膠體溶液和表面現象

關于膠體溶液和表面現象第1頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2分散系的分類分散系分子或離子分散系（真溶液）d<1nm膠體分散系（溶膠&高分子溶液）1<d<100nm粗分散系（懸濁液&乳濁液）d>100nm膠體分散系包括溶膠、高分子溶液和締合膠體。第2頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)溶膠一、溶膠的性質1、溶膠對過濾器的通透性（不同過濾器通透性不同）2、光學性質（Tyndall現象）

粒子粒徑大于照射光的波長時，粒子表面反射光；粒徑略小于波長時，發(fā)生散射成乳光。Fe(OH)3膠體丁達爾效應示意圖光源凸透鏡光錐第3頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，這種現象是由英國物理學家丁鐸爾發(fā)現的，稱為丁鐸爾現象或乳光現象。丁鐸爾現象利用丁鐸爾現象可以區(qū)別真溶液、膠體溶液和粗分散系。第4頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液

森林中的

丁鐸爾現象丁鐸爾現象第5頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月3.動力學性質(布朗運動)

1827年植物學家布朗用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運動。布朗運動產生的原因：1、分散介質分子對分散質粒子的不斷撞擊。2、分散質粒子本身處于不斷的熱運動中。

1、布朗運動與擴散第6頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月由于微粒的熱運動而產生的物質從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域自動遷移的現象稱為擴散。擴散是雙向運動。擴散膠粒越小，運動速度就越快，布朗運動就越劇烈。2、沉降平衡第7頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

電泳：在外電場作用下，膠粒向電極移動的現象。

4.溶膠的電學性質第8頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月電滲：在外電場作用下，限制膠粒不能移動，而液體介質發(fā)生定向移動的現象。第9頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

膠粒帶電的原因：1、膠粒在溶液中選擇性吸附與膠粒組成有關的粒子。2、膠粒表面的分子電離，一種離子脫離膠粒進入溶液，另一種離子留在膠粒表面。{[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-

膠核電位離子反離子反離子

如Fe(OH)3溶膠：

電位離子:能使固體表面帶電的離子稱為電位離子。反離子:溶液中與電位離子帶相反電荷的離子稱為反離子。第10頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

三、膠團結構{[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-

膠核電位離子反離子反離子第11頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月I—膠核(AgI)mI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+吸附層擴散層膠粒膠團

膠團結構式：

[（AgI）m·nI-·(n-x)K+]X-·xK+第12頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月例：用AgNO3溶液與過量KI溶液作用制備的AgI溶膠，膠團結構式為：

[(AgI)m·nI-·(n-x)K+}x-·xK+例：用KI溶液與過量AgNO3溶液作用制備的AgI溶膠，膠團結構式為：

[(AgI)m·nAg+·(n-x)NO3-}x+·xNO3-例：As2S3溶膠膠團的結構式為：

[(As2S3)m·nHS-·(n-x)H+}x-·xH+例：硅酸溶膠的膠團結構式為：

[(H2SiO3)m·nHSiO3-·(n-x)H+}x-·xH+第13頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月二、溶膠的穩(wěn)定性和聚沉1.溶膠的穩(wěn)定性溶膠穩(wěn)定的主要原因:（1）膠粒間同種電荷的排斥作用（2）膠粒的溶劑化作用（3）膠粒的布朗運動2.溶膠的聚沉(1)電解質的聚沉作用

電解質聚沉的主要原因:①中和了膠粒的電荷②破壞了膠粒的溶劑化膜第14頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

電解質聚沉能力的大小:①聚沉能力主要取決于與膠粒帶相反電荷的離子的價數。價數越高,聚沉能力越強。②同價離子的聚沉能力隨離子水化半徑的增大而減小。聚沉值:使一定量的溶膠在一定時間內開始聚沉所需電解質的最低濃度。聚沉值越小,聚沉能力越強。3價離子＞2價離子＞1價離子第15頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)加入帶相反電荷的溶膠（溶膠的相互聚沉）聚沉的主要原因:

膠粒所帶電荷被中和。

(3)加熱加熱能破壞膠體的主要原因:①膠粒運動加劇,碰撞機會增多。②膠粒所帶電量減少。應用：Ⅰ、土壤中的Fe(OH)3、Al(OH)3等正電溶膠和粘土、腐殖質等負電溶膠互相聚沉，對土壤膠粒的結構有重要影響；

Ⅱ、明礬的凈水作用：明礬溶于水，水解形成Al(OH)3溶膠，結構為｛[Al(OH)3]m﹒nAl3+﹒（n-x）SO42-｝2x+﹒xSO42-;膠粒帶正電，而天然水中的懸浮粒子一般帶負電荷。第16頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)高分子化合物溶液第17頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

高分子化合物是指相對分子質量在1萬以上，甚至高達幾百萬的大分子化合物。

高分子溶液是指高分子溶解在適當的溶劑中所形成的溶液。一、高分子溶液第18頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

溶膠、高分子溶液和溶液三者的性質比較性質溶膠高分子溶液溶液分散相粒子分子或離子的聚集體單個分子、離子單個分子、離子粒子直徑1～100nm1～100nm小于1nm擴散速率慢慢快半透膜不能透過不能透過能透過丁鐸爾現象明顯微弱很微弱體系穩(wěn)定性相對穩(wěn)定均勻穩(wěn)定均勻穩(wěn)定加入電解質少量即發(fā)生聚沉大量時發(fā)生聚沉穩(wěn)定粘度小大小二、高分子化合物溶液的形成和特征第19頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月202、是單個分子分散的單相體系，是真溶液，溶解過程是自動的，也是可逆的，是熱力學的穩(wěn)定體系。3、無丁達爾效應因為高分子化合物分子中含有大量的親水基團(-OH，-COOH、-NH2)，溶劑化作用強，溶質與溶劑間無界面。1、高分子化合物的分子量可達幾百萬，長度可達幾百納米，但截面積只相當于一個普通分子大小。第20頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

由于高分子化合物溶液比較穩(wěn)定，在溶膠中加入一定量的高分子化合物，能顯著提高溶膠對電解質的穩(wěn)定性，這種現象稱為高分子化合物對溶膠的保護作用。

三、高分子化合物溶液對溶膠的保護作用第21頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

保護作用示意圖高分子化合物溶液對溶膠的保護作用

高分子被吸附在膠粒的表面上，包裹住膠粒，形成了一層高分子保護膜，阻止了膠粒間的聚集。原因第22頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

正常人血液中的CaCO3、Ca3(PO4)2是以溶膠的形式存在并被蛋白質等高分子所保護，所以它們在血液中的含量雖比在水中的溶解度大得多，但仍然能穩(wěn)定存在而不聚沉。當發(fā)生某些疾病使血液中的蛋白質減少時，就可使難溶鹽的溶膠發(fā)生聚沉，沉積在膽、腎等器官中形成結石。生理意義高分子化合物溶液對溶膠的保護作用第23頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月24

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）后再加電解質不易聚沉。第24頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

許多高分子溶液和某些溶膠在一定條件下粘度逐漸增大，最后失去流動性，變成彈性的半固體狀態(tài)，這個過程稱為膠凝。所形成的彈性半固體物質稱為凝膠。

人體內的肌肉、皮膚、臟器、血管壁及毛發(fā)、指甲、軟骨等都可以看成是凝膠，人體中約占體重2/3的水，基本上也是保存在凝膠里。第三節(jié)凝膠第25頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

彈性凝膠：經烘干后體積縮小很多，但仍保持彈性

例如：肌肉、腦髓、軟骨、指甲、毛發(fā)等凝膠。脆性凝膠：凝膠烘干后體積縮小不多，但彈性已失去并具有脆性

例如：氫氧化鋁、硅酸等形成的凝膠凝膠分類第26頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

干燥的彈性凝膠放入適當的溶劑中，會自動吸收液體而膨脹，體積增大，這個過程叫做膨潤或溶脹。脆性凝膠幾乎不能膨潤。膨潤在生理過程中有著重要的作用。植物的種子只有膨潤后才能發(fā)芽生長。人體構成血管壁的凝膠膨潤能力減低，會使血管硬化。隨著有機體的逐漸衰老，膨潤能力也逐漸減弱，皮膚出現的皺紋就是有機體的膨潤能力減退的表現。凝膠膨潤或溶脹第27頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月28第三節(jié)、表面現象

表面張力：液體或固體表面粒子比內部粒子能量高，多出的這部分能量稱為體系的表面能。由于內外受力不均勻存在著使液面緊縮的力，稱為表面張力。第28頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月291g水滴分散成直徑2nm的小水滴，總面積為原來的625萬倍，增加的能量可將這1g水的溫度升高50℃。同一體系，其分散度越大，其表面能越大。膠體是一種高度分散的多相體系，具有很大的比表面，因此表面能很大。能量越高，體系越不穩(wěn)定，膠體是熱力學的不穩(wěn)定體系。第29頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月30表面活性劑表面活性物質：溶于水后能顯著降低溶液的表面能（表面張力）的物質稱為表面活性劑。分類：1、離子型表面活性劑2、非離子型表面活性劑第30頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、表面吸附

一種物質自動濃集到另一物質表面上的過程叫吸附。其中有吸附能力的物質稱為吸附劑;被吸附的物質稱為吸附質。

物體表面的粒子（分子、原子或離子）比內部粒子有更高的能量。表面粒子比內部粒子多出的這部分能量稱為表面能。

E=

δ

×S

第31頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月32表面活性劑的結構

從分子結構來看，其特點是具有雙親基團的物質：親水基：如-OH,-COOH,-NH2,-SO3H等，是極性部分，溶于水；憎水基(親油性)如烷基、苯基等，是非極性部分，溶于油。第32頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月33親油基親水基第33頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月34親油基親水基如：CH3(CH2)16COONa乳化劑在水面上定向排列肥皂是最常見的表面活性物質，它是硬脂酸的鈉鹽。C17H35--COONa。親油基親水基注：表面活性物質在兩相間的排列第34頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月35

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。一、類型:水包油（O/W）：水是分散劑，油是分散質。如：牛奶

油包水（W/O）：油是分散劑，水是分散質。如：原油乳化劑決定乳濁液的類型。乳濁液第35頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月36親水乳化劑有鉀肥皂、鈉肥皂、十二烷基磺酸鈉、蛋白質、動物膠等；親油乳化劑有鈣、鎂、鋅二價金屬肥皂，高級醇類、石