大学化学第二章 物质的相互组织方式-第三节

第二章物质的相互组织方式气体、液体、固体、等离子体、液晶和超临界流体液体分散系——胶体分散质粒子直径在1nm—100nm之间的分散系，是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，是一种高度分散的多相不均匀体系。能发生丁达尔现象、聚沉、产生电泳、可以渗析，等性质。按分散剂的不同可分为气溶胶，固溶胶，液溶胶：烟、云、雾是气溶胶；烟水晶、有色玻璃是固溶胶；蛋白溶液、淀粉溶液、肥皂水、人体的血液是液溶胶。自然地理：江河人海口处形成三角洲,其形成原理是海水中的电解质使江河泥沙所形成胶体发生聚沉。P70-76胶粒的结构

胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核；然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒；胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。胶粒的结构[(AgI)mnI–(n-x)K+]x–xK+

胶核胶粒胶团胶核胶粒(带负电)胶团(电中性)例1：AgNO3+

KI→KNO3+AgI↓过量的KI作稳定剂胶粒的结构(液固界面)界面结构探讨胶体的动力性质1903年发明了超显微镜，为研究布朗运动提供了物质条件。用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规则“之”字形的运动，从而能够测出在一定时间内粒子的平均位移。通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。Brown运动的本质1905年和1906年爱因斯坦和斯莫鲁霍夫斯基分别阐述了Brown运动的本质。认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的。由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不规则运动。随着粒子增大，撞击的次数增多，而作用力抵消的可能性亦大。当半径大于5

m，Brown运动消失。Tyndall效应Tyndall效应实际上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥体，这就是Tyndall效应。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。Tyndall效应光源光源CuSO4溶液Fe(OH)3胶体溶液光散射的本质光是一种电磁波，照射溶胶时，分子中的电子分布发生位移而产生偶极子，这种偶极子像小天线一样向各个方向发射与入射光频率相同的光，这就是散射光。分子溶液十分均匀，这种散射光因相互干涉而完全抵消，看不到散射光。溶胶是多相不均匀体系，在胶粒和介质分子上产生的散射光不能完全抵消，因而能观察到散射现象。影响溶胶稳定性的因素外加电解质的影响。

这影响最大，主要影响胶粒的带电情况，促使胶粒聚结。浓度的影响。

浓度增加，粒子碰撞机会增多。温度的影响。

温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加。胶体体系的相互作用。

带不同电荷的胶粒互吸而聚沉。与胶粒带相反电荷的离子的价数影响最大，价数越高，聚沉能力越强。与胶粒带相反电荷的离子就是价数相同，其聚沉能力也有差异。例如，对胶粒带负电的溶胶，一价阳离子硝酸盐的聚沉能力次序为：H+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+

对带正电的胶粒，一价阴离子的钾盐的聚沉能力次序为：F-

>

Cl-

>

Br-

>

NO3-

>

I-

这种次序称为感胶离子序。电解质对溶胶稳定性的影响Fig.5.16液体分散系——乳(浊)液这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。液体及其蒸气组成的表面液体内部分子所受的力可以彼此抵消，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力。表面张力的方向与内压力表面功由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服体系内部分子之间的作用力，对体系做功。温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加dA所需要对体系作的功，称为表面功。式中

为比例系数，它在数值上等于当T，p及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系做的可逆非膨胀功。非表面活性物质能使水的表面张力明显升高的溶质称为非表面活性物质。如无机盐和不挥发的酸、碱等。这些物质的离子有水合作用，趋向于把水分子拖入水中，非表面活性物质在表面的浓度低于在本体的浓度。如果要增加单位表面积，所作的功中还必须包括克服静电引力所消耗的功，所以表面张力升高。能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的非极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定向排列。表面活性物质的表面浓度大于本体浓度，增加单位面积所需的功较纯水小。非极性成分愈大，表面活性也愈大。P45-46表面活性剂两亲分子在气液界面上的定向排列根据实验，脂肪酸在水中的浓度达到一定数值后，它在表面层中的超额为一定值，与本体浓度无关，并且和它的碳氢链的长度也无关。这时，表面吸附已达到饱和，脂肪酸分子合理的排列是羧基向水，碳氢链向空气。胶束(micelle)

表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲水基向外。这种多分子聚集体称为胶束。随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。

表面活性剂的重要作用1.润湿作用

表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接触角的大小，从而达到所需的目的。2.起泡作用

“泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤去污等，这种活性剂称为起泡剂。表面活性剂的重要作用3.增溶作用

非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加，这称为增溶作用。4.乳化作用

一种或几种液体以大于10

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m直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散体系称为乳状液，要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的不同可以形成以水为连续相的水包油乳状液(O/W)，或以油为连续相的油包水乳状液(W/O)。

表面活性剂的重要作用5.洗涤作用

洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用示意图说明。非水溶剂的表面张力什么样的表面可以使得水珠自发移动？应用？7.固体分散系及其性质固体分散系——固溶体当一种组元Ａ加到另一种组元Ｂ中形成的固体其结构仍保留为组元Ｂ