大學(xué)普化 溶液與膠體

1、第六章 溶液和膠體9/8/20226.1 溶液6.2 稀溶液的依數(shù)性6.3 膠體溶液6.4* 高分子溶液、表面活性物質(zhì)和乳濁液內(nèi)容提要分散體系的定義與分類 分散體系（分散系）：一種或幾種物質(zhì)被分散成微小的粒子分布在另一種物質(zhì)所構(gòu)成的體系。 分散質(zhì)：分散系中被分散的物質(zhì)，通常分散質(zhì)含量較少，一般不連續(xù)。 分散劑：起分散作用的物質(zhì)，存在于分散質(zhì)周圍，一般是連續(xù)相。 分散系分類： 按分散系的聚集狀態(tài)可分九類（見表6-1）。 按分散系的粒子大小可分三類（見表6-2）。表6-1 按物質(zhì)聚集狀態(tài)分類的分散系 氣 空氣、管道煤氣 氣 液 云、霧 固 煙、塵 氣 泡沫塑料 固 液 硅膠、肉凍 固 有色玻璃、合

2、金 氣 泡沫、汽水 液 液 牛奶 、豆?jié){ 固 Fe(OH)3溶膠、泥漿水 分散劑 分散質(zhì) 實(shí) 例 分散劑的聚集狀態(tài)為液態(tài)的分散體系（氣-液、液-液和固-液）均稱為液態(tài)分散系。通常按分散質(zhì)粒子的大小，將液態(tài)分散系分成粗分散系、膠體分散系和分子（離子）分散系3類。 分子(離子)分散體系 膠體分散體系 粗分散體系表 6-2 按分散質(zhì)粒子大小分類的各種分散系分散系類型分子(離子)分散系膠體分散系粗分散系高分子溶液溶 膠粒子直徑小于1 nm1100 nm1100 nm大于100 nm存在形式小分子或離子高分子小分子聚集體分子的大聚集體主要性質(zhì)均相，電子顯微鏡也不可見分散質(zhì)顆粒，最穩(wěn)定，擴(kuò)散快，能透過半透

3、膜單相，很穩(wěn)定，超顯微鏡可見分散質(zhì)顆粒，擴(kuò)散慢，能透過濾紙，但不可透過半透膜多相，較穩(wěn)定超顯微鏡可見分散質(zhì)顆粒，擴(kuò)散慢，能透過濾紙，但不可透過半透膜多相，不穩(wěn)定，普通顯微鏡可見分散質(zhì)顆粒，擴(kuò)散很慢，不能透過濾紙實(shí) 例氯化鈉、蔗糖等水溶液蛋白質(zhì)、核酸等水溶液氫氧化鐵、氯化銀等溶膠泥漿、牛奶等6.1 溶 液分子或離子分散系通常又稱為溶液，它是分散質(zhì)以小分子、離子和原子為質(zhì)點(diǎn)均勻地分散在分散劑中所形成的分散體系。溶液是由溶質(zhì)和溶劑組成的，根據(jù)溶質(zhì)的聚集狀態(tài)的不同可以有氣體溶液、液體溶液和固體溶液，科學(xué)研究中最常用到的還是液體溶液。溶液的性質(zhì)與溶劑及溶質(zhì)的相對(duì)含量，即溶液的濃度密切相關(guān)，本節(jié)中主要介紹

4、幾種溶液濃度的表示方法，如物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量摩爾濃度、摩爾分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)等。6.1.1 溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度 nB為物質(zhì)B的物質(zhì)的量，SI單位為mol；V 為混合物的體積，SI單位為m3。體積常用的非SI單位為L(zhǎng)，故物質(zhì)的量濃度cB的常用單位為molL-1。 指單位體積溶液中所含溶質(zhì)物質(zhì)的量，用符號(hào)cB表示，即6.1.2 溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度溶液中溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以溶劑的質(zhì)量，稱為溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度，用符號(hào)bB表示，SI單位 molkg-1。物理意義：在1Kg溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量。由于溶劑的質(zhì)量不受溫度的影響，因此溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度時(shí)一個(gè)與溫度無關(guān)的物理量。6.1.3 溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)

5、 溶液中溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與各組分總的物質(zhì)的量之比，稱為溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)，用符號(hào)xB表示，SI單位為1。式中，nA為溶劑的物質(zhì)的量，單位為mol；nB為溶質(zhì)的物質(zhì)的量，單位為mol。 對(duì)于一個(gè)兩組分溶液體系來說，溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)與溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)分別為： 6.1.4 溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液中溶質(zhì)B的質(zhì)量與各組分總的質(zhì)量之比，稱為溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用符號(hào)wB表示，SI單位為1 。 顯然，對(duì)兩組分體系有xAxB1。同理，多組分體系中有式中，mB為B的質(zhì)量，SI單位為kg, m為混合物的質(zhì)量，SI單位為kg。質(zhì)量分?jǐn)?shù)的單位為1。也可以用百分?jǐn)?shù)表示。溶液中溶質(zhì)B的質(zhì)量與混合物的體積之比，稱為溶質(zhì)B的質(zhì)量濃度，

6、用符號(hào)B表示6.1.5 溶質(zhì)B的質(zhì)量濃度式中，mB為B的質(zhì)量，SI單位為kg, V為混合物的體積，SI單位為m3。質(zhì)量濃度的SI單位為 kgm-3,常用單位為gmL-1。例如：味事達(dá)醬油的氨基酸態(tài)氮1.20g/100mL (W/V) 永春老醋酸度6.5g/100mL (W/V)【解】 100g溶液中，NaCl和H2O的物質(zhì)的量分別為： 例1 計(jì)算w(NaCl)=10%的氯化鈉水溶液中溶質(zhì)和溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。所以： 6.1.6 溶液濃度的換算1. 物質(zhì)的量濃度(cB)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wB)若溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為wB,溶液的密度為，則該溶液的物質(zhì)的量濃度(cB)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wB)的關(guān)系為：式中， 用m代表

7、溶液的質(zhì)量。 若該系統(tǒng)是一個(gè)兩組分系統(tǒng)，且B組分的含量較少，則溶液的質(zhì)量m近似等于溶劑質(zhì)量mA，上 式可近似為：(2)物質(zhì)的量濃度(cB)與質(zhì)量摩爾濃度(bB) 若已知溶液的密度和溶液的質(zhì)量m，則有：若該溶液是稀的水溶液，則： cB/molL-1bB/molkg-1解：例2 w(HAc)=4.64%的醋酸水溶液，在20時(shí)，=1.005 kgL-1 。求算c(HAc)和b(HAc)。 由于該醋酸溶液濃度較小，可以用公式1-12近似計(jì)算質(zhì)量摩爾濃度：6.2 稀溶液的依數(shù)性 例如: 同濃度的蔗糖水溶液與葡萄糖水溶液具有相同的蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)以及滲透壓。2.僅決定于溶質(zhì)的獨(dú)立質(zhì)點(diǎn)數(shù)，即溶液的濃度溶

8、液的性質(zhì)(如顏色、導(dǎo)電性等) 1.由溶質(zhì)的本質(zhì)決定 例如: 同濃度的FeCl3與CuSO4顏色各不相同，同濃度的NaCl與HAc的導(dǎo)電性不同。(如蒸氣壓、沸點(diǎn)等)當(dāng)這類溶液越稀，這種性質(zhì)表現(xiàn)得越有規(guī)律。當(dāng)溶質(zhì)是電解質(zhì)或非電解質(zhì)的濃溶液時(shí)，依數(shù)性規(guī)律。依數(shù)性規(guī)律是難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的共性。 蒸氣壓下降（The lowering of the vapor pressure)沸點(diǎn)上升 (The elevation of the boiling point)凝固點(diǎn)降低 (The depression of the freezing point)滲透壓 (The phenomenon of osmo

9、tic pressure) 通常所說的“依數(shù)性”，包括四個(gè)方面：6.2.1 溶液的蒸氣壓下降 當(dāng)?shù)湍芊肿幼驳揭好鏁r(shí)會(huì)被拉回到液體中，這種由蒸氣變成液體的過程叫液化或冷凝。 蒸發(fā)是常見的現(xiàn)象。例如一杯水，敞口放置一段時(shí)間會(huì)發(fā)現(xiàn)其體積減少，這只能是水分子由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)的結(jié)果。這種液體變成蒸氣或氣體的過程就叫做液體的蒸發(fā)。 1液體的蒸汽壓在一定溫度下的密閉容器中，當(dāng)液體與其蒸氣達(dá)到液、氣兩相平衡時(shí)，液面上方的蒸氣稱為飽和蒸氣，飽和蒸氣所產(chǎn)生的壓力稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱蒸氣壓。 液體的蒸氣壓與液體的性質(zhì)和溫度有關(guān)。在相同溫度下，不同的液體，其蒸氣壓不同。溫度升高時(shí)，液體的蒸氣壓增大。 液體

10、的蒸氣壓等于外壓時(shí)的溫度稱為液體的沸點(diǎn)。 液體的沸點(diǎn)與外壓有關(guān)，外壓越大，沸點(diǎn)就越高。液體在101.325 kPa 下的沸點(diǎn)稱為正常沸點(diǎn)。 固體物質(zhì)也具有一定的蒸氣壓。但一般情況下，固體的蒸氣壓較小。 2.稀溶液的蒸氣壓下降純?nèi)軇﹑* 飽和蒸氣溶液p飽和蒸氣代表難揮發(fā)的溶質(zhì)分子a: 純?nèi)軇┑恼舭l(fā)示意圖b: 稀溶液的蒸發(fā)示意圖代表溶劑分子； P 稀溶液的蒸氣壓； PA *純?nèi)軇┑恼魵鈮海?xA 溶劑的摩爾分?jǐn)?shù) 設(shè)溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)為xB，則 1-xA = xB拉烏爾定律： (1887年，法國(guó)物理學(xué)家) 在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓P等于純?nèi)軇┑恼魵鈮篜A*乘以溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)xA 。P

11、= PA * xAP 純?nèi)軇┱魵鈮号c稀溶液蒸氣壓之差。P =PA * P = PA * (1-xA ) = PA * xB 一定溫度下，稀溶液的蒸氣壓下降p和溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)xB成正比”。拉烏爾定律只適用于難揮發(fā)、非電解質(zhì)的稀溶液。 一定溫度下，對(duì)一種溶劑來說PA*為定值。若溶劑的摩爾質(zhì)量為MA ，則K常數(shù)，其物理意義是bB1 molkg-1時(shí)溶液的蒸氣壓下降值。（因?yàn)閚AnB） 在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降p與溶液的質(zhì)量摩爾濃度bB成正比。 6.2.2 溶液的沸點(diǎn)升高和疑固點(diǎn)下降1.沸點(diǎn)：液體的蒸汽壓等于外界大氣壓時(shí)，液體開始沸騰，此時(shí)的溫度稱為該液體的沸點(diǎn)。常用Tb表示。2

12、.凝固點(diǎn)：指固液相共存時(shí)的溫度，即固相與液相蒸汽壓相等時(shí)的溫度。常用Tf表示。溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低P/kPaT/101.3TbTfTb*Tf*TbTf溶液的蒸氣壓總是低于純?nèi)軇┑恼魵鈮?，溶液的沸點(diǎn)升高，凝固點(diǎn)降低。Tb* 純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)； Tb 稀溶液的沸點(diǎn)Tf* 純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)； Tf 稀溶液的凝固點(diǎn)Tb - Tb* = Tb = Kb bBKb溶劑沸點(diǎn)上升常數(shù)， Kf 溶劑凝固點(diǎn)降低系數(shù)；大小決定于溶劑的本性，與溶劑的摩爾質(zhì)量、沸點(diǎn)、汽化熱有關(guān);Tf* - Tf = Tf = Kf bB bB 溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度 (mol/Kg)。 幾種溶劑的Kb和Kf值溶 劑Tf/KKf/Kkgmo

13、l-1Tb / KKb / Kkgmol-1水 273.151.86373.150.52苯 278.665.12353.352.53乙酸289.63.90390.93.07四氯化碳250.229.8351.654.88環(huán)己烷279.520.23542.79萘353.06.94915.80 水的 Kb0.52 Kmol-1kg 由 TbKbbB 得 Tb1.134 molkg-10.52 Kmol-1kg 0.59 K 此溶液的沸點(diǎn)為 373.15K0.59K373.74K 例3 101.325kPa時(shí),使0.02 mol蔗糖溶于0.98 mol水中，溶液的沸點(diǎn)為多少？【解】該蔗糖水溶液的質(zhì)量摩

14、爾濃度為 例4 已知純苯的Tb*為353.25K, 將2.67g萘（C10H8）溶于100 g苯中，測(cè)得該溶液的沸點(diǎn)升高了0.531 K，試求苯的Kb。（萘的摩爾質(zhì)量為128 gmol1）【解】依 TbKbbB得Kb2.55 Kkgmol1若已知溶劑的Kb值，就可從沸點(diǎn)升高常數(shù)求溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。根據(jù)Tf Kf bB 例5 為防止水箱結(jié)冰，可加入甘油以降低其凝固點(diǎn)，如需使凝固點(diǎn)降低到270.00K(-3.15)，在100 g水中應(yīng)加入甘油多少g ?（已知水的Kf1.86 Kkgmol-1，甘油的摩爾質(zhì)量為M92 gmol1）【解】Tf Tf*Tf 273.15K270.00k3.15 K甘油的摩

15、爾質(zhì)量為92 gmol1，故100 g水中應(yīng)加入的甘油質(zhì)量為 mBMnB92 gmol10.169 mol15.55 g例如，植物體內(nèi)細(xì)胞中有許多可溶物（氨基酸、糖等），這些可溶物的存在，好像植物的“智能”結(jié)構(gòu)，當(dāng)植物生長(zhǎng)的環(huán)境溫度發(fā)生較大改變時(shí)，它們能夠感應(yīng)環(huán)境并做出相應(yīng)的反應(yīng)，使細(xì)胞液的濃度增大，蒸氣壓下降，減少蒸發(fā)，凝固點(diǎn)降低，從而使植物表現(xiàn)出一定的抗旱性和抗寒性，仍保持生命力?，F(xiàn)象解釋和應(yīng)用 冰鹽混合物作致冷劑。如30 g食鹽和70 g冰混合，體系的溫度可降至251 K；氯化鈣和冰的混合物最低溫度可達(dá)218 K，用于水產(chǎn)和食品的貯藏和運(yùn)輸。在嚴(yán)寒的冬天，為防止汽車水箱凍裂常在水箱中加入

16、甘油或乙二醇等物質(zhì)作防凍劑，撒用CaCl2或NaCl以清除公路上的積雪等全是應(yīng)用溶液凝固點(diǎn)降低的道理。6.2.3 溶液的滲透壓 許多天然或人造的薄膜對(duì)于物質(zhì)的透過有選擇性，它們只允許某種或某些物質(zhì)透過，而不允許另外一些物質(zhì)透過，這類薄膜稱為半透膜。 水分子通過半透膜從純水進(jìn)入溶液或從稀溶液進(jìn)入較濃溶液的現(xiàn)象稱為滲透。1. 滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象產(chǎn)生的原因:是由于半透膜兩側(cè)相同體積的液體內(nèi)的水分子數(shù)目不相等。相同體積的純水內(nèi)的水分子數(shù)目比溶液的多，因此在相同時(shí)間內(nèi)由純水通過半透膜進(jìn)入溶液的水分子數(shù)目要比由溶液進(jìn)入純水的多，其結(jié)果是水分子從純水進(jìn)入溶液。2. 滲透壓力產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的條件：(1)必須有半透

17、膜存在;(2)半透膜兩側(cè)相同體積的液體中水分子數(shù)目不相等。 溶液的滲透壓：由于半透膜兩邊的溶液?jiǎn)挝惑w積內(nèi)水分子數(shù)目不同而引起稀溶液溶劑分子滲透到濃溶液中的傾向。為了阻止發(fā)生滲透所需施加的壓力，叫溶液的滲透壓。 （二）滲透壓力與濃度、溫度的關(guān)系1877 年，德國(guó)植物學(xué)家 Pfeffer 用人工制成的半透膜測(cè)量蔗糖水溶液的滲透壓力。發(fā)現(xiàn)了如下兩個(gè)規(guī)律：（1）在熱力學(xué)溫度一定時(shí)，稀溶液的滲透壓力與溶液的濃度成正比；（2）在濃度一定時(shí)，稀溶液的滲透壓力與熱力學(xué)溫度成正比。 1886 年，荷蘭理論化學(xué)家范特霍夫歸納出滲透壓力與濃度、溫度之間的關(guān)系: 滲透壓(kPa)； R氣體常數(shù)； c 物質(zhì)的量濃度(m

18、ol/L)；T 熱力學(xué)溫度(K)； R = 8.314 JK-1 mol-1 = cRT bRT 通過測(cè)定溶液的滲透壓，可計(jì)算物質(zhì)的分子量。如溶質(zhì)的質(zhì)量為mB，測(cè)得滲透壓為，溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，則，滲透壓應(yīng)用 該法主要用于測(cè)定如蛋白質(zhì)等生物大分子的相對(duì)分子質(zhì)量，比凝固點(diǎn)下降法靈敏。 例7 某蛋白質(zhì)飽和水溶液，每升含蛋白質(zhì)5.18 g，在T298.15 K時(shí)測(cè)得其滲透壓為0.413 kPa，求此蛋白質(zhì)的摩爾質(zhì)量。 【解】根據(jù)例8 由實(shí)驗(yàn)測(cè)得人體血液的凝固點(diǎn)降低值Tf是0.56 K，求在體溫37時(shí)的滲透壓。（已知Kf 1.86 Kkgmol1）【解】根據(jù) Tf Kf bB得當(dāng)溶液很稀時(shí)，有 c b

19、B根據(jù) = cRT 得=0.30molL-18.314kPadm3mol-1K-1(27337)K =776 kPa利用稀溶液的凝固點(diǎn)降低和稀溶液的滲透壓力，均可計(jì)算溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。由于cBRT在數(shù)值上大于kfbB，因此溶液的滲透壓力在數(shù)值上也大于溶液的凝固點(diǎn)降低。當(dāng)溶液的濃度很低時(shí)， 很小，不能準(zhǔn)確測(cè)定；但此時(shí)仍比較大可以準(zhǔn)確進(jìn)行測(cè)定。由于小分子溶質(zhì)也能透過半透膜，因此滲透壓力法僅適合于高分子化合物的摩爾質(zhì)量的測(cè)定。滲透現(xiàn)象的解釋 滲透現(xiàn)象在植物有機(jī)體的許多生理過程中有著很重要的作用。細(xì)胞膜是一種很容易透水，而幾乎不能透過溶解于細(xì)胞液中的物質(zhì)的薄膜。水進(jìn)入細(xì)胞中產(chǎn)生相當(dāng)大的壓力，能使細(xì)胞膨脹

20、，并使之保持緊張的狀態(tài)，這就是植物莖、葉、花瓣等具有一定彈性的原因。另外植物吸收水分和養(yǎng)料也是通過滲透作用，只有當(dāng)土壤溶液的滲透壓低于植物細(xì)胞溶液的滲透壓時(shí)，植物才能不斷地吸收水分和養(yǎng)料，促使本身生長(zhǎng)，反之作物就枯萎。莊稼施肥過多會(huì)出現(xiàn)“濃肥燒死苗”的現(xiàn)象，這是滲透壓原理造成的?，F(xiàn)在廣泛使用的地膜覆蓋保苗，也是為了保持土壤膠體的滲透壓。一般植物細(xì)胞汁的滲透壓約2000 kPa，所以水分可以從植物的根部運(yùn)送到數(shù)十米的頂端。 滲透作用在動(dòng)物生理上同樣具有重大意義。人的血液平均滲透壓約為760 kPa，由于人體有保持滲透壓在正常范圍的要求，在向人體注射或靜脈輸液時(shí), 應(yīng)使用等滲溶液。如果輸入高滲溶液

21、, 則紅血球中水分外滲, 即產(chǎn)生皺縮；如果輸入低滲溶液，水自外滲入，使紅血球膨脹甚至破裂，產(chǎn)生溶血現(xiàn)象。當(dāng)吃咸的食物時(shí)就有口渴的感覺，這是由于組織中滲透壓升高，喝水后可以使?jié)B透壓降低。海洋中的動(dòng)物不能生活在淡水中，反之亦然。 滲透作用的意義: 滲透作用在工業(yè)上的應(yīng)用也很廣泛，如電滲析法和反滲透技術(shù)。 所謂反滲透技術(shù)就是在濃溶液一方施加比其滲透壓還要大的壓力，迫使溶液中的溶劑分子向反方向移動(dòng)，從而達(dá)到濃縮溶液的目的。 對(duì)某些不適合在高溫條件下濃縮的物質(zhì)，可以利用反滲透技術(shù)進(jìn)行濃縮，例如速溶咖啡和速溶奶粉的制造。 滲透作用還可用于海水、咸水的淡化，工業(yè)廢水處理及濃縮溶液等。 滲透作用在工業(yè)上的應(yīng)用

22、: 四者均與bB有關(guān)，且只與溶液中粒子數(shù)有關(guān)，與溶質(zhì)的本質(zhì)無關(guān) 依數(shù)性。這是難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液的性質(zhì)。公 式 小 結(jié)前述稀溶液的依數(shù)性可以概括為： 難揮發(fā)、非電解質(zhì)、稀溶液的性質(zhì)（蒸汽壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降、滲透壓）與溶于一定量溶劑中的物質(zhì)的量呈正比，而與溶質(zhì)本性無關(guān)。說明稀溶液依數(shù)性的根本原因是溶液的蒸汽壓下降。溶液濃度大，也有此性質(zhì)但公式不再成立。電解質(zhì)溶液要考慮電離。6.3 膠體溶液膠體 以固體顆粒（直徑1100nm） 分散于液體中的一種膠體分散系，它屬于高分散度的多相體系。高分子溶液 高分子物質(zhì)溶于適當(dāng)溶劑而形成的溶液，其溶質(zhì)高分子的大小在膠體分散系范圍內(nèi)，它同真溶液一樣屬均

23、相體系。溶膠表面：在多相分散體系內(nèi)，相與相之間存在的界面，如在兩相中兩相之間的界面稱為表面。6.3.1 分散度和表面吸附46分散度：分散質(zhì)分散的程度。 它是表示分散質(zhì)粒子大小的專用術(shù)語(yǔ)，粒子越小分散度越大，反之粒子越大分散度越小。通常用比表面積來表示分散度的大小。 47膠體分散系的粒子大小為1100nm,所以溶膠粒子的比表面積非常大,溶膠具有某些特殊的性質(zhì),如:多相性、高度分散性、凝結(jié)不穩(wěn)定性。單位體積的分散質(zhì)表面積越大，即分散質(zhì)的顆粒越小,則比表面積越大，因而體系的分散度越高。 比表面積是單位體積的物質(zhì)所具有的表面積，內(nèi)部分子凈作用力表面分子凈作用力 （方向指向液體內(nèi)部）= 00 表面分子

24、的能量大于內(nèi)部分子 表面分子比內(nèi)部分子額外多出的能量稱為“表面吉布斯自由能”，或表面能表面吸附吸附：一種物質(zhì)自動(dòng)聚集到另一種物質(zhì)表面上去的過程。為什么會(huì)出現(xiàn)吸附？49表面能的存在帶來：氣液表面的分子總有降低表面能，縮小表面積的趨勢(shì)。自由狀態(tài)下液滴呈球形就是此原因。固體表面利用表面分子的剩余力場(chǎng)吸附其它分子減少剩余力場(chǎng)，降低表面能，因此產(chǎn)生表面吸附。固體對(duì)溶液中的溶質(zhì)吸附可分為兩類：分子吸附和離子吸附1、分子吸附 分子吸附遵循相似相吸原則，主要是吸附劑對(duì)非電解質(zhì)或弱電解質(zhì)分子的吸附。 2、離子吸附 離子吸附分離子選擇吸附和離子交換吸附： (1)離子選擇吸附：優(yōu)先選擇吸附與固體微粒具有相同組份和結(jié)

25、構(gòu)相似并能與之生成難溶化合物的離子。 Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag BrBrBrAg+Ag+ AgNO3 與 KBr制備AgBr溶膠時(shí)， KBr 過量，則AgBr固體優(yōu)先吸附Br- 而使固體表面帶負(fù)電。 AgNO3 與 KBr制備AgBr溶膠時(shí)， AgNO3 過量，則AgBr固體優(yōu)先吸附Ag+ 而使固體表面帶正電。 (2)離子交換吸附：吸附劑從溶液中吸附某種離子時(shí)，等物質(zhì)量地置換出另一種電荷符號(hào)相同的離子到溶液中，此吸附稱離子交換吸附，離子交換吸

26、附過程是可逆過程。 土壤中的養(yǎng)分保持和釋放大部分是通過離子交換進(jìn)行的。Na+Ca2+ + 3NH4+ NH4+NH4+NH4+ Ca2+ + Na+ 6.3.2 膠體溶液的性質(zhì)由于溶膠具有高度分散及多相共存的特點(diǎn)，因而表現(xiàn)出特別的性質(zhì)。1. 溶膠的光學(xué)性質(zhì)丁鐸爾效應(yīng) 光照射分散體系時(shí)可以發(fā)生：a 反射(粒子直徑大于入射光波長(zhǎng)); b 散射(粒子直徑略小于入射光波長(zhǎng)); c 透射(粒子直徑遠(yuǎn)小于入射光波長(zhǎng))。1869年，英國(guó)物理學(xué)家Tyndall發(fā)現(xiàn)：在暗室中讓一束會(huì)聚的光通過溶膠，在與光束垂直的方向上可以看到一個(gè)圓錐形光柱，這種現(xiàn)象就稱為Tyndall現(xiàn)象。溶膠的分散相粒子的直徑在1-100n

27、m之間，小于可見光的波長(zhǎng)（400760nm)，因此當(dāng)光通過溶膠時(shí)發(fā)生明顯的散射作用，產(chǎn)生Tyndall現(xiàn)象。2. 溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)布朗運(yùn)動(dòng)溶膠的分散相粒子在分散介質(zhì)中不停地做不規(guī)則的折線運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為Brown運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因： 膠粒受周圍分散劑分子不均衡撞擊的結(jié)果。Fe(OH)3膠體的電泳實(shí)驗(yàn)氫氧化鐵膠體稀KNO3溶液電極直流電源直流電源3. 溶膠的電學(xué)性質(zhì)電泳和電滲電泳是膠體粒子在電場(chǎng)中的定向移動(dòng)9/8/202257+多孔性物質(zhì)水溶液電滲是當(dāng)膠體粒子固定不動(dòng)時(shí)分散劑在電場(chǎng)中的定向移動(dòng)電動(dòng)現(xiàn)象的結(jié)論：膠體的膠粒是帶電的，分散劑電滲的方向始終和膠體粒子電泳的方向相反膠粒帶電的原因：

28、吸附帶電 膠體粒子對(duì)溶液中的離子產(chǎn)生選擇性吸附使膠粒帶電。電離帶電 例如：Fe(OH)3固體表面選擇性吸附FeO+離子而帶正電。AgBr 吸附Br而帶負(fù)電。 例如：硅酸溶膠粒子表面會(huì)發(fā)生電離，過程如下： xSiO2yH2O H+ + HSiO3 2H+ + SiO32膠體粒子表面分子發(fā)生電離使膠粒帶電。(AgI)mnAg+(n-x)NO3x+xNO3膠核電位離子反離子反離子吸附層擴(kuò)散層膠粒膠團(tuán)6.3.3 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)例：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 過量的AgNO3作穩(wěn)定劑AgI膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式：例：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 過量的 KI 作穩(wěn)定劑 AgI膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表

29、達(dá)式 ： (AgI)m nI (n-x)K+x xK+ 膠核電位離子吸附層反離子反離子膠團(tuán)膠粒擴(kuò)散層氫氧化鐵、三硫化二砷和硅膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)： 氫氧化鐵膠團(tuán)結(jié)構(gòu): (Fe(OH)3)mnFeO+(n-x)Cl-x+xCl- 三硫化二砷膠團(tuán)結(jié)構(gòu): (As2S3)mnHS-(n-x)H+x-xH+ 硅膠膠團(tuán)結(jié)構(gòu): (H2SiO3)mnHSiO3-(n-x)H+x-xH+6.3.4 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉1.溶膠的穩(wěn)定性溶膠具有一定的穩(wěn)定性，其原因如下：(1)布朗運(yùn)動(dòng)：溶膠的膠粒的直徑很小，布朗運(yùn)動(dòng)劇烈，能克服重力引起的沉降作用。(2)膠粒帶電：同一種溶膠的膠粒帶有相同電荷，當(dāng)彼此接近時(shí)，由于靜電作用相互排

30、斥而分開。膠粒荷電量越多，膠粒之間靜電斥力就越大，溶膠就越穩(wěn)定。膠粒帶電是大多數(shù)溶膠能穩(wěn)定存在的主要原因。(3)溶劑化作用：帶電膠粒和極性溶劑通過靜電作用形成溶劑化膜，可以起到阻止膠粒碰撞的作用。 9/8/2022642.溶膠的聚沉聚沉：使膠粒聚集成較大的顆粒而沉降的過程。造成膠體聚沉的幾種因素：(1)溶膠本身濃度過高 (2)溶膠被長(zhǎng)時(shí)間加熱 (3)加入強(qiáng)電解質(zhì) (4)加入少量高分子化合物 (5)電性相反溶膠的相互混合2022/9/86666少量電解質(zhì)的存在起到穩(wěn)定劑的作用！ 電解質(zhì)的聚沉能力可以用聚沉值來衡量。所謂聚沉值是指一定量的溶膠中，在一定時(shí)間內(nèi)(通常是18小時(shí))使溶膠聚沉所需的電解質(zhì)的最低濃度(mmol/dm3)。聚沉能力 =（聚沉值）1 電解質(zhì)對(duì)溶膠聚沉起作用的是與膠粒帶相反電荷的離子，其聚沉值的大小與該離子的價(jià)數(shù)有關(guān)。例如：電解質(zhì)的聚沉值 ，聚沉能力例：K3Fe(CN)6、MgSO4、AlCl3對(duì)Fe(OH)3正溶膠的聚沉： 聚沉能力：K3F