胶体分散系统

第十章胶体分散系统

一．基本要求

1.了解胶体分散系统的三个基本特性。

2.了解憎液溶胶在动力性质、光学性质和电学性质等方面的特点以及如何

应用这些特点对它进行粒度、带电情况等方面进行研究。

3.掌握憎液溶胶在稳定性方面的特点，会判断外加电解质对憎液溶胶稳定

性的影响和电解质聚沉能力的大小。

4.了解大分子溶液与憎液溶胶系统的异同点，了解胶体分散系统平均摩尔

质量的测定方法。

5.了解纳米技术的基本容和广泛的应用前景。

二．把握讲课要点的建议

胶体分散系统以其特有的分散程度、多相不均匀性和热力学不稳定性，使得与一般的分子分散系统或粗分散系统在性质上有很大的不同，主要表现在：动力性质、光学性质和电学性质等方面。不要把憎液溶胶的三个特性与它在动力、光学和电学方面的性质混为一谈。

了解憎液溶胶的动力性质、光学性质和电学性质，目的是区别于分子分散系统或粗分散系统，利用这些性质可以对胶粒的大小、形状和带电情况进行研究。

大分子溶液与憎液溶胶在组成上完全是两回事，仅仅是因为它们的大小相仿，在粒度效应方面有一点共同之处，才放在一起研究，其实在光学性质、电学性质和受外来电解质影响方面有很大的区别。大分子是由小分子聚合而成的，由于聚合的程度不同，因而分子的大小也不同，所以大分子物质的摩尔质量只能是平均摩尔质量，而且，测定的方法不同，摩尔质量的值也不同。

纳米技术目前是许多学科的研究热点，纳米材料的制备较多的是采用溶胶-凝胶法，学好胶体分散系统的性质，对纳米材料的研究有很大的帮助。

三．思考题参考答案

1. 憎液溶胶有哪些特征？

答： (1) 特有的分散程度。胶粒的大小一般在1－100 nm之间，所以有动力稳定性强、散射作用明显、不能通过半透膜、渗透压低等特点。

(2) 多相不均匀性。胶团结构复杂，是一个具有相界面的超微不均匀质点。

(3) 热力学不稳定性。由于胶粒小、表面积大、表面能高，有自动聚结降低表面能的趋势。所以要有稳定剂存在，由于带电的溶剂化层存在，可保护胶粒不聚沉。

2. 有稳定剂存在时胶粒优先吸附哪种离子？

答：稳定剂一般是略过量的某一反应物。胶核首先吸附与胶核中相同的那个离子。例如，制备 AgI 溶胶时，若 KI 略过量，胶核优先吸附 I- 离子，利用同离子效应保护胶核不被溶解。若稳定剂是另外的电解质，胶核优先吸附的是使自己不被溶解的离子，或转变成溶解度更小的沉淀的离子。一般优先吸附水化作用较弱的阴离子，所以自然界的天然胶粒如泥沙、豆浆、橡胶等都带负电。

3. 当一束会聚光通过溶胶时，站在与入射光线垂直方向的同学，看到光柱的颜色是淡蓝色；而站在入射光180o方向的同学看到的是橙红色，这是为什么？答：站在与入射光线垂直方向（即侧面）的同学，看到的是胶粒的散射光。根据瑞利公式，入射光波长越短，散射光越强。所以，蓝色、紫色光容易散射，散射光呈淡蓝色。而对着入射光看的同学，看到的是透射光。在白光中，波长较短的蓝色、紫色光已被散射，剩下的透射光主要是波长较长的光，所以看到的透射光是橙红色的。

4. 为什么有的烟囱冒出的是黑烟，有的却是青烟？

答：有的烟灰粒子很大，属粗分散系统，主要发生光反射和吸收，所以看到的是黑色。这种粒子很快会沉降。而有的灰粒极小，小于可见光波长，主要发生光

散射。而短波长的蓝光、紫光的散射光强，所以看到的是青烟。实际上，看到的不是灰粒的本身，而是它的散射光。

5. 为什么晴天的天空呈蓝色？为什么日出、日落时云彩特别红？

答：太由七色光组成。空气中有灰层微粒和小水滴，当照射地球时，波长较短的蓝光、紫光被微粒散射后的散射光较强，所以，看到的天空呈蓝色，实际上看到的是这种散射光。而在日出、日落时，太阳接近地平线，要穿过厚厚的大气层我们才能看到。中短波长的青色、蓝色、紫色光被大气层中的微粒散射掉了，我们看到的是散射较弱的红色、橙色的透射光，所以特别绚丽多彩。

6. 为什么危险信号灯用红色？为什么车辆在雾天行驶时雾灯规定用黄色？

答：因为红色光波长很长，不容易散射，传得远，可以让人在很远时就能看到危险信号。

雾天，如果用白色雾灯，其中一部分短波长的光被雾滴散射，光线就会变弱。而黄色光波长较长，不容易散射。所以雾天在高速公路上，必须把后雾灯打开，黄色的雾灯很远就能看见，可以防止汽车追尾相撞。

7. 为什么在做旋光分析时，光源用的是钠光灯？

答：因为在蔗糖水解时，主要测定其旋光度的变化，而不希望有散射因素干扰。钠光灯放出的是单一的、波长较长的黄色光，不容易发生散射。

8. 在一个U型管中间，放用AgCl晶体组成的多孔塞，管中放浓度为0.001 mol.dm-3的KCl溶液。多孔塞两边放接直流电源的电极。通电时溶液将向哪一极方向移动？将KCl浓度增加100倍，溶液流动速度是变慢了还是变快了？答：因为AgCl晶体中Ag+比Cl- 溶解度大，扩散快，AgCl晶体又优先吸附溶液中的Cl- 离子，使多孔塞带负电，介质带正电。所以，电渗时液体介质向负极移动。KCl浓度增加，ζ电位下降，电渗速度变慢。当用AgNO3代替KCl，AgCl 优先吸附Ag+离子，介质带负电，电渗方向与刚才相反。

9. 为什么输油管和运送有机液体的管道要接地？

答：在用泵输送石油或其它碳氢化合物时，由于压差迫使液体流动，在扩散层和管道表面会产生电势差，这就是流动电势。流动电势太大会产生火花，引起爆炸。为了防止事故发生，都将这种管道接地或加入有机电解质，以降低流动电势。

10. 为什么明矾能将浑浊的水很快澄清？

答：明矾是硫酸钾铝复盐。溶于水后产生K+，Al3+ 等离子。另外， Al3+ 离子在水中发生水解，产生Al(OH)3 絮状胶体。

混浊的水中有大量带负电的泥沙胶粒，受Al3+ 离子作用很快凝聚，并与Al(OH)3 胶体发生相互作用而一起下沉。所以明矾能使混水迅速变清。但这种含Al3+ 离子的水不能多吃。

11. 用电解质把豆浆点成豆腐，有三种盐：NaCl, MgCl2 , CaSO4.2H2O , 哪种聚沉能力最强？

答：点豆腐是将豆浆胶粒聚沉，变成凝胶。天然的豆浆胶粒带负电，电解质中正离子起主要作用。显然NaCl聚沉能力最弱，Mg2+ 和Ca2+ 离子聚沉能力差不多，但由于MgCl2中Cl- 是负一价的，所以相对而言聚沉能力最强的应该是MgCl2。但由于MgCl2 加多了有苦味，所以目前较多用CaSO4.2H2O 即生石膏点豆腐。

12. 在能见度很小的雾天飞机急于起飞，地勤人员搬来一个很大的高音喇叭，喇叭一开，很长一段跑道上的雾就消失了，这是为什么？

答：这叫高音消雾。声音是有能量的，喇叭的音波促使雾粒碰撞，使小水滴凝结成大水滴而下降，部分更小的水滴获得能量后气化。所以在音波作用的较近的围，雾会很快消失。

由清华大学席葆树教授研制的大喇叭，输出功率为20000声瓦。喇叭长5m,