- · + xK
[(AgI)m· + · nAg (n-x)NO3-}x+ · 3xNO
[(As2S3 )m· - · nHS (n-x)H+}x- · + xH
[(H2SiO3 )m· nHSiO3- · (n-x)H+}x- · + xH
二、溶胶的稳定性和聚沉
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。