第十二章 胶体化学

第十二章 胶体化学

1２.２ 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？ 解答：影响胶体电泳速率的主要因素应从三个方面考虑：（１）推动力；（２）胶粒性质；（３）分散介质性质。

由公式η

ξ

εE u =

可看出：电势梯度E 越大，胶粒带电越多，体积越小，分散介质的粘度越小，电泳速率越大。

电泳现象说明分散相和分散介质有不同的电荷。

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小于热力学电势吗？请说明原因。

解答：ξ电势是当固液两相发生相对运动时，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、负取决于胶粒所带电荷的符号。胶粒带正电时，0>ξ；胶粒带负电时，0<ξ。

ξ电势在数值上不一定小于热力学电势E 。一般情况下，E <ξ，这是由于在静电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。但如果静电引力不起主导作用，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。

1２.６ K 、Na 等碱金属的皂类作为乳化剂时，易于形成O/W 型的乳状液；Zn 、Mg 等高价金属的皂类作为乳化剂时，则有利于形成W/O 型乳状液。试说明原因。 解答：乳化剂是一种包含亲水基和憎水基的表面活性剂，当它被吸附在乳状液的界面层时，常呈现“大头”朝外、“小头”朝内的几何构形。这样“小头”是亲水基还是憎水基就决定了乳状液是W/O 型还是O/W 型。

对于一价金属的皂类，小头是憎水基，根据几何构形，被憎水基楔入的油滴就成了分散相粒子，形成水包油（O/W ）型乳状液；而二价金属的皂类，小头是亲水基，根据几何构形，被亲水基楔入的水滴就成了分散相粒子，易形成油包水（W/ O ）型乳状液。

1２.７ 在NaOH 溶液中用HCHO 还原HAuCl 4可制得金溶胶： HauCl 4 + 5NaOH → NaAuO 2 + 4NaCl + 3H 2O

2NaAuO 2 + 3HCHO + NaOH → 2Au(s) + 3HCOONa + 2H 2O

（１）NaAuO2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)微粒的质量体积浓度300.1)(-⋅=m kg Au ρ，金原子的半径m r 1011046.1-⨯=，纯金的密度33103.19-⋅⨯=m kg ρ，假设每个金的微粒皆球形，其半径m r 821000.1-⨯=。试求：（a ）每dm 3溶胶中含有多少金胶粒？（b ）每dm 3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？

解答：（１）金溶胶的胶团结构式：[]

+-

+-

⋅-⋅⋅xNa Na x n nAuO Au x m )()(2

（２）（a ）每个胶粒的质量：

()

kg r V W 2033

8

3210084.8103.191000.13

4

34--⨯=⨯⨯⨯⨯===πρπρ

每dm 3

溶胶中含有胶粒的个数为：个16

20

31024.110

084.810/)(⨯=⨯=--W Au ρ （b ）每dm 3溶胶中胶粒的总表面积：

()

2162

8

162

25.151024.110141024.1m r A =⨯⨯⨯⨯=⨯⨯-ππ＝４总

（c ）若按质量计，每个胶粒中金原子的个数为：

个个＝原子胶粒

53

23203201047.210

97.19610023.610804.810108.804⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯----Au M W W 若按体积计，每个胶粒中金原子的个数为：（扣除原子间堆积空隙，空隙

率为26％）

个％＝％原子胶粒51083

1231321038.21046.11000.1%74%74)

3

4(3474V 74V ⨯=⨯⨯⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=⎪

⎭

⎫ ⎝⎛⨯--r r r r ππ 1２.８ 某离子半径为cm 71030-⨯的金溶胶，25℃时，在重力场中达到沉降平衡后，在高度相距mm 1.0的某指定体积内，粒子数分别为277和166个，已知金与分散介质的密度分别为33103.19-⋅⨯m kg 及331000.1-⋅⨯m kg 。试计算阿佛加德罗常数为若干？

解答：沉降平衡公式：()RT h h Mg c c P /1ln

12012

-⎪⎪⎭⎫ ⎝

⎛--=ρρ 其中 L r M P ρπ334

=， 1

212n n c c =

()()1

2343381203121025.6)15.298314.8/(10110)13.19()103(81.93

4

277166ln

/3

4

ln ---⋅⨯=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯-=---=mol L L RT h h Lgr n n P 个πρρπ

1２.9 由电泳实验测得Sb 2S 3溶胶（设为球形粒子），在电压210v 下（两极相距38.5cm ），通过电流的时间为36分12秒，引起溶液界面向正极移动3.20cm ，该溶胶分散介质相对介电常数1.81=r ε，粘度s Pa ⋅⨯=-31003.1η，试求该溶胶的ξ电势。已知相对介电常数r ε，介电常数ε及真空介电常数0ε间有如下关系：

εε

ε=

r 112010854.8--⋅⨯=m F ε 111-⋅=V C F 解答：ηξ

εE u =

E

u E u r 0εεηεηξ==