第1章分散系统

1、无机及分析化学无机及分析化学理学院化学教研室理学院化学教研室第一章第一章 分散系统分散系统1 分散系统的概念分散系统的概念将一种或几种物质分散到另一种物质中所形成的系统将一种或几种物质分散到另一种物质中所形成的系统 第一节第一节 分散系统及其分类分散系统及其分类云： 水分散在空气中另一种物质称为分散介质牛奶：乳脂分散在水中珍珠：水分散在蛋白质中被分散的物质称为分散相2 2 分散系统分类分散系统分类分散系统通常有三种分类方法。分散系统通常有三种分类方法。分子分散系统分子分散系统1. 1. 按分散相粒子的大小分按分散相粒子的大小分2. 2. 按分散介质的物态分按分散介质的物态分气溶胶气溶胶3. 3

2、. 按胶体分散系统的性质分按胶体分散系统的性质分 憎液溶胶憎液溶胶 胶体分散系统胶体分散系统粗分散系统粗分散系统液溶胶液溶胶固溶胶固溶胶亲液溶胶亲液溶胶缔合溶胶缔合溶胶v按分散质粒子的大小分类按分散质粒子的大小分类(1) 分子分散系统分子分散系统 分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是没有界面，是均匀的单相均匀的单相，分子半径大小在，分子半径大小在10-9 m以以下下 。通常把这种系统称为真溶液。通常把这种系统称为真溶液。（2）胶体分散系统）胶体分散系统 分散相粒子的半径在分散相粒子的半径在1100 nm的系统。目测是均匀的系统。目测是

3、均匀的，但实际是多相不均匀系统。的，但实际是多相不均匀系统。（3）粗分散系统）粗分散系统 当分散相粒子大于当分散相粒子大于1000 nm，目测是混浊不均匀系，目测是混浊不均匀系统，放置后会沉淀或分层，如黄河水。统，放置后会沉淀或分层，如黄河水。v按分散介质的物态分类按分散介质的物态分类（1）液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶C. 液-固溶胶 如油漆，AgI溶胶等B. 液-液溶胶 如牛奶，石油原油等A. 液-气溶胶 如泡沫（2） 固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶C. 固-固溶胶 有色玻璃，不完全互溶的合

4、金B. 固-液溶胶 珍珠，某些宝石A. 固-气溶胶 泡沫塑料，沸石分子筛（3）气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶B. 气-固溶胶 如青烟，含细尘的空气A. 气-液溶胶 如雾，某些云 没有气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一系统，不属于胶体范围。相（相（phasephase） ： 体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。 相与相之间在指定条件下有明显的界面， 体系中相的总数称为相数，用 F 表示。气体：气体：不论有多少种气体混合，只有一个气相。不论有多少种气体混合，只有一个气相。液体：液体：按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。按

5、其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。固体：固体：一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。补充补充1 1 溶液概念溶液概念溶液溶液: : 即分子分散系统，物质以分子、离子或原子即分子分散系统，物质以分子、离子或原子状态分散于另一种物质中所构成的均匀而稳定的分状态分散于另一种物质中所构成的均匀而稳定的分散系统。散系统。 溶液：是高度分散的分子分散系统。溶液：是高度分散的分子分散系统。固体溶液（固溶体、合金）固体溶液（固溶体、合金） 气态溶液（空

6、气）气态溶液（空气）液态溶液（液态溶液（重点讨论重点讨论）第二节第二节 溶液溶液 2 2 溶液的浓度溶液的浓度(1) 物质的量浓度物质的量浓度 （单位体积溶液中所含溶质（单位体积溶液中所含溶质B的物质的量）的物质的量） c (B)= = 单位：单位：molL- -1 ( )n BV( )( )m BM B V 例例 计算计算98%浓硫酸（浓硫酸（M=98.07） （d=1.84 gmL- -1 ）的）的c? 解：解：c = = 18.4 molL- -1 1000 1.84 98%98.07 1 (2) 质量摩尔浓度质量摩尔浓度 （溶质（溶质B的物质的量与溶剂的物质的量与溶剂A质量的比值）质量

7、的比值） 单位：单位：molkg-1 例题：在50.0g水中溶有2.00 g甲醇(CH30H)，求甲醇的质量摩尔浓度。b(CH3OH) = =( )( )( )( ) ( )n Bm Bbm AM B m A32( n CHmOH）（H O）gmolgg0.500.3200.21 (3) 物质的量分数物质的量分数 （溶液中某种组分（溶液中某种组分B物质的量与溶液总物质的量物质的量与溶液总物质的量n之比）之比） x(A) = x(B) = 思考题：思考题：在在100 g水溶液中溶有水溶液中溶有10.0 g NaCl，求水和，求水和NaCl的物质的量分数的物质的量分数？( )( )+ ( )n A

8、n An B( )( )+ ( )n Bn An B双组分溶液双组分溶液 x(A) +x(B)=1 (4) 质量分数质量分数质量百分浓度（每100份质量的溶液中所含溶质的质量分数） (B) = m(B)/m液 100%b.百万分数浓度（ppm)：用10-6表示（每100万份质量的溶液中溶质所占的质量分数） 1ppm=1mg/kg 或 1ppm= 1ug/mlc. 十亿分数浓度（ppb),用10-9表示（每10亿份质量溶液中溶质所占的质量分数） 1ppb = 1ug/kg 或1ppb= 1ug/l (5)几种溶液浓度之间的关系几种溶液浓度之间的关系( )( )( )( )( )( )( )( )

9、/( )( )n Bm Bm Bm BBc BVM B VM B mM B mM B物质的量浓度与质量分数物质的量浓度与质量分数物质的量浓度与质量摩尔浓度物质的量浓度与质量摩尔浓度( )( )( )( )n Bn Bn Bc BmVm如果已知溶液的相对密度如果已知溶液的相对密度 和溶液的质量和溶液的质量m，则有，则有 若该系统是一个二组分系统，且若该系统是一个二组分系统，且B组分的含量较少，则组分的含量较少，则m近似等近似等于溶剂的质量于溶剂的质量m(A)，则，则( )( )( )( )( )( )n Bn Bn Bc Bb BmVm A若该溶液是稀的水溶液，则在数值上有若该溶液是稀的水溶液，

10、则在数值上有c(B)b(B)。 什么是什么是“稀溶液的依数性稀溶液的依数性 ” ”？ 与溶液有关的性质分为两类：与溶液有关的性质分为两类： 溶液的颜色、比重、导电性等性质，与溶质的本性有关；溶液的颜色、比重、导电性等性质，与溶质的本性有关； 溶液的蒸气压、沸点、凝固点等性质，与溶质的本性无关。溶液的蒸气压、沸点、凝固点等性质，与溶质的本性无关。 难挥发、非电解质稀溶液的蒸气压下降、沸点上升、凝难挥发、非电解质稀溶液的蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压，只与溶液的浓度（即溶质粒子数目）有固点下降和渗透压，只与溶液的浓度（即溶质粒子数目）有关，而与溶质的本性（即粒子的性质、大小）无关，这些性

11、关，而与溶质的本性（即粒子的性质、大小）无关，这些性质叫做质叫做稀溶液的依数性。稀溶液的依数性。第三节第三节 稀溶液的依数性稀溶液的依数性饱和蒸气压：饱和蒸气压：在一定的温度下，当蒸发的速度等于凝聚的速度，在一定的温度下，当蒸发的速度等于凝聚的速度，液态水与它的蒸气处于动态平衡，这时的蒸气压称为水在此温度液态水与它的蒸气处于动态平衡，这时的蒸气压称为水在此温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。用符号下的饱和蒸气压，简称蒸气压。用符号 P 表示。表示。纯水的蒸气压示意图纯水的蒸气压示意图初始：初始： 蒸发蒸发 凝聚凝聚平衡：平衡： 蒸发蒸发 = 凝聚凝聚1 1 稀溶液蒸汽压下降稀溶液蒸汽压下降什么是蒸

12、发？什么是蒸发？什么是凝聚？什么是凝聚？实验：实验：在纯溶剂中加入任何一种难挥发的物质时，溶在纯溶剂中加入任何一种难挥发的物质时，溶液的蒸气压便下降，在同一温度下，纯溶剂蒸气压与液的蒸气压便下降，在同一温度下，纯溶剂蒸气压与溶液蒸气压之差，称为溶液的蒸气压下降值（溶液蒸气压之差，称为溶液的蒸气压下降值（ P）。）。 纯溶剂纯溶剂 溶液溶液稀溶液蒸汽压下降稀溶液蒸汽压下降Why? 解释：解释： 同一温度下，由于溶质的加入，使同一温度下，由于溶质的加入，使溶液中单位体积溶剂蒸发的分子数目降低，逸出溶液中单位体积溶剂蒸发的分子数目降低，逸出液面的溶剂分子数目相应减小液面的溶剂分子数目相应减小, 因此

13、在较低的蒸因此在较低的蒸气压下建立平衡，即溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压下建立平衡，即溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低。即气压低。即P PP0P = P = P0 x(B)P 表示溶液的蒸汽压下降值。表示溶液的蒸汽压下降值。即在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降即在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降值值与溶质与溶质的物质的量分数即溶质的粒子数成正比，而与溶质的本性无关。的物质的量分数即溶质的粒子数成正比，而与溶质的本性无关。 P = K b(B)当溶液很稀时，在一定温度下，难挥发非电解质稀溶当溶液很稀时，在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降值近似地与溶质液的蒸气压下降

14、值近似地与溶质B的质量摩尔浓度成的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。即正比，而与溶质的本性无关。即例例 已知已知20 时水的饱和蒸气压为时水的饱和蒸气压为2.33 kPa。将将17.1 g 蔗糖蔗糖（C12H22O11）与与3.00 g 尿素尿素 CO(NH2)2分别溶于分别溶于100 g 水。水。 计算形成溶液的蒸气压。计算形成溶液的蒸气压。两种溶质的摩尔质量分别是两种溶质的摩尔质量分别是M1=342 g mol - -1和和M2=60.0 g mol 1。 解：解：2113123H O17.10.500mol kg342 100 103.000.500mol kg60.0 100 1

15、055.50.99155.50.5bbx两种溶液的蒸气压均为：两种溶液的蒸气压均为：( )2.33 0.9912.31KPaBPP x B 所以：只要溶液的质量摩尔浓度相同，所以：只要溶液的质量摩尔浓度相同，其蒸气压也相同。其蒸气压也相同。沸点：液体上方蒸汽压等于外界压力时的温度叫液体沸点：液体上方蒸汽压等于外界压力时的温度叫液体的沸点。的沸点。液体的正常沸点：外压为液体的正常沸点：外压为101.3KPa时的沸点。时的沸点。2 2 稀溶液沸点升高稀溶液沸点升高 当溶液的蒸气压下降，要使其沸腾，即蒸气压达到外界压力，就当溶液的蒸气压下降，要使其沸腾，即蒸气压达到外界压力，就必须使其温度继续升高必

16、须使其温度继续升高tb ，达到新的沸点，才能沸腾。即，达到新的沸点，才能沸腾。即难挥难挥发非电解质稀溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，发非电解质稀溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点， 这一现象叫这一现象叫稀溶液的沸点升高。稀溶液的沸点升高。 溶液越浓，其溶液越浓，其 P 越大，越大， tb 越大，即越大，即 tb P，而而 Pb（拉乌尔定律表示形式（拉乌尔定律表示形式） tbb (B) 即即 tb= Kb b（B） 即难挥发非电解质稀溶液的沸点升高值即难挥发非电解质稀溶液的沸点升高值tb与溶质与溶质的质量摩尔浓度的质量摩尔浓度b（B）成正比，而与溶质的本性无关。成正比，而与溶质的本性无关。 式中式中

17、Kb是溶剂的沸点升高常数，它只与溶剂的性质是溶剂的沸点升高常数，它只与溶剂的性质有关，而与溶质无关。不同的溶剂有不同的有关，而与溶质无关。不同的溶剂有不同的Kb值。值。Kb值值可以理论推算可以理论推算,也可以实验测定，其单位是：也可以实验测定，其单位是：kgmol-1或或Kkgmol-1。 难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高的原因是溶液的蒸难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高的原因是溶液的蒸汽压低于纯溶剂的蒸汽压。汽压低于纯溶剂的蒸汽压。 例例 已知纯苯的沸点是已知纯苯的沸点是 80.2 ，取，取 2.67 g萘（萘（C10H8）溶于）溶于100 g苯中，测得该溶液的沸点苯中，测得该溶液的沸点为为

18、80.731 ，试求苯的沸点升高常数。，试求苯的沸点升高常数。解：解：1bbbb31b128g mol0.531K2.670.531128 100 102.545 K kg molttK bKK萘的摩尔质量，得 凝固点凝固点：一定的压力下（常指：一定的压力下（常指101.325 KPa），），溶液的蒸气压与固态纯溶剂的蒸气压相等且两相共存溶液的蒸气压与固态纯溶剂的蒸气压相等且两相共存时的温度。时的温度。 即即 tf = = Kf b(B) Kf：摩尔凝固点下降常数：摩尔凝固点下降常数， 单位：单位：Kkgmol- -1 3 3 稀溶液凝固点下降稀溶液凝固点下降 和沸点升高一样，对于难挥发性的非

19、电解质溶和沸点升高一样，对于难挥发性的非电解质溶液，凝固点降低亦正比于溶液的质量摩尔浓度，而液，凝固点降低亦正比于溶液的质量摩尔浓度，而与溶质的本性无关。与溶质的本性无关。溶液的凝固点下降的原因也是溶液的蒸气压下降。溶液的凝固点下降的原因也是溶液的蒸气压下降。 例例 冬天，在汽车散热器的水中注入一定量的乙二醇可防冬天，在汽车散热器的水中注入一定量的乙二醇可防止水的冻结。止水的冻结。 如在如在 200 g 的水中注入的水中注入6.50 g 的乙二醇，求这种的乙二醇，求这种溶液的凝固点。溶液的凝固点。解：解： tf = = Kf b（B）136.500.525 mol kg200 10bM乙二醇乙

20、二醇ff( )1.86 0.5250.98tK b B（）即此溶液的凝固点为即此溶液的凝固点为 - -0.98扩散和渗透现象扩散和渗透现象 1 1）扩散：指物质分子从高浓度区域向低浓度区域）扩散：指物质分子从高浓度区域向低浓度区域 转移直到均匀分布的现象转移直到均匀分布的现象 不同浓度气体，溶液等均可发生扩散现象。不同浓度气体，溶液等均可发生扩散现象。2 2）渗透：若在两种不同浓度的溶液之间，加上一种）渗透：若在两种不同浓度的溶液之间，加上一种薄膜（半透膜）这种通过半透膜进行的扩散称渗透薄膜（半透膜）这种通过半透膜进行的扩散称渗透现象。现象。 可作为半透膜的物质：细胞膜、肠衣、人可作为半透膜的

21、物质：细胞膜、肠衣、人工制备的火棉胶膜、玻璃纸、萝卜皮等。工制备的火棉胶膜、玻璃纸、萝卜皮等。4 4 稀溶液渗透压稀溶液渗透压可以允许小分子自由通过可以允许小分子自由通过而不允许大分子通过的薄膜。而不允许大分子通过的薄膜。 渗透作用产生的条件：渗透作用产生的条件： 半透膜存在；半透膜存在； 膜两侧溶液的浓度不相等。膜两侧溶液的浓度不相等。 等渗溶液等渗溶液：膜内外溶液浓度相等时，渗透膜内外溶液浓度相等时，渗透作用便不会产生，这种渗透压相同的溶液称为等作用便不会产生，这种渗透压相同的溶液称为等渗溶液。渗溶液。渗透压：将纯溶剂与溶液以半透膜隔开时，为渗透压：将纯溶剂与溶液以半透膜隔开时，为维持渗透

22、平衡所需加给溶液的额外压力。维持渗透平衡所需加给溶液的额外压力。 符号符号: 单位：常用单位：常用Pa或或kPa渗透压渗透压 渗透压定律渗透压定律 1885年，年，vant Hoff 认为稀溶液的渗透压认为稀溶液的渗透压定律与理想气体定律相似，表述为：定律与理想气体定律相似，表述为：Vn BRT（ ）)( )( )n BRTc B RTb B RTV（或即在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的渗透压与溶即在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的渗透压与溶质的质量摩尔浓度成正比质的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关。而与溶质的本性无关。 渗透现象在动植物的生命过程中有着重要的渗透现象在动植物的生命

23、过程中有着重要的作用作用，如：，如： 医学上输液必需输等渗溶液。医学上输液必需输等渗溶液。 动物体内水份的输送。动物体内水份的输送。 植物从土壤中吸收水份和营养。植物从土壤中吸收水份和营养。 求算溶质的分子量。求算溶质的分子量。（透析;洗肾) 在浓溶液一侧增加较大的压力可使溶剂进入在浓溶液一侧增加较大的压力可使溶剂进入稀溶液（或溶剂）。稀溶液（或溶剂）。依此可实现溶液的浓缩和海水的淡化。依此可实现溶液的浓缩和海水的淡化。 海水海水 淡水淡水p P 反渗透法海水淡化反渗透法海水淡化半透膜半透膜 例例 测得人体血液的冰点降低值测得人体血液的冰点降低值 Tf= 0.56，求，求在体温在体温 37 时

24、的渗透压。时的渗透压。解：解：ffff( ),( )ttK b Bb BKff)0.568.31(27337 )1.86775.60 kP ab BR TtR TK又（ 例例 20 时，将时，将1.00 g血红素溶于水中，配制成血红素溶于水中，配制成100 mL溶液，测得其渗透压为溶液，测得其渗透压为0.366 kPa。(1)求血红素的摩尔质量；求血红素的摩尔质量；(2)计算说明能否用其它依数性计算说明能否用其它依数性测定血红素的摩尔质量。测定血红素的摩尔质量。 解解：（：（1）MVmRTRTVn4131.00 8.314 2936.66 10 g mol0.366 100 10mRTMV (

25、2) 若若利用沸点升高和凝固点降低来测定血红素的利用沸点升高和凝固点降低来测定血红素的摩尔质量摩尔质量 410.3661.50 10 mol L8.314 293cRTg bc = 1.50104 molkg-1 tb = Kb b = 0.512 1.50104 =7.68105 tf = Kfb = 1.86 1.50104 = 2.79104 说明什么说明什么? 比较以上计算结果，比较以上计算结果，tb、tf的值都相当的值都相当小，很难测准，只有渗透压的数据相对较大，小，很难测准，只有渗透压的数据相对较大，容易测准。所以容易测准。所以当被测化合物的相对分子质量当被测化合物的相对分子质量较

26、大时，采用渗透压法准确度最高。较大时，采用渗透压法准确度最高。 v小结小结性性 质质 定定 义义关关 系系 式式蒸气压下降蒸气压下降p = po - pp = po x（A） =K b(B）沸点升高沸点升高tb = tb - tbotb = Kb b(B)凝固点降低凝固点降低tf = tfo - tftf = Kf b(B)渗透压力渗透压力 = c(B)RT电解质溶液也有蒸气压下降、沸点上升、电解质溶液也有蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压等现象吗？凝固点下降和渗透压等现象吗？ 有有，但稀溶液定律所表达的这些依数性，但稀溶液定律所表达的这些依数性的的定量关系不适合于电解质。定量关系不适合

27、于电解质。 对于浓度不太大的溶液，定性分析依数性时：对于浓度不太大的溶液，定性分析依数性时： 同类物质的浓度越大，影响越大。同类物质的浓度越大，影响越大。 同一浓度的不同物质，强电解质影响最大，同一浓度的不同物质，强电解质影响最大，弱电解质次之，非电解质最弱。弱电解质次之，非电解质最弱。 练习练习 按蒸气压大小的排序排列：按蒸气压大小的排序排列：1 mol kg-1 H2SO4 1 mol kg-1 NaCl0.1 mol kg-1 NaCl 0.1 mol kg-1HAc1 mol kg-1 C6H12O6 0.1 mol kg-1 C6H12O61 mol kg-1 H2SO4 1 mol

28、 kg-1 NaCl1 mol kg-1 C6H12O6 0.1 mol kg-1 NaCl 0.1 mol kg-1HAc 0.1 mol kg-1 C6H12O6 练练习习 在纯水、以及浓度均为在纯水、以及浓度均为0.1 mol kg-1的的 KCl、K2SO4、蔗糖（、蔗糖（C12H22O11）、）、NaAc溶液中，溶液中， 沸点最高的是沸点最高的是 ？ 沸点最低的是沸点最低的是 ？ 凝固点最高的是凝固点最高的是 ？ 凝固点最低的是凝固点最低的是 ？ K2SO4 溶液溶液 纯水纯水 纯水纯水 K2SO4 溶液溶液5 稀溶液依数性的应用稀溶液依数性的应用（1）测定摩尔质量。）测定摩尔质量。

29、（2）利用凝固点下降来制作防冻液和制冷剂。）利用凝固点下降来制作防冻液和制冷剂。（3）解释植物的抗寒抗旱功能。）解释植物的抗寒抗旱功能。（4）检验化合物的纯度。）检验化合物的纯度。（5）动植物生理及医学方面的应用。）动植物生理及医学方面的应用。 第四节第四节 电解质溶液电解质溶液 1 电解质溶液依数性的偏差电解质溶液依数性的偏差 计算值实验值盐盐 b/molkg-1 Tf /K（计算值）（计算值） Tf/K（实验值）（实验值） KCl 0.10 0.186 0.349 1.86KNO3 0.20 0.372 0.664 1.78MgCl2 0.10 0.186 0.519 2.79Ca(NO3

30、)2 0.10 0.186 0.461 2.48i实 验 值计 算 值 1887年，年，Arrhenius 提出电离理论：提出电离理论： 电解质在水溶液中是电离的，电解质在水溶液中是电离的，离解成阴、离解成阴、阳两种离子。阳两种离子。 电离电离“似乎似乎”又是不完全的，又是不完全的，即电离度小即电离度小于于100%。 然而，我们知道，强电解质离子晶体，在水中然而，我们知道，强电解质离子晶体，在水中应是完全电离的，那么，这一矛盾又如何解释呢？应是完全电离的，那么，这一矛盾又如何解释呢？ 2 强电解质溶液理论强电解质溶液理论 1923年，年，Debye和和Hckle 提出了强电解质溶提出了强电解质

31、溶液理论，初步解释了前面提到的矛盾。液理论，初步解释了前面提到的矛盾。 强电解质在水强电解质在水溶液中是完全电离溶液中是完全电离的，的，但离子并不是但离子并不是自由的，存在着自由的，存在着“离子氛离子氛”。 3 活度和活度系数活度和活度系数 活度或有效浓度：指电解质溶液中离子实活度或有效浓度：指电解质溶液中离子实际发挥的浓度。际发挥的浓度。 a = rc a活度，活度，c 浓度，浓度， r活度系数活度系数，反映了电解质溶液中离子相互，反映了电解质溶液中离子相互牵制作用的大小。牵制作用的大小。 4 4 离子强度（离子强度（I I） 用用I 离子强度离子强度表示离子与表示离子与“离子氛离子氛”之之

32、间的强弱，间的强弱，Zi i表示溶液中表示溶液中i种离子的电荷数，种离子的电荷数，ci表示表示i 种离子的摩尔浓度，则：种离子的摩尔浓度，则：2221122331()2Ic Zc Zc Z+lg = 0.509 Z Z rI25 25 的水溶液中，当的水溶液中，当I1I Ca2+ Cs+ Rb+ K+ Na+ Li+ I I- - Br- - Cl- - 4 溶胶的性质溶胶的性质 （1）光学性质（丁达尔效应）光学性质（丁达尔效应） 1869 年，英国物理学家年，英国物理学家 Tyndall发现：发现： 在暗室中让一束聚光通过溶胶，在与光束在暗室中让一束聚光通过溶胶，在与光束垂直的方向上可以看到

33、一个圆锥形光柱，这种垂直的方向上可以看到一个圆锥形光柱，这种现象就称为现象就称为 Tyndall 现象现象。 当入射光波长当入射光波长粒子直径粒子直径d时，发生光散射，每时，发生光散射，每个粒子成为一个小光源。可见光波长个粒子成为一个小光源。可见光波长=400-760nm，胶体粒子直径胶体粒子直径d=1-100nm，会发生散射，可观察，会发生散射，可观察到上现象。到上现象。Tyndall 现象产生原因：现象产生原因： 在真溶液中，溶质颗粒太小（在真溶液中，溶质颗粒太小（10-9 m）, ,光的散射极弱，看不到丁达尔效应。阳光从狭光的散射极弱，看不到丁达尔效应。阳光从狭缝射进室内形成光柱也是丁达

34、尔效应。缝射进室内形成光柱也是丁达尔效应。 （2） 动力学性质动力学性质 布朗运动布朗运动 在超显微镜下观察胶体溶液，可以看到胶体粒子的在超显微镜下观察胶体溶液，可以看到胶体粒子的发光点在介质中间不停地作不规则的运动，称布朗运发光点在介质中间不停地作不规则的运动，称布朗运动。动。 布朗运动产生的原因：布朗运动产生的原因： 分散质粒子本身处于不断的热运动中。分散质粒子本身处于不断的热运动中。 分散剂分子对分散质粒子的不断撞击。分散剂分子对分散质粒子的不断撞击。 液体分子对溶胶粒子的撞击液体分子对溶胶粒子的撞击 粗分散系粗分散系布朗运动是溶胶动力稳定性的一个原因布朗运动是溶胶动力稳定性的一个原因，

35、由于布由于布朗运动的存在，胶粒从周围分子不断获得动能，朗运动的存在，胶粒从周围分子不断获得动能，从而抗衡重力作用而不发生聚从而抗衡重力作用而不发生聚沉，使溶胶具有一定沉，使溶胶具有一定的稳定性。的稳定性。扩散扩散 扩散现象是微粒的热运动（或布朗运动）在有浓扩散现象是微粒的热运动（或布朗运动）在有浓度差时发生的物质迁移现象。度差时发生的物质迁移现象。 质点愈大，热运动速度愈小，扩散速度也愈小。质点愈大，热运动速度愈小，扩散速度也愈小。 沉降和沉降平衡沉降和沉降平衡悬浮在流体（气体或液体）中的固体颗粒下降而与悬浮在流体（气体或液体）中的固体颗粒下降而与流体分离的过程称为沉降。流体分离的过程称为沉降

36、。当沉当沉降速度与扩散速度相等降速度与扩散速度相等时，系统就达到了平衡时，系统就达到了平衡状态，这种现象称为沉降平衡。状态，这种现象称为沉降平衡。(3)溶胶的溶胶的 电学性质电学性质电泳和电渗电泳和电渗电泳管中电泳管中: Fe(OH)3溶胶向负溶胶向负极移动，说明极移动，说明 Fe(OH)3溶胶中分散质粒子带溶胶中分散质粒子带正电荷。正电荷。电泳：电泳：在电场中，分散质粒子作定向在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。移动，称为电泳。 胶体微粒的移动，说明胶粒是带电的，胶体微粒的移动，说明胶粒是带电的，且有正负之分。由于胶体溶液是电中性的，且有正负之分。由于胶体溶液是电中性的，所以，所以，胶

37、粒带正电荷（或负电荷），则分散胶粒带正电荷（或负电荷），则分散介质必带负电荷（或正电荷）。介质必带负电荷（或正电荷）。 电泳是介质不动，胶粒运动。电泳是介质不动，胶粒运动。 根据不同蛋白质分子、核酸分子电泳速度根据不同蛋白质分子、核酸分子电泳速度的不同对它们进行分离，已成为生物化学中的一的不同对它们进行分离，已成为生物化学中的一项重要实验技术。项重要实验技术。 利用电泳的方法使橡胶的乳状液凝结而浓利用电泳的方法使橡胶的乳状液凝结而浓缩。缩。电渗：电渗：胶粒设法固定不动，分散胶粒设法固定不动，分散剂在电场中作定向移动的剂在电场中作定向移动的现象称为电渗。现象称为电渗。电渗是介质移动，而胶粒不动！

38、电渗是介质移动，而胶粒不动！溶胶的电泳和电渗统称为电动现象。电泳和电渗现象溶胶的电泳和电渗统称为电动现象。电泳和电渗现象是胶粒带电的最好证明。胶粒带电是溶胶能保持长期是胶粒带电的最好证明。胶粒带电是溶胶能保持长期稳定的重要因素之一。稳定的重要因素之一。5 5 胶体粒子带电的主要原因胶体粒子带电的主要原因 吸附作用带电吸附作用带电 固体吸附剂常常是优先选择吸附固体晶格上的同名离固体吸附剂常常是优先选择吸附固体晶格上的同名离子或化学成分相近、结晶结构相似的物质的离子。子或化学成分相近、结晶结构相似的物质的离子。 例如例如 胶粒胶粒：胶核从周围介质中选择性的吸附某种离子胶核从周围介质中选择性的吸附某

39、种离子（电（电势离子）势离子），或者通过表面分子的电离而使之成为带电体，或者通过表面分子的电离而使之成为带电体，带电的带电的胶核与介质中的反号离子存在静电引力作用胶核与介质中的反号离子存在静电引力作用，使一部分反号离子，使一部分反号离子紧靠在胶核表面形成吸附层紧靠在胶核表面形成吸附层；从而形成了带与电势离子相同电荷；从而形成了带与电势离子相同电荷的胶粒的胶粒。解离作用带电解离作用带电溶胶粒子通过表面分子的解离而带电的现溶胶粒子通过表面分子的解离而带电的现象称为解离带电。如象称为解离带电。如 H H2 2SiOSiO3 3 = H = H+ + + HSiO + HSiO3 3- -H+进入分散

40、介质成为反离子，而在溶胶粒子表面留下进入分散介质成为反离子，而在溶胶粒子表面留下3H S iO，使溶胶粒子表面带负电。使溶胶粒子表面带负电。 以以AgI为例：为例： AgNO3 + KI = AgI +KNO3 当当AgNO3 过量时，过量时， 分散质带正电荷，胶团结分散质带正电荷，胶团结构如下：构如下： （AgI )m n Ag+ ( n -x ) NO3- x+ x NO3- 胶核胶核 电位离子电位离子 反离子反离子 反离子反离子 吸附层吸附层 扩散层扩散层 胶粒胶粒 胶团胶团 6 胶团结构胶团结构 胶核胶核：一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，常具有

41、，常具有晶体结构，是胶团的核心部分。晶体结构，是胶团的核心部分。 胶粒胶粒：胶核从周围介质中选择性的吸附某种离子胶核从周围介质中选择性的吸附某种离子（电势离子）（电势离子），或者通过表面分子的电离而使之成为，或者通过表面分子的电离而使之成为带电体带电体，带电的胶核与介质中的反号离子存在静电引带电的胶核与介质中的反号离子存在静电引力作用力作用，使一部分反号离子紧靠在胶核表面形成吸附，使一部分反号离子紧靠在胶核表面形成吸附层层；从而形成了带与电势离子相同电荷的胶粒；从而形成了带与电势离子相同电荷的胶粒。 胶团胶团：另一部分反号离子则呈扩散状态分布在另一部分反号离子则呈扩散状态分布在介质中介质中，即

42、为扩散层。胶粒和扩散层结合一起形成电，即为扩散层。胶粒和扩散层结合一起形成电中性的胶团。中性的胶团。当当KI过量时，胶粒带负电荷过量时，胶粒带负电荷 ，胶团结构如下：，胶团结构如下： (AgI )m n I- - (n - x ) K+ x- - x K+ 思考：如果思考：如果 KCl过量过量，制备，制备AgCl溶胶溶胶，其胶团结构又如其胶团结构又如何？如果是何？如果是AgNO3过量，其胶团结构又如何？过量，其胶团结构又如何？ 制备溶胶的条件不同，可使胶体粒子带不同的电荷。制备溶胶的条件不同，可使胶体粒子带不同的电荷。 如制备如制备AgCl溶胶：溶胶： AgNO3 + KCl = AgCl +

43、KNO3 溶液中存在的溶液中存在的Ag+和和Cl- -都是胶体的组成离子，它都是胶体的组成离子，它们都有可能被吸附。们都有可能被吸附。 若是等物质的量进行反应，则不能形成溶胶。若是等物质的量进行反应，则不能形成溶胶。FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+Fe(OH)3m Fe (OH)3m n FeO+ (n - x) Cl- -x+ xCl- - Fe(OH)3溶胶：溶胶： As2S3溶胶：溶胶： （ As2S3 ）m n HS- - (n -x) H+x- x H+ 硅酸溶胶：硅酸溶胶： （S

44、iO2)m n HSiO3- - (n-x) H+x- - x H+胶粒带电，胶团不带电胶粒带电，胶团不带电 （电中性）（电中性）7 7 溶胶的稳定性和聚沉溶胶的稳定性和聚沉 （1 1）溶胶的稳定性）溶胶的稳定性 动力学稳定性：动力学稳定性：布朗运动产生的扩散作用，布朗运动产生的扩散作用，克服重力场的影响而不下沉克服重力场的影响而不下沉 。 胶粒带电：胶粒带电：胶粒表面同种电荷相斥，阻止颗胶粒表面同种电荷相斥，阻止颗粒相互碰撞聚结成大颗粒。粒相互碰撞聚结成大颗粒。 溶剂化作用：溶剂化作用：胶粒中的吸附离子和反离子都胶粒中的吸附离子和反离子都是水化离子，胶粒周围形成了一层牢固的水化薄膜，是水化离

45、子，胶粒周围形成了一层牢固的水化薄膜，具一定的弹性，阻止胶粒相互接触，增强了稳定性。具一定的弹性，阻止胶粒相互接触，增强了稳定性。胶粒表面积大，表面能大，体系可自动聚集降胶粒表面积大，表面能大，体系可自动聚集降 低低表面能，溶胶是热力学的不稳定体系。表面能，溶胶是热力学的不稳定体系。溶胶的不稳定性溶胶的不稳定性: （2）溶胶的聚沉溶胶的聚沉 溶胶的稳定性是相对的、暂时的、有条件的，一溶胶的稳定性是相对的、暂时的、有条件的，一旦稳定条件被破坏，溶胶中的分散相粒子就会相互聚旦稳定条件被破坏，溶胶中的分散相粒子就会相互聚结变大而发生沉淀，这种现象称为溶胶的聚沉。结变大而发生沉淀，这种现象称为溶胶的聚

46、沉。 溶胶的聚沉是不可逆的。溶胶的聚沉是不可逆的。 原因原因 增加分散介质中的反电荷离子浓度，扩散层中增加分散介质中的反电荷离子浓度，扩散层中一些反离子被挤入吸附层内，中和了胶粒的部分电荷，胶粒一些反离子被挤入吸附层内，中和了胶粒的部分电荷，胶粒间排斥力变小，当胶粒碰撞时易合并成大颗粒而下沉。间排斥力变小，当胶粒碰撞时易合并成大颗粒而下沉。 电解质离子的水化作用，夺取了胶粒水化膜的电解质离子的水化作用，夺取了胶粒水化膜的水分子，使胶粒水化膜变薄，有利于聚沉。水分子，使胶粒水化膜变薄，有利于聚沉。 促使溶胶聚沉的方法有：促使溶胶聚沉的方法有： 加入电解质；加入电解质；（研究最多应用最广）（研究最

47、多应用最广） 聚沉值聚沉值：一定量的溶胶在一定时间内明显聚沉所需电解质：一定量的溶胶在一定时间内明显聚沉所需电解质的最低浓度（的最低浓度（mmolL-1 ）（）（用于比较各种电解质的聚沉能用于比较各种电解质的聚沉能力力）。）。 聚沉值越小，聚沉能力越大。聚沉值越小，聚沉能力越大。 反离子的价数越高，聚沉能力越强。反离子的价数越高，聚沉能力越强。 通常通常:一价反离子聚沉值：一价反离子聚沉值： 25 150 二价反离子聚沉值二价反离子聚沉值 ： 0.52 三价反离子聚沉值：三价反离子聚沉值： 0.010.1叔采叔采- -哈迪规则哈迪规则 例例 将将12 mL 0.10 mol L1 KI溶液溶液

48、和和100 mL 0.005mol L1的的AgNO3溶液溶液混合以制备混合以制备AgI溶胶，写出胶团结构式，溶胶，写出胶团结构式，问问MgCl2与与K3Fe( (CN)6这两种电解质对这两种电解质对该溶胶的聚沉值哪个大？该溶胶的聚沉值哪个大？ 解：解：n (KI)=1210-30.10=1.210-3 mol n (AgNO3)=10010-30.005 =0.510-3 mol KI过量，形成过量，形成AgI负性溶胶负性溶胶 胶团结构：胶团结构：(AgI)m nI- -（n-x）K+x- - x K+ 聚沉值：聚沉值： MgCl2 K3Fe (CN)6 练习练习 由由10 mL 0.05

49、mol L- -1的的KCl溶液与溶液与100 mL 0.002 mol L- -1的的AgNO3溶液混合制得的溶液混合制得的AgCl溶溶胶，若分别用下列电解质使其聚沉，则聚沉值的大小胶，若分别用下列电解质使其聚沉，则聚沉值的大小次序为次序为（ a ） aAlCl3ZnSO4KCl bKClZnSO4AlCl3 cZnSO4KClAlCl3 dKClAlCl3ZnSO4怎样由豆浆制成豆腐怎样由豆浆制成豆腐？ 豆浆是蛋白质的负电胶体，在豆浆中加卤豆浆是蛋白质的负电胶体，在豆浆中加卤水，由于卤水中含水，由于卤水中含Na+、Ca2+、Mg2+等离子，等离子，破坏了蛋白质负电胶体的稳定性，从而使其发破

50、坏了蛋白质负电胶体的稳定性，从而使其发生聚沉形成豆腐。生聚沉形成豆腐。 溶胶的相互聚沉溶胶的相互聚沉（两种电性相反的溶胶混合，（两种电性相反的溶胶混合，发生聚沉）发生聚沉） 原因原因： 不同电性的胶粒相互吸引，电荷中和。不同电性的胶粒相互吸引，电荷中和。 两种胶体中的稳定剂相互发生反应，破坏了胶两种胶体中的稳定剂相互发生反应，破坏了胶体的稳定性。体的稳定性。 注意：注意：只有其中一种溶胶的总电荷量恰能中和另一种溶胶只有其中一种溶胶的总电荷量恰能中和另一种溶胶的总电荷量才能发生完全聚沉，否则部分聚沉，甚至不聚沉。的总电荷量才能发生完全聚沉，否则部分聚沉，甚至不聚沉。 明矾明矾KAl (SO4)2

51、12H2O在水中水解产生带正电在水中水解产生带正电的的Al(OH)3胶体及沉淀，而水中的污物主要是带负电的胶体及沉淀，而水中的污物主要是带负电的粘土及粘土及SiO2等胶体，二者发生相互聚沉，使胶体污物等胶体，二者发生相互聚沉，使胶体污物下沉，另外由于下沉，另外由于Al(OH)3絮状沉淀有吸附作用，两种作絮状沉淀有吸附作用，两种作用结合就能将污物清除，达到净化水的目的。用结合就能将污物清除，达到净化水的目的。8 高分子化合物溶液高分子化合物溶液 高分子化合物在适当的溶剂中能自发形成的溶液称为高高分子化合物在适当的溶剂中能自发形成的溶液称为高分子溶液。分子溶液。 高分子溶液由于其溶质的颗粒大小与溶

52、胶粒子相近，所高分子溶液由于其溶质的颗粒大小与溶胶粒子相近，所以它表现出某些性质与溶胶相似以它表现出某些性质与溶胶相似; 由于高分子化合物溶液的分散质来为单个大分子，是分由于高分子化合物溶液的分散质来为单个大分子，是分子分散的单相均匀体系，故具有真溶液的某些性质。子分散的单相均匀体系，故具有真溶液的某些性质。 高分子溶液是具有真溶液和胶体溶液的双重特性。高分子溶液是具有真溶液和胶体溶液的双重特性。 高 分 子 化 合物 溶 液溶 胶相同的性质1 分子大小达到1100nm范围2 扩散慢3 不能透过半透膜1 胶团大小达到1100nm范围2 扩散慢3 不能透过半透膜不相同的性质1 溶质和溶剂有强的亲

53、和力（能自动分散成溶液），有一定的溶解度 2 稳定系统，不需要第三组分作稳定剂，稳定的原因是溶剂化3 对电解质稳定性较大。将溶剂蒸发除去后，成为干燥的高分子化合物。再加入溶剂，又能自动成为高分子化合物溶液，即具有可逆性4 平衡体系，可用热力学函数来描述5 均相系统，丁达尔效应微弱6 粘度大1 分散相和分散介质间没有或只有很弱的亲和力（不分散，需用分散法或凝聚法制备），没有一定的溶解度2 不稳定系统，需要第三组分作稳定剂，稳定的原因主要是胶粒带电3 加入微量电解质就会聚沉，沉淀物经过加热或加入溶剂等处理，不会复原成胶体溶液，为不可逆性4 不平衡体系，只能进行动力学研究5 多相系统，丁达尔效应强6

54、 粘度小（和溶剂相似）表表 高分子化合物溶液和憎液溶胶性质的比较高分子化合物溶液和憎液溶胶性质的比较高分子溶液对溶胶的作用高分子溶液对溶胶的作用加 入 适 量加 入 适 量更稳定更稳定加入少量加入少量易聚沉易聚沉a 高分子物质带电，中和胶粒表面的电高分子物质带电，中和胶粒表面的电荷，降低斥力，发生荷，降低斥力，发生聚沉聚沉 。 b 高分子呈长链形，可同时吸附在许多高分子呈长链形，可同时吸附在许多胶粒上，使胶粒联在一胶粒上，使胶粒联在一起成较大的聚集起成较大的聚集体而聚沉。体而聚沉。 c 可脱去胶粒周围的水化膜，使其易聚可脱去胶粒周围的水化膜，使其易聚沉。沉。 （敏化作用）（敏化作用） （保护作用）（保护作用）加加入入高高分分子子 高分子物质附在胶粒表面，包住胶高分子物质附在胶粒表面，包住胶 粒粒使其不易凝结。使其不易凝结。 健康人血液中的健康人血液中的CaCO3、MgCO3、Ca3(PO4)2等难等难溶盐都是以溶胶的状态存在并被血清蛋白等高分子化溶盐都是以溶胶的状态存在并被血清蛋白等高分子化合物保护着，若保护物质减少，就可能使这些溶胶在合物保护着，若保护物质减少，就可能使这些溶胶在身