第一章膠體和溶液課件

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第一章溶液和膠體主要內(nèi)容：一.溶液

二.膠體（溶膠）

1、濃度；2、依數(shù)性（稀溶液）1、性質(zhì)（三性）2、結(jié)構(gòu)（膠團(tuán)結(jié)構(gòu)）3、穩(wěn)定性（穩(wěn)定性；聚沉）2023/7/20第2頁

第一節(jié)分散系

一、概念體系:研究的對象,也稱為系統(tǒng).分散系:一種或幾種物質(zhì)高度分散在另一種介質(zhì)中所形成的體系。分散質(zhì)（相）:分散系中被分散的物質(zhì)。分散劑（介質(zhì)）:容納分散質(zhì)的物質(zhì)。

二、分散系組成：分散質(zhì)＋分散劑

三、分散系分類：

1、按照分散質(zhì)粒子直徑大小

2、按照分散質(zhì)和分散劑的聚集狀態(tài)

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按照分散質(zhì)粒子大小類型粒子直徑名稱主要特征分子、離子分散系<1nm真溶液(如:NaCI溶液)最穩(wěn)定、擴(kuò)散快、可通過濾紙和半透膜、對光散射極弱熱力學(xué)穩(wěn)定單相系統(tǒng)膠體分散系1-100nm高分子溶液(如:紅血球)很穩(wěn)定、擴(kuò)散慢、可通過濾紙、不能通過半透膜、散射弱、粘度大溶膠(如:金溶膠)穩(wěn)定、擴(kuò)散慢、可通過濾紙、不能通過半透膜、散射強(qiáng)熱力學(xué)不穩(wěn)定多相系統(tǒng)粗分散系>100nm懸濁液乳濁液(如:牛奶,農(nóng)藥)不穩(wěn)定、擴(kuò)散慢、不能通過濾紙和半透膜、對光不產(chǎn)生散射2023/7/20第4頁

以上三類分散系之間雖然有明顯的區(qū)別,但沒有明顯的界線，三者之間的過渡是漸變的,某些系統(tǒng)可以同時(shí)表現(xiàn)出兩種或者三種分散系的性質(zhì),因此以分散質(zhì)粒子直徑大小作為分散系分類的依據(jù)是相對的.2023/7/20第5頁

按照物質(zhì)的聚集狀態(tài)分散質(zhì)分散劑名稱例子固固液氣固－固分散系固－液分散系固－氣分散系合金、有色玻璃糖水、油漆煙、灰塵液固液氣液－固分散系液－液分散系液－氣分散系肌肉、毛發(fā)石油、白酒云、霧氣固液氣氣－固分散系氣－液分散系氣－氣分散系木炭、海綿泡沫、汽水空氣、天然氣2023/7/20第6頁四、分散度和比表面

1、分散度

2、比表面:S0=S/V

特例立方體S0=6/L

分散系的分散度以比表面S0表示，S0越大、分散度越高。

L2023/7/20第7頁

第二節(jié)溶液濃度一、物質(zhì)的量

1、含義：國際單位（SI）制的基本物理量之一，表示系統(tǒng)所含基本單元的數(shù)量。

2、表示及單位表示：n(基本單元)單位：摩爾（mol）摩爾是系統(tǒng)的物質(zhì)的量，我們定義12gC12的原子數(shù)為1摩爾，也即阿伏伽德羅常數(shù)(N=6.02×1023)

3、摩爾質(zhì)量:

MB=m/nB

MB：物質(zhì)B的摩爾質(zhì)量，單位：kg/mol(常用g/mol)2023/7/20第8頁二、溶液濃度（四種）1、物質(zhì)的量濃度（摩爾濃度）

單位體積的溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量，用C

表示

(1)

公式:CB=nB/V

(2)

單位:mol/L

(3)其中：nB為物質(zhì)B的物質(zhì)的量；

V為溶液的體積。注意：溶液的體積V隨溫度會(huì)發(fā)生變化。所以同一溶液在不同溫度時(shí)CB會(huì)不同。2023/7/20第9頁2、質(zhì)量摩爾濃度

在1000克溶劑中所含有溶質(zhì)的物質(zhì)的量，用bB表示。

(1)公式:bB=nB/mA

(2)單位:mol/kg

(3)其中：nB為物質(zhì)B的物質(zhì)的量；

mA為溶劑的質(zhì)量。注意：溶劑的質(zhì)量隨溫度不會(huì)發(fā)生變化。所以同一溶液在不同溫度的地區(qū)其bB相同。2023/7/20第10頁3、摩爾分?jǐn)?shù)

溶液中某種組分（溶質(zhì)或溶劑）的物質(zhì)的量同溶液的總的物質(zhì)的量之比稱為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，用x表示。

(1)

公式:xi=ni/n（總）

(2)

單位：

1（無量綱）（3）ifna+nb=n（總）

then

xa=na/n（總）

xb=nb/n（總）

andxa+xb=12023/7/20第11頁4、質(zhì)量分?jǐn)?shù)

100份質(zhì)量的溶液中所含溶質(zhì)的質(zhì)量份數(shù)稱為該溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。用ω表示。

(1)

公式:ω

B=m(B)/m

(2)

單位:1（無量綱）

名稱定義公式單位物質(zhì)的量濃度CB

溶質(zhì)nB/溶液V

CB=nB/V=mB/MB·Vmol·L-1

質(zhì)量摩爾濃度bB

溶質(zhì)nB/溶劑mA

bB=nB/mA=mB/MB·mAmol·kg-1摩爾分?jǐn)?shù)xB

溶質(zhì)nB/溶液ni總和xB=nB/nA+nB1

質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωB

溶質(zhì)mB/溶液m

ωB=mB/m1

較稀水溶液：因Vm、1,CB

bB2023/7/20第12頁例1：0.288g

某溶質(zhì)溶于15.2g水中，所得溶液為

0.221mol/kg，求該溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。解:M=m/n=m/b*mA=0.288/（0.0152*0.221）g/mol

=85.7g/mol例2：某種乙醇的水溶液是由3mol的水和2mol的乙醇（CH3CH2OH）組成，求水和乙醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。解：xH2O=3/5

x乙醇=2/52023/7/20第13頁例3：在298.15K時(shí)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0947

的硫酸溶液，其密度為1.0603103Kg.m-3。試求：(1)硫酸的質(zhì)量摩爾濃度;(2)硫酸的物質(zhì)的量濃度；(3)硫酸的摩爾分?jǐn)?shù)。解:(1)設(shè)溶液的密度為ρ體積為V,則有溶液的質(zhì)量ρV

bB=nB/mA=[（ρVωB

）/MB]/ρVωA

=ωB

/MB

/ωA

=0.0947/98.07/0.9053mol/g=0.001067mol/g=1.067mol/kg(2)C=（ρVωB

）/MB/V=0.09471060.3/98.07mol/L=1.024mol/L(3)x=（nB/n

總）=

[（ρVωB

）/MB]/[ρVωA/MA

+

ρVωB

）/MB

]=0.018852023/7/20第14頁一、水的相圖第三節(jié)稀溶液的依數(shù)性1概念相：系統(tǒng)中化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)完全相同的部分稱為相異相之間有明顯的界面。單相系統(tǒng)：只含有一個(gè)相的系統(tǒng)。如：NaCl溶液多相系統(tǒng)：含有兩個(gè)或兩個(gè)以上相的系統(tǒng)。如：油+水相變：在一定條件下，不同相(固、液、氣)之間的相互轉(zhuǎn)化稱為相變。相平衡：當(dāng)相變達(dá)到各種相態(tài)能穩(wěn)定共存的狀態(tài)稱相平衡。水的相圖：表示水的相平衡與溫度、蒸氣壓的關(guān)系圖稱為水的相圖。學(xué)習(xí)水的相圖，可以掌握水的相變規(guī)律，判斷在某一壓力和溫度下，哪種相態(tài)能穩(wěn)定存在，為科研生產(chǎn)服務(wù)。2023/7/20第15頁2水的相圖水的相圖是根據(jù)實(shí)驗(yàn)繪制的.圖上有：三個(gè)單相區(qū)在氣、液、固三個(gè)單相區(qū)內(nèi),獨(dú)立的改變溫度和壓力不會(huì)引起相的改變。三條兩相平衡線壓力與溫度只能改變一個(gè),指定了壓力,則溫度由體系自定。OA是氣-液兩相平衡線；OB是氣-固兩相平衡線;OC是液-固兩相平衡線；

O點(diǎn)是三相點(diǎn)氣-液-固三相共存2023/7/20第16頁O點(diǎn)是三相點(diǎn),氣-液-固三相共存.三相點(diǎn)的溫度和壓力皆由體系自定(H2O的三相點(diǎn)溫度為0.00981℃,壓力為610.62Pa).冰點(diǎn)

是在大氣壓力下,水、冰共存.當(dāng)大氣壓力為105Pa時(shí),冰點(diǎn)溫度為0℃,改變外壓,冰點(diǎn)也隨之改變.三相點(diǎn)與冰點(diǎn)的區(qū)別冰點(diǎn)溫度比三相點(diǎn)溫度低0.01℃是由兩種因素造成的:(1)因外壓增加,使凝固點(diǎn)下降(2)因水中溶有空氣,使凝固點(diǎn)下降2023/7/20第17頁二、稀溶液的依數(shù)性溶液的性質(zhì)可分為兩類:

一類是溶質(zhì)本性不同所引起的,如溶液的密度、體積、導(dǎo)電性、酸堿性和顏色等的變化,溶質(zhì)不同則性質(zhì)各異.

另一類是溶液的濃度不同而引起溶液的性質(zhì)變化,如蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)下降、滲透壓等,是一般溶液的共性.2023/7/20第18頁

溶液的性質(zhì)與純?nèi)軇┑男再|(zhì)不會(huì)相同；我們將只與溶液中溶質(zhì)的粒子數(shù)目有關(guān)、而與溶質(zhì)本性無關(guān)的性質(zhì)稱為溶液的依數(shù)性。

難揮發(fā)溶液的依數(shù)性有：溶液的蒸氣壓（P）下降、

沸點(diǎn)（tb）升高、

凝固點(diǎn)(tf)下降溶液的滲透壓()。

2023/7/20第19頁1

蒸氣壓下降飽和蒸氣壓:飽和蒸氣所產(chǎn)生的壓力稱為飽和蒸氣壓,簡稱

蒸氣壓.蒸氣壓的單位為Pa或kPa.

(1)

幾個(gè)概念:蒸發(fā):液體中一部分能量較高的分子克服其它分子對它的吸引而逸出,成為蒸氣分子,這個(gè)過程叫蒸發(fā)凝聚:液面附近的蒸氣分子被吸引或受外界壓力的作用重新回到液體中,這個(gè)過程叫做凝聚.飽和蒸氣:在單位時(shí)間內(nèi),由液面蒸發(fā)的分子數(shù)和由氣相返回液體的分子數(shù)相等,此時(shí)的蒸氣稱為飽和蒸氣.2023/7/20第20頁1純?nèi)軇?溶液pt0.1mol/Kg糖水0.5mol/Kg糖水⑵

溶液蒸氣壓下降原因

難揮發(fā)非電解質(zhì)溶質(zhì)溶于溶劑后，溶質(zhì)分子占據(jù)了溶液的一部分表面，阻礙了溶劑分子的蒸發(fā)，使單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)出來的溶劑分子減少，產(chǎn)生的壓力降低。溶液的濃度越大，溶液的蒸氣壓越低。純水2023/7/20第21頁（3）拉烏爾定律1887年，法國化學(xué)家Raoult從實(shí)驗(yàn)中歸納出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律：一定溫度下,在難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液中,溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┱魵鈮撼艘匀芤褐腥軇┑奈镔|(zhì)的量分?jǐn)?shù)xA,用公式表示為：如果溶液中只有A，B兩個(gè)組分，則:xA+xB=1拉烏爾定律也可表示為：在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降(Δp),與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)(xB)成正比。

p*：純?nèi)軇┑恼魵鈮?/p>

p：難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓p=p*(1-xB)Δp＝p*-p＝p*

xB

2023/7/20第22頁

溶液的蒸氣壓下降,對植物的抗旱具有重要意義.經(jīng)研究表明,當(dāng)外界氣溫升高或降低時(shí),在有機(jī)體的細(xì)胞中,可溶物(主要是可溶性糖類等)強(qiáng)烈地溶解,增大了細(xì)胞液的濃度,從而降低了細(xì)胞液的蒸氣壓,使植物的水分蒸發(fā)過程減慢.因此,植物在較高溫度下仍能保持必要的水分而表現(xiàn)出抗旱性.

2023/7/20第23頁2.溶液的沸點(diǎn)升高

⑴沸點(diǎn)的概念

沸點(diǎn)：是指液體的蒸氣壓等于外界大氣壓時(shí)液體對應(yīng)的溫度。液體的沸點(diǎn)與外界壓力有關(guān)，外界壓力降低，液體沸點(diǎn)將下降。

⑵溶液的沸點(diǎn)升高現(xiàn)象及原因

溶液的沸點(diǎn)升高現(xiàn)象：溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)軇┓悬c(diǎn)的現(xiàn)象。

溶液的沸點(diǎn)升高的原因：是溶液蒸氣壓的下降的必然結(jié)果2023/7/20第24頁

溶液的沸點(diǎn)升高Ot101325PaPtb*tb△tb△p水溶液2023/7/20第25頁⑶溶液沸點(diǎn)升高公式△tb：溶液的沸點(diǎn)升高值tb：溶液的沸點(diǎn)

tb*

：純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)bB：溶質(zhì)質(zhì)量摩爾濃度mol·Kg-1Kb：是溶劑的沸點(diǎn)升高常數(shù)，它在數(shù)值上等于1mol溶質(zhì)溶于1Kg溶劑中所引起的沸點(diǎn)升高值，其單位為:℃·Kg·mol-1。常用溶劑的Kb值見P11表1-4。應(yīng)用：測定Δtb值，查出Kb,就可以計(jì)算溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。

根據(jù)拉烏爾定律,難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液沸點(diǎn)上升與溶質(zhì)質(zhì)量摩爾濃度近似成正比,與溶質(zhì)本性無關(guān)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

2023/7/20第26頁⒊

溶液的凝固點(diǎn)下降⑴凝固點(diǎn)的概念凝固點(diǎn)：是指液體的蒸氣壓等于其固體蒸氣壓時(shí)系統(tǒng)對應(yīng)的溫度。

此時(shí)液體的凝固和固體的熔化處于平衡狀態(tài)。⑵溶液的凝固點(diǎn)下降及原因溶液的凝固點(diǎn)下降：溶液的凝固點(diǎn)比純?nèi)軇┠厅c(diǎn)低的現(xiàn)象稱～。溶液的凝固點(diǎn)下降的原因：是溶液蒸氣壓下降的另一個(gè)必然結(jié)果。2023/7/20第27頁

溶液的凝固點(diǎn)降低610.5PaOttftf*=0℃△p△tf水溶液p2023/7/20第28頁⑶溶液的凝固點(diǎn)下降公式

Kf

：凝固點(diǎn)下降常數(shù)，其單位為℃·kg·moL-1或

K·kg·moL-1

。

b

：溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度⑷應(yīng)用

①P11

例1—5用于計(jì)算溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。

②解釋植物的抗寒功能：濃度增大，凝固點(diǎn)降低，細(xì)胞液不結(jié)冰。

③嚴(yán)冬在汽車的水箱內(nèi)加入乙二醇或甘油來降低水的凝固點(diǎn)，防止水結(jié)冰漲裂水箱?！鱰f=Kfb△tf=tf*－tf2023/7/20第29頁例4：已知100℃時(shí)水的蒸氣壓為101.3kPa，溶解3.00g尿素[CO(NH2)2]于100g水中，計(jì)算該溶液的蒸氣壓。解:已知m(H2O)=100gm(CO(NH2)2)=3.00g

M(H2O)=18.02g·mol-1

M(CO(NH2)2)=60g·mol-1

2023/7/20第30頁例5：純苯的凝固點(diǎn)為5.40℃，0.322g萘溶于80g苯，配制成的溶液的凝固點(diǎn)為5.24℃。已知苯的kf值為5.12℃kg/mol，求萘的摩爾質(zhì)量。解：故萘的摩爾質(zhì)量為2023/7/20第31頁例6：為防止汽車水箱在寒冬凍裂，需使水的冰點(diǎn)下降到253K，則在每1000g水中應(yīng)加入甘油多少克？故需甘油重m=989g解：△tf=Kf·bB(273–253)℃=1.86℃kg/mol×m/(92

g·mol-1

/1000g)2023/7/20第32頁4.溶液的滲透壓⑴概念半透膜：只允許小分子通過，大分子不能通過的物質(zhì)。如動(dòng)物腸衣、細(xì)胞膜、火棉膠等。滲透：溶劑分子通過半透膜向溶液中擴(kuò)散的過程。滲透壓∏：在一定溫度下，為了阻止?jié)B透作用的進(jìn)行，而必須向溶液施加的最小壓力。滲透方向：水分子由稀溶液進(jìn)入濃溶液，即由滲透壓低的部分移向滲透壓高的部分。反滲透：

指在溶液一方加上比其滲透壓還要大的壓力，迫使溶劑從高濃度溶液中滲出的過程。2023/7/20第33頁

滲透壓示意圖溶劑溶液∏半透膜滲透現(xiàn)象產(chǎn)生原因：

溶液的蒸氣壓小于純?nèi)軇┑恼魵鈮?。產(chǎn)生的條件：1）有半透膜存在;2）半透膜兩邊溶液濃度不同。2023/7/20第34頁(2)

滲透壓定律

1886年，范特霍夫(Van`tHoff)提出：

特例：溶液濃度很稀時(shí)c=b

則

即在一定溫度下，非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。

:

滲透壓單位

kPa

R:8.314kPa·L·mol-1.K-1∏V＝nRT∏＝nRT/V=CRT∏＝bRT2023/7/20第35頁R=8.314Pa·m3·mol-1·K-1=8.314kPa·L·mol-1·K-1

=8.314J·mol-1·K-1=8.314×10-3kJ·mol-1·K-1⑶應(yīng)用①溶液的滲透壓也可用于測定溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量，尤其是用于測定高分子化合物的摩爾質(zhì)量，其準(zhǔn)確度更高。P13例1—7②解釋有關(guān)現(xiàn)象

滲透的方向是由滲透壓小的溶液向滲透壓大的溶液進(jìn)行，即水由稀溶液向濃溶液方向移動(dòng)。植物的吸水鹽堿地不利于植物生長施肥燒苗淡水魚不能生活在海水中在淡水中游泳眼睛疼痛紅漲，在海水中游泳眼睛干躁。2023/7/20第36頁例7：1L溶液中含5.0g馬的血紅素，在298K時(shí)測得溶液的滲透壓為1.80×102Pa，求馬的血紅素的摩爾質(zhì)量。解：2023/7/20第37頁例9：37℃

時(shí)血液的滲透壓為775Kpa，與血液具有同樣滲透壓的葡萄糖靜脈注射液的濃度是多少?

解:∏＝nRT/V=CRT

C=775/(8.314310)mol/L=0.301mol/L(=0.301mol/kg)

2023/7/20第38頁例10:

某水溶液的凝固點(diǎn)是-1.00

℃,求：

1、水溶液的沸點(diǎn)，

2、此溶液在00C時(shí)的滲透壓。解:2023/7/20第39頁三.依數(shù)性的應(yīng)用

(1)測定相對分子質(zhì)量四種依數(shù)性的定量關(guān)系可以看出依數(shù)性產(chǎn)生的效果大小都是與所溶解的難揮發(fā)非電解質(zhì)溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比,而溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度又與物質(zhì)的摩爾質(zhì)量(相對分子質(zhì)量)有關(guān).經(jīng)常使用的是凝固點(diǎn)下降和沸點(diǎn)上升兩種方法.但對于求蛋白質(zhì)、血紅素等大分子物質(zhì)的平均相對分子質(zhì)量,經(jīng)常使用滲透壓法2023/7/20第40頁

2.

作防凍液和制冷：利用凝固點(diǎn)下降3.

動(dòng)植物生理及醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用:(例如，海水的凝固點(diǎn)低于0℃，常青樹的樹葉因富含糖分在嚴(yán)寒的冬天常青不凍,撒鹽可將道路上的積雪溶化,冬天施工的混凝土中常添加氯化鈣,為防止冬天汽車水箱凍裂常加入適量的乙二醇或甲醇、甘油，實(shí)驗(yàn)室用食鹽或氯化鈣固體與冰混合配制制冷劑)滲透作用在動(dòng)植物的生理中,有著非常重要的意義.(動(dòng)植物的細(xì)胞中,土壤中溶液，人體血液中都會(huì)運(yùn)用到滲透作用；吸水、燒苗、生理鹽水等）2023/7/20第41頁四、強(qiáng)電解質(zhì)溶液的依數(shù)性1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)表明：電解質(zhì)溶液的依數(shù)性與拉烏爾定律有很大的偏離．對同種電解質(zhì)而言有：

△tf’/△tf

=

△tb’/

△tb

=△p’/△p=∏’/∏=i>1即電解質(zhì)溶液的依數(shù)性是計(jì)算值的

i

倍，i稱為校正系數(shù)。2023/7/20第42頁2.理論解釋由于溶液的依數(shù)性與溶質(zhì)的數(shù)目有關(guān)，1884年瑞典化學(xué)家阿侖尼烏斯（Arrhenius）在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對這種偏離進(jìn)行了解釋．他認(rèn)為：

非電解質(zhì)非電解質(zhì)數(shù)目沒有變化電解質(zhì)陰、陽離子數(shù)目發(fā)生了變化溶質(zhì)粒子數(shù)目發(fā)生了變化△tb等偏大溶解2023/7/20第43頁3.定量關(guān)系—濃度與活度

1923年Debye和Hückel認(rèn)為，電解質(zhì)在水溶液中雖然已經(jīng)完全電離，但因異性離子間的相互吸引，離子的行動(dòng)不能完全自由。正離子周圍聚集了較多的負(fù)離子，而在負(fù)離子周圍則聚集了較多的正離子。并將這些異性離子群稱作為“離子氛”（Ionicatmosphere）+－－－－－－－+++++2023/7/20第44頁

由于離子氛的存在，使校正系數(shù)

i小于強(qiáng)電解質(zhì)100%解離時(shí)溶質(zhì)粒子增加的倍數(shù)。即有效濃度(表觀濃度，活度α

）不等于真實(shí)濃度（濃度），活度α與濃度的關(guān)系為：2023/7/20第45頁例11：

比較蔗糖、醋酸、K2SO4三種物質(zhì)稀水溶液的下列性質(zhì)（由大到小排序）．

（１）∏（２）tb

（３）tf解:

（１）由∏＝CRT有：∏(

K2SO4)

>∏(醋酸)

>

∏(蔗糖)（２）由△tb

＝Kb.bB有：

tb(

K2SO4)

>tb(醋酸)

>

tb(蔗糖)（３）由△tf

＝Kf.bB有：

tf(蔗糖)

>tf(醋酸)

>

tf(

K2SO4)

2023/7/20第46頁

第四節(jié)膠體溶液溶膠（膠體）——顆粒直徑在1～100nm的具有高分散度的多相熱力學(xué)不穩(wěn)定體系稱為膠體.制備:分散法和凝聚法兩種。一、溶膠的性質(zhì)1.光學(xué)性質(zhì)——丁鐸爾效應(yīng)2.動(dòng)力學(xué)性質(zhì)——布朗運(yùn)動(dòng)

3.電學(xué)性質(zhì)——電泳和電滲

2023/7/20第47頁光散射現(xiàn)象

當(dāng)光束通過分散體系時(shí),一部分自由地通過,一部分被吸收、反射或散射.可見光的波長約在400~700nm之間.

（2）當(dāng)光束通過膠體溶液,由于膠粒直徑小于可見光波長,主要發(fā)生散射,可以看見乳白色的光柱。

（3）當(dāng)光束通過分子、離子真溶液,由于粒子太小、散射弱，且溶液十分均勻,散射光因相互干涉而完全抵消,看不見散射光，基本為透射作用。

（1）當(dāng)光束通過粗分散體系，由于粒子大于入射光的波長，主要發(fā)生反射，使體系呈現(xiàn)混濁。2023/7/20第48頁1.光學(xué)性質(zhì)——丁鐸爾效應(yīng)

1869年Tyndall發(fā)現(xiàn),若令一束聚光光束通過溶膠,從側(cè)面(即與光束垂直的方向)可以看到一個(gè)發(fā)光的圓錐體,這就是Tyndall效應(yīng).其他分散體系也會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)散射光,但遠(yuǎn)不如溶膠顯著.

Tyndall效應(yīng)實(shí)際上已成為判別溶膠與分子溶液的最簡便的方法。2023/7/20第49頁2.動(dòng)力學(xué)性質(zhì)——布朗運(yùn)動(dòng)

1903年發(fā)明了超顯微鏡,用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則“之”字形的運(yùn)動(dòng).這種現(xiàn)象稱為布朗(Brown)運(yùn)動(dòng).布朗運(yùn)動(dòng)是溶膠粒子本身熱運(yùn)動(dòng)和分散介質(zhì)對它撞擊的總結(jié)果。

布朗運(yùn)動(dòng)的作用：擴(kuò)散作用(可以自發(fā)地使粒子由濃度大的區(qū)域向粒子濃度小的區(qū)域擴(kuò)散)動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性(在一定程度上抵消了由于溶膠粒子的重力作用而引起的沉降)2023/7/20第50頁3.電學(xué)性質(zhì)——電泳和電滲

Fe(OH)3膠體在電場作用下向陰極移動(dòng).這種在外加電場作用下,膠體粒子在分散劑里向電極(陰極或陽極)作定向移動(dòng)的現(xiàn)象,叫做電泳

.通過電泳實(shí)驗(yàn),可以判斷溶膠粒子所帶的電性。U形管上方用少量導(dǎo)電液使電極與膠體分開，以免膠體被破壞正極負(fù)極(1)

電泳_+如：Fe(OH)3為正溶膠。2023/7/20第51頁(2)電滲與電泳現(xiàn)象相反，使溶膠粒子固定不動(dòng)而分散介質(zhì)在外電場作用下作定向移動(dòng)的現(xiàn)象稱為電滲.通過電滲實(shí)驗(yàn)測定分散介質(zhì)所帶電荷的電性,判斷溶膠粒子所帶電荷的電性.圖中,3為隔膜,用素瓷片、凝膠、玻璃纖維等多孔性物質(zhì)制成.溶膠放于隔膜中，兩側(cè)管充水、等高。如果膠粒是陰離子被隔膜吸附,則介質(zhì)帶正電（反離子）,通電時(shí)向陰極移動(dòng)，陰極液面升高;反之,隔膜吸附陽離子,帶負(fù)電的介質(zhì)向陽極移動(dòng).——判斷溶膠粒子所帶電荷的電性。2023/7/20第52頁二、表面吸附及膠體粒子帶電原因1、表面吸附1

）表面自由能（表面能）：

表面層質(zhì)點(diǎn)能量比內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)能量高出的部分稱～表面自由能越高，系統(tǒng)越不穩(wěn)定。液體物質(zhì)都有自動(dòng)降低表面能的能力。F=0F2023/7/20第53頁2)

吸附（1）基本概念：吸附：物質(zhì)表面吸住周圍介質(zhì)中的粒子（分子、原子、離子以及它們的特定組合等）的過程。吸附劑：具有吸附能力的物質(zhì)稱為～。如活性炭、硅膠、膠體等。吸附能力與比表面有關(guān)，比表面越大，吸附能力越強(qiáng)吸附質(zhì)：被吸附的物質(zhì)稱為～。吸附可改善表面質(zhì)點(diǎn)的受力情況，減低它的表面自由能。（2）吸附的種類固體對氣體的吸附固體在溶液中的吸附2023/7/20第54頁［1］固體對氣體的吸附吸附劑(固)+吸附質(zhì)(氣)吸附劑·吸附質(zhì)+吸附熱吸附平衡：吸附速率＝解吸速率（動(dòng)態(tài)平衡，吸附達(dá)到了飽和）吸附量：吸附平衡時(shí)，每克吸附劑所吸附的吸附質(zhì)的物質(zhì)的量。吸附熱：吸附過程所放出的熱例1

活性炭吸附冰箱中的異味例2

接觸法制備硫酸，SO2、O2和催化劑V2O5先吸附后反應(yīng)。吸附解吸2023/7/20第55頁［2］固體在溶液中的吸附

①分子吸附

分子吸附：固體吸附劑在非電解質(zhì)或弱電解質(zhì)溶液中的吸附主要為分子的吸附

吸附規(guī)律：相似相吸（極性吸附劑易吸附極性分子，非極性吸附劑易吸附非極性分子）吸附量與溶質(zhì)的溶解度有關(guān)，溶解度大難吸附，溶解度小易吸附。例如：活性炭吸附苯（非極性）硅膠吸附乙醇（極性）

2023/7/20第56頁②離子吸附固體吸附劑在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中的吸附主要是離子吸附，即固體表面吸附的是離子。ⅰ、離子選擇吸附

離子選擇吸附：固體吸附劑有選擇地吸附溶液中的某種離子，這種吸附稱～。離子選擇吸附的原則：優(yōu)先吸附與吸附劑組成相關(guān)或性質(zhì)相似的離子。（易在表面形成難電離、難溶解狀態(tài)，并且形成同晶格結(jié)構(gòu)）例如：AgI在AgNO3溶液中選擇吸附Ag+。離子選擇吸附對溶膠粒子帶電，并形成雙電層結(jié)構(gòu)，從而說明溶膠穩(wěn)定性方面有重要應(yīng)用。2023/7/20第57頁ⅱ、離子交換吸附

離子交換吸附：固體吸附劑吸附一種離子的同時(shí)釋放出等電量的其他同號(hào)電荷離子的過程稱～。

離子交換劑：能進(jìn)行離子交換吸附的吸附劑稱～。

如離子交換樹脂離子交換樹脂（有機(jī)高分子化合物）：

◆陽離子交換樹脂：含有-SO3H、-COOH?；鶊F(tuán)中H+可與Ca2+、

Mg2+、Na+、K+等陽離子進(jìn)行交換?！?/p>

陰離子交換樹脂：

含有-NH2、-N(H)-。這些基團(tuán)在水中能生成羥氨，羥氨基團(tuán)中的-OH可以與陰離子進(jìn)行交換。2023/7/20第58頁離子的交換能力：離子電荷數(shù)越高交換能力越強(qiáng)同價(jià)離子，離子的水合半徑越小，離子交換能力越強(qiáng)。例如：Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+2023/7/20第59頁離子Li+Na+K+NH4+Rb+離子半徑(A0)0.780.981.331.431.49水化后的離子半徑(水合半徑)(A0)10.087.905.375.325.09交換能力弱---------------------------------→

強(qiáng)離子半徑、離子水合半徑與離子交換能力的關(guān)系2023/7/20第60頁1.吸附帶電吸附帶電:溶膠是一種高度分散的多相系統(tǒng)它在分散劑中進(jìn)行選擇性吸附,吸附正離子時(shí)帶正電,吸附負(fù)離子帶負(fù)電,這種現(xiàn)象稱為吸附帶電。

例如:在AgI溶膠、Fe(OH)3膠體等。2.電離帶電電離帶電:溶膠粒子通過表面分子的電離而帶電的現(xiàn)象稱為電離帶電.例如硅酸溶膠。二、帶電原因2023/7/20第61頁三、膠團(tuán)結(jié)構(gòu)膠體的擴(kuò)散雙電層結(jié)構(gòu)：（以AgI負(fù)溶膠為例）AgNO3+KI（過量）=AgI（溶膠）+K++NO3-

[(AgI)m·nI-·(n-x)K+]x-·

xK+

膠核吸附層擴(kuò)散層膠粒膠團(tuán)電位離子反離子擴(kuò)散雙電層m、n、x均為不確定的數(shù)字膠團(tuán)是電中性的2023/7/20第62頁

膠團(tuán)結(jié)構(gòu)示意圖(AgI)m....................................................................膠核電位離子反離子吸附層擴(kuò)散層I-K+2023/7/20第63頁常見膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的五種類型

吸附帶電型：

膠團(tuán)結(jié)構(gòu)

1、AgI(AgX)溶膠：（KI過量）[(AgI)m·nI-·(n-x)K+]x-·xK+AgNO3+KI=AgI+KNO3

KI過量—吸附I-—膠粒帶負(fù)電2、AgI(AgX)溶膠；（AgNO3過量）

[(AgI)m·n

Ag+·(n-x)NO3-]x+·xNO3-AgNO3過量—吸附Ag+—膠粒帶正電3、Fe(OH)3溶膠:{[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-FeCl3+2H2OFe(OH)2Cl+2HCl

膠核電位離子反離子

Fe(OH)2Cl+H2OFe(OH)3+HCl

吸附層擴(kuò)散層脫水：FeO++2H2O+Cl-

吸附氧鐵離子FeO+—膠粒帶正電膠粒

膠團(tuán)2023/7/20第64頁4、As2S3溶膠：

2H3AsO3+3H2S=As2S3+6H2O[(As2S3)m·nHS-·(n-x)H+]x-·xH+H2SHS-+H+吸附

HS-—膠粒帶負(fù)電。電離帶電型：5、硅酸溶膠：

H2SiO3=x·SiO2yH2O[(SiO2)m·nHSiO3-·(n-x)H+]x-·xH+H2SiO3HSiO3-+H+HSiO3-留在SiO2表面—膠粒帶負(fù)電。2023/7/20第65頁4.4溶膠的穩(wěn)定性和聚沉

動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性:

由于溶膠粒子小,布朗運(yùn)動(dòng)激烈,在重力場中不易沉降,使溶膠具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性.1.溶膠的穩(wěn)定性聚結(jié)穩(wěn)定性

(1)膠粒帶有相同電荷，同號(hào)電荷相互排斥阻止了它們的靠近；(2)膠團(tuán)中的電位離子和反離子都能發(fā)生溶劑化作用，在其表面形成具有一定強(qiáng)度和彈性的溶劑化膜，這層溶劑化膜阻止了溶膠粒子之間的直接接觸.溶膠的聚結(jié)穩(wěn)定性是使溶膠穩(wěn)定的根本性原因

2023/7/20第66頁2.溶膠的聚沉（1）外加電解質(zhì)的影響：外加電解質(zhì)使反離子濃度增加,擠入吸附層、中和電位離子、破壞雙電層，因而使膠粒的電荷減少，其結(jié)果是使膠粒間的電荷排斥力減小,促使膠粒聚結(jié).（影響最大）

溶膠是具有高分散度的多相熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，因此溶膠的穩(wěn)定性是暫時(shí)的、有條件的、相對的。從溶膠的穩(wěn)定性來看,只要破壞了溶膠穩(wěn)定性的因素,溶膠粒子就會(huì)聚結(jié)變大,最后從分散劑中分離而沉降,這個(gè)過程稱為溶膠的聚沉

（2）溫度的影響.溫度升高,粒子碰撞機(jī)會(huì)增多,碰撞強(qiáng)度增加.（3）膠體體系的相互作用.當(dāng)把電性相反的兩種溶膠以適當(dāng)比例相互混合時(shí),溶膠也會(huì)發(fā)生聚沉

2023/7/20第67頁電解質(zhì)對溶膠聚沉作用的影響A、電解質(zhì)負(fù)離子使正溶膠聚沉,電解質(zhì)正離子使負(fù)溶膠聚沉；聚沉值:使一定量溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉所需最小電解質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，稱為電解質(zhì)對溶膠的聚沉值。聚沉值越小，電解質(zhì)的聚沉能力越大。

B、聚沉能力主要決定于與膠粒帶相反電荷的離子的價(jià)數(shù).對于給定的溶膠,導(dǎo)電性離子為一、二、三價(jià)的電解質(zhì),其聚沉值與導(dǎo)電性離子價(jià)數(shù)的六次方成反比,稱為舒爾茨-哈代規(guī)則。

例：As2S3是負(fù)溶膠，NaCl、MgCl2,AlCl3聚沉值最小的是？

AlCl3聚沉值最?。?10.720.093mmol2023/7/20第68頁

C、同價(jià)離子聚沉能力有差異：通常離子的水合半徑越大離子的聚沉能力越小.

對負(fù)溶膠，例如對AgBr的聚沉能力大小次序（感膠離子序）為：

Rb+>K+>Na+>Li+Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+

對正溶膠，

F->Cl->Br->I-

2023/7/20第69頁3.高分子對溶膠的作用在溶膠中加入高分子化合物,能降低溶膠對電解質(zhì)的敏感性而提高溶膠的穩(wěn)定性,這種作用稱為高分子化合物對溶膠的保護(hù)作用

高分子化合物之所以對溶膠具有保護(hù)作用,是因?yàn)楦叻肿踊衔锞哂芯€形結(jié)構(gòu),能被卷曲地吸附在膠粒表面上,包住膠粒,從而使膠粒穩(wěn)定.但加入的高分子化合物必須有足夠的量,使高分子粒子的數(shù)目大大超過溶膠粒子的數(shù)目,否則,加入的高分子化合物過少,不足以包住溶膠,反而使少數(shù)的高分子粒子成為溶膠粒子的聚集中心,使溶膠粒子吸附在上面而合并變大,這種現(xiàn)象稱為高分子化合物對溶膠的敏化作用.這時(shí),高分子化合物不能保護(hù)溶膠反而促使溶膠的分散度減小而更容易聚沉2023/7/20第70頁

第五節(jié)乳濁液1、表面活性物質(zhì)（劑）

（1）含義：溶于水后形成吸附界面膜，在溶液的表面能定向排列，可以降低表面自由能的物質(zhì)。（2）結(jié)構(gòu)：親水基＋憎（疏）水基（親油基）親水基：一般為極性基團(tuán)如—OH、—COOH、—COOˉ、—NH2、SO3H等憎（疏）水基（親油基）：一般為非極性基團(tuán)，如脂肪烴基—R和芳香烴—Ar基等。(3)表面活性劑的分類按極性基團(tuán)的解離性質(zhì)分類1、陰離子表面活性劑：硬脂酸，十二烷基苯磺酸鈉2、陽離子表面活性劑：季銨化物3、兩性離子表面活性劑：卵磷脂，氨基酸型，甜菜堿型4、非離子表面活性劑：脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盤），聚山梨酯（吐溫）2023/7/20第71頁2表面活性劑的應(yīng)用1)增溶2)乳化作用3)潤濕作用使用表面活性劑可以控制液、固之間的潤濕程度。農(nóng)藥行業(yè)中在粒劑及供噴粉用的粉劑中，有的也含有一定量的表面活性劑，其目的是為了提高藥劑在受藥表面的附著性和沉積量，提高有效成分在有水分條件下的釋放速度和擴(kuò)展面積，提高防病、治病效果

在化妝品行業(yè)中，做為乳化劑是乳霜、乳液、潔面、卸妝等護(hù)膚產(chǎn)品中不可或缺的成分2023/7/20第72頁4)助懸作用在農(nóng)藥行業(yè)，可濕性粉劑、乳油及濃乳劑都需要有一定量的表面活性劑，如可濕性粉劑中原藥多為有機(jī)化合物，具有憎水性，只有在表面活性劑存在的條件下，降低水的表面張力，藥粒才有可能被水所潤濕，形成水懸液；2023/7/20第73頁5)起泡和消泡作用表面活性劑在醫(yī)藥行業(yè)也有廣泛應(yīng)用。在藥劑中，一些揮發(fā)油脂溶性纖維素等難溶性藥物利用表面活性劑的增溶作用可形成透明溶液及增加濃度；藥劑制備過程中，它是不可缺少的乳化劑、潤濕劑、助懸劑、起泡劑和消泡劑等2023/7/20第74頁6)消毒、殺菌在醫(yī)藥行業(yè)中可作為殺菌劑和消毒劑使用，其殺菌和消毒作用歸結(jié)于它們與細(xì)菌生物膜蛋白質(zhì)的強(qiáng)烈相互作用使之變性或失去功能，這些消毒劑在水中都有比較大的溶解度，根據(jù)使用濃度，可用于手術(shù)前皮膚消毒、傷口或粘膜消毒、器械