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文档简介
无机及分析化学理学院化学教研室第一章分散系统1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第一节
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分散系统分类分散系统通常有三种分类方法。分子分散系统1.按分散相粒子的大小分2.按分散介质的物态分气溶胶3.按胶体分散系统的性质分憎液溶胶胶体分散系统粗分散系统液溶胶固溶胶亲液溶胶缔合溶胶{{{按分散质粒子的大小分类(1)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,没有界面,是均匀的单相,分子半径大小在10-9m以下。通常把这种系统称为真溶液。(2)胶体分散系统
分散相粒子的半径在1~100nm的系统。目测是均匀的,但实际是多相不均匀系统。(3)粗分散系统
当分散相粒子大于1000nm,目测是混浊不均匀系统,放置后会沉淀或分层,如黄河水。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.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,不完全互溶的合金.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(phase):
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:不论有多少种气体混合,只有一个气相。液体:按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。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 多么均匀,仍是两个相(固体溶液除外,它是单相)。补充1溶液概念溶液: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)气态溶液(空气)液态溶液(重点讨论)第二节溶液2溶液的浓度(1)
物质的量浓度
(单位体积溶液中所含溶质B的物质的量)
c(B)==单位:mol·L-1
例
计算98%浓硫酸(M=98.07)(d=1.84g·mL-1
)的c?
解:c==18.4mol·L-1
(2)质量摩尔浓度(溶质B的物质的量与溶剂A质量的比值)
单位:mol·kg-1
例题:在50.0g水中溶有2.00g甲醇(CH30H),求甲醇的质量摩尔浓度。b(CH3OH)==
(3)物质的量分数(溶液中某种组分B物质的量与溶液总物质的量n之比)
x(A)=x(B)=
思考题:在100g水溶液中溶有10.0gNaCl,求水和NaCl的物质的量分数?双组分溶液x(A)
+x(B)=1
(4)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①物质的量浓度与质量分数②物质的量浓度与质量摩尔浓度如果已知溶液的相对密度和溶液的质量m,则有
若该系统是一个二组分系统,且B组分的含量较少,则m近似等于溶剂的质量m(A),则若该溶液是稀的水溶液,则在数值上有c(B)≈b(B)。
什么是“稀溶液的依数性”?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,这些性质叫做稀溶液的依数性。第三节
稀溶液的依数性饱和蒸气压:在一定的温度下,当蒸发的速度等于凝聚的速度,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P表示。纯水的蒸气压示意图初始:υ蒸发
>υ凝聚平衡:υ蒸发
=υ凝聚1稀溶液蒸汽压下降什么是蒸发?什么是凝聚?实验: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,纯溶剂蒸气压与溶液蒸气压之差,称为溶液的蒸气压下降值(P)。
纯溶剂溶液稀溶液蒸汽压下降Why?
解释:
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,逸出液面的溶剂分子数目相应减小,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低。即P<P0糖水的蒸气压低于纯水的蒸气压空气中只有水分子能通过放置一段时间后!?
一定温度下,难挥发性的非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂A的物质的量分数的乘积,而与溶质本性无关。即
1887年法国化学家RaoultF.M.根据大量实验结果,对于难挥发性的非电解质稀溶液,得出如下规律:式中,P为溶液的蒸汽压,P0
为纯溶剂的蒸汽压,
x(A)为溶液中溶剂的物质的量分数。P=P0x(A)拉乌尔定律(三种表示)
对于只有一种溶质的稀溶液,设xB为溶质的物质的量分数,则
x(A)
+x(B)
=1,上式可写作P=P0
[1-x(B)
]P=P0-P0x(B)
P0-P=P0x(B)
P0
>PP0-P=△P=P0x(B)△P
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值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。
ΔP=K
b(B)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B的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关。即例已知20℃时水的饱和蒸气压为2.33kPa。将17.1g蔗糖(C12H22O11)与3.00g尿素[CO(NH2)2]分别溶于100g
水。计算形成溶液的蒸气压。两种溶质的摩尔质量分别是M1=342g·mol-1和M2=60.0gmol–1。
解:两种溶液的蒸气压均为:
所以:只要溶液的质量摩尔浓度相同,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的沸点。液体的正常沸点:外压为101.3KPa时的沸点。2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,就必须使其温度继续升高Δtb
,达到新的沸点,才能沸腾。即难挥发非电解质稀溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点,
这一现象叫稀溶液的沸点升高。溶液越浓,其P
越大,tb
越大,即tb
P,而ΔP∝b(拉乌尔定律表示形式Ⅲ)
∴Δtb∝b(B)
即
Δtb=Kb
b(B)即难挥发非电解质稀溶液的沸点升高值△tb与溶质的质量摩尔浓度b(B)成正比,而与溶质的本性无关。式中Kb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Kb值。Kb值可以理论推算,也可以实验测定,其单位是:℃﹒kg﹒mol-1或K﹒kg﹒mol-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汽压低于纯溶剂的蒸汽压。
例
已知纯苯的沸点是80.2℃,取2.67g萘(C10H8)溶于100g苯中,测得该溶液的沸点为80.731℃,试求苯的沸点升高常数。解:
凝固点:一定的压力下(常指101.325KPa),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。
即Δtf=Kfb(B)
Kf:摩尔凝固点下降常数,单位:K·kg·mol-1
3稀溶液凝固点下降
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。
例冬天,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。如在200g的水中注入6.50g的乙二醇,求这种溶液的凝固点。解:Δtf=Kfb(B)(℃)即此溶液的凝固点为-0.98℃扩散和渗透现象1)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
不同浓度气体,溶液等均可发生扩散现象。2)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现象。
可作为半透膜的物质:细胞膜、肠衣、人工制备的火棉胶膜、玻璃纸、萝卜皮等。4稀溶液渗透压可以允许小分子自由通过而不允许大分子通过的薄膜。
渗透作用产生的条件:
①半透膜存在;
②膜两侧溶液的浓度不相等。
等渗溶液: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渗溶液。渗透压:将纯溶剂与溶液以半透膜隔开时,为维持渗透平衡所需加给溶液的额外压力。符号:π
单位:常用Pa或kPa渗透压
渗透压定律
1885年,van’tHoff
认为稀溶液的渗透压定律与理想气体定律相似,表述为: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,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作用,如:
⊙医学上输液必需输等渗溶液。
⊙动物体内水份的输送。
⊙植物从土壤中吸收水份和营养。⊙求算溶质的分子量。(透析;洗肾)
反渗透: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)。依此可实现溶液的浓缩和海水的淡化。
海水淡水pP>反渗透法海水淡化半透膜
例
测得人体血液的冰点降低值Tf=0.56,求在体温37℃时的渗透压。解:
例
20℃时,将1.00g血红素溶于水中,配制成100mL溶液,测得其渗透压为0.366kPa。(1)求血红素的摩尔质量;(2)计算说明能否用其它依数性测定血红素的摩尔质量。
解:(1)(2)若利用沸点升高和凝固点降低来测定血红素的摩尔质量
b≈c=1.50×10-4mol·kg-1△tb
=Kb
b=0.512×1.50×10-4
=7.68×105℃△tf
=Kf·b=1.86×1.50×10-4
=2.79×10-4℃说明什么?
比较以上计算结果,△tb、△tf的值都相当小,很难测准,只有渗透压的数据相对较大,容易测准。所以当被测化合物的相对分子质量较大时,采用渗透压法准确度最高。
小结性质定义关系式蒸气压下降Δp=po-pΔp=pox(A)
=K
b(B)沸点升高Δtb=tb-tboΔtb=Kbb(B)凝固点降低Δtf=tfo-tfΔtf=Kfb(B)渗透压力Π=c(B)RT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?
有,但稀溶液定律所表达的这些依数性的定量关系不适合于电解质。注意
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。
练习按蒸气压大小的排序排列:1
mol·kg-1
H2SO41
mol·kg-1
NaCl0.1
mol·kg-1
NaCl0.1
mol·kg-1HAc1
mol·kg-1
C6H12O60.1
mol·kg-1C6H12O61
mol·kg-1
H2SO41
mol·kg-1
NaCl1
mol·kg-1
C6H12O60.1
mol·kg-1
NaCl
0.1
mol·kg-1HAc0.1
mol·kg-1C6H12O6<<<<<
练习在纯水、以及浓度均为0.1mol·kg-1的KCl、K2SO4、蔗糖(C12H22O11)、NaAc溶液中,沸点最高的是?沸点最低的是?凝固点最高的是?凝固点最低的是?K2SO4溶液
纯水
纯水K2SO4溶液5稀溶液依数性的应用(1)测定摩尔质量。(2)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。(4)检验化合物的纯度。(5)动植物生理及医学方面的应用。
第四节
电解质溶液
1
电解质溶液依数性的偏差
盐b/mol·kg-1Tf/K(计算值)Tf/K(实验值)
KCl0.100.1860.3491.86KNO3
0.200.3720.6641.78MgCl20.100.1860.5192.79Ca(NO3)20.100.1860.4612.48
1887年,Arrhenius
提出电离理论:●电解质在水溶液中是电离的,离解成阴、阳两种离子。
●电离“似乎”又是不完全的,即电离度小于100%。
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?
2
强电解质溶液理论
1923年,Debye和Hückle
提出了强电解质溶液理论,初步解释了前面提到的矛盾。
强电解质在水溶液中是完全电离的,但离子并不是自由的,存在着“离子氛”。
3活度和活度系数
活度或有效浓度:指电解质溶液中离子实际发挥的浓度。
a=rca—活度,c
—浓度,
r—活度系数,反映了电解质溶液中离子相互牵制作用的大小。
4离子强度(I)
用I
—
离子强度表示离子与“离子氛”之间的强弱,Zi表示溶液中i种离子的电荷数,ci表示i种离子的摩尔浓度,则:25℃的水溶液中,当I<<1时,活度系数与离子强度的近似式:
胶体:是一种物质以一定的分散程度存在
的状态。胶体溶液(溶胶)是由小分子、原子或离子聚集成较大颗粒而形成的多相体系。高分子溶液:是由一些高分子化合物所组成的溶液。胶体分散系第五节
胶体溶液分子或离子分散系(粒子直径小于1nm)胶体分散系(粒子直径在1-100nm之间)粗分散系(粒子直径大于100nm)低分子溶液(分散质是小分子)高分子溶液(分散质是大分子)胶体溶液(分散质是分子的小集合体)浊液(分散质是分子的大集合体)最稳定很稳定稳定不稳定电子显微镜不可见超显微镜可观察其存在一般显微镜可见能透过半透膜能透过滤纸,不能透过半透膜不能透过滤纸单相体系多相体系
1
分散度与比表面
分散度:即物质的分散程度,分散质粒子越小,分散程度越大。
比表面:单位体积物质的表面积,用符号S。表示。
S(总表面积)
S。=———————
V(总体积)2
表面能
液体或固体表面粒子比内部粒子能量高,多出的这部分能量称为体系的表面能。
1g水滴分散成直径2nm的小水滴,总面积为原来的625万倍,增加的能量可将这1g水的温度升高50℃。
同一体系,其分散度越大,其表面能越大。
胶体是一种高度分散的多相体系,具有很大的比表面,因此表面能很大。能量越高,体系越不稳定,因此,表现出一系列特殊的表面现象:如水滴会自动呈球形;放置较长时间,溶液中的晶粒会慢慢长大;液体对固体的润湿及固体表面的吸附。
均使界面能量降低。
3吸附作用
一种物质自动聚集到另一种物质表面上的过程称为吸附。能够将其他物质聚集到自己表面上的物质称吸附剂,被聚集的物质称为吸附质。(1)
分子吸附固体吸附剂在非电解质或弱电解质溶液中将吸附质以分子的形式吸附到其表面,称为分子吸附。
吸附的基本规律是:相似相吸,即极性吸附剂容易吸附极性溶质或溶剂;非极性的吸附剂容易吸附非极性的溶质或溶剂。(2)离子吸附
固体吸附剂在强电解质溶液中对溶质离子的吸附称为离子吸附。离子吸附又分为离子选择吸附和离子交换吸附。①离子选择吸附固体吸附剂从电解质溶液中优先选择吸附与自身组成相关或性质相似的离子,称为离子选择吸附。
一般可以认为:固体吸附剂常常是优先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。制备As2S3溶胶
2H3AsO3+3H2S=As2S3+6H2O
由于H2S发生电离:H2S
=H++HS-
As2S3选择吸附HS-而带负电荷。
②离子交换吸附:当固体从溶液中吸附某种离子后,同时它本身又向溶液排放出等电量的同种电荷离子,这种过程称为离子交换吸附。
如:去离子水的制备(阴、阳离子交换树脂)2H++2OH-
=H2OR-SO3H+M+=R-SO3M+H+R-N(CH3)3OH+X-=R-N(CH3)3X+OH-
浓度大的离子可以交换浓度小的离子;当浓度一定时,离子的交换能力与离子带的电荷数和它的离子半径大小有关。
▲
离子带的电荷数越多,交换能力越强;
▲
同价离子中,离子半径越大,离子交换能力越强。所以:▲
Al3+>Ca2+>Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+▲
I->Br-
>Cl-4
溶胶的性质(1)光学性质(丁达尔效应)
1869年,英国物理学家Tyndall发现: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一个圆锥形光柱,这种现象就称为Tyndall现象。
当入射光波长<粒子直径d时,发生光反射。观察不到上述现象。
当入射光波长
>粒子直径d时,发生光散射,每个粒子成为一个小光源。可见光波长=400-760nm,胶体粒子直径d=1-100nm,会发生散射,可观察到上现象。Tyndall现象产生原因:
在真溶液中,溶质颗粒太小(<10-9m),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尔效应。
(2)动力学性质
①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发光点在介质中间不停地作不规则的运动,称布朗运动。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
粗分散系布朗运动是溶胶动力稳定性的一个原因,由于布朗运动的存在,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沉,使溶胶具有一定的稳定性。②扩散
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。
质点愈大,热运动速度愈小,扩散速度也愈小。③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流体分离的过程称为沉降。当沉降速度与扩散速度相等时,系统就达到了平衡状态,这种现象称为沉降平衡。(3)溶胶的
电学性质——电泳和电渗电泳管中:
Fe(OH)3溶胶向负极移动,说明Fe(OH)3溶胶中分散质粒子带正电荷。电泳:在电场中,分散质粒子作定向移动,称为电泳。
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,所以,胶粒带正电荷(或负电荷),则分散介质必带负电荷(或正电荷)。电泳是介质不动,胶粒运动。生产和科研中的某些应用
▲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缩。电渗:胶粒设法固定不动,分散剂在电场中作定向移动的现象称为电渗。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。5胶体粒子带电的主要原因
①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子或化学成分相近、结晶结构相似的物质的离子。
例如
胶粒:胶核从周围介质中选择性的吸附某种离子(电势离子),或者通过表面分子的电离而使之成为带电体,带电的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的胶粒。②解离作用带电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H2SiO3=H++HSiO3-H+进入分散介质成为反离子,而在溶胶粒子表面留下,使溶胶粒子表面带负电。
以AgI为例:
AgNO3+KI=AgI+KNO3
当AgNO3
过量时,分散质带正电荷,胶团结构如下:[(AgI)m•nAg+•(n-x)NO3-]x+•xNO3-
胶核电位离子反离子反离子吸附层扩散层
胶粒胶团
6胶团结构
胶核:一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心,常具有晶体结构,是胶团的核心部分。
胶粒:胶核从周围介质中选择性的吸附某种离子(电势离子),或者通过表面分子的电离而使之成为带电体,带电的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的胶粒。
胶团:另一部分反号离子则呈扩散状态分布在介质中,即为扩散层。胶粒和扩散层结合一起形成电中性的胶团。当KI过量时,胶粒带负电荷,胶团结构如下:
[(AgI)m•nI-
•(n-x)K+]x-•xK+思考:如果KCl过量,制备AgCl溶胶,其胶团结构又如何?如果是AgNO3过量,其胶团结构又如何?注意
制备溶胶的条件不同,可使胶体粒子带不同的电荷。
如制备AgCl溶胶:
AgNO3+KCl=AgCl+KNO3
溶液中存在的Ag+和Cl-都是胶体的组成离子,它们都有可能被吸附。
若是等物质的量进行反应,则不能形成溶胶。FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+[Fe(OH)3]m{[Fe(OH)3]m•nFeO+•(n-x)Cl-}x+•xCl-Fe(OH)3溶胶:As2S3溶胶:[(As2S3
)m•nHS-•(n-x)H+]x-•xH+
硅酸溶胶:
[(SiO2)m•nHSiO3-•(n-x)H+]x-•xH+胶粒带电,胶团不带电(电中性)7溶胶的稳定性和聚沉
(1)溶胶的稳定性
①动力学稳定性:布朗运动产生的扩散作用,克服重力场的影响而不下沉。
②胶粒带电:胶粒表面同种电荷相斥,阻止颗粒相互碰撞聚结成大颗粒。
③溶剂化作用: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,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,体系可自动聚集降低表面能,溶胶是热力学的不稳定体系。溶胶的不稳定性:
(2)溶胶的聚沉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结变大而发生沉淀,这种现象称为溶胶的聚沉。溶胶的聚沉是不可逆的。
原因
▲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:
①加入电解质;(研究最多应用最广)
聚沉值: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(mmol·L-1
)(用于比较各种电解质的聚沉能力)。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。
通常:一价反离子聚沉值:25~150
二价反离子聚沉值:0.5~2
三价反离子聚沉值:0.01~0.1叔采-哈迪规则
例
将12mL0.10mol·L-1KI溶液和100mL0.005mol·L-1的AgNO3溶液混合以制备AgI溶胶,写出胶团结构式,问MgCl2与K3[Fe(CN)6]这两种电解质对该溶胶的聚沉值哪个大?
解:∵n(KI)=12×10-3×0.10=1.2×10-3mol
n(AgNO3)=100×10-3×0.005=0.5×10-3molKI过量,形成AgI负性溶胶
∴胶团结构:[(AgI)m·nI-·(n-x)K+]x-
·xK+
聚沉值:MgCl2<K3[Fe(CN)6]
练习由10mL0.05mol·L-1的KCl溶液与100mL0.002mol·L-1的AgNO3溶液混合制得的AgCl溶胶,若分别用下列电解质使其聚沉,则聚沉值的大小次序为(a)
a.AlCl3<ZnSO4<KClb.KCl<ZnSO4<AlCl3c.ZnSO4<KCl<AlCl3d.KCl<AlCl3<ZnSO4怎样由豆浆制成豆腐?
豆浆是蛋白质的负电胶体,在豆浆中加卤水,由于卤水中含Na+、Ca2+、Mg2+等离子,破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。②溶胶的相互聚沉(两种电性相反的溶胶混合,发生聚沉)
原因:
▲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,破坏了胶体的稳定性。
注意: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。为何明矾能净化水?
明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在水中水解产生带正电的Al(OH)3胶体及沉淀,而水中的污物主要是带负电的粘土及SiO2等胶体,二者发生相互聚沉,使胶体污物下沉,另外由于Al(OH)3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。8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分子溶液。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;
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。
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1~100nm范围2扩散慢3不能透过半透膜1胶团大小达到1~100nm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粘度小(和溶剂相似)表
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加入适量更稳定加入少量易聚沉a
高分子物质带电,中和胶粒表面的电荷,降低斥力,发生聚沉。
b
高分子呈长链形,可同时吸附在许多胶粒上,使胶粒联在一起成较大的聚集体而聚沉。
c
可脱去胶粒周围的水化膜,使其易聚沉。
(敏化作用)
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