第九章膠體溶液

1、第九章第九章 分散系分散系一、分散系的概念：一、分散系的概念： 一種或幾種物質(zhì)分散在另一種介質(zhì)中一種或幾種物質(zhì)分散在另一種介質(zhì)中所形成的體系稱為分散系。被分散的物質(zhì)所形成的體系稱為分散系。被分散的物質(zhì)稱為稱為分散相。分散相。容納分散相的連續(xù)介質(zhì)稱為容納分散相的連續(xù)介質(zhì)稱為分散劑。分散劑。例：例： 糖水溶液、蛋白質(zhì)水溶液、淀粉溶液、糖水溶液、蛋白質(zhì)水溶液、淀粉溶液、食鹽水溶液、懸濁液、乳濁液等等。食鹽水溶液、懸濁液、乳濁液等等。第一節(jié)第一節(jié) 分散系的概念和分類分散系的概念和分類二、分散系的分類二、分散系的分類 （一）分子或離子分散系一）分子或離子分散系 分散相粒子的直徑小于1nm (10-9m)

2、，以分子、原子或離子狀態(tài)均勻分散在分散介質(zhì)中所形成的分散系，稱為分子或離子分散系。CuSO4溶液溶液特點(diǎn)u透明u均勻、穩(wěn)定u能透過濾紙和半透膜氯化鈉注射液氯化鈉注射液分散相粒子直徑大于分散相粒子直徑大于100nm (10-7m)的分的分散系散系按分散相狀態(tài)的不同又分為懸濁液和乳濁液。按分散相狀態(tài)的不同又分為懸濁液和乳濁液。1. 懸濁液懸濁液 固體的小顆粒固體的小顆粒分散在液體中所形成的分散在液體中所形成的粗分粗分散系散系2. 乳濁液乳濁液 液體以微小的液體以微小的小液滴分散在另一種互小液滴分散在另一種互不相溶的液體中所形成不相溶的液體中所形成的粗分的粗分散系散系油水混合物油水混合物泥水混合物泥

3、水混合物特點(diǎn)u不透明u不均勻、不穩(wěn)定u不能透過濾紙和半透膜（三）膠體分散系（三）膠體分散系 分散相粒子的直徑在1100nm(10-9m10-7m)之間的分散系，稱為膠體分散系，簡稱膠體。常見的膠體：常見的膠體：Fe(OH)3膠體、膠體、Al(OH)3膠體、硅酸膠膠體、硅酸膠體、淀粉膠體、蛋白質(zhì)、血液、豆?jié){體、淀粉膠體、蛋白質(zhì)、血液、豆?jié){、墨水、涂料。墨水、涂料。 Fe(OH)3膠體膠體豆?jié){豆?jié){特點(diǎn)u不透明u不均勻、不穩(wěn)定u不能透過濾紙和半透膜三、分散系的特點(diǎn)三、分散系的特點(diǎn)分散系的種類分散相粒子粒子直徑分散系特點(diǎn)分子、離子分散系 溶 液單個分子或離子1nm單相、透明、均勻、穩(wěn)定、能透過濾紙和半

4、透膜膠體分散系溶 膠許多分子或離子的聚集體1100nm多相、透明度不一、不均勻、較穩(wěn)定、能透過濾紙，不能透過半透膜高分子溶液單個高分子單相、透明、均勻、穩(wěn)定、能透過濾紙，不能透過半透膜粗分散系懸濁液固體小顆粒100nm多相、渾濁、不透明、不均勻、不穩(wěn)定、不能透過濾紙和半透膜乳濁液液體小液滴三種分散系的比較 膠體膠體根據(jù)根據(jù)分散劑分散劑的狀態(tài)，膠體分為：的狀態(tài)，膠體分為：膠體的分類膠體的分類霧霧氣溶膠氣溶膠煙煙白云白云牛奶牛奶豆?jié){豆?jié){固溶膠固溶膠煙水晶煙水晶有色玻璃有色玻璃第三節(jié)第三節(jié) 溶膠溶膠 Fe(OH)3膠體制備膠體制備 取一燒杯，加入取一燒杯，加入20 20 mLmL蒸餾水，加熱蒸餾水，

5、加熱至沸騰，然后向至沸騰，然后向沸水沸水中滴加中滴加FeClFeCl3 3飽和溶飽和溶液液1 12 2 mLmL。繼續(xù)繼續(xù)煮沸煮沸，待，待溶液呈紅褐色溶液呈紅褐色后，停止加熱，即制得后，停止加熱，即制得Fe(OH)Fe(OH)3 3膠體。膠體。FeCl33H2O Fe(OH)3（膠體）膠體）3HCl光束照射時的現(xiàn)象光束照射時的現(xiàn)象原因分析原因分析CuSOCuSO4 4溶液溶液Fe(OH)Fe(OH)3 3膠體膠體泥水泥水形成一條光亮的通路形成一條光亮的通路無光亮通路產(chǎn)生無光亮通路產(chǎn)生溶液中粒子的直徑很小，溶液中粒子的直徑很小，散射極其微弱散射極其微弱膠體的直徑較大，能使光膠體的直徑較大，能使光

6、波發(fā)生散射波發(fā)生散射. .科學(xué)探究科學(xué)探究無光亮通路產(chǎn)生無光亮通路產(chǎn)生溶液中粒子的直徑很大，溶液中粒子的直徑很大，使光全反射使光全反射硫酸銅硫酸銅溶液溶液氫氧化鐵氫氧化鐵膠體膠體粒子小，全透射粒子小，全透射粒子較大，散射粒子較大，散射粒子很大，全反射粒子很大，全反射 光波環(huán)繞膠粒向各個方向散射，成為散射光或稱乳光。光波環(huán)繞膠粒向各個方向散射，成為散射光或稱乳光。當(dāng)一束光通過暗室的溶膠時，在與光路垂直的方向上當(dāng)一束光通過暗室的溶膠時，在與光路垂直的方向上可看到一條發(fā)亮的光柱，這種現(xiàn)象叫可看到一條發(fā)亮的光柱，這種現(xiàn)象叫丁達(dá)爾現(xiàn)象。丁達(dá)爾現(xiàn)象。（一）光學(xué)性質(zhì)（一）光學(xué)性質(zhì)-丁達(dá)爾丁達(dá)爾(Tyndal

7、l)現(xiàn)象現(xiàn)象1869年，英國物理學(xué)家年，英國物理學(xué)家丁達(dá)爾丁達(dá)爾(Tyndall)產(chǎn)生原因：膠粒直徑小于可見光波長產(chǎn)生原因：膠粒直徑小于可見光波長(400nm700nm)， 當(dāng)可見光照射在膠粒上時產(chǎn)生的散射作用當(dāng)可見光照射在膠粒上時產(chǎn)生的散射作用應(yīng)用：應(yīng)用： 區(qū)分膠體和溶液區(qū)分膠體和溶液樹林中的晨曦樹林中的晨曦（二）動力學(xué)性質(zhì)（二）動力學(xué)性質(zhì)-布朗運(yùn)動布朗運(yùn)動 布朗運(yùn)動：懸浮微粒布朗運(yùn)動：懸浮微粒不停地不停地做無規(guī)則運(yùn)動的現(xiàn)象做無規(guī)則運(yùn)動的現(xiàn)象布朗運(yùn)動是使膠體微粒保持懸浮狀態(tài)，處于相對均一穩(wěn)定布朗運(yùn)動是使膠體微粒保持懸浮狀態(tài)，處于相對均一穩(wěn)定狀態(tài)而不容易沉降的原因之一。狀態(tài)而不容易沉降的原因之

8、一。產(chǎn)生原因：膠體微粒受到來自水分子的各個不同方向的產(chǎn)生原因：膠體微粒受到來自水分子的各個不同方向的 撞擊作用而形成撞擊作用而形成（三）電學(xué)性質(zhì)（三）電學(xué)性質(zhì)-電泳現(xiàn)象電泳現(xiàn)象電泳：電泳：在外電場作用下膠體粒子在分散劑中作在外電場作用下膠體粒子在分散劑中作定向移動的現(xiàn)象定向移動的現(xiàn)象. 膠粒帶電的原因膠粒帶電的原因: :帶電原因：帶電原因：膠核常選擇性的吸附組成與其相似的離子。膠核常選擇性的吸附組成與其相似的離子。例：制備例：制備Fe(OH)Fe(OH)3 3溶膠，反應(yīng)為溶膠，反應(yīng)為: : FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl沸騰Fe(OH)3+HClFeOCl+3H2O部分部分Fe(

9、OH)Fe(OH)3 3與與HClHCl作用：作用： FeO+Cl-FeOClFe(OH)Fe(OH)3 3膠核就吸附與其組成相似的膠核就吸附與其組成相似的FeOFeO+ +而帶而帶正電荷正電荷。 膠粒的雙電層結(jié)構(gòu)膠粒的雙電層結(jié)構(gòu) 膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的形成膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的形成: : 1. m個個Fe(OH)3分子聚成的固體粒子分子聚成的固體粒子-膠核。膠核。 Fe(OH)3m 2.膠核吸附離子膠核吸附離子: : 選擇性吸附選擇性吸附nFeO+離子，帶正電。離子，帶正電。 3. 靜電作用，吸附少量靜電作用，吸附少量Cl- , (n-x) Cl- 吸附層吸附層： nFeO+ (n-x) Cl- 膠核與吸附層組成膠

10、粒，膠核與吸附層組成膠粒， nx, 膠粒帶膠粒帶x正電荷正電荷。 4.據(jù)呈電中性的要求，膠粒仍然要吸附據(jù)呈電中性的要求，膠粒仍然要吸附Cl-這這部分部分Cl-借助于擴(kuò)散作用分布于離膠核較遠(yuǎn)處借助于擴(kuò)散作用分布于離膠核較遠(yuǎn)處形成擴(kuò)散層形成擴(kuò)散層: : x Cl- Fe(OH)3m nFeO+ (n-x) Cl- x+ x Cl-膠膠核核 吸附層吸附層 擴(kuò)散層擴(kuò)散層膠粒膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)膠團(tuán)間液膠團(tuán)間液 與膠粒帶相反電荷的離子，與膠粒帶相反電荷的離子，稱反離子。稱反離子。膠團(tuán)結(jié)構(gòu)示意圖溶膠的穩(wěn)定性和聚沉溶膠的穩(wěn)定性和聚沉溶膠穩(wěn)定的溶膠穩(wěn)定的原因原因布朗運(yùn)動布朗運(yùn)動膠粒帶電膠粒帶電：帶電越多越穩(wěn)定帶電越多

11、越穩(wěn)定溶劑化作用：溶劑化膜越厚越穩(wěn)定溶劑化作用：溶劑化膜越厚越穩(wěn)定（一）溶膠的穩(wěn)定性（一）溶膠的穩(wěn)定性（提示：從膠體介穩(wěn)定的原因方面考慮提示：從膠體介穩(wěn)定的原因方面考慮）溶膠溶膠聚沉法聚沉法加入少量電解質(zhì)加入少量電解質(zhì)加入帶相反電荷的溶膠加入帶相反電荷的溶膠加熱加熱 聚沉聚沉不可逆不可逆，再加入分散介質(zhì)，亦不能再形成溶膠，再加入分散介質(zhì)，亦不能再形成溶膠聚沉：聚沉：膠粒聚集成大顆粒從分散劑中沉淀析出的過程膠粒聚集成大顆粒從分散劑中沉淀析出的過程（二）溶膠的聚沉（二）溶膠的聚沉 用明礬凈水就是溶膠相互聚沉的實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)樘烊凰械哪z體懸浮粒子一般是負(fù)溶膠，明礬中的硫酸鋁水解生成的Al(OH)3溶

12、膠是正溶膠，兩者混合發(fā)生相互聚沉，再加上Al(OH)3絮狀物的吸附作用，使污物清除，達(dá)到凈化水的目的。三氯化鐵止血原因血液本質(zhì)上是一種液溶膠，而三氯化鐵是電解質(zhì),大量電解質(zhì)溶液一遇到血液這種溶膠就會使血液迅速發(fā)生聚沉,生成的沉淀會堵塞傷口從而達(dá)到止血的效果. 天然高分子：蛋白質(zhì)、蠶絲、橡膠、纖維素、淀粉合成高分子:聚乙烯塑料、合成纖維、合成橡膠高分子化合物溶液高分子化合物溶液1.定義相對分子質(zhì)量在相對分子質(zhì)量在1 1萬以上，甚至高達(dá)幾百萬以上，甚至高達(dá)幾百萬的物質(zhì)。萬的物質(zhì)。2.分類高分子化合物溶液高分子化合物溶液: 高分子溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲兴纬傻娜芨叻肿尤芙庠谶m當(dāng)?shù)娜軇┲兴纬傻娜芤?。如組

13、成人體組織、細(xì)胞以及存在于體液中的重要物液。如組成人體組織、細(xì)胞以及存在于體液中的重要物質(zhì)質(zhì)蛋白質(zhì)、核酸、糖原等。蛋白質(zhì)、核酸、糖原等。 醫(yī)用高分子醫(yī)用高分子 某些合成高分子與人體器官組織的天然高分子有著極其相似的某些合成高分子與人體器官組織的天然高分子有著極其相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性能，因此用高分子材料做成的人工器官具有很好化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性能，因此用高分子材料做成的人工器官具有很好的生物相容性，不會因與人體接觸而產(chǎn)生排斥和其他作用。的生物相容性，不會因與人體接觸而產(chǎn)生排斥和其他作用。 人造器官人造器官醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料人造心臟人造心臟人造血管人造血管人造器官人造器官人造腎人造腎人造鼻

14、人造鼻人造肺人造肺人造骨人造骨人造肌肉人造肌肉人造皮膚人造皮膚硅橡膠、聚氨酯橡膠硅橡膠、聚氨酯橡膠聚氨酯橡膠、聚對苯二甲酸乙二酯聚氨酯橡膠、聚對苯二甲酸乙二酯有機(jī)硅橡膠、聚乙烯有機(jī)硅橡膠、聚乙烯醋酸纖維素、聚酯纖維醋酸纖維素、聚酯纖維有機(jī)硅橡膠、聚乙烯有機(jī)硅橡膠、聚乙烯聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛樹脂聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛樹脂硅橡膠和滌綸織物硅橡膠和滌綸織物硅橡膠、聚多肽硅橡膠、聚多肽醫(yī)用高分子材料及用途醫(yī)用高分子材料及用途高分子溶液的特性（一）穩(wěn)定性較大 高分子化合物具有許多親水基團(tuán)，如-OH、 -COOH、-NH3等，當(dāng)溶解在水中時，在其表

15、面上牢固地吸引著許多水分子形成一層水化膜。(二）粘度大（三）鹽析（三）鹽析 因加入大量無機(jī)鹽使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀析出的作用稱為鹽析。主要原因是去溶劑化作用。高分子溶液對溶膠的保護(hù)作用 高分子物質(zhì)吸附在溶膠粒子表面，包圍住膠粒，形成一層高高分子物質(zhì)吸附在溶膠粒子表面，包圍住膠粒，形成一層高分子保護(hù)膜，使其對介質(zhì)的親和力加強(qiáng)，阻止了膠粒之間的分子保護(hù)膜，使其對介質(zhì)的親和力加強(qiáng)，阻止了膠粒之間的直接接觸，從而增強(qiáng)了溶膠的穩(wěn)定性。直接接觸，從而增強(qiáng)了溶膠的穩(wěn)定性。 保護(hù)作用在生理過程中很重要。保護(hù)作用在生理過程中很重要。血液碳酸鈣，磷酸鈣等微溶性的無機(jī)鹽類，以溶膠的形式存在，含量比在水中溶解度提高了近

16、5倍，不聚沉，但當(dāng)發(fā)生某些疾病使血液中的某些蛋白質(zhì)減少，是形成各種結(jié)石的原因之一。 醫(yī)藥上用于胃腸造影的硫酸鋇合劑，阿拉伯膠對硫酸鋇溶膠起保護(hù)作用。 凝膠凝膠（一）凝膠的形成（一）凝膠的形成凝膠：凝膠： 在一定條件下，使高分子溶質(zhì)或膠體粒子相互連接，形成空在一定條件下，使高分子溶質(zhì)或膠體粒子相互連接，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而溶劑小分子充滿在網(wǎng)架的空隙中，成為失去流動間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而溶劑小分子充滿在網(wǎng)架的空隙中，成為失去流動性的半固體狀體系，稱為凝膠。性的半固體狀體系，稱為凝膠。凝膠在醫(yī)學(xué)中上的重要意義：凝膠在醫(yī)學(xué)中上的重要意義： 凝膠在人體組成中占有重要的地位，如毛發(fā)、指甲、皮膚、肌凝膠在人體組成中占有重要的地位，如毛發(fā)、指甲、皮膚、肌肉、細(xì)胞膜、髓質(zhì)和軟骨等。人體中的絕大部分都保存在凝膠中肉、細(xì)胞膜、髓質(zhì)和軟骨等。人體中的絕大部分都保存在凝膠中，都與凝膠密切相關(guān)。，都與凝膠密切相關(guān)。（二）凝膠的主要性質(zhì)（二）凝膠的主要性質(zhì)1 1、彈性、彈性彈性凝膠（彈性凝膠（肌肉、腦髓、軟骨、指甲、毛發(fā)、組成肌肉、腦髓、軟骨、指甲、毛發(fā)、組成 植物細(xì)胞壁的纖維素及高分子溶液形成的凝膠植物細(xì)胞壁的纖維素及高分子溶液形成的凝膠）脆性凝膠脆性凝膠（氫氧化鋁、硅酸及溶膠形成的凝