第1章知識(shí)資料

第一章溶液和膠體SolutionandColloid1.1分散系1.2氣體1.3

溶液濃度的表示方法1.4稀溶液的通性

1.5膠體溶液

1.6高分子溶液和乳濁液學(xué)習(xí)要求

1.了解分散系的分類及主要特征。2.掌握理想氣體狀態(tài)方程式和氣體分壓定理。

3.掌握溶液濃度的表示方法。

4.掌握稀溶液的通性及其應(yīng)用。

5.理解膠體的基本概念、結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)。

6.了解高分子溶液、表面活性物質(zhì)、乳濁液的基本概念和特征。

1.1分散系分散系（dispersesystem）:顆粒大小不等,形狀不同的物體分散在均勻介質(zhì)中所形成的體系.分散質(zhì)（dispersedphase）:被分散的物質(zhì)，粒子間有間隔，或稱不連續(xù)相，相當(dāng)于溶液中的溶質(zhì);分散介質(zhì)（dispersionmedium）:容納分散質(zhì)的均勻介質(zhì)，或稱連續(xù)相，相當(dāng)于溶液中的溶劑.分散介質(zhì)分散相名稱實(shí)例氣氣液固氣溶膠空氣、家用煤氣云、霧煙,粉末液氣液固泡沫乳狀液液溶膠泡沫,汽水金溶膠,油墨,泥漿牛奶,含水原油固氣液固固溶膠泡沫塑料珍珠,蛋白石有色玻璃,某些合金按聚集狀態(tài)分類的各種分散系世界最輕固體氣凝膠：：（每升3克）

氣凝膠是一種世界上最輕的固體，可以經(jīng)受住1公斤炸藥的爆炸威力，讓你遠(yuǎn)離1300攝氏度以上噴燈的高溫。從下一代網(wǎng)球球拍到執(zhí)行火星探險(xiǎn)任務(wù)的宇航員所穿的超級(jí)隔熱太空服，科學(xué)家們正在努力探索這種物質(zhì)的新用途。氣凝膠具有超強(qiáng)的隔熱效果

它是將硅土膠體吸干水分后用二氧化碳等氣體注入。它能夠承受1公斤的炸藥爆炸產(chǎn)生的威力，以及吹管吹出的1300攝氏度以上的高溫。這種物質(zhì)既可以隔絕極端高溫，又可以吸收污染物如原油。10年前美國宇航局開始對(duì)這種物質(zhì)感興趣，

美國國家航空和宇宙航行局（NASA）早就用這種物質(zhì)來制作宇航服，這種新材料能夠從水中清除鉛和水銀，還能夠吸取濺落的油滴。

星塵號(hào)探測(cè)器攜帶的氣凝膠所捕捉到的彗星塵埃

盡管氣凝膠屬于一種固體，但這種物質(zhì)99%是由氣體構(gòu)成，這使得它外觀看起來像云一樣。研究人員認(rèn)為，一些形式的由鉑金制成的氣凝膠能用于加速氫的產(chǎn)生。這樣的話，氣凝膠就能用來生產(chǎn)以氫為基礎(chǔ)的燃料。

引言溶液(或真溶液):分散質(zhì)粒子直徑小于1nm,均相系統(tǒng),透明,不能發(fā)生光的散射,擴(kuò)散速度快,為熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài).膠體分散系統(tǒng):分散質(zhì)在某方向上的直徑在1~100nm之間,可透明或不透明,均可發(fā)生光散射,膠體粒子擴(kuò)散速率慢,不能透過半透膜,有較高的滲透壓.粗分散系統(tǒng):分散相粒子在某方向上的直徑大于100nm,如懸浮液,乳狀液,泡沫,粉塵等.與膠體有許多共同特性.按分散質(zhì)粒子大小分類的各種分散系應(yīng)用相的概念需區(qū)分：*相與聚集態(tài)不同；相：系統(tǒng)可分為:

單相（均勻）系統(tǒng)；多相（不均勻）系統(tǒng)。相與相之間有明確的界面。系統(tǒng)中任何物理和化學(xué)性質(zhì)完全相同的部分。*相數(shù)與物質(zhì)種類數(shù)；*相與界面的關(guān)系。1.2氣體

1.2.1理想氣體狀態(tài)方程式(idealorperfectgasequation)

p為氣體的壓力，SI單位為Pa；V為氣體的體積，SI單位為為m3；n為物質(zhì)的量，SI單位為mol；T為氣體的熱力學(xué)溫度，SI單位為K；R為氣體常數(shù)，8.314J.mol-1.K-1理想氣體：一種假想的氣體。真實(shí)氣體，特別是非極性分子或極性小的分子，在壓力不太高，溫度不太低的情況下，若能較好地服從理想氣體狀態(tài)方程，則可視為理想氣體。例1-1

某氫氣鋼瓶容積為50.0L,25.0℃時(shí)，壓力為500kPa，計(jì)算鋼瓶中氫氣的質(zhì)量。解：根據(jù)理想氣體方程式

鋼瓶中氫氣的質(zhì)量為：10.1mol×2.01g·mol-1=20.3g

1.2.2.分壓定律 分壓:在相同溫度時(shí)，某組分氣體單獨(dú)占有混合氣體總體積時(shí)的壓力。道爾頓（Dalton）分壓定律：

或 推論：,兩式相除,可得,或表明混合氣體組分B的分壓等于組分B的摩爾分?jǐn)?shù)與混合氣體總壓之乘積。

在同溫同壓的條件下，氣態(tài)物質(zhì)的量與它的體積成正比，因此混合氣體中組分氣體B的體積分?jǐn)?shù)等于物質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)，即所以,例1-2

冬季草原上的空氣主要含氮?dú)?N2)、氧氣（O2）和氬氣（Ar）。在壓力為9.7×104Pa及溫度為-22℃時(shí)，收集的一份空氣試樣經(jīng)測(cè)定其中氮?dú)?、氧氣和氬氣的體積分?jǐn)?shù)依次為0.780、0.21、0.010。計(jì)算收集試樣時(shí)各氣體的分壓。解：

p(N2)=0.78p=0.78×9.7×104Pa=7.6×104Pap(O2)=0.21p=0.21×9.7×104Pa=2.0×104Pap(Ar)=0.01p=0.01×9.7×104Pa=0.97×104Pa1.3溶液濃度的表示方法名稱數(shù)學(xué)表達(dá)式單位物質(zhì)的量濃度mol﹒L-1質(zhì)量分?jǐn)?shù)量綱為1質(zhì)量摩爾濃度mol﹒kg-1物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)量綱為11.3.1物質(zhì)的量濃度

CB—物質(zhì)的量濃度，單位為mol·L-1。nB—

物質(zhì)B的物質(zhì)的量，單位為mol。

V—混合物的體積，單位為L。

注意：使用物質(zhì)的量單位mol時(shí)，要指明物

質(zhì)的基本單元。

例：c(KMnO4)=0.10mol·L

1

c(1/5KMnO4)=0.10mol·L

1

的兩種溶液。兩種溶液濃度數(shù)值相同，但是，它們所表示1L溶液中所含KMnO4的物質(zhì)的量n是不同的，前者為0.10mol，后者為0.10/5=0.02mol。例如c(H2SO4)=0.10mol·L-1

c(1/2H2SO4)=0.10mol·L-1的兩個(gè)溶液，

它們所表示1L溶液中所含H2SO4的質(zhì)量:

分別為9.8g與4.9g。c(H2SO4)=0.10mol·L-1c(1/2H2SO4)=？0.20mol·L-11.3.2質(zhì)量摩爾濃度

bB—質(zhì)量摩爾濃度，單位為mol·Kg-1。

nB—溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，單位為mol。

mA—溶劑的質(zhì)量，單位為kg。

1.3.3摩爾分?jǐn)?shù)

nB—B的物質(zhì)的量，SI單位為mol；n—混合物總的物質(zhì)的量，SI單位為mol；

—量綱為1。

兩組分的溶液系統(tǒng)：溶質(zhì)B的量分?jǐn)?shù):溶劑A的量分?jǐn)?shù):

任何一個(gè)多組分系統(tǒng)，則1.3.4質(zhì)量分?jǐn)?shù)

mB—

物質(zhì)B的質(zhì)量；

m—混合物的質(zhì)量；

wB

—物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，量綱為1。

例1-3

求(NaCl)=10%的NaCl水溶液中溶質(zhì)和溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。

解：根據(jù)題意，100g溶液中含有NaCl10g，水90g。即m(NaCl)=10g,而m(H2O)=90g因此

1.3.5幾種溶液濃度之間的關(guān)系

1.物質(zhì)的量濃度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)

cB—溶質(zhì)B的量濃度;

—溶液的密度;

wB—溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù);MB—溶質(zhì)B的摩爾質(zhì)量。2．物質(zhì)的量濃度與質(zhì)量摩爾濃度

cB—溶質(zhì)B的量濃度;

—溶液的密度;m

—溶液的質(zhì)量;nB—溶質(zhì)B的物質(zhì)的量。

若該系統(tǒng)是一個(gè)兩組分系統(tǒng)，且B組分的含量較少，則溶液的質(zhì)量m近似等于溶劑的質(zhì)量mA，上式可近似成為：若該溶液是稀的水溶液，則：1.4稀溶液的通性溶液有兩大類性質(zhì)：1.與溶液中溶質(zhì)的本性有關(guān)：顏色、比重、酸堿性和導(dǎo)電性等2.與溶液中溶質(zhì)的獨(dú)立質(zhì)點(diǎn)數(shù)有關(guān)如溶液的蒸氣壓、凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)和滲透壓等。

1、蒸氣壓下降（Theloweringofthevaporpressure)2、沸點(diǎn)上升(Theelevationoftheboilingpoint)3、凝固點(diǎn)降低(Thedepressionofthefreezingpoint)4、滲透壓(Thephenomenonofosmoticpressure)

難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液有一定的共同性和規(guī)律性。該類性質(zhì)稱為稀溶液的通性，或稱為依數(shù)性。包括四個(gè)方面：1.4.1溶液蒸氣壓的下降

飽和蒸氣壓

(po)（saturatedvaporpressure）

將一種純液體（純?nèi)軇┲糜谝粋€(gè)密封容器中，當(dāng)蒸發(fā)為氣態(tài)的溶劑粒子數(shù)目與氣態(tài)粒子凝聚成液態(tài)的溶劑粒子數(shù)目相等時(shí)，這時(shí)液體上方的蒸氣所具有的壓力。

溫度升高，蒸氣壓增大蒸氣壓—溫度曲線

固體也有飽和蒸氣壓。如干冰、萘、碘等固體，蒸氣壓很大，可直接由固體變成氣體（升華）。

飽和蒸氣壓與物質(zhì)的種類有關(guān)。有些物質(zhì)的蒸氣壓很大，如乙醚、汽油等，有些物質(zhì)的蒸氣壓很小，如甘油、硫酸等。蒸氣壓的大小，與液體分子間的吸引力有關(guān)，吸引力越大，蒸氣壓越小。極性分子的吸引力強(qiáng)，蒸氣壓小。非極性分子的吸引力小，蒸氣壓大。分子量越大，分子間的作用力越強(qiáng)，蒸氣壓越小。

溶液的飽和蒸氣壓:指的是溶液中，作為溶劑的那種物質(zhì)，所具有的飽和蒸氣壓（分壓力）。溶液的飽和蒸氣壓同樣與溫度密切相關(guān)：溶液的蒸氣壓下降

同一溫度下，溶液的蒸氣壓比純?nèi)軇┑恼魵鈮阂?，它們之間的差值，叫“溶液的蒸氣壓下降”。溶液的蒸氣壓下降

當(dāng)溶質(zhì)分散于溶劑之中，溶液表面的部分位置，被溶質(zhì)分子所占據(jù)，使得單位表面所能逸出的溶劑的分子個(gè)數(shù)減少，因此溶液蒸氣壓較之純?nèi)軇┯兴档住?/p>

水自動(dòng)轉(zhuǎn)移到糖水中去,為什么?

這種轉(zhuǎn)移,只能通過蒸氣來進(jìn)行.因此,要研究蒸氣的行為,才能弄清楚問題的實(shí)質(zhì).法國物理學(xué)家拉烏爾(F．M．Roult)在1887年總結(jié)出一條關(guān)于溶液蒸氣壓的規(guī)律。

p=p0

xAp—溶液的蒸氣壓，單位為Pa；

p0—溶劑的飽和蒸氣壓，單位為Pa；xA—溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。

由于xA+xB=l，即xA=l

xB，

所以p=p0

(1

xB)=p0

p

0·xB

p0

p=p

0·xB

p

=p0

p=p

0·xB

p—溶液蒸氣壓的下降值，單位為Pa；xB—溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)。

結(jié)論:

在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓的下降值與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比?！瓰鯛柖?/p>

1.4.2溶液沸點(diǎn)的升高和凝固點(diǎn)下降

1.溶液的沸點(diǎn)上升沸點(diǎn)：液體蒸氣壓與外界壓力相等時(shí)的溫度。難揮發(fā)物質(zhì)的溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)，二者之差為：△Tb

=Tb–T0=

kbbB

kb稱為溶劑的摩爾沸點(diǎn)上升常數(shù)，單位為K·kg·mol-1。

pT溶劑溶液101.325kPaT0Tbp<101.325kPa沸點(diǎn)上升示意圖2.溶液的凝固點(diǎn)下降

溶液的凝固點(diǎn)總是低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)△Tf

=T0－Tf

=kf

bBkf

稱為溶劑的下降常數(shù)。特點(diǎn)不隨溶液性質(zhì)而變，只與溶劑有關(guān)同種溶劑：kf

＞kb凝固點(diǎn)：液相和固相蒸氣壓相等時(shí)的溫度——固相與液相共存時(shí)的溫度。pT溶劑溶液溶劑的氣-固平衡線T0Tf凝固點(diǎn)下降示意圖*水的相圖相圖：在不同溫度和壓力下，系統(tǒng)的氣、液、固三態(tài)可以互相轉(zhuǎn)化，用幾何圖形表示這種轉(zhuǎn)化，稱為相圖。

COB區(qū)域—固態(tài)冰

AOC區(qū)域—液態(tài)水AOB區(qū)域—?dú)鈶B(tài)水

OC,熔化曲線，固液共存

OB,升華曲線，固氣共存

OA,氣化曲線，氣液共存作用:分析體系平衡時(shí)存在的物相的狀態(tài),以及物相變化的規(guī)律表1-3幾種溶劑的Kb和Kf溶劑

Tb/KKb/K·kg·mol-1Tf/KKf/K·kg·mol-1水

373.150.52273.151.86苯353.352.53278.66

5.12乙酸117.53.0716.63.9萘218.05.8080.36.94估算溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量：

例1-5

有一質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%的水溶液,測(cè)得其凝固點(diǎn)為273.05K．計(jì)算溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。解：根據(jù)公式：△Tf=Kf×bB

則有所以有

由于溶液的濃度較小，所以mA+mB≈mA，即mB/mA≈1.00%溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為186冷凍劑工作原理食鹽-冰（30gNaCl+100gH2O(s)）-22℃CaCl2-冰（42.5gCaCl2+100gH2O(s)）-55℃冰因吸收環(huán)境熱量稍有熔化,表面有少量液態(tài)水存在,NaCl與冰混合時(shí)產(chǎn)生NaCl溶液,由于生成的溶液中水的蒸氣壓力小于冰的蒸氣壓力,使冰熔化而大量吸熱,使周圍物質(zhì)的溫度降低。防凍劑工作原理冬天為防止汽車水箱凍裂，可加入甘油、乙二醇等以降低水的凝固點(diǎn)，避免因結(jié)冰，體積膨脹而使水箱破裂。

環(huán)境溫度發(fā)生較大改變時(shí)，植物細(xì)胞中的有機(jī)體會(huì)產(chǎn)生大量可溶性碳水化合物來提高細(xì)胞液濃度，凝固點(diǎn)下降，使細(xì)胞液能在較低的溫度環(huán)境中不結(jié)凍。溫度升高時(shí)，細(xì)胞液濃度增加，細(xì)胞液蒸氣壓下降較大，使得細(xì)胞的水份蒸發(fā)減少，因此表現(xiàn)出植物的抗旱能力。

植物的抗旱性和抗寒性1.4.3溶液的滲透壓

滲透：由物質(zhì)粒子通過半透膜單向擴(kuò)散的現(xiàn)象。

半透膜：一種多孔分離膜，它可以選擇性地讓一部分物質(zhì)通過，而不讓某些物質(zhì)地通過。常見的半透膜有雞蛋膜、雞的嗉囊、魚鰾、蠶豆種皮、玻璃紙、青蛙皮、動(dòng)物膀胱、腸衣、蛋白質(zhì)膠膜，火棉膠膜以及其他一些可從生物體上剝離的薄膜類物質(zhì)。

活細(xì)胞內(nèi)的生物膜只允許水分子自由通過，它所選擇的離子、小分子物質(zhì)可以通過，而其他的離子、小分子和大分子不能透過，是嚴(yán)格的半透膜。

滲透壓圖2.顯示滲透壓現(xiàn)象的簡(jiǎn)單裝置

滲透壓是為維持被半透膜所隔開的溶液與純?nèi)軇┲g的滲透平衡而需要的額外壓力。純水半透膜П=cB×R×T溶液П×V=nB×R×T

即П=cB×R×T

П—溶液的滲透壓，單位為Pa；cB—溶液的濃度，單位為mo1·L-1；

R—?dú)怏w常數(shù)，為8.31kPa·L·mol-1·K-1；T—體系的溫度，單位為K。稀溶液滲透壓與濃度、溫度的關(guān)系在定溫下，溶液的滲透壓與溶質(zhì)的濃度成正比。溶液愈稀，公式愈準(zhǔn)確。

滲透現(xiàn)象不僅在溶液與溶劑之間存在，在不同濃度溶液中同樣存在

.等滲溶液：相等滲透壓的溶液彼此稱為等滲溶液；等滲溶液在藥學(xué)上有重要意義,如眼藥水必須與眼球組織內(nèi)的液體具有相同的滲透壓，否則會(huì)引起疼痛；靜脈注射用的鹽水與血液是等滲溶液.高滲溶液：對(duì)于滲透壓不相等的兩種溶液，滲透壓相對(duì)高的叫高滲溶液；低滲溶液：滲透壓相對(duì)較低的叫做低滲溶液。

將紅細(xì)胞置于不同濃度的NaCl溶液中，在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)：在生理鹽水中在較濃的NaCl溶液中在較稀的NaCl溶液中紅細(xì)胞逐漸皺縮，皺縮的紅細(xì)胞互相聚結(jié)成團(tuán)。這是因?yàn)榧t細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓力低于濃NaCl溶液，紅細(xì)胞內(nèi)的水向外滲透引起。紅細(xì)胞的形態(tài)沒有什么改變，因?yàn)樯睇}水與紅細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓力相等，細(xì)胞內(nèi)外液處于滲透平衡狀態(tài)。紅細(xì)胞逐漸脹大，最后破裂，釋放出紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白使溶液染成紅色，即溶血。這是因?yàn)榧t細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓力高于稀NaCl溶液，細(xì)胞外的水向細(xì)胞內(nèi)滲透引起。純水向紅蘿卜內(nèi)滲透滲透原理被用來處理尿毒癥.在人工腎里,病人的血液在玻璃軟管(用作半透膜)循環(huán),血液里的小分子廢物向管外滲透,從而使血液得到凈化.滲透滲透壓測(cè)定法常被用來測(cè)定生物體內(nèi)大分子的相對(duì)分子質(zhì)量

例1-6

有一蛋白質(zhì)的飽和水溶液，每升含有蛋白質(zhì)5.18克，已知在298.15K時(shí),溶液的滲透壓為413Pa,求此蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。解：根據(jù)公式П=cB×R×T

即該蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為31100。稀溶液的依數(shù)性定律

難揮發(fā)、非電解質(zhì)的稀溶液的某些性質(zhì)(蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓)與一定量的溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。

注意：為什么稀溶液的各項(xiàng)通性，不適用于濃溶液和電解質(zhì)？

△p=p

o·χB

下降

△Tf＝Kf×bB下降

△Tb=Kb×bB

上升

П=cB×R×T

因?yàn)樵跐馊芤褐校苜|(zhì)濃度大，使溶質(zhì)粒子之間的相互影響大為增加電解質(zhì)溶液的蒸氣壓、凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)和滲透壓的變化要比相同濃度的非電解質(zhì)都大。這是因?yàn)橄嗤瑵舛鹊碾娊赓|(zhì)溶液在溶液中會(huì)電離產(chǎn)生正負(fù)離子，因此它所具有總的粒子數(shù)就要多。此時(shí)稀溶液的依數(shù)性取決于溶質(zhì)分子、離子的總組成量度，稀溶液通性所指定的定量關(guān)系不再存在，必須加以校正。

但可用于定性判斷電解質(zhì)溶液的蒸氣壓、凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)的變化情況。

在濃溶液及電解質(zhì)中的情況依數(shù)性的定量關(guān)系不再適用

葡萄糖1

HAc2>質(zhì)點(diǎn)數(shù)>1

NaCl2

Na2SO43

i——1個(gè)溶質(zhì)分子能離解的質(zhì)點(diǎn)的數(shù)目

p14表1-4NaCl和HAc溶液的凝固點(diǎn)下降

△p=ip

o·χB

△Tf＝iKf×bB

△Tb=i

Kb×bB

П=icB×R×T

一般溶液的依數(shù)性為電解質(zhì)溶液的依數(shù)性取決于溶質(zhì)分子、離子的總組量度，稀溶液通性所指定的定量關(guān)系不再存在,但可以比較大小。選擇題1.下列溶液濃度相同,沸點(diǎn)最高的是（）A.C6H12O6B.H3BO3C.KClD.BaCl22．稱取同樣質(zhì)量的兩種難揮發(fā)的電解質(zhì)A和B,分別溶解在1升水中,測(cè)得A溶液的凝固點(diǎn)比B溶液的凝固點(diǎn)低，則（）A.

B的分子量小于A的分子量B.A的分子量和B的分子量相同C.

B的分子量大于A的分子量2.C1、D將淡水魚放人海水中由于其細(xì)胞液濃度較低，因而滲透壓較小。它在海水中就會(huì)因細(xì)胞大量失去水分而死亡。人體發(fā)高燒時(shí)，需要及時(shí)喝水或通過靜脈注射與細(xì)胞液等滲的生理鹽水和葡萄糖溶液以補(bǔ)充水分。反滲透：在滲透壓較大的溶液一邊加上比其滲透壓還要大的壓力，迫使溶劑從高濃度溶液處向低濃度處擴(kuò)散，從而達(dá)到濃縮溶液的目的。

滲透壓的應(yīng)用1.5膠體溶液

溶膠:高度分散的多相系統(tǒng),分散相與分散介質(zhì)之間親和力較弱,有很大的相界面,很高的表面能,能自動(dòng)聚集成大顆粒,自動(dòng)吸附某種離子而帶電,是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng).液溶膠傳統(tǒng)上稱憎液溶膠.如Fe(OH)3膠體和As2S3膠體.高分子溶液:

由于高分子以分子形式溶于介質(zhì)中,分散相與分散介質(zhì)之間沒有相界面,大多是均相的熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng).傳統(tǒng)上稱親液溶膠.如淀粉溶液和蛋白質(zhì)溶液等。

1.5.1分散度和表面吸附

1.比表面積分散系的分散度(dispersiondegree)

常用比表面積來衡量。

s=S/Vs—

分散質(zhì)的比表面積，單位是m-1；S—

分散質(zhì)的總表面積，單位是m2；V—

分散質(zhì)的體積，單位是m3。單位體積的分散質(zhì)表面積越大，即分散質(zhì)的顆粒越小,則比表面積越大，體系的分散度越高。

2．表面吸附

內(nèi)部質(zhì)點(diǎn):同時(shí)受到各個(gè)方向并且大小相近的作用力，它所受到的總的作用力為零。

物質(zhì)表面的質(zhì)點(diǎn):受到的來自各個(gè)方向的作用力的合力就不等于零。表面能：表面質(zhì)點(diǎn)比內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)所多余的能量。減少表面能的方法：吸附其他物質(zhì)、減少表面積。1.5.2膠團(tuán)結(jié)構(gòu)溶膠具有擴(kuò)散雙電層結(jié)構(gòu)擴(kuò)散層吸附層Cl－Cl－Cl－Cl－Cl－Cl－FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋Cl－Cl－[Fe(OH)3]m膠核電位離子反離子反離子吸附層擴(kuò)散層膠團(tuán)

{(AgI)m·nAg＋·(n

x)NO3－}x+·xNO3－

膠核電位離子反離子反離子

吸附層擴(kuò)散層

膠粒

膠團(tuán)過量的稀AgNO3與稀KI溶液反應(yīng)制備的AgI溶膠AgI膠團(tuán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式

氫氧化鐵{(Fe(OH)3)m·nFeO+·(n

x)Cl

}x+·xCl

三硫化二砷{(As2S3)m·nHS

·(n

x)H+}x

·xH+硅膠{(H2SiO3)m·nHSiO3

·(n

x)H+}x

·xH+1.5.3膠體溶液的性質(zhì)

光學(xué)性質(zhì)溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)溶膠的電學(xué)性質(zhì)

膠體溶液的性質(zhì)1.溶膠的光學(xué)性質(zhì)丁鐸爾效應(yīng)：由于溶膠的高度分散性和多相不均勻性,當(dāng)一束波長大于溶膠分散相粒子尺寸的入射光照射到溶膠系統(tǒng),可發(fā)生散射現(xiàn)象－丁鐸爾現(xiàn)象.透鏡溶膠丁鐸爾效應(yīng)光源產(chǎn)生原因：光線照射到物體表面時(shí)，可能產(chǎn)生兩種情況：

（1）顆粒的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于入射光的波長，此時(shí)入射光被完全反射；（2）物質(zhì)的顆粒直徑比入射波長小的話，則發(fā)生光的散射作用而出現(xiàn)丁達(dá)爾現(xiàn)象。

因?yàn)槿苣z的粒子直徑在1一100nm，而一般可見光的波長范圍在400一760nm。2.溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)布朗(Brown)運(yùn)動(dòng):溶膠中的分散相粒子的不停息的和無規(guī)則的運(yùn)動(dòng).這種現(xiàn)象是植物學(xué)家(Brown)于1827年首先從水中懸浮花粉的運(yùn)動(dòng)中觀察到的.用超顯微鏡可以觀察布朗運(yùn)動(dòng).分散介質(zhì)分子處于無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài),從各個(gè)方向不斷撞擊分散相粒子.布朗運(yùn)動(dòng)是分子熱運(yùn)動(dòng)的必然結(jié)果,是膠體粒子的熱運(yùn)動(dòng).布朗運(yùn)動(dòng)

3.溶膠的電學(xué)性質(zhì)電泳:(electrophonesis):在外電場(chǎng)作用下,膠體粒子在分散介質(zhì)中定向移動(dòng)的現(xiàn)象.電泳現(xiàn)象表明膠體粒子是帶電的.NaCl溶液Fe(OH)3溶膠+－電泳示意圖

圖中Fe(OH)3溶膠在電場(chǎng)作用下向陰極方向移動(dòng),證明Fe(OH)3的膠體粒子是帶正電荷的.

溶膠粒子帶電的主要原因吸附作用：氫氧化鐵溶膠，由于Fe(OH)3

對(duì)FeO+的吸附因而溶膠帶正電。電離作用：硅膠粒子帶電就是因?yàn)镠2SiO3

電離形成HSiO3-

或SiO32-，并附著在表面而帶負(fù)電。H2SiO3＝HSiO3-+H+＝SiO32-+2H+

氫氧化鐵、三硫化二砷和硅膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式可表示如下:

{(Fe(OH)3)m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-{(As2S3)m·nHS-·(n-x)H+}x-·xH+{(H2SiO3)m·nHSiO3-·（n-x）H+}X-·xH+注意:在制備膠體時(shí),一定要有穩(wěn)定劑存在。通常穩(wěn)定劑就是在吸附層中的離子1.5.4溶膠的穩(wěn)定性和聚沉

1.溶膠的穩(wěn)定性溶膠是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng).但有些溶膠卻能在相當(dāng)長時(shí)間里穩(wěn)定存在.例如法拉弟制備的金溶膠靜置數(shù)十年才聚沉于管壁上.為此人們提出了多種理論進(jìn)行解釋。

動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性：布朗運(yùn)動(dòng)聚結(jié)穩(wěn)定性：膠粒的雙電層結(jié)構(gòu)溶劑化膜

2.溶膠的聚沉

聚沉(coagulation)：膠體分散系中的分散質(zhì)從分散劑中分離出來的過程。影響溶膠聚沉的因素主要有：（1）電解質(zhì)對(duì)溶膠的聚沉作用（2）溶膠的互聚

（3）長時(shí)間加熱

三種溶膠聚沉.(左)Al(OH)3;(中)Fe(OH)3;(右)Cu(OH)2電解質(zhì)對(duì)溶膠的聚沉作用

相反離子起作用電解質(zhì)的聚沉能力，用聚沉值的大小來表示。聚沉值—指一定時(shí)間內(nèi)，使一定量的溶膠完全聚沉所需要的電解質(zhì)的最低濃度。電解質(zhì)的聚沉值大，聚沉能力小。電解質(zhì)的聚沉值小，聚沉能力大。例：Fe(OH)3正溶膠：聚沉能力：K3[Fe(CN)6]>MgSO4>AlCl3

對(duì)As2S3負(fù)溶膠聚沉能力：AlCl3>MgSO4>K3[Fe(CN)6]對(duì)帶負(fù)電溶膠：聚沉能力：Rb+＞K+＞Na+＞Li+

結(jié)論

（1）與膠粒所帶電荷相反的離子電荷越高，對(duì)溶膠的聚沉作用就越大。（2）隨著離子半徑的減小，離子的聚沉能力減弱。

溶膠的互聚

兩種帶有相反電荷的溶膠按適當(dāng)比例相互混合，溶膠同樣會(huì)發(fā)生聚沉。例：

明礬凈水作用。天然水中膠態(tài)的懸浮物大多帶負(fù)電，明礬在水中水解產(chǎn)生的Al(OH)3溶膠帶正電，它們相互聚沉而使水凈化。1.6高分子溶液和乳濁液

1.6.1高分子溶液

相對(duì)分子量大于104，蛋白質(zhì)、核酸、DNA;

合成橡膠、合成塑料、1.高分子溶液的特性（1）不能透過半透膜、擴(kuò)散速度慢等。（2）高分子溶液是一種熱力學(xué)穩(wěn)定體系。（3）溶解的可逆性。（4）高分子溶液具有一定的抗電解質(zhì)聚沉能力。2.高分子溶液的鹽析和保護(hù)作用在高分子溶液中

加入少量電解質(zhì)不會(huì)聚沉。通過加入大量電解質(zhì)使高分子化合物聚沉的作用稱為鹽析。鹽析除中和高分子化合物所帶的電荷外，重要的是破壞其水化膜，需加大量電解質(zhì)。

鹽析作用高分子化合物對(duì)溶膠的保護(hù)作用高分子化合物對(duì)溶膠聚沉和保護(hù)作用示意圖(a)聚沉作用(b)保護(hù)作用若在溶膠中加入較多的高分子化合物,許多個(gè)高分子化合物的一端吸附在同一個(gè)分散相粒子的表面上,或者是許多個(gè)高分子線團(tuán)環(huán)繞在膠體粒子周圍,形成水化外殼,將分散相粒子完全包圍起來,對(duì)溶膠則起保護(hù)作用.*高分子化合物對(duì)溶膠的聚沉作用

高分子化合物可使溶膠聚沉.好的聚沉劑應(yīng)是相對(duì)分子量很大的線型聚合物,如聚丙烯酰胺及其衍生物,其相對(duì)分子量可高達(dá)幾百萬.搭橋效應(yīng):一個(gè)長碳鏈的高聚物分子可以同時(shí)吸附在許多個(gè)分散相微粒上,通過“搭橋”把膠粒聯(lián)結(jié)在一起,引起聚沉.脫水效應(yīng):高聚物分子由于親水作用強(qiáng),其溶解與水化作用使膠粒脫水,失去水化外殼而聚沉.電中和效應(yīng):離子型高聚物吸附在帶電的膠粒上而中和了膠粒的表面電荷,使粒子間的斥力勢(shì)能降低,而使溶膠聚沉.

乳濁液:由兩種不互溶或部分互溶的液體所形成的粗分散系統(tǒng).如牛奶,含水石油,煉油廠的廢水,乳化農(nóng)藥等.乳化作用:油水互不相溶,只有加入乳化劑才能得到比較穩(wěn)定的乳狀液,乳化劑的這種作用稱為乳化作用.常用的乳化劑多為表面活性劑,某些固體也能起乳化作用.乳狀液的類型:水包油型

微小油滴(通常指有機(jī)物)分散在水中,符號(hào)O/W

如牛奶、豆?jié){、農(nóng)藥乳化劑等。油包水型,微小水滴分散在油中,符號(hào)W/O，如石油。

1.6.2乳濁液表面活性劑

表面活性劑性質(zhì)：當(dāng)它被加入到某一物質(zhì)中后，能夠顯著降低其表面張力，從而使一些極性相差較大的物質(zhì)也能相互均勻分散、穩(wěn)定存在。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)：

由極性基團(tuán)(親水)（通常是一OH、一COOH、一NH2，=NH、一NH3+等基團(tuán)構(gòu)成）和非極性基團(tuán)(疏水)（主要是由碳?xì)浣M成的長鏈或芳香基團(tuán)所構(gòu)成）兩大部分構(gòu)成。表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表面活性劑具有兩類性質(zhì)完全不同的基團(tuán)：親水基團(tuán)和親油基團(tuán)（疏水基團(tuán)）。水相油相表面活性劑在兩相界面作定向排列。使得兩相之間的表面張力大大降低。許多乳化劑都是表面活性物劑。因此，表面活性劑有時(shí)也稱為乳化劑。根據(jù)親和能力的差別分為親水性乳化劑和親油性乳化劑。親水性乳化劑適合制備O／W型乳濁液，親水性乳化劑的親水基團(tuán)結(jié)合能力比親油基團(tuán)的結(jié)合能力來得大，乳化劑分子的大部分分布在油滴表面。它在油滴表面形成一較厚的保護(hù)膜，防止油滴之間相互碰撞而聚結(jié)。常用的親水性乳化劑有：鉀肥皂、鈉肥皂、蛋白質(zhì)、動(dòng)物膠等。親水乳化劑

同理在制備水／油型乳濁液時(shí)，最好選用親油性乳化劑。*常用親油性乳化劑有鈣肥皂、高級(jí)醇類、高級(jí)酸類、石墨等。不同類型乳濁液的區(qū)分：加水稀釋后，乳濁液不出現(xiàn)分層，說明水是一種分散劑，則為O/W型乳濁液；加水稀釋后，乳濁液出現(xiàn)分層，則為W/O型乳濁液。親油型乳化劑乳濁液的去乳化去乳化作用:使乳狀液破壞的過程.分散相凝聚成更大的液滴,在重力場(chǎng)作用下自動(dòng)分層.破乳方法:用不能形成牢固膜的表面活性物質(zhì)代替原來的乳化劑;加入某些能與乳化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì),消除乳化劑的保護(hù)作用.加入類型相反的乳化劑也可達(dá)到破乳的目的加熱,加入高價(jià)電解質(zhì),加強(qiáng)攪拌,離心分離,以及電泳法等皆可加速分散相的聚結(jié),達(dá)到破乳的目的.本章知識(shí)點(diǎn)1、稀溶液的依數(shù)性（定義、計(jì)算、滲透方向判斷）2、膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的表示3、溶膠帶電性的判斷：（1）電泳（2）電解質(zhì)聚沉作用習(xí)題精解（1）1、

請(qǐng)排出下列稀溶液的凝固點(diǎn)、滲透壓由高到低的順序：（1）、c（C6H12O6）=0.10mol?L-1（2）、c（）=0.10mol?L-1（3