膠體的性質(zhì)及其應(yīng)用

1、1 1、定義：一種或一種以上的、定義：一種或一種以上的物質(zhì)物質(zhì)分散到分散到 另一種物質(zhì)中所得到的另一種物質(zhì)中所得到的混合物混合物 分散質(zhì)：被分散的物質(zhì)分散質(zhì)：被分散的物質(zhì) 分散劑：能分散分散質(zhì)的物質(zhì)分散劑：能分散分散質(zhì)的物質(zhì) 一、分散系一、分散系 溶液、懸（乳）濁液、膠體溶液、懸（乳）濁液、膠體 （其中分散成微粒的物質(zhì)）（其中分散成微粒的物質(zhì)） （微粒分散在其中的物質(zhì)）（微粒分散在其中的物質(zhì)） 2、分散系的分類、分散系的分類 本質(zhì)本質(zhì)依據(jù)依據(jù)分散質(zhì)微粒直徑大小分散質(zhì)微粒直徑大小 分散系分散系溶液溶液膠體膠體濁液濁液 分散質(zhì)微分散質(zhì)微 粒直徑粒直徑 10-9m (10-7m （100 nm） 二

2、、膠體二、膠體 分散質(zhì)微粒的直徑大小在分散質(zhì)微粒的直徑大小在1nm-100nm （10-9-10-7m )之間的分散系叫做膠體之間的分散系叫做膠體 1. 定義：定義： 2. 膠體的分類膠體的分類: Fe(OH)3 AgI膠體膠體 淀粉淀粉 膠體膠體 霧、霧、 云、云、 煙煙 有有 色色 玻玻 璃璃 Fe(OH)3 AgI膠體膠體 注：注：膠體不是一類物質(zhì)，而是幾乎膠體不是一類物質(zhì)，而是幾乎 任何物質(zhì)都可能形成的一種分散狀態(tài)。任何物質(zhì)都可能形成的一種分散狀態(tài)。 如：如：NaCl溶于水形成溶液，如果分溶于水形成溶液，如果分 散在酒精中則可形成膠體。散在酒精中則可形成膠體。 練習(xí)：練習(xí)：(2000上

3、海上海)用特殊方法把固體物質(zhì)加用特殊方法把固體物質(zhì)加 工到納米級(jí)工到納米級(jí)(1nm100nm，1nm=10-9m)的超的超 細(xì)粉末粒子，然后制得納米材料。下列分散細(xì)粉末粒子，然后制得納米材料。下列分散 系中的分散質(zhì)的粒子直徑和這種粒子具有相系中的分散質(zhì)的粒子直徑和這種粒子具有相 同數(shù)量級(jí)的是同數(shù)量級(jí)的是 ( ) A、溶液溶液 B、懸濁液懸濁液 C、膠體膠體 D、乳濁液乳濁液 c 淀粉膠體和淀粉膠體和 Na Cl溶液溶液 于半透膜內(nèi)于半透膜內(nèi) 蒸鎦水蒸鎦水 3、滲析、滲析 利用利用半透膜半透膜把膠體中混有的離子或分子從膠體溶液把膠體中混有的離子或分子從膠體溶液 里分離的操作，叫做里分離的操作，叫

4、做滲析滲析。 其原理為膠體微粒不能透過半透膜，而溶液中的分其原理為膠體微粒不能透過半透膜，而溶液中的分 子和離子能透過子和離子能透過半透膜半透膜。 應(yīng)用：應(yīng)用： 膠體凈化、膠體凈化、 提純使膠提純使膠 體和溶液體和溶液 分離分離 分散系分散系溶液溶液膠體膠體濁液濁液 分散質(zhì)分散質(zhì) 微粒直微粒直 徑徑 分散質(zhì)分散質(zhì) 微粒微粒 能否透能否透 過濾紙過濾紙 能否透能否透 過半透過半透 膜膜 100 nm 單個(gè)分子或離子單個(gè)分子或離子 許多分子許多分子 集合體集合體 大量分子大量分子 集合體集合體 能能 能能 不能不能 能能 不能不能 不能不能 穩(wěn)定穩(wěn)定 較穩(wěn)定較穩(wěn)定 不穩(wěn)定不穩(wěn)定 【附表附表】：三種

5、分散系的比較：三種分散系的比較 （膠體）（膠體）（溶液）（溶液） 三、膠體的性質(zhì)三、膠體的性質(zhì) 1、丁達(dá)爾現(xiàn)象丁達(dá)爾現(xiàn)象(光學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)) 實(shí)驗(yàn)：光束分別通過實(shí)驗(yàn)：光束分別通過AgI膠體和膠體和CuSO4溶液，觀察現(xiàn)象。溶液，觀察現(xiàn)象。 現(xiàn)象：一束光通過膠體時(shí)，從側(cè)面可觀察到膠體里現(xiàn)象：一束光通過膠體時(shí)，從側(cè)面可觀察到膠體里 產(chǎn)生一條光亮的產(chǎn)生一條光亮的“通路通路”。 原因：原因：膠粒直徑大小與光的波長(zhǎng)相近膠粒直徑大小與光的波長(zhǎng)相近, ,膠粒對(duì)膠粒對(duì) 光有散射作用；而溶液分散質(zhì)的粒子太光有散射作用；而溶液分散質(zhì)的粒子太 小，不發(fā)生散射小，不發(fā)生散射。 應(yīng)用：鑒別溶膠和溶液。應(yīng)用：鑒別溶膠和溶

6、液。 練習(xí)練習(xí):不能發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)象的分散系是（不能發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)象的分散系是（ ） A、碘酒碘酒 B、無水酒精無水酒精 C、蛋白質(zhì)溶液蛋白質(zhì)溶液 D、鈷玻璃鈷玻璃 A B 普遍存在普遍存在 的現(xiàn)象的現(xiàn)象 2、 布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)(動(dòng)力學(xué)性質(zhì)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)) 在超顯微鏡下觀察膠體溶液可以看到膠體顆粒在超顯微鏡下觀察膠體溶液可以看到膠體顆粒 不斷地作無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。不斷地作無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。 原因：溶劑分子不均勻地撞擊膠體粒子，使其原因：溶劑分子不均勻地撞擊膠體粒子，使其 發(fā)生不斷改變方向、改變速率的布朗運(yùn)動(dòng)。發(fā)生不斷改變方向、改變速率的布朗運(yùn)動(dòng)。 膠體微粒作布朗運(yùn)動(dòng)是膠體穩(wěn)定的原因之一。膠體微粒作布朗運(yùn)動(dòng)是膠

7、體穩(wěn)定的原因之一。 練習(xí)練習(xí):膠體粒子能作布朗運(yùn)動(dòng)的原因是膠體粒子能作布朗運(yùn)動(dòng)的原因是 （ ） 水分子對(duì)膠體粒子的撞擊水分子對(duì)膠體粒子的撞擊 膠體粒子有膠體粒子有 吸附能力吸附能力 膠體粒子帶電膠體粒子帶電 膠體粒子質(zhì)膠體粒子質(zhì) 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 在外加電場(chǎng)作用下在外加電場(chǎng)作用下, 膠體粒子在分散劑里膠體粒子在分散劑里 向電極向電極 (陰極或陽極陰極或陽極) 作定向移動(dòng)作定向移動(dòng)的現(xiàn)象的現(xiàn)象, 叫做電泳叫做電泳 - 陰極陰極 + 陽極陽極 Fe(OH)3膠體向陰極膠體向陰極 移動(dòng)移動(dòng)帶正電荷帶正電荷 3、 電泳現(xiàn)象電泳現(xiàn)象(電學(xué)性

8、質(zhì)電學(xué)性質(zhì)) 原因：原因：粒子膠體微粒帶同種電荷，當(dāng)膠粒帶正粒子膠體微粒帶同種電荷，當(dāng)膠粒帶正 電荷時(shí)向陰極運(yùn)動(dòng)，當(dāng)膠粒帶負(fù)電荷時(shí)電荷時(shí)向陰極運(yùn)動(dòng)，當(dāng)膠粒帶負(fù)電荷時(shí) 向陽極運(yùn)動(dòng)向陽極運(yùn)動(dòng)。 應(yīng)用：靜電除塵；電泳電鍍，利用電泳將油漆、應(yīng)用：靜電除塵；電泳電鍍，利用電泳將油漆、 乳膠、橡膠等粒子均勻地沉積在鍍件上。乳膠、橡膠等粒子均勻地沉積在鍍件上。 膠體的膠粒有的帶電，有膠體的膠粒有的帶電，有電泳電泳現(xiàn)象；有的不帶現(xiàn)象；有的不帶 電，沒有電泳現(xiàn)象。電，沒有電泳現(xiàn)象。 電解質(zhì)離子在電場(chǎng)作用下也發(fā)電解質(zhì)離子在電場(chǎng)作用下也發(fā) 生定向運(yùn)動(dòng)，因此，電泳不能用作生定向運(yùn)動(dòng)，因此，電泳不能用作 凈化或檢驗(yàn)?zāi)z體

9、的方法。凈化或檢驗(yàn)?zāi)z體的方法。 ：可否用電泳現(xiàn)可否用電泳現(xiàn) 象凈化或檢驗(yàn)?zāi)z體？象凈化或檢驗(yàn)?zāi)z體？ AgIm nAg+ (n-x) NO3- x+ x NO3- 膠核膠核 吸附層吸附層 擴(kuò)散層擴(kuò)散層 膠粒膠粒 膠團(tuán)膠團(tuán) 膠粒帶電，但整個(gè)膠體分散系是呈電中性的。膠粒帶電，但整個(gè)膠體分散系是呈電中性的。在在 進(jìn)行電泳實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于電場(chǎng)的作用，膠團(tuán)在吸附進(jìn)行電泳實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于電場(chǎng)的作用，膠團(tuán)在吸附 層和擴(kuò)散層的界面之間發(fā)生分離，帶正電的膠粒層和擴(kuò)散層的界面之間發(fā)生分離，帶正電的膠粒 向陰極移動(dòng)，帶負(fù)電的離子向陽極移動(dòng)。因此，向陰極移動(dòng)，帶負(fù)電的離子向陽極移動(dòng)。因此， 膠團(tuán)在電場(chǎng)作用下的行為跟電解質(zhì)相似。膠

10、團(tuán)在電場(chǎng)作用下的行為跟電解質(zhì)相似。 膠粒帶同種電荷，相互間產(chǎn)生排斥作用，膠粒帶同種電荷，相互間產(chǎn)生排斥作用， 不易結(jié)合成更大的沉淀微粒，這是膠體具有穩(wěn)不易結(jié)合成更大的沉淀微粒，這是膠體具有穩(wěn) 定性的定性的主要因素主要因素。 帶正電荷膠粒帶正電荷膠粒帶負(fù)電荷膠粒帶負(fù)電荷膠粒 金屬氫氧化物金屬氫氧化物 金屬氧化物金屬氧化物 AgI 金屬硫化物金屬硫化物(如如Sb2S3) 非金屬硫化物非金屬硫化物(如如As2S3) 非金屬氧化物非金屬氧化物(如如SiO2泥沙泥沙) 硅酸鹽硅酸鹽(土壤和水泥土壤和水泥) AgI 在陶瓷工業(yè)上常遇到因陶土里混有在陶瓷工業(yè)上常遇到因陶土里混有 Fe2O3而影響產(chǎn)品質(zhì)量的問

11、題。解決方法而影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題。解決方法 之一是把這些陶土和水放在一起攪拌，使之一是把這些陶土和水放在一起攪拌，使 粒子大小在粒子大小在1nm100nm之間，然后插入之間，然后插入 兩根電極，接通直流電源，這時(shí)陽極聚兩根電極，接通直流電源，這時(shí)陽極聚 積積 ， 陰極聚積陰極聚積 ，理由，理由 是是 。 例題 帶負(fù)電荷的膠粒（粒子陶土）帶負(fù)電荷的膠粒（粒子陶土） 帶正電荷的膠粒（帶正電荷的膠粒（Fe2O3) 含有雜質(zhì)的陶土和水形成了膠體，利用電泳將含有雜質(zhì)的陶土和水形成了膠體，利用電泳將 陶土和雜質(zhì)分離除雜陶土和雜質(zhì)分離除雜 例題例題：已知土壤膠體中的粒子帶：已知土壤膠體中的粒子帶負(fù)電荷負(fù)電荷

12、，又，又 有很大的表面積，因而具有選擇吸附能力。有很大的表面積，因而具有選擇吸附能力。 有下列陰陽離子，有下列陰陽離子，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，肥效較差的是用含氮量相同的下列肥料，肥效較差的是 (NH4)2SO4 、 NH4HCO3 、 NH4NO3 、 NH4Cl 土壤膠粒一般帶負(fù)電荷，容易再吸附陽離子如土壤膠粒一般帶負(fù)電荷，容易再吸附陽離子如 NH4+、K+、H+，而難以吸附陰離子如而難以吸附陰離子如NO3-、 H2PO4 -、PO43-，據(jù)此，我們可以得到如下有關(guān)施據(jù)此，我

13、們可以得到如下有關(guān)施 用化肥與土壤膠體關(guān)系的常識(shí)：用化肥與土壤膠體關(guān)系的常識(shí)： 銨態(tài)氮肥、鉀肥容易被土壤吸收，此類化肥可以銨態(tài)氮肥、鉀肥容易被土壤吸收，此類化肥可以 直接進(jìn)行表面施用。直接進(jìn)行表面施用。 磷肥不易被土壤吸收，易隨雨水流失，因此，磷磷肥不易被土壤吸收，易隨雨水流失，因此，磷 肥必須深施在土壤里層，以保證有效利用。肥必須深施在土壤里層，以保證有效利用。 施用硝酸鹽氮肥肥料不如施用銨態(tài)氮肥好，如施用硝酸鹽氮肥肥料不如施用銨態(tài)氮肥好，如 NH4NO3雖含氮量高，但雖含氮量高，但NO3-的利用率低，多雨季的利用率低，多雨季 節(jié)不宜使用。節(jié)不宜使用。 酸雨和長(zhǎng)期施用酸性化肥容易導(dǎo)致土壤膠粒

14、吸附酸雨和長(zhǎng)期施用酸性化肥容易導(dǎo)致土壤膠粒吸附 H+，而使土壤酸化，影響植物生長(zhǎng)，也影響銨態(tài)氮而使土壤酸化，影響植物生長(zhǎng)，也影響銨態(tài)氮 肥和鉀肥的有效利用。肥和鉀肥的有效利用。 膠體制備的兩種方法：膠體制備的兩種方法： 膠體中膠體中 分散質(zhì)分散質(zhì) 懸浮顆粒懸浮顆粒 分子、原子和離子分子、原子和離子 分散法分散法 凝聚法凝聚法 將懸濁液或乳濁液中的分散質(zhì)分散；如：磨墨將懸濁液或乳濁液中的分散質(zhì)分散；如：磨墨 常見的膠體有：墨汁、碳素墨水、淀粉溶液等常見的膠體有：墨汁、碳素墨水、淀粉溶液等 四、膠體的制備四、膠體的制備 原理：使分散質(zhì)粒子大小在原理：使分散質(zhì)粒子大小在1nm 100nm之間之間 物

15、理分散物理分散(凝聚凝聚)法法 化學(xué)結(jié)合法化學(xué)結(jié)合法 溶質(zhì)分子聚合成膠粒溶質(zhì)分子聚合成膠粒 水解法水解法 注意：不能過度加熱，以免出現(xiàn)注意：不能過度加熱，以免出現(xiàn)Fe(OH)Fe(OH)3 3膠體凝聚。膠體凝聚。 FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3（ （膠體）膠體）+3HCl 紅褐色紅褐色 FeCl3溶液中存在微弱的水解溶液中存在微弱的水解,生成極少量的生成極少量的Fe(OH)3 , 加熱加熱, 加大水解程度加大水解程度, 使使Fe(OH)3聚集成較大顆粒聚集成較大顆粒 膠體膠體 條件：條件：飽和飽和FeCl3溶液、沸水溶液、沸水 復(fù)分解法復(fù)分解法 AgNO3+KI=AgI（膠體）膠體）

16、+KNO3 注意：濃度控制，濃度過大會(huì)生成沉淀注意：濃度控制，濃度過大會(huì)生成沉淀, ,逐滴滴加，逐滴滴加， 同時(shí)要不斷振蕩。同時(shí)要不斷振蕩。 膠體較為穩(wěn)定，但是長(zhǎng)時(shí)間放置之后也會(huì)出現(xiàn)沉淀。膠體較為穩(wěn)定，但是長(zhǎng)時(shí)間放置之后也會(huì)出現(xiàn)沉淀。 所以膠體通?，F(xiàn)配現(xiàn)用。所以膠體通?，F(xiàn)配現(xiàn)用。 淺黃色淺黃色 五、膠體的凝聚五、膠體的凝聚 要使膠體凝聚成沉淀，就要減少或消除膠要使膠體凝聚成沉淀，就要減少或消除膠 體微粒表面吸附的電荷，使之減弱或失去體微粒表面吸附的電荷，使之減弱或失去 電性排斥力作用，從而使膠粒在運(yùn)動(dòng)中碰電性排斥力作用，從而使膠粒在運(yùn)動(dòng)中碰 撞結(jié)合成更大的顆粒。撞結(jié)合成更大的顆粒。 膠體為什么

17、能夠穩(wěn)定存在？膠體為什么能夠穩(wěn)定存在？ 膠粒帶電、布朗運(yùn)動(dòng)膠粒帶電、布朗運(yùn)動(dòng) 如何破壞膠體的穩(wěn)定狀態(tài)？如何破壞膠體的穩(wěn)定狀態(tài)？ 使膠體微粒凝聚成更大的顆粒，形成沉淀，從使膠體微粒凝聚成更大的顆粒，形成沉淀，從 分散劑里析出的過程叫分散劑里析出的過程叫膠體的凝聚膠體的凝聚。 實(shí)驗(yàn)：往實(shí)驗(yàn)：往Fe(OH)3膠體中加入物質(zhì)的量濃度相等膠體中加入物質(zhì)的量濃度相等 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 結(jié)論：結(jié)論： a. 加入電解質(zhì)使加入電解質(zhì)使Fe(OH)3膠體凝聚說明膠體凝聚說明Fe(OH)3膠膠 粒帶電

18、荷；粒帶電荷； b. 不同電解質(zhì)對(duì)不同電解質(zhì)對(duì)Fe(OH)3膠體的凝聚效果不同，從膠體的凝聚效果不同，從 電解質(zhì)陽離子濃度的影響不能解釋，但從陰離子電解質(zhì)陽離子濃度的影響不能解釋，但從陰離子 對(duì)其影響對(duì)其影響PO43-SO42-Cl-說明說明Fe(OH)3膠體微粒帶膠體微粒帶 正電荷。正電荷。 現(xiàn)象：膠體變成渾濁狀態(tài)，產(chǎn)生紅褐色沉淀的量現(xiàn)象：膠體變成渾濁狀態(tài)，產(chǎn)生紅褐色沉淀的量 = (1)(1)加入電解質(zhì)加入電解質(zhì) 實(shí)例：實(shí)例： 渾濁的井水中加入少量石灰能使水變澄清；渾濁的井水中加入少量石灰能使水變澄清； 豆?jié){里加鹽鹵豆?jié){里加鹽鹵(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； 水泥里加石膏能調(diào)節(jié)水泥漿的硬化速率；水泥里加石膏能調(diào)節(jié)水泥漿的硬化速率； 在江河與海的交匯處形成的沙洲。在江河與海的交匯處形成的沙洲。 (2)(2)加入膠粒帶相反電荷的膠體加入膠粒帶相反電荷的膠體 帶不同電荷的膠體微粒相互吸引發(fā)生電性中和，帶不同電荷的膠體微粒相互吸引發(fā)生電性中和， 從而在膠粒碰撞時(shí)發(fā)生凝聚，形成沉淀或凝膠。從而在膠粒碰撞時(shí)發(fā)生凝聚，形成沉淀或凝膠。 實(shí)驗(yàn)：將實(shí)驗(yàn)：將Fe(OH)3膠體溶液與硅酸膠體溶液膠體溶液與硅酸膠體溶液 現(xiàn)象：形成大量的沉淀現(xiàn)象：形成大量的沉淀. 結(jié)論：結(jié)論：Fe(OH)3膠粒與膠粒與H2SiO3膠粒帶相反電荷膠粒帶相反電荷. 實(shí)例：用明礬、氯化鐵等凈水；不同種類的實(shí)例：用明礬、氯化鐵等凈水；不同種類的 墨水混合使用時(shí)有沉淀產(chǎn)生，使墨水失效。墨水混合使用時(shí)有沉淀產(chǎn)生，使墨水失效。 (3)(3)加熱加熱 溫度升高，膠粒的吸附能力減弱，減少了膠粒所溫度升