胶体的性质及其应用

1、1 1、定义：一种或一种以上的、定义：一种或一种以上的物质物质分散到分散到 另一种物质中所得到的另一种物质中所得到的混合物混合物 分散质：被分散的物质分散质：被分散的物质 分散剂：能分散分散质的物质分散剂：能分散分散质的物质 一、分散系一、分散系 溶液、悬（乳）浊液、胶体溶液、悬（乳）浊液、胶体 （其中分散成微粒的物质）（其中分散成微粒的物质） （微粒分散在其中的物质）（微粒分散在其中的物质） 2、分散系的分类、分散系的分类 本质本质依据依据分散质微粒直径大小分散质微粒直径大小 分散系分散系溶液溶液胶体胶体浊液浊液 分散质微分散质微 粒直径粒直径 10-9m (10-7m （100 nm） 二

2、、胶体二、胶体 分散质微粒的直径大小在分散质微粒的直径大小在1nm-100nm （10-9-10-7m )之间的分散系叫做胶体之间的分散系叫做胶体 1. 定义：定义： 2. 胶体的分类胶体的分类: Fe(OH)3 AgI胶体胶体 淀粉淀粉 胶体胶体 雾、雾、 云、云、 烟烟 有有 色色 玻玻 璃璃 Fe(OH)3 AgI胶体胶体 注：注：胶体不是一类物质，而是几乎胶体不是一类物质，而是几乎 任何物质都可能形成的一种分散状态。任何物质都可能形成的一种分散状态。 如：如：NaCl溶于水形成溶液，如果分溶于水形成溶液，如果分 散在酒精中则可形成胶体。散在酒精中则可形成胶体。 练习：练习：(2000上

3、海上海)用特殊方法把固体物质加用特殊方法把固体物质加 工到纳米级工到纳米级(1nm100nm，1nm=10-9m)的超的超 细粉末粒子，然后制得纳米材料。下列分散细粉末粒子，然后制得纳米材料。下列分散 系中的分散质的粒子直径和这种粒子具有相系中的分散质的粒子直径和这种粒子具有相 同数量级的是同数量级的是 ( ) A、溶液溶液 B、悬浊液悬浊液 C、胶体胶体 D、乳浊液乳浊液 c 淀粉胶体和淀粉胶体和 Na Cl溶液溶液 于半透膜内于半透膜内 蒸镏水蒸镏水 3、渗析、渗析 利用利用半透膜半透膜把胶体中混有的离子或分子从胶体溶液把胶体中混有的离子或分子从胶体溶液 里分离的操作，叫做里分离的操作，叫

4、做渗析渗析。 其原理为胶体微粒不能透过半透膜，而溶液中的分其原理为胶体微粒不能透过半透膜，而溶液中的分 子和离子能透过子和离子能透过半透膜半透膜。 应用：应用： 胶体净化、胶体净化、 提纯使胶提纯使胶 体和溶液体和溶液 分离分离 分散系分散系溶液溶液胶体胶体浊液浊液 分散质分散质 微粒直微粒直 径径 分散质分散质 微粒微粒 能否透能否透 过滤纸过滤纸 能否透能否透 过半透过半透 膜膜 100 nm 单个分子或离子单个分子或离子 许多分子许多分子 集合体集合体 大量分子大量分子 集合体集合体 能能 能能 不能不能 能能 不能不能 不能不能 稳定稳定 较稳定较稳定 不稳定不稳定 【附表附表】：三种

5、分散系的比较：三种分散系的比较 （胶体）（胶体）（溶液）（溶液） 三、胶体的性质三、胶体的性质 1、丁达尔现象丁达尔现象(光学性质光学性质) 实验：光束分别通过实验：光束分别通过AgI胶体和胶体和CuSO4溶液，观察现象。溶液，观察现象。 现象：一束光通过胶体时，从侧面可观察到胶体里现象：一束光通过胶体时，从侧面可观察到胶体里 产生一条光亮的产生一条光亮的“通路通路”。 原因：原因：胶粒直径大小与光的波长相近胶粒直径大小与光的波长相近, ,胶粒对胶粒对 光有散射作用；而溶液分散质的粒子太光有散射作用；而溶液分散质的粒子太 小，不发生散射小，不发生散射。 应用：鉴别溶胶和溶液。应用：鉴别溶胶和溶

6、液。 练习练习:不能发生丁达尔现象的分散系是（不能发生丁达尔现象的分散系是（ ） A、碘酒碘酒 B、无水酒精无水酒精 C、蛋白质溶液蛋白质溶液 D、钴玻璃钴玻璃 A B 普遍存在普遍存在 的现象的现象 2、 布朗运动布朗运动(动力学性质动力学性质) 在超显微镜下观察胶体溶液可以看到胶体颗粒在超显微镜下观察胶体溶液可以看到胶体颗粒 不断地作无规则的运动。不断地作无规则的运动。 原因：溶剂分子不均匀地撞击胶体粒子，使其原因：溶剂分子不均匀地撞击胶体粒子，使其 发生不断改变方向、改变速率的布朗运动。发生不断改变方向、改变速率的布朗运动。 胶体微粒作布朗运动是胶体稳定的原因之一。胶体微粒作布朗运动是胶

7、体稳定的原因之一。 练习练习:胶体粒子能作布朗运动的原因是胶体粒子能作布朗运动的原因是 （ ） 水分子对胶体粒子的撞击水分子对胶体粒子的撞击 胶体粒子有胶体粒子有 吸附能力吸附能力 胶体粒子带电胶体粒子带电 胶体粒子质胶体粒子质 量很小，所受重力小量很小，所受重力小 A A、 B B、 C C、 D D、 c 在外加电场作用下在外加电场作用下, 胶体粒子在分散剂里胶体粒子在分散剂里 向电极向电极 (阴极或阳极阴极或阳极) 作定向移动作定向移动的现象的现象, 叫做电泳叫做电泳 - 阴极阴极 + 阳极阳极 Fe(OH)3胶体向阴极胶体向阴极 移动移动带正电荷带正电荷 3、 电泳现象电泳现象(电学性

8、质电学性质) 原因：原因：粒子胶体微粒带同种电荷，当胶粒带正粒子胶体微粒带同种电荷，当胶粒带正 电荷时向阴极运动，当胶粒带负电荷时电荷时向阴极运动，当胶粒带负电荷时 向阳极运动向阳极运动。 应用：静电除尘；电泳电镀，利用电泳将油漆、应用：静电除尘；电泳电镀，利用电泳将油漆、 乳胶、橡胶等粒子均匀地沉积在镀件上。乳胶、橡胶等粒子均匀地沉积在镀件上。 胶体的胶粒有的带电，有胶体的胶粒有的带电，有电泳电泳现象；有的不带现象；有的不带 电，没有电泳现象。电，没有电泳现象。 电解质离子在电场作用下也发电解质离子在电场作用下也发 生定向运动，因此，电泳不能用作生定向运动，因此，电泳不能用作 净化或检验胶体

9、的方法。净化或检验胶体的方法。 ：可否用电泳现可否用电泳现 象净化或检验胶体？象净化或检验胶体？ AgIm nAg+ (n-x) NO3- x+ x NO3- 胶核胶核 吸附层吸附层 扩散层扩散层 胶粒胶粒 胶团胶团 胶粒带电，但整个胶体分散系是呈电中性的。胶粒带电，但整个胶体分散系是呈电中性的。在在 进行电泳实验时，由于电场的作用，胶团在吸附进行电泳实验时，由于电场的作用，胶团在吸附 层和扩散层的界面之间发生分离，带正电的胶粒层和扩散层的界面之间发生分离，带正电的胶粒 向阴极移动，带负电的离子向阳极移动。因此，向阴极移动，带负电的离子向阳极移动。因此， 胶团在电场作用下的行为跟电解质相似。胶

10、团在电场作用下的行为跟电解质相似。 胶粒带同种电荷，相互间产生排斥作用，胶粒带同种电荷，相互间产生排斥作用， 不易结合成更大的沉淀微粒，这是胶体具有稳不易结合成更大的沉淀微粒，这是胶体具有稳 定性的定性的主要因素主要因素。 带正电荷胶粒带正电荷胶粒带负电荷胶粒带负电荷胶粒 金属氢氧化物金属氢氧化物 金属氧化物金属氧化物 AgI 金属硫化物金属硫化物(如如Sb2S3) 非金属硫化物非金属硫化物(如如As2S3) 非金属氧化物非金属氧化物(如如SiO2泥沙泥沙) 硅酸盐硅酸盐(土壤和水泥土壤和水泥) AgI 在陶瓷工业上常遇到因陶土里混有在陶瓷工业上常遇到因陶土里混有 Fe2O3而影响产品质量的问

11、题。解决方法而影响产品质量的问题。解决方法 之一是把这些陶土和水放在一起搅拌，使之一是把这些陶土和水放在一起搅拌，使 粒子大小在粒子大小在1nm100nm之间，然后插入之间，然后插入 两根电极，接通直流电源，这时阳极聚两根电极，接通直流电源，这时阳极聚 积积 ， 阴极聚积阴极聚积 ，理由，理由 是是 。 例题 带负电荷的胶粒（粒子陶土）带负电荷的胶粒（粒子陶土） 带正电荷的胶粒（带正电荷的胶粒（Fe2O3) 含有杂质的陶土和水形成了胶体，利用电泳将含有杂质的陶土和水形成了胶体，利用电泳将 陶土和杂质分离除杂陶土和杂质分离除杂 例题例题：已知土壤胶体中的粒子带：已知土壤胶体中的粒子带负电荷负电荷

12、，又，又 有很大的表面积，因而具有选择吸附能力。有很大的表面积，因而具有选择吸附能力。 有下列阴阳离子，有下列阴阳离子，NH4+、K+、H+、NO3-、 H2PO4 -、PO43- ，哪些易被吸附？在土壤里施，哪些易被吸附？在土壤里施 用含氮量相同的下列肥料，肥效较差的是用含氮量相同的下列肥料，肥效较差的是 (NH4)2SO4 、 NH4HCO3 、 NH4NO3 、 NH4Cl 土壤胶粒一般带负电荷，容易再吸附阳离子如土壤胶粒一般带负电荷，容易再吸附阳离子如 NH4+、K+、H+，而难以吸附阴离子如而难以吸附阴离子如NO3-、 H2PO4 -、PO43-，据此，我们可以得到如下有关施据此，我

13、们可以得到如下有关施 用化肥与土壤胶体关系的常识：用化肥与土壤胶体关系的常识： 铵态氮肥、钾肥容易被土壤吸收，此类化肥可以铵态氮肥、钾肥容易被土壤吸收，此类化肥可以 直接进行表面施用。直接进行表面施用。 磷肥不易被土壤吸收，易随雨水流失，因此，磷磷肥不易被土壤吸收，易随雨水流失，因此，磷 肥必须深施在土壤里层，以保证有效利用。肥必须深施在土壤里层，以保证有效利用。 施用硝酸盐氮肥肥料不如施用铵态氮肥好，如施用硝酸盐氮肥肥料不如施用铵态氮肥好，如 NH4NO3虽含氮量高，但虽含氮量高，但NO3-的利用率低，多雨季的利用率低，多雨季 节不宜使用。节不宜使用。 酸雨和长期施用酸性化肥容易导致土壤胶粒

14、吸附酸雨和长期施用酸性化肥容易导致土壤胶粒吸附 H+，而使土壤酸化，影响植物生长，也影响铵态氮而使土壤酸化，影响植物生长，也影响铵态氮 肥和钾肥的有效利用。肥和钾肥的有效利用。 胶体制备的两种方法：胶体制备的两种方法： 胶体中胶体中 分散质分散质 悬浮颗粒悬浮颗粒 分子、原子和离子分子、原子和离子 分散法分散法 凝聚法凝聚法 将悬浊液或乳浊液中的分散质分散；如：磨墨将悬浊液或乳浊液中的分散质分散；如：磨墨 常见的胶体有：墨汁、碳素墨水、淀粉溶液等常见的胶体有：墨汁、碳素墨水、淀粉溶液等 四、胶体的制备四、胶体的制备 原理：使分散质粒子大小在原理：使分散质粒子大小在1nm 100nm之间之间 物

15、理分散物理分散(凝聚凝聚)法法 化学结合法化学结合法 溶质分子聚合成胶粒溶质分子聚合成胶粒 水解法水解法 注意：不能过度加热，以免出现注意：不能过度加热，以免出现Fe(OH)Fe(OH)3 3胶体凝聚。胶体凝聚。 FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3（ （胶体）胶体）+3HCl 红褐色红褐色 FeCl3溶液中存在微弱的水解溶液中存在微弱的水解,生成极少量的生成极少量的Fe(OH)3 , 加热加热, 加大水解程度加大水解程度, 使使Fe(OH)3聚集成较大颗粒聚集成较大颗粒 胶体胶体 条件：条件：饱和饱和FeCl3溶液、沸水溶液、沸水 复分解法复分解法 AgNO3+KI=AgI（胶体）胶体）

16、+KNO3 注意：浓度控制，浓度过大会生成沉淀注意：浓度控制，浓度过大会生成沉淀, ,逐滴滴加，逐滴滴加， 同时要不断振荡。同时要不断振荡。 胶体较为稳定，但是长时间放置之后也会出现沉淀。胶体较为稳定，但是长时间放置之后也会出现沉淀。 所以胶体通常现配现用。所以胶体通常现配现用。 浅黄色浅黄色 五、胶体的凝聚五、胶体的凝聚 要使胶体凝聚成沉淀，就要减少或消除胶要使胶体凝聚成沉淀，就要减少或消除胶 体微粒表面吸附的电荷，使之减弱或失去体微粒表面吸附的电荷，使之减弱或失去 电性排斥力作用，从而使胶粒在运动中碰电性排斥力作用，从而使胶粒在运动中碰 撞结合成更大的颗粒。撞结合成更大的颗粒。 胶体为什么

17、能够稳定存在？胶体为什么能够稳定存在？ 胶粒带电、布朗运动胶粒带电、布朗运动 如何破坏胶体的稳定状态？如何破坏胶体的稳定状态？ 使胶体微粒凝聚成更大的颗粒，形成沉淀，从使胶体微粒凝聚成更大的颗粒，形成沉淀，从 分散剂里析出的过程叫分散剂里析出的过程叫胶体的凝聚胶体的凝聚。 实验：往实验：往Fe(OH)3胶体中加入物质的量浓度相等胶体中加入物质的量浓度相等 的下列溶液：的下列溶液：MgSO4溶液溶液,Na2SO4溶液，溶液， MgCl2溶液，溶液，NaCl溶液，溶液，Na3PO4溶液溶液 结论：结论： a. 加入电解质使加入电解质使Fe(OH)3胶体凝聚说明胶体凝聚说明Fe(OH)3胶胶 粒带电

18、荷；粒带电荷； b. 不同电解质对不同电解质对Fe(OH)3胶体的凝聚效果不同，从胶体的凝聚效果不同，从 电解质阳离子浓度的影响不能解释，但从阴离子电解质阳离子浓度的影响不能解释，但从阴离子 对其影响对其影响PO43-SO42-Cl-说明说明Fe(OH)3胶体微粒带胶体微粒带 正电荷。正电荷。 现象：胶体变成浑浊状态，产生红褐色沉淀的量现象：胶体变成浑浊状态，产生红褐色沉淀的量 = (1)(1)加入电解质加入电解质 实例：实例： 浑浊的井水中加入少量石灰能使水变澄清；浑浊的井水中加入少量石灰能使水变澄清； 豆浆里加盐卤豆浆里加盐卤(MgCl26H2O)或石膏或石膏 (CaSO42H2O)溶液使

19、之凝聚成豆腐；溶液使之凝聚成豆腐； 水泥里加石膏能调节水泥浆的硬化速率；水泥里加石膏能调节水泥浆的硬化速率； 在江河与海的交汇处形成的沙洲。在江河与海的交汇处形成的沙洲。 (2)(2)加入胶粒带相反电荷的胶体加入胶粒带相反电荷的胶体 带不同电荷的胶体微粒相互吸引发生电性中和，带不同电荷的胶体微粒相互吸引发生电性中和， 从而在胶粒碰撞时发生凝聚，形成沉淀或凝胶。从而在胶粒碰撞时发生凝聚，形成沉淀或凝胶。 实验：将实验：将Fe(OH)3胶体溶液与硅酸胶体溶液胶体溶液与硅酸胶体溶液 现象：形成大量的沉淀现象：形成大量的沉淀. 结论：结论：Fe(OH)3胶粒与胶粒与H2SiO3胶粒带相反电荷胶粒带相反电荷. 实例：用明矾、氯化铁等净水；不同种类的实例：用明矾、氯化铁等净水；不同种类的 墨水混合使用时有沉淀产生，使墨水失效。墨水混合使用时有沉淀产生，使墨水失效。 (3)(3)加热加热 温度升高，胶粒的吸附能力减弱，减少了胶粒所温度升