第1章溶液膠體分散體系

1、主講教師主講教師 霍涌前霍涌前 化學研究的主要對象是實物（習慣上實物仍稱為物質(zhì)）?；瘜W是在原化學研究的主要對象是實物（習慣上實物仍稱為物質(zhì)）。化學是在原子、分子層次上研究物質(zhì)的組成、結構、性質(zhì)及其變化規(guī)律的自然科學。子、分子層次上研究物質(zhì)的組成、結構、性質(zhì)及其變化規(guī)律的自然科學?；瘜W的研究對象化學的研究對象基礎化學課程簡介基礎化學課程簡介 化學熱力學初步知識、化學動力學初步知識、實驗數(shù)據(jù)誤差分化學熱力學初步知識、化學動力學初步知識、實驗數(shù)據(jù)誤差分析、分光光度法、滴定分析法、四大化學平衡的有關規(guī)律及計算。析、分光光度法、滴定分析法、四大化學平衡的有關規(guī)律及計算?；A化學的研究對象基礎化學的研究對

2、象問題：血紅蛋白如何運輸問題：血紅蛋白如何運輸O2、CO2、Fe2+？金屬中毒金屬中毒鋁鋁甘肅徽縣鉛錠甘肅徽縣鉛錠冶煉廠致冶煉廠致300多多名兒童鉛中毒名兒童鉛中毒 生前頭發(fā)揭開貝多芬死亡生前頭發(fā)揭開貝多芬死亡之謎之謎 鉛鉛鎘鎘骨痛病骨痛病鉻鉻 37 37歲的女工陳麒穗歲的女工陳麒穗, ,在重慶在重慶市巴南區(qū)渝南鑫光燈具有限公市巴南區(qū)渝南鑫光燈具有限公司電鍍車間打工四個月司電鍍車間打工四個月, ,體內(nèi)體內(nèi)鉻含量超標一萬倍鉻含量超標一萬倍! ! 預習預習 聽課及筆記聽課及筆記 作業(yè)作業(yè) 無機化學實驗無機化學實驗主要內(nèi)容主要內(nèi)容學習要求學習要求 理論理論46學時學時 實驗實驗24學時學時理論考試占

3、理論考試占70% 平時占平時占10%實驗占實驗占20% 總課時總課時70學時學時 成績考核成績考核理論學時分配理論學時分配章節(jié)章節(jié)標題標題學時學時第一章第一章溶液和膠體分散系溶液和膠體分散系4 4第二章第二章化學熱力學基礎化學熱力學基礎4 4第三章第三章化學平衡化學平衡2 2第四章第四章化學反應速率化學反應速率4 4第五章第五章酸堿解離平衡酸堿解離平衡4 4第六章第六章難溶強電解質(zhì)的沉淀難溶強電解質(zhì)的沉淀- -溶解平衡溶解平衡2 2第七章第七章氧化還原反應和電極電勢氧化還原反應和電極電勢4 4第八章第八章原子結構和元素周期律原子結構和元素周期律4 4第九章第九章分子結構分子結構4 4第十章第十

4、章配位化合物配位化合物4 4第十一章第十一章定量分析中的誤差與有效數(shù)字定量分析中的誤差與有效數(shù)字2 2第十二章第十二章滴定分析法滴定分析法4 4第十三章第十三章吸光光度法吸光光度法2 2第一章第一章 溶液和膠體分散系溶液和膠體分散系第一節(jié)第一節(jié) 分散系的分類分散系的分類第二節(jié)第二節(jié) 混合物和溶液的組成標度混合物和溶液的組成標度第三節(jié)第三節(jié) 稀溶液的通性稀溶液的通性第四節(jié)第四節(jié) 溶膠溶膠 第五節(jié)第五節(jié) 高分子溶液高分子溶液第六節(jié)第六節(jié) 凝膠凝膠 第一節(jié)第一節(jié) 分散系的分類分散系的分類被分散成微粒的物質(zhì)被分散成微粒的物質(zhì)分散相分散相起分散作用的物質(zhì)起分散作用的物質(zhì)分散介質(zhì)分散介質(zhì)分散系的組成分散系

5、的組成分散系的分類分散系的分類分子分散系分子分散系膠體分散系膠體分散系粗分散系粗分散系Fe(OH)3溶膠溶膠分散相分散相粒子直徑粒子直徑分散系類型分散系類型分散相分散相粒子的組成粒子的組成實例實例小于小于1nm 1nm 分子分散系分子分散系 小分子小分子小離子小離子 生理鹽水生理鹽水葡萄糖溶液葡萄糖溶液 1 1100nm 100nm 膠膠體體分分散散系系溶膠溶膠膠粒膠粒氫氧化鐵溶膠硫化砷氫氧化鐵溶膠硫化砷溶膠溶膠 高分子溶液高分子溶液高分子高分子 蛋白質(zhì)溶液蛋白質(zhì)溶液核酸溶液核酸溶液 大于大于100nm 100nm 粗分散系粗分散系粗粒子粗粒子泥漿、牛奶泥漿、牛奶 分散系的分類分散系的分類非均

6、相非均相均相均相 如果組成溶液的物質(zhì)有不同的狀態(tài)，通常將液態(tài)如果組成溶液的物質(zhì)有不同的狀態(tài)，通常將液態(tài)物質(zhì)稱為溶劑，氣態(tài)或固態(tài)物質(zhì)稱為溶質(zhì)。物質(zhì)稱為溶劑，氣態(tài)或固態(tài)物質(zhì)稱為溶質(zhì)。溶劑溶劑溶質(zhì)溶質(zhì)液態(tài)溶液液態(tài)溶液固態(tài)溶液固態(tài)溶液溶液溶液多種氣體混合在一起稱為氣態(tài)混合物，不作為氣態(tài)多種氣體混合在一起稱為氣態(tài)混合物，不作為氣態(tài)溶液處理。溶液處理。第二節(jié)第二節(jié) 混合物和溶液的組成標度混合物和溶液的組成標度題目題目公式公式符號意義符號意義單位單位沸點升高沸點升高凝固點下降凝固點下降溶液濃度的表示方法溶液濃度的表示方法B B的質(zhì)量分數(shù)的質(zhì)量分數(shù)B B的質(zhì)量濃度的質(zhì)量濃度B B的體積分數(shù)的體積分數(shù)BBdef

7、mwm B的質(zhì)量的質(zhì)量defBBAAVV 純純B的體積的體積混合前各純組分體積混合前各純組分體積混合物的質(zhì)量混合物的質(zhì)量defBBmV B的質(zhì)量的質(zhì)量 混合物的體積混合物的體積B B的摩爾分數(shù)的摩爾分數(shù)B B的物質(zhì)的量濃度的物質(zhì)的量濃度B B的分子濃度的分子濃度溶質(zhì)溶質(zhì)B B的質(zhì)量摩爾的質(zhì)量摩爾濃度濃度BdefBNCV B的分子數(shù)的分子數(shù) 混合物的體積混合物的體積BdefBncV B的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量 混合物的體積混合物的體積BdefBnxn B的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量 混合物的物質(zhì)的量混合物的物質(zhì)的量BdefBAnbm B的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量 溶質(zhì)溶質(zhì)A的質(zhì)量的質(zhì)量 醫(yī)學上表示體液組成時，凡是

8、體液中相對分子質(zhì)量已知的物質(zhì)，均應使用醫(yī)學上表示體液組成時，凡是體液中相對分子質(zhì)量已知的物質(zhì)，均應使用物質(zhì)的量濃度；對于相對分子質(zhì)量未知的物質(zhì)，可以暫時使用質(zhì)量濃度。物質(zhì)的量濃度；對于相對分子質(zhì)量未知的物質(zhì)，可以暫時使用質(zhì)量濃度。世界衛(wèi)生組織建議世界衛(wèi)生組織建議B B的物質(zhì)的量濃度的物質(zhì)的量濃度BdefBncV B的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量 混合物的體積混合物的體積B B的質(zhì)量濃度的質(zhì)量濃度defBBmV B的質(zhì)量的質(zhì)量 混合物的體積混合物的體積【例例1】 20時，將時，將70mL乙醇乙醇(酒精酒精)與與30mL水水混合，得到混合，得到96.8 mL乙醇溶液，計算所得乙醇溶乙醇溶液，計算所得乙醇溶液

9、中乙醇的體積分數(shù)。液中乙醇的體積分數(shù)。2525*252(C H OH)(C H OH)(C H OH)(H O)VVV 70mL70mL+30mL70% 解解: : 乙醇的體積分數(shù)為：乙醇的體積分數(shù)為：defBBAAVV 【例例2】將將25g葡萄糖葡萄糖(C6H12O6)晶體溶于水，配晶體溶于水，配制成制成500mL葡萄糖溶液，計算此葡萄糖溶液的葡萄糖溶液，計算此葡萄糖溶液的質(zhì)量濃度。質(zhì)量濃度。612661261(C H O )(C H O )25g50g L0.50LmV 葡萄糖溶液的質(zhì)量濃度為：葡萄糖溶液的質(zhì)量濃度為：defBBmV 解：解：正常人血清中正常人血清中NaNa的濃度為：的濃度

10、為：+1+1(Na )0.326 g / 23.0 g mol(Na )0.142mol L0.100 LncV 33121(HCO )(HCO )0.165g/ 61.0g mol2.70 10 mol L0.100LncV 正常人血清中正常人血清中HCO3-的濃度為：的濃度為：【例例3】100mL正常人血清中含正常人血清中含326mgNa和和165HCO3-mg，試計算正常人血清中，試計算正常人血清中Na+和和HCO3-的量濃度。的量濃度。解：解：生理鹽水的質(zhì)量濃度為：生理鹽水的質(zhì)量濃度為：1(NaCl)0.90g(NaCl)9.0g L0.10LmV 111(NaCl)(NaCl)(Na

11、Cl)9.0 g L0.15mol L58.5 g molcM 【例例4】100mL生理鹽水中含生理鹽水中含0.90gNaCl，計算生理鹽水的質(zhì)量濃度和濃，計算生理鹽水的質(zhì)量濃度和濃度。度。生理鹽水的濃度為：生理鹽水的濃度為：解：解：19【例例5】將將0.27gKCl晶體溶于晶體溶于100g水中，計算溶水中，計算溶液中液中KCl的質(zhì)量摩爾濃度。的質(zhì)量摩爾濃度。KCl的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為74.5gmol-1。KCl 的質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度為：量摩爾濃度為： 211(KCl)(KCl)(H O)0.27g / 74.5g mol0.036mol kg0.10kgnbm 解：解：【例例6】將將112

12、g 乳酸鈉乳酸鈉(NaC3H5O3)溶于溶于1.00L純純水中配成溶液，計算溶液中乳酸鈉的摩爾分數(shù)。水中配成溶液，計算溶液中乳酸鈉的摩爾分數(shù)。3533533532(NaC H O )(NaC H O )(NaC H O )(H O)nxnn 1111112g /112g mol(112g /112g mol)(1.00L 1000g L/18g mol)0.018 NaC3H5O3的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為112gmol-1 。溶液。溶液中乳酸鈉的摩爾分數(shù)為：中乳酸鈉的摩爾分數(shù)為：解：解：*AAAp=p xffBTk b蒸氣壓下降蒸氣壓下降沸點上升沸點上升凝固點降低凝固點降低滲透壓滲透壓第三節(jié)稀

13、溶液的通性第三節(jié)稀溶液的通性 只與溶質(zhì)粒子的數(shù)目有關而與溶質(zhì)本性無關的稀溶液只與溶質(zhì)粒子的數(shù)目有關而與溶質(zhì)本性無關的稀溶液的性質(zhì)。的性質(zhì)。依數(shù)性依數(shù)性BbbTk b Bc RT 初始：初始： V蒸發(fā)蒸發(fā) V凝聚凝聚平衡：平衡： V蒸發(fā)蒸發(fā) = V凝聚凝聚純水的蒸氣壓示意圖純水的蒸氣壓示意圖氣液兩相平衡氣液兩相平衡一、液體的蒸氣壓一、液體的蒸氣壓凝聚凝聚蒸發(fā)蒸發(fā)H2O(l) H2O(g) 飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓：在一定的溫度下，當蒸發(fā)的速度等于凝聚的速度，液態(tài)飽和蒸氣壓：在一定的溫度下，當蒸發(fā)的速度等于凝聚的速度，液態(tài)水與它的蒸氣處于動態(tài)平衡，這時的蒸氣壓稱為水在此溫度下的飽和水與它的蒸

14、氣處于動態(tài)平衡，這時的蒸氣壓稱為水在此溫度下的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。蒸發(fā)速度蒸發(fā)速度 = = 凝聚速度凝聚速度二、稀溶液的蒸氣壓下降二、稀溶液的蒸氣壓下降問題問題為什么溶液的蒸氣壓會為什么溶液的蒸氣壓會下降？下降？純?nèi)軇┤芤篟aoult定律定律B B的摩爾分數(shù)的摩爾分數(shù)BdefBnxn B的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量 混合物的物質(zhì)的量混合物的物質(zhì)的量pA ：溶液的蒸氣壓：溶液的蒸氣壓 pA*：純?nèi)軇┑恼魵鈮海杭內(nèi)軇┑恼魵鈮簄A ：溶劑的物質(zhì)的量：溶劑的物質(zhì)的量 nB ：溶質(zhì)的物質(zhì)的量：溶質(zhì)的物質(zhì)的量*AAAp=p x*AAAABp= p x= p (1-x )A1ABBABABn

15、nxxnnnnAAnxn BBnxn *AAA*AA(1)AAABppppp xpxp x ABnnn雙組分體系雙組分體系p = p*xAp*(T)TpTbp0pTTb黑線：純?nèi)軇┱羝麎呵€。黑線：純?nèi)軇┱羝麎呵€。紅線：紅線：溶液的蒸汽壓曲線溶液的蒸汽壓曲線。 三、稀溶液的沸點上升三、稀溶液的沸點上升/BBBBAAnmMbmm bBBAbk mMmT BbbTk b P1K kg mol kb單位：單位：四、稀溶液的凝固點降低四、稀溶液的凝固點降低ffBTk b fBfBAK mMT m *fffTTT K Kf f單位單位1Kkg m ol /BBBBAAnmMbmmTf ：溶液的凝固點：

16、溶液的凝固點 Tf* ：純?nèi)軇┑哪厅c：純?nèi)軇┑哪厅cKf ：溶劑的凝固點降低系數(shù)：溶劑的凝固點降低系數(shù)1fBA1.86K kg mol ,0.090g,12gkmm f0.233TK 1fBBfA1.86K kg mol0.090g0.233K 12gk mMT m -110.060kg mol60g mol 【例例7】從人尿中提取出一種中性含氮化合物，將從人尿中提取出一種中性含氮化合物，將90mg 純品溶解在純品溶解在12g蒸餾水中，蒸餾水中，所得溶液的凝固點比純水降低了所得溶液的凝固點比純水降低了0.233 K，試計算此化合物的摩爾質(zhì)量。，試計算此化合物的摩爾質(zhì)量。解：解： 該中性含氮化

17、合物的摩爾質(zhì)量為：該中性含氮化合物的摩爾質(zhì)量為：已知已知溶液溶劑溶劑透過半透膜進入溶液的現(xiàn)象。溶劑透過半透膜進入溶液的現(xiàn)象。滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象 滲透壓力滲透壓力五、稀溶液的滲透壓力五、稀溶液的滲透壓力只允許水分子透過，不允許溶質(zhì)分子透過只允許水分子透過，不允許溶質(zhì)分子透過 溶劑溶劑在半透膜內(nèi)外的滲透作用過平衡時半透膜兩邊的在半透膜內(nèi)外的滲透作用過平衡時半透膜兩邊的靜壓力靜壓力差差。即阻止?jié)B透作用所施加于溶液的最小外壓。即阻止?jié)B透作用所施加于溶液的最小外壓。滲透壓力滲透壓力滲透壓產(chǎn)生的根本原因滲透壓產(chǎn)生的根本原因問：溶液的滲透壓與氣體壓力的產(chǎn)生是否相同？問：溶液的滲透壓與氣體壓力的產(chǎn)生是否相同？半

18、透膜存在、半透膜存在、膜兩側膜兩側溶液的濃度不相等溶液的濃度不相等Bc RT BBm RTMV B/BBmMc RTRTV 對于電解質(zhì)的稀溶液對于電解質(zhì)的稀溶液 對于強電解質(zhì)溶液，滲透濃度等于溶液中溶質(zhì)離子的總濃度。對于強電解質(zhì)溶液，滲透濃度等于溶液中溶質(zhì)離子的總濃度。 對于弱電解質(zhì)溶液，滲透濃度等于溶液中未解離的弱電解質(zhì)的對于弱電解質(zhì)溶液，滲透濃度等于溶液中未解離的弱電解質(zhì)的濃度與弱電解質(zhì)解離出的離子濃度之和。濃度與弱電解質(zhì)解離出的離子濃度之和。 對于非電解質(zhì)溶液，滲透濃度等于其物質(zhì)的量濃度。對于非電解質(zhì)溶液，滲透濃度等于其物質(zhì)的量濃度。滲透濃度滲透濃度 混合物中能產(chǎn)生滲透效應的溶質(zhì)的微?；?/p>

19、合物中能產(chǎn)生滲透效應的溶質(zhì)的微粒( (分子或離子分子或離子) )的濃度的濃度總和?？偤汀?defB OSncV ,B OScRT NaCl溶液溶液,()()B OScc Nac ClHAc溶液溶液,()()()B OScc HAcc Hc Ac +NaCl = Na + Cl +os(NaCl)(Na )(Cl )2 (NaCl)2 (NaCl)(NaCl)ccccM 1112 9g L0.308mol L58.5g mol 【例例8】生理鹽水的質(zhì)量濃度為生理鹽水的質(zhì)量濃度為9gL-1，計算生理鹽水的滲透濃度。，計算生理鹽水的滲透濃度。生理鹽水的滲透濃度為生理鹽水的滲透濃度為:NaCl 是強電

20、解質(zhì)，它在溶液中全部電離：是強電解質(zhì)，它在溶液中全部電離：解解解：解：osfosfb cT ccbk b 11110.48 K1mol L0.26mol L1.86 K kg mol1mol kg 【例例9】用實驗方法測得某腎上腺皮質(zhì)機能不全病人的血漿的冰點為用實驗方法測得某腎上腺皮質(zhì)機能不全病人的血漿的冰點為-0.48問此問此病人的血漿為等滲、低滲或高滲溶液？計算此血漿在病人的血漿為等滲、低滲或高滲溶液？計算此血漿在37時的滲透壓力。時的滲透壓力。此血漿的滲透濃度低于正常血漿的滲透濃度此血漿的滲透濃度低于正常血漿的滲透濃度范圍，為低滲溶液。范圍，為低滲溶液。osc RT 33110.26 1

21、0 mol m8.314 J molK310 K 56.510 Pa 此病人血漿的滲透壓為：此病人血漿的滲透壓為：此病人血漿的滲透濃度為：此病人血漿的滲透濃度為：滲透壓力在醫(yī)學上的意義滲透壓力在醫(yī)學上的意義 醫(yī)學上規(guī)定滲透濃度在醫(yī)學上規(guī)定滲透濃度在 280320mmolL-1范圍內(nèi)范圍內(nèi)的溶液。的溶液。滲透濃度小于滲透濃度小于280mmolL-1。滲透濃度大于滲透濃度大于320mmolL-1。低滲溶液低滲溶液等滲溶液等滲溶液高滲溶液高滲溶液正常人血漿的滲透濃度為正常人血漿的滲透濃度為280320mmolL-1。解：此病人血漿的滲透濃度為：解：此病人血漿的滲透濃度為：osfosfb cT ccb

22、k b 11110.48 K1mol L0.26mol L1.86 K kg mol1mol kg 【例例10】用實驗方法測得某腎上腺皮質(zhì)機能不全病人的血漿的冰點為用實驗方法測得某腎上腺皮質(zhì)機能不全病人的血漿的冰點為-0.48問此問此病人的血漿為等滲、低滲或高滲溶液？計算此血漿在病人的血漿為等滲、低滲或高滲溶液？計算此血漿在37時的滲透壓力。時的滲透壓力。 此血漿的滲透濃度低于正常血漿的滲透濃度范圍，為低滲溶液。此血漿的滲透濃度低于正常血漿的滲透濃度范圍，為低滲溶液。osc RT 33110.26 10 mol m8.314J molK310K 56.510 Pa 此病人血漿的滲透濃度為：此病

23、人血漿的滲透濃度為：由由小分子和小離子小分子和小離子所產(chǎn)生的滲透壓力。所產(chǎn)生的滲透壓力。晶體滲透壓力和膠體滲透壓力晶體滲透壓力和膠體滲透壓力 晶體滲透壓力晶體滲透壓力由由大分子和大離子大分子和大離子所產(chǎn)生的滲透壓力。所產(chǎn)生的滲透壓力。 血漿的滲透壓力主要是晶體滲透壓力，而膠體滲透壓力很小。血漿的滲透壓力主要是晶體滲透壓力，而膠體滲透壓力很小。在在3737時，血漿的滲透壓力為時，血漿的滲透壓力為770kPa770kPa，其中膠體滲透壓僅約為，其中膠體滲透壓僅約為4kPa4kPa。 膠體滲透壓力膠體滲透壓力340mmolL-1220mmolL-1300mmolL-1300mmolL-1紅細胞紅細胞

24、外界外界溶血現(xiàn)象溶血現(xiàn)象質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離水分子水分子 【例例11】一種精制蛋白質(zhì)物質(zhì)，其相對分子質(zhì)量約為一種精制蛋白質(zhì)物質(zhì)，其相對分子質(zhì)量約為 5104。(1)已知已知298.15K時水的密度是時水的密度是997kgm-3，估算溶質(zhì)的，估算溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為質(zhì)量分數(shù)為0.02的該物質(zhì)的水溶液的沸點升高、凝的該物質(zhì)的水溶液的沸點升高、凝固點降低和固點降低和298.15K時的滲透壓力。時的滲透壓力。(2)欲準確測定該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量，選用哪種依數(shù)欲準確測定該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量，選用哪種依數(shù)性能得到較好的結果？性能得到較好的結果？(3)若選用滲透壓力法測定該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量，在若選用滲透壓力法測定

25、該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量，在298.15K時測得質(zhì)量分數(shù)為時測得質(zhì)量分數(shù)為0.02的該物質(zhì)的水溶液的的該物質(zhì)的水溶液的滲透壓力為滲透壓力為1033.5Pa，計算該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量。，計算該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量。1414ff B1.86K kg mol4 10 mol kg7.4 10 KTkb 1414bb B0.512K kg m ol4 10 m ol kg2.0 10 KTkb 1BBBBAA/1kg 0.02/50kg mol1kg (1 0.02)nmMbmm解：為了計算方便，取解：為了計算方便，取1kg1kg溶液。該物質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度和濃度分別為：溶液。該物質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度和濃度分別為

26、：414 10 mol kg （1 1）溶液的沸點升高約為：）溶液的沸點升高約為： 溶液的凝固點降低約為：溶液的凝固點降低約為：31B0.4mol m8.314J mol K298.15K 992Pac RTBBBA1131kg 0.02 8.314J molK298.15K1033.5Pa (1 0.02) 1kg/997 kg mm RTm RTMVV14148.8kg mol4.88 10 g mol(2) 采用滲透壓力法測定溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量，能得到較好的結果。采用滲透壓力法測定溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量，能得到較好的結果。溶液的滲透壓力為：溶液的滲透壓力為：該精制蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量是該精制

27、蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量是 4.8810-4。 (3)該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為：該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為： 13BBBBB3AAA/1kg 0.02/50kg mol0.4mol m/1kg (1 0.02)/997kg mnnmMcVVm 溶膠的性質(zhì)溶膠的性質(zhì)溶膠的穩(wěn)定性與聚沉溶膠的穩(wěn)定性與聚沉溶膠的制備與凈化溶膠的制備與凈化分散相分散相粒子直徑粒子直徑分散系類型分散系類型分散相分散相粒子的組成粒子的組成實例實例小于小于1nm 1nm 分子分散系分子分散系 小分子小分子小離子小離子 生理鹽水生理鹽水葡萄糖溶液葡萄糖溶液 1 1100nm 100nm 膠膠體體分分散散系系溶膠溶膠膠粒膠粒氫氧化鐵溶膠硫化砷氫氧

28、化鐵溶膠硫化砷溶膠溶膠 高分子溶液高分子溶液高分子高分子 蛋白質(zhì)溶液蛋白質(zhì)溶液核酸溶液核酸溶液 大于大于100nm 100nm 粗分散系粗分散系粗粒子粗粒子泥漿、牛奶泥漿、牛奶 分散系的分類分散系的分類分散系分散系溶液溶液膠體膠體濁液濁液分散質(zhì)粒子分散質(zhì)粒子的直徑的直徑1010-9-9m m1010-9-9分散質(zhì)粒子分散質(zhì)粒子許多分子集合體或高分許多分子集合體或高分子子巨大數(shù)目巨大數(shù)目分子集合體分子集合體實例實例淀粉溶膠、牛奶淀粉溶膠、牛奶石灰乳、油水石灰乳、油水外觀外觀不不穩(wěn)定性穩(wěn)定性不穩(wěn)定不穩(wěn)定能否透過濾紙能否透過濾紙不能不能能否透過半透膜能否透過半透膜不能不能不能不能鑒別鑒別無丁達爾無丁

29、達爾效應效應丁達爾效應丁達爾效應靜置分層靜置分層分散系性質(zhì)表分散系性質(zhì)表1861年首先提出了年首先提出了“膠體膠體” 概念概念“膠體化學之父膠體化學之父”格雷姆格雷姆(英國英國) R.A. 席格蒙迪席格蒙迪(德國德國),1925年諾貝爾化學獎。年諾貝爾化學獎。 1903年與西登托夫一起研制成功超顯微鏡，可以年與西登托夫一起研制成功超顯微鏡，可以觀察到微粒的形狀和運動，證明膠體溶液的異相性觀察到微粒的形狀和運動，證明膠體溶液的異相性質(zhì)質(zhì),確立了現(xiàn)代膠體化學的基礎。確立了現(xiàn)代膠體化學的基礎。 Theodor Svedberg (瑞典瑞典)1926年諾貝爾化學獎年諾貝爾化學獎 19241924年，研

30、制出超速離心機，用于蛋白質(zhì)膠年，研制出超速離心機，用于蛋白質(zhì)膠體研究體研究, ,第一次測定了蛋白質(zhì)的分子量。到第一次測定了蛋白質(zhì)的分子量。到19401940年年, , 超速離心機已可產(chǎn)生超速離心機已可產(chǎn)生3030萬倍于萬倍于g g的加的加速度速度, ,可直接測定從幾萬到幾百萬大小的分子可直接測定從幾萬到幾百萬大小的分子量，并可測出分子量的分布。量，并可測出分子量的分布。超速離心機超速離心機 膠體化學中分散系統(tǒng)的研究膠體化學中分散系統(tǒng)的研究 分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類表分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類表分類分類液溶膠液溶膠固溶膠固溶膠氣溶膠氣溶膠分散介質(zhì)分散介質(zhì)液液 體體固固 體體氣氣 體體分散分散相相固

31、固態(tài)態(tài)液液- -固溶膠固溶膠如油漆、如油漆、AgIAgI溶膠溶膠固固- -固溶膠固溶膠 如有色如有色玻璃、不完全玻璃、不完全互溶的合金互溶的合金氣氣- -固溶膠固溶膠 如如煙、含塵的空氣煙、含塵的空氣液液態(tài)態(tài)液液- -液溶膠液溶膠如牛奶、如牛奶、原油等原油等固固- -液溶膠液溶膠 如珍珠、如珍珠、某些寶石某些寶石 氣氣- -液溶膠液溶膠 如如霧、云霧、云氣氣態(tài)態(tài)液液- -氣溶膠氣溶膠 如泡沫如泡沫固固- -氣溶膠氣溶膠 如泡沫如泡沫塑料、沸石分子篩塑料、沸石分子篩CuSO4溶液溶液Fe(OH)3溶膠溶膠分散相粒子的直徑在分散相粒子的直徑在100nm100nm。一、溶膠的性質(zhì)一、溶膠的性質(zhì)散射光

32、強度與入射光波長的散射光強度與入射光波長的4次方成反比，次方成反比，入射光的波長越短，溶膠對光的散射作用入射光的波長越短，溶膠對光的散射作用越強。越強。3222BBBA0422BA24 C Vn -nI=In +2n 散射光強度隨分散相分子濃度的增大而增大。散射光強度隨分散相分子濃度的增大而增大。 分散相與分散介質(zhì)的折光率相差越大，則散射作用越強。分散相與分散介質(zhì)的折光率相差越大，則散射作用越強。散射光強度與分散相粒子體積的平方成正比，在膠體分散系范圍內(nèi)，散射光強度與分散相粒子體積的平方成正比，在膠體分散系范圍內(nèi)，隨著分散相粒子的增大，對光的散射作用增強。隨著分散相粒子的增大，對光的散射作用增

33、強。結論結論Rayleigh 公式公式布朗運動示意圖布朗運動示意圖Brown運動運動 膠粒受到周圍不斷作熱運動的分散介質(zhì)分子的撞擊，受到的合力不為零引起膠粒受到周圍不斷作熱運動的分散介質(zhì)分子的撞擊，受到的合力不為零引起的。的。小公務員的偉大論文 19051905年年關于熱的分子運動論所要求的靜止液體中懸浮小關于熱的分子運動論所要求的靜止液體中懸浮小粒子的運動粒子的運動 揭示布朗運動的本質(zhì)，為揭示布朗運動的本質(zhì)，為他贏得了博士他贏得了博士學位。學位。Brown運動的實質(zhì)運動的實質(zhì)布朗運動使膠體粒子從濃度大的區(qū)域向濃度小的區(qū)域移動的趨勢，最布朗運動使膠體粒子從濃度大的區(qū)域向濃度小的區(qū)域移動的趨勢，

34、最終達到平衡的自發(fā)過程。終達到平衡的自發(fā)過程。體系內(nèi)濃度差越大，擴散越快。體系內(nèi)濃度差越大，擴散越快。膠粒受到重力吸引下降。膠粒受到重力吸引下降。fwfdfw由于擴散運動促使?jié)舛融呌诰弧Ｓ捎跀U散運動促使?jié)舛融呌诰弧?當作用于粒子上的重力與擴散力相等時，粒子的分布達到平衡。當作用于粒子上的重力與擴散力相等時，粒子的分布達到平衡。電泳：外加電場下電泳：外加電場下, ,分散相向一極移動的現(xiàn)象。分散相向一極移動的現(xiàn)象。離解離解 SiO2+H2O H2SiO3 HSiO3 + H+ 膠體帶電的原因膠體帶電的原因吸附吸附 高度分散的膠體粒子具有很高的高度分散的膠體粒子具有很高的比表面，容易吸附帶電粒子

35、。比表面，容易吸附帶電粒子。+膠膠核核膠膠粒粒膠膠團團緊緊密密層層擴擴散散層層AgNO3(濃濃) + KI(稀稀) AgI + KNO3正溶膠正溶膠負溶膠負溶膠AgNO3(稀稀) + KI(濃濃) AgI + KNO3【例】【例】過量的過量的 KI 作穩(wěn)定劑。作穩(wěn)定劑。AgNO3 + KIKNO3 + AgI (AgI)m nI (n-x)K+x xK+ 【例】【例】過量的過量的 AgNO3 作穩(wěn)定劑。作穩(wěn)定劑。AgNO3 + KIKNO3 + AgI(AgI)m nAg+ (n-x)NO3x+ xNO3 指出膠核、膠粒、膠團、吸附層、擴散層指出膠核、膠粒、膠團、吸附層、擴散層+膠膠核核膠膠粒

36、粒膠膠團團緊緊密密層層擴擴散散層層膠核、吸附層、擴散層膠核、吸附層、擴散層膠粒膠粒膠團膠團(AgI)m膠核膠核K+K+K+K+膠膠團團I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+膠膠粒粒膠團構造示意圖膠團構造示意圖過量的過量的 KI 作作穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑。(AgI)m n I (n-x)K+x xK+ (AgI)m膠核膠核膠團構造示意圖膠團構造示意圖膠膠團團NO3-NO3-NO3-NO3-膠膠粒粒Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-過量的過量的 AgNO3 作穩(wěn)定

37、劑作穩(wěn)定劑。(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 溶膠的穩(wěn)定性溶膠的穩(wěn)定性 膠體粒子帶電膠體粒子帶電溶膠表面溶劑化膜的保護作用溶膠表面溶劑化膜的保護作用布朗運動作用布朗運動作用 膠粒膠粒帶電和溶劑化膜的存在是膠體穩(wěn)定的主要因素。帶電和溶劑化膜的存在是膠體穩(wěn)定的主要因素。布朗運動對于膠體穩(wěn)定的影響是雙向的。布朗運動對于膠體穩(wěn)定的影響是雙向的。 使一定量的溶膠在一定時間內(nèi)完全聚沉所需電解質(zhì)的使一定量的溶膠在一定時間內(nèi)完全聚沉所需電解質(zhì)的最小濃最小濃度度。其值越小該電解質(zhì)的聚沉能力越大。其值越小該電解質(zhì)的聚沉能力越大。 電解質(zhì)的聚沉能力主要決定于電解質(zhì)的聚沉能力主要決定于與膠粒

38、帶相反電荷的離子與膠粒帶相反電荷的離子所帶的所帶的電荷數(shù)電荷數(shù)。反離子的電荷數(shù)越高，聚沉能力就越強。可用反離子的電荷數(shù)越高，聚沉能力就越強?？捎镁鄢林稻鄢林祦砗饬俊砗饬?。電解質(zhì)對溶膠的聚沉作用電解質(zhì)對溶膠的聚沉作用聚沉值聚沉值(AgI)m nAg+ (n-x)NO3x+ xNO3 負負離離子子不同電解質(zhì)的聚沉值不同電解質(zhì)的聚沉值 (mmolL-1) LiCl 58.4 NaCl 51 KCl 50 HCl 31 CaCl2 0.65 BaCl2 0.69 MgSO4 0.80 AlCl3 0.093負溶膠負溶膠(As2S3)正溶膠正溶膠(Al2O3)NaCl 43.5KCl 46KNO3 6

39、0K2SO4 0.30K2Cr2O7 0.63K2C2O4 0.69K3Fe(CN)6 0.08電解質(zhì)對溶膠的聚沉規(guī)律電解質(zhì)對溶膠的聚沉規(guī)律 帶相同電荷的離子的聚沉能力。對負溶帶相同電荷的離子的聚沉能力。對負溶膠來說，其聚沉能力的相對大小為：膠來說，其聚沉能力的相對大小為：Cs+Rb+K+Na+Li+ Cl- -Br- -NO3- -I- - 對正溶膠來說，其聚沉能力的相對大小為：對正溶膠來說，其聚沉能力的相對大小為： (AgI)m nI (n-x)K+x xK+ (AgI)m nAg+ (n-x)NO3x+ xNO3 問題：如何使下列溶膠聚沉？問題：如何使下列溶膠聚沉？溶膠的相互聚沉溶膠的相

40、互聚沉 將兩種將兩種帶相反電荷帶相反電荷的溶膠混合會發(fā)生聚沉，這種聚沉現(xiàn)象稱為溶膠的溶膠混合會發(fā)生聚沉，這種聚沉現(xiàn)象稱為溶膠的的互沉現(xiàn)象互沉現(xiàn)象。example下列電解質(zhì)對由下列電解質(zhì)對由等體積等體積0.080molL-1的的KI溶液和溶液和0.10molL-1的的AgNO3溶液混合所得溶膠的聚沉能力的強弱順序如何？（溶液混合所得溶膠的聚沉能力的強弱順序如何？（1）CaCl2 (2)MgSO4 (3) Na3PO4解：解： (3)(2)(1)溶膠的相互聚沉作用溶膠的相互聚沉作用 與加入電解質(zhì)情況不同的是，當兩種溶膠的用量恰能使其所帶電荷的量相等與加入電解質(zhì)情況不同的是，當兩種溶膠的用量恰能使其

41、所帶電荷的量相等時，才會完全聚沉，否則會不完全聚沉，甚至不聚沉。時，才會完全聚沉，否則會不完全聚沉，甚至不聚沉。 當兩種帶相反電荷的溶膠所帶電量相等時，相互混合也會發(fā)生聚沉。當兩種帶相反電荷的溶膠所帶電量相等時，相互混合也會發(fā)生聚沉。 水中含有泥沙等污物的水中含有泥沙等污物的負溶膠負溶膠，加入，加入KAl(SO4)2在水中水解生成在水中水解生成Al(OH)3正溶正溶膠膠。在適當量下，發(fā)生相互聚沉。在適當量下，發(fā)生相互聚沉。明礬凈水原理明礬凈水原理三三、溶膠的制備與凈化溶膠的制備與凈化溶溶膠膠的的制制備備 分散法分散法溶膠溶膠的凈的凈化化 滲析法滲析法研磨法研磨法膠溶法膠溶法超聲波分散法超聲波分

42、散法電弧法電弧法凝聚法凝聚法 化學凝聚法化學凝聚法物理凝聚法物理凝聚法超過濾法超過濾法分散法分散法研磨法研磨法 研磨法是機械粉碎的方法研磨法是機械粉碎的方法, , 適用于脆適用于脆而易碎的物質(zhì)。而易碎的物質(zhì)。 主要的機械是膠體磨。膠體磨有兩個主要的機械是膠體磨。膠體磨有兩個十分堅硬的磨盤，相互以十分堅硬的磨盤，相互以10,00010,00020,000r/min20,000r/min的轉(zhuǎn)速方向運動，分散相的轉(zhuǎn)速方向運動，分散相在磨盤的間隙中受到強大的剪切力而在磨盤的間隙中受到強大的剪切力而粉碎，并達到膠體顆粒的粒徑范圍。粉碎，并達到膠體顆粒的粒徑范圍。 若分散相為柔韌性的物質(zhì)，在粉碎前若分散相

43、為柔韌性的物質(zhì)，在粉碎前應進行硬化處理，如用液態(tài)空氣浸泡，應進行硬化處理，如用液態(tài)空氣浸泡，硬化之后再粉碎。硬化之后再粉碎。PMPM系列行星式球磨系列行星式球磨機機 凝凝 聚聚 法法化學凝聚法化學凝聚法 B. 復分解反應制硫化砷溶膠復分解反應制硫化砷溶膠 2H3AsO3(稀稀) + 3H2S As2S3(溶膠溶膠) +6H2OA. 水解反應制氫氧化鐵溶膠水解反應制氫氧化鐵溶膠 FeCl3 (稀稀) +3H2O(熱熱) Fe(OH)3(溶膠溶膠) +3HCl物理凝聚法物理凝聚法利用適當?shù)奈锢磉^程，使待分散的物質(zhì)凝聚成膠體粒子大小的顆粒。利用適當?shù)奈锢磉^程，使待分散的物質(zhì)凝聚成膠體粒子大小的顆粒。

44、常采用的物理方法：蒸氣驟冷、更換溶劑等。常采用的物理方法：蒸氣驟冷、更換溶劑等。溶膠的凈化溶膠的凈化 將需要凈化的溶膠放在羊皮紙或動物膀胱等半透膜制成的容器內(nèi)，膜外放將需要凈化的溶膠放在羊皮紙或動物膀胱等半透膜制成的容器內(nèi)，膜外放純?nèi)軇?。利用純?nèi)軇?。利用濃差因素濃差因素，多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲透，經(jīng)常更換溶劑，多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲透，經(jīng)常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。就可以凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。簡單滲析簡單滲析 為了加快滲析的為了加快滲析的速率，在滲析膜外可速率，在滲析膜外可以加上電場，以提高以加上電場，以提高離子的遷移速度。離子的遷移速度。電滲析電滲析第五節(jié)第五節(jié)

45、高分子溶液高分子溶液高分子溶液的鹽析高分子溶液的鹽析高分子對溶膠的絮凝作用和保護作用高分子對溶膠的絮凝作用和保護作用高分子溶液的滲透壓力高分子溶液的滲透壓力DonnanDonnan平衡平衡三種溶液性質(zhì)的比較三種溶液性質(zhì)的比較溶膠、高分子溶液性質(zhì)比較溶膠、高分子溶液性質(zhì)比較性性 質(zhì)質(zhì)高分子高分子化合物溶液化合物溶液溶溶 膠膠分散相粒子分散相粒子高分子高分子膠粒膠粒均一性均一性均相均相多相多相通透性通透性不能透過半透膜不能透過半透膜不能透過半透膜不能透過半透膜擴散速度擴散速度慢慢慢慢黏黏 度度大大小小穩(wěn)定性穩(wěn)定性穩(wěn)定體系穩(wěn)定體系亞穩(wěn)定體系亞穩(wěn)定體系外加電解質(zhì)外加電解質(zhì)的影響的影響不太敏感不太敏感

46、敏感敏感去溶劑化作用去溶劑化作用加入少量電解質(zhì)就可以使溶膠產(chǎn)生聚沉。加入少量電解質(zhì)就可以使溶膠產(chǎn)生聚沉。 加入大量的電解質(zhì)使高分子化合物從溶液中沉淀析出。加入大量的電解質(zhì)使高分子化合物從溶液中沉淀析出。鹽析的主要原因鹽析的主要原因 高分子的穩(wěn)定性主要來自高度的水化作用，當加入大量電解質(zhì)時，高分子的穩(wěn)定性主要來自高度的水化作用，當加入大量電解質(zhì)時，除中和高分子所帶電荷外，更重要的是電解質(zhì)離子發(fā)生強烈地水化作用，除中和高分子所帶電荷外，更重要的是電解質(zhì)離子發(fā)生強烈地水化作用，使原來高度水化的高分子去水化，使其失去穩(wěn)定性而沉淀析出。使原來高度水化的高分子去水化，使其失去穩(wěn)定性而沉淀析出。一、高分子溶

47、液的鹽析一、高分子溶液的鹽析 在溶膠中加入少量的可溶性高分子，可在溶膠中加入少量的可溶性高分子，可導致溶膠迅速生成棉絮狀沉淀。導致溶膠迅速生成棉絮狀沉淀。二、高分子對溶膠的絮凝作用和保護作用二、高分子對溶膠的絮凝作用和保護作用 高分子溶液濃度較低時，一個高分子長鏈同時吸附兩個或更多個膠粒，高分子溶液濃度較低時，一個高分子長鏈同時吸附兩個或更多個膠粒，把膠粒聚集而產(chǎn)生沉淀。把膠粒聚集而產(chǎn)生沉淀。原原因因絮凝作用絮凝作用高分子吸附在膠粒的表面上，包圍住膠、粒，形成了一層高分子保護膜，阻高分子吸附在膠粒的表面上，包圍住膠、粒，形成了一層高分子保護膜，阻止了膠粒之間及膠粒與電解質(zhì)離子之間的直接接觸，從

48、而增加了溶膠的穩(wěn)定性。止了膠粒之間及膠粒與電解質(zhì)離子之間的直接接觸，從而增加了溶膠的穩(wěn)定性。 在溶膠中加入一定量的高分子，能顯著地提高溶膠的穩(wěn)定性。在溶膠中加入一定量的高分子，能顯著地提高溶膠的穩(wěn)定性。高分子對溶膠的保護作用高分子對溶膠的保護作用原原因因三、高分子溶液的滲透壓力三、高分子溶液的滲透壓力22B3BBB1=RT(+A+A+)M 2BBB1=RT(+A )M/BBBmMc RTRTV BBBBmRTRT=VMM ：高分子溶液：高分子溶液 的滲透壓力的滲透壓力B：高分子溶：高分子溶 液的質(zhì)量濃度液的質(zhì)量濃度MB：高分子的：高分子的 摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量A2：Virial系數(shù)系數(shù)不能電離不能

49、電離能電離能電離四、四、 Donnan平衡平衡 離子的膜平衡理論。膜兩邊要保持電中性，使得達到滲透平離子的膜平衡理論。膜兩邊要保持電中性，使得達到滲透平衡時小離子在兩邊的濃度不等的膜平衡。衡時小離子在兩邊的濃度不等的膜平衡。 由于離子分布的不平衡會造成額外的滲透壓，影響大分子摩爾質(zhì)由于離子分布的不平衡會造成額外的滲透壓，影響大分子摩爾質(zhì)量的測定，所以又稱之為量的測定，所以又稱之為唐南效應唐南效應，要設法消除。，要設法消除。大分子電解質(zhì)大分子電解質(zhì)唐南平衡唐南平衡膜平衡的三種情況膜平衡的三種情況不電離的大分子溶液不電離的大分子溶液 Bc RT 大分子大分子P不能透過半透膜，不能透過半透膜，H2O分子分子可以。可以。能電離的大分子溶液能電離的大分子溶液 zNa PNaPZz 蛋白質(zhì)的鈉鹽在水