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1、1,3.1 溶膠,3.2 高分子化合物溶液,3.3 表面現(xiàn)象,第三章膠體溶液和表面現(xiàn)象,2,3.1 溶膠,分散系：一種或幾種物質(zhì)以細小顆粒分散在另一種物質(zhì)中所形成的體系。,3,一 分散系的分類,4,二 溶膠的性質(zhì),動力學性質(zhì) (Brownian motion) 1827 年植物學家布朗（Brown)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。 后來又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、 化石、金屬等的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運動為布朗運動。,5,,,,,布朗運動示意圖,,,6,Brown運動(Brownian motion),1903年發(fā)明了超顯微鏡，為研究布朗運動提供了物質(zhì)條件

2、。 用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則“之”字形的運動，從而能夠測出在一定時間內(nèi)粒子的平均位移。 通過大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，布朗運動越激烈。其運動激烈的程度不隨時間而改變，但隨溫度的升高而增加。,7,Brown運動的本質(zhì),1905年和1906年愛因斯坦（Einstein)和斯莫魯霍夫斯基（Smoluchowski)分別闡述了Brown運動的本質(zhì)。 認為Brown運動是分散介質(zhì)分子以不同大小和不同方向的力對膠體粒子不斷撞擊而產(chǎn)生的，由于受到的力不平衡，所以連續(xù)以不同方向、不同速度作不規(guī)則運動。隨著粒子增大，撞擊的次數(shù)增多，而作用力抵消的可能性亦大。 當半徑大于5 m，Brown運

3、動消失。,8,,,,,,,,,,液體分子對膠體粒子的碰撞,9,光學性質(zhì)（丁達爾現(xiàn)象） 英國物理學家丁達爾(18201893年) 發(fā)現(xiàn) 一束會聚的強光膠體垂直方向看到一條發(fā)亮的光柱。,？,10,原理：,光線照射到物體表面時，可能產(chǎn)生兩種情況： （1）顆粒的直徑遠遠大于入射光的波長: 此時入射光被完全反射，不出現(xiàn)丁達爾效應； （2）物質(zhì)的顆粒直徑比入射波長小: 則發(fā)生光的散射作用而出現(xiàn)丁達爾現(xiàn)象。,因為溶膠的粒子直徑在1-100 nm，而一般可見光的波長范圍在400 -760 nm，所以可見光通過溶膠時便產(chǎn)生明顯的散射作用。,溶膠的特征，可以用來區(qū)分三類分散系,11,丁達爾現(xiàn)象實例,膠體：云、霧、

4、煙塵,分散劑：空氣 分散質(zhì)：微小的塵?；蛞旱?12,電學性質(zhì) 電泳在外電場作用下， 分散質(zhì)粒子在分散介質(zhì) 中定向移動的現(xiàn)象,,Fe(OH)3,13,膠粒帶正電荷稱為正溶膠,一般金屬氫氧化物的溶膠即為正溶膠。 膠粒帶負電荷稱為負溶膠,如：土壤、硫化物、硅酸等溶膠。,14,膠體粒子帶電的主要原因：,吸附作用,固體吸附劑優(yōu)先選擇吸附與它組成相關(guān)的離子，或者能夠在固體表面上形成難電離或難溶解物質(zhì)的離子 “相似相吸原理”,15,Fe(OH)3膠核吸附電位離子的示意圖,16,三 溶膠粒子的結(jié)構(gòu)膠團（電中性）,1.固體粒子(AgI)m稱為膠核，由于吸附而帶電；,,2.穩(wěn)定劑KI存在:由于靜電作用，反離子被吸

5、引在帶電膠核的周圍，形成吸附層，在電場的作用下，吸附層隨膠核運動；即膠粒在運動；,3.由于熱運動，部分反離子分散在緊密層外，形成擴散層。,4.溶膠帶正電或負電是指膠粒， 整個膠團為電中性,吸附層,擴散層,膠核,,,17,膠團結(jié)構(gòu),以AgI為例： AgNO3 + KI = AgI +KNO3 當AgNO3 過量時， 膠粒帶正電荷，膠團結(jié)構(gòu)如下：,18,膠團結(jié)構(gòu),以AgI為例： AgNO3 + KI = AgI +KNO3 當KI 過量時， 膠粒帶負電，膠團結(jié)構(gòu)如下：,,19,四 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉,溶膠的穩(wěn)定性 布朗運動 膠粒帶電 水化膜 溶膠的聚沉 加入電解質(zhì) 加入帶相反電荷的

6、溶膠 加熱,20,加入電解質(zhì)聚沉的原因：加入電解質(zhì)后，吸附層的反離子增多， 膠粒所帶電荷大大減少，排斥力減弱，使膠粒合并成大顆粒而聚沉。,注意：膠體的聚沉是不可逆的。,21,聚沉能力主要取決于能引起溶膠聚沉的反離子電荷數(shù)（即化合價數(shù)），離子帶電荷越高，其聚沉能力越強,如：對于As2S3溶膠（負溶膠）的聚沉能力AlCl3CaCl2NaCl 對于Fe(OH)3溶膠（正溶膠）的聚沉能力K3Fe(CN)6 K2SO4KCl,要掌握,要掌握,22,練習： 1. 將20ml 0.1mol / L的AgNO3與10ml 0.1mol / L的KI溶液混合。下列電解質(zhì)中，對AgI溶膠聚沉能力最強的是（ ）

7、。 A. NaCl B. CaCl2 C. K2SO4 D. K3Fe (CN)6 2. 將10ml 0.1mol / L的AgNO3與20ml 0.1mol / L的KI溶液混合。下列電解質(zhì)中，對AgI溶膠聚沉能力最強的是（ ）。 A. NaCl B. CaSO4 C. KBr D. AlCl3,要掌握,23,3.2 、高分子化合物溶液,高分子化合物通常是指相對分子質(zhì)量在104以上的化合物。,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。 為了讓墨水穩(wěn)定、長時間不聚沉，常常加入明

8、膠或阿拉伯膠起保護作用,24,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.3、表面現(xiàn)象 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。由于內(nèi)外受力不均勻存在著使液面緊縮的力，稱為表面張力。,25,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。,26,表面活性劑 表面活性物質(zhì)：溶于水后能顯著降低水的表面能（表面張力）的物質(zhì)稱為表面活性劑。乳化劑是一種表面活性物質(zhì)。,從分子結(jié)構(gòu)來看，

9、其特點是具有雙親基團的物質(zhì)：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。,27,親油基,親水基,28,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,29,【課后小結(jié)】 電解質(zhì)的陽離子對負溶膠起聚沉作用，負離子對正溶膠起聚沉作用。 電解質(zhì)對溶膠的聚沉能力，主要取決于與膠粒帶相反電荷的離子即反離子的價數(shù)，反離子的價數(shù)越高，聚沉能力越強。,30,【1】由10mL0.05molL3的KCl溶液與 100mL0.002molL-

10、3的AgNO3溶液混合制得 的AgCl溶膠，若分別用下列電解質(zhì)使其聚 沉，則聚沉值的大小次序為（ ） aAlCl3ZnSO4KCl bKClZnSO4AlCl3 cZnSO4KClAlCl3 dKClAlCl3ZnSO4,自測題,31,【2】制備AgI溶膠時，三支燒杯盛有25mL， 0.016moldm3的AgNO3 溶液，分別加入 0.005moLdm3的NaI溶液60mL，80mL和 100mL 1)三種不同加入量的燒杯中各有什么現(xiàn)象? 2) 溶膠中加入直流電壓，膠體粒子如何運動?,32,答：1) 第一只燒杯中AgNO3過量，第二只燒杯中AgNO3與NaI物質(zhì)的量相等，第三只燒杯中NaI過量。因此第一只燒杯和第三只燒杯生成AgI溶膠，第二只燒杯生成AgI沉淀。 2) 第一只燒杯中溶膠膠團結(jié)構(gòu)為,(AgI )m n I- (n - x ) Na+ x- x Na+,(AgI )m n Ag+ (n - x ) NO3- x x NO3-,3）第三只燒杯中溶膠膠團結(jié)構(gòu)為,膠粒帶正電，向陰極移動。,膠粒帶負電，向陽極移動。,