膠體溶液和表面現(xiàn)象PPT參考課件.ppt

第五章膠體溶液和表面現(xiàn)象 第一節(jié)膠體溶液 2020 3 9 1 2 分散系的分類 膠體分散系包括溶膠 高分子溶液 2020 3 9 一 膠體溶液的性質(zhì) 一 溶劑的光學性質(zhì) 丁鐸爾 Tyndall 效應如果將一束強光射入膠體溶液 在光束的垂直方向上可以看到一條發(fā)亮的光柱 這種現(xiàn)象稱為丁達爾效應 又稱乳光效應 2020 3 9 3 將溶膠置于暗處 用一束強光照射溶膠 在與光束垂直的方向觀察 可以看到溶膠中有一束渾濁發(fā)亮的光柱 這種現(xiàn)象是由英國物理學家丁鐸爾發(fā)現(xiàn)的 稱為丁鐸爾現(xiàn)象或乳光現(xiàn)象 丁鐸爾現(xiàn)象 利用丁鐸爾現(xiàn)象可以區(qū)別真溶液 膠體溶液和粗分散系 2020 3 9 4 森林中的丁鐸爾現(xiàn)象 丁鐸爾現(xiàn)象 2020 3 9 5 二 溶膠的動力學性質(zhì) 1 布朗運動在超顯微鏡下觀察膠體溶液 可以看到膠體顆粒不斷地作無規(guī)則的運動 這種運動稱布朗運動 它是不斷做熱運動的介質(zhì)分子對膠粒撞擊的結(jié)果 2020 3 9 6 二 溶膠的動力學性質(zhì) 3 沉降和沉降平衡 沉降 分散系中的分散相粒子在重力作用下作用下逐漸下沉的現(xiàn)象稱為沉降 沉降平衡 當沉降和擴散這兩個相反作用的速度相等時 達到平衡狀態(tài) 稱為沉降平衡 2 擴散 當溶膠中的膠粒的分布不均勻時 由于布朗運動 膠粒將從濃度大的區(qū)域向濃度小的區(qū)域 這種現(xiàn)象稱為膠粒的擴散 2020 3 9 7 電泳 在外電場中 膠粒在介質(zhì)中定向移動的現(xiàn)象稱為電泳 膠體粒子帶正電荷的膠體稱正膠體 膠體粒子帶負電荷的膠體稱負膠體 水 溶膠 水 溶膠 三 電泳現(xiàn)象 電學性質(zhì) 2020 3 9 8 三 電泳現(xiàn)象 電學性質(zhì) 某些膠體粒子所帶電荷的情況 2020 3 9 9 三 電泳現(xiàn)象 電學性質(zhì) 膠粒帶電的主要原因 1 膠體粒子選擇性地吸附帶電離子2 膠粒表面分子的解離 2020 3 9 10 膠團結(jié)構(gòu)與制備過程有關(guān) AgNO3 KI AgI 溶膠 KNO3KI過量 優(yōu)先吸附I 帶負電荷 AgI m nI n x K x xK 2020 3 9 11 膠團結(jié)構(gòu)式 AgI m nI n x K X xK 2020 3 9 12 3 膠團的結(jié)構(gòu) 膠核在溶液中吸附離子時 優(yōu)先吸附 1 與它組成相似的離子 2 若有幾種離子相似 則優(yōu)先吸附電荷多的離子 3 若其他條件相似 則優(yōu)先吸附濃度大的離子 即優(yōu)先吸附原則 1 結(jié)構(gòu)相似的離子 2 電荷較大的離子 3 濃度較大的離子 2020 3 9 13 3 膠團的結(jié)構(gòu) 1 用FeCl3水解生成Fe OH 3溶膠的膠團結(jié)構(gòu) 化學反應 膠團的形成 2020 3 9 14 氫氧化鐵溶膠的膠團結(jié)構(gòu)示意圖 2020 3 9 15 練習 請寫出明礬水解得Al OH 3溶膠的結(jié)構(gòu) Al OH 3 m nAl3 3n x 2 SO42 x xSO42 16 練習 AgNO3 KI AgI 溶膠 KNO3請寫出當AgNO3過量時的膠團結(jié)構(gòu) AgI m nAg n x NO3 x xNO3 2020 3 9 17 二 膠體溶液的穩(wěn)定性和聚沉 一 膠體的穩(wěn)定因素1 布朗運動 膠粒比較小 因此布朗運動產(chǎn)生的動能足夠克服地心對它的吸引力 從而使膠體具有一定的穩(wěn)定性 2 膠粒帶同種電荷 同性電荷的膠粒互相排斥 從而阻止了膠粒在運動時互相接近和聚合成較大的顆粒沉淀下來 3 溶劑化膜 水化膜 的存在 由于膠核吸附離子 離子水化力很強 使膠粒外面又包圍一層水分子 形成水化膜 使膠粒增加一層保護膜 阻止膠?；ハ嗑酆?膠體穩(wěn)定的主要因素是膠粒帶電和水化膜的存在 其次是布朗運動 2020 3 9 18 二 溶膠的聚沉 1 加入少量電解質(zhì) 中和膠粒電荷電解質(zhì)對膠體的聚沉能力不僅與電解質(zhì)的濃度有關(guān) 更主要的是決定于與膠粒帶相反電荷的離子即反離子的電荷數(shù) 反離子電荷數(shù)越多 聚沉能力越強 江河入海口三角洲的形成 就是由于河水中泥沙帶的負電荷被海水中電解質(zhì)中和而沉淀堆積而成的 在豆?jié){中加入少量石膏溶液制成豆腐 也是由于電解質(zhì)中和了豆?jié){膠粒電荷的結(jié)果 聚沉能力 對正膠體 K3 Fe CN 6 K2SO4 KCl對負膠體 AlCl3 CaCl2 NaCl 2020 3 9 19 二 溶膠的聚沉 2 加入帶相反電荷的膠體溶液當帶有相反電荷的兩種膠體溶液互相混和時 由于膠粒帶的電荷相反 互相中和電荷 從而發(fā)生聚沉 兩種不同的墨水 由于染料不同或生產(chǎn)工藝不同都有可能帶不同的電荷 因此也不能混合使用 明礬的主要成分是硫酸鋁鉀 水解后生成帶正電荷的氫氧化鋁膠粒 遇到懸混在水中的帶負電荷的泥沙等雜質(zhì) 互相中和電荷發(fā)生聚沉 從而達到凈化水的目的 2020 3 9 20 二 溶膠的聚沉 3 加熱許多膠體溶液在加熱時都能發(fā)生聚沉 這是因為一方面溫度升高 膠核吸附離子的能力降低 使膠粒電荷減少 水化程度降低 另一方面 升高溫度 膠粒運動加快 碰撞機會增多 所以加熱可以使膠體聚沉 2020 3 9 21 第二節(jié)高分子化合物溶液 一高分子化合物的概念 一 定義 高分子化合物 又稱大分子化合物 是指相對分子質(zhì)量在一萬以上 甚至高達幾百萬的物質(zhì) 二 分類 天然高分子化合物和合成高分子化合物 三 特點1 分子量大且不確定 2 結(jié)構(gòu)復雜 鏈狀卷曲線形分子 易被吸附對膠體有保護作用 3 二重性 從分散相的組成看是單個分子 真溶液 從分散相顆粒大小看屬膠體分散系 2020 3 9 22 二高分子化合物溶液的特點 1 穩(wěn)定性大穩(wěn)定的主要因素是在溶液中水化能力很強 高分子化合物能通過氫鍵與水形成一層很厚的水化膜 2 粘度大3 溶解的可逆性高分子化合物從溶劑中分離出來以后 再加入原來的溶劑 又能得到原來狀態(tài)的真溶液 膠體溶液一旦聚沉以后 再加入原來的分散劑不能再形成膠體溶液 2020 3 9 23 二高分子化合物溶液的特點 4 鹽析概念 向高分子化合物溶液中加入大量電解質(zhì) 使高分子化合物從溶液中析出的過程稱鹽析 與電解質(zhì)對膠體溶液聚沉作用的區(qū)別 需要的量不同作用的機制不同 2020 3 9 24 二高分子化合物溶液的特點 4 鹽析電解質(zhì)使溶膠聚沉 主要是中和膠粒電荷 電解質(zhì)溶液中離子很多 中和膠粒電荷能力很強 加入少量電解質(zhì)就能使溶膠聚沉 高分子化合物溶液穩(wěn)定的主要因素是必須加入大量電解質(zhì)才能把水化膜奪過來 從而完成鹽析 應用 高分子化合物種類不同 鹽析時 所需電解質(zhì)的濃度也不同 這一點 可用于血漿中蛋白質(zhì)的分離 在蛋白質(zhì)溶液中 先加入鹽析能力較小的電解質(zhì) 可以使溶解度小的蛋白質(zhì)先沉淀析出來 再增大電解質(zhì)的濃度或改換鹽析能力強的電解質(zhì) 可以使另一種溶解度較大的蛋白質(zhì)析出來 2020 3 9 25 三高分子化合物對膠體的保護作用 1 概念 在溶膠中加入高分子化合物溶液后使溶膠穩(wěn)定性大大增強的現(xiàn)象 2 原因 鏈狀 卷曲的線形分子易被膠粒吸附 水化能力強3 舉例 在加有明膠的硝酸銀溶液中滴加氯化鈉溶液時生成的氯化銀不容易形成沉淀 而形成膠體溶液 這是由于明膠是高分子化合物對氯化銀膠體起了保護作用 2020 3 9 26 27 高分子化合物對溶膠的保護作用 保護作用 例 Fe OH 3溶膠 加入白明膠 高分子化合物溶液 后再加電解質(zhì)不易聚沉 2020 3 9 四凝膠 膠凍 1 定義 在一定條件下 許多高分子化合物溶液和某些膠體溶液凝聚而成的相當稠厚的物質(zhì) 形成凝膠的過程稱為膠凝 2 原因 分散相與分散質(zhì)交換位置 3 性質(zhì) A 膨潤 干燥的凝膠能吸收適當?shù)囊后w而膨脹的過程 B 離漿 有些凝膠能自動分離出部分液體而使凝膠體積縮小的現(xiàn)象 2020 3 9 28 第三節(jié)表面現(xiàn)象 2020 3 9 29 第三節(jié) 表面現(xiàn)象 2020 3 9 30 31 一 表面張力與表面能 1 表面張力 由于內(nèi)外受力不均勻使液體表面恒有的一種抵抗擴張的力 稱為表面張力 產(chǎn)生原因 表面層分子受力不均勻 第三節(jié) 表面現(xiàn)象 2020 3 9 2 表面能 液體或固體表面粒子比內(nèi)部粒子能量高 多出的這部分能量稱為體系的表面能 E A物體的表面能有自動降低的趨勢 降低表面積 純水聚集成水滴 吸附 2020 3 9 32 1 吸附 固體或液體表面吸引其他物質(zhì)的分子 原子或離子聚集在其表面的過程叫吸附 其中有吸附能力的物質(zhì)稱為吸附劑 被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì) 2020 3 9 33 二 表面吸附 2 解吸 被吸附在吸附劑上的分子通過分子熱運動 可掙脫吸附劑表面而逸出 3 吸附平衡 吸附與解吸的速度相等時 二 表面吸附 4 吸附類型 2020 3 9 34 三 表面活性物質(zhì) 2020 3 9 35 表面活性物質(zhì) 溶于水后能顯著降低溶液的表面張力的 在兩相分界面上定向排列的一類物質(zhì)稱為表面活性劑 36 表面活性劑的結(jié)構(gòu) 從分子結(jié)構(gòu)來看 其特點是具有雙親基團的物質(zhì) 極性基團 親水基或疏油基 如 OH COOH NH2 SO3H等 溶于水 非極性基團 疏水基或親油性 如烷基 苯基等 溶于油 2020 3 9 37 肥皂是最常見的表面活性物質(zhì) 它是硬脂酸的鈉鹽 C17H35 COONa 親油基親水基注 表面活性物質(zhì)在兩相間的排列 2020 3 9 表面活性物質(zhì)的應用 1 乳濁液和乳化作用定義 一種液體分散在另一種不相溶的液體中形成的體系稱為乳濁液 其中一種液體通常是水 另一種則稱為油 一切不溶于水的有機液體統(tǒng)稱為油 液 液粗分散體系 乳化劑 能增加乳濁液穩(wěn)定性的物質(zhì) 乳化作用 乳化劑使乳濁液穩(wěn)定的作用 2020 3 9 38 39 類型 水包油 O W 水是分散劑 油是分散質(zhì) 如 牛奶油包水 W O 油是分散劑 水是分散質(zhì) 如 原油乳化劑決定乳濁液的類型 乳濁液 2020 3 9 40 親水乳化劑有鉀肥皂 鈉肥皂 十二烷基磺酸鈉 蛋白質(zhì) 動物膠等 親油乳化劑有