大學(xué)化學(xué)第二章 物質(zhì)的相互組織方式-第三節(jié)

第二章物質(zhì)的相互組織方式氣體、液體、固體、等離子體、液晶和超臨界流體液體分散系——膠體分散質(zhì)粒子直徑在1nm—100nm之間的分散系，是一種分散質(zhì)粒子直徑介于粗分散體系和溶液之間的一類分散體系，是一種高度分散的多相不均勻體系。能發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)象、聚沉、產(chǎn)生電泳、可以滲析，等性質(zhì)。按分散劑的不同可分為氣溶膠，固溶膠，液溶膠：煙、云、霧是氣溶膠；煙水晶、有色玻璃是固溶膠；蛋白溶液、淀粉溶液、肥皂水、人體的血液是液溶膠。自然地理：江河人?？谔幮纬扇侵?其形成原理是海水中的電解質(zhì)使江河泥沙所形成膠體發(fā)生聚沉。P70-76膠粒的結(jié)構(gòu)

膠粒的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，先有一定量的難溶物分子聚結(jié)形成膠粒的中心，稱為膠核；然后膠核選擇性的吸附穩(wěn)定劑中的一種離子，形成緊密吸附層；由于正、負(fù)電荷相吸，在緊密層外形成反號(hào)離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電荷的膠粒；膠粒與擴(kuò)散層中的反號(hào)離子，形成一個(gè)電中性的膠團(tuán)。膠粒的結(jié)構(gòu)[(AgI)mnI–(n-x)K+]x–xK+

膠核膠粒膠團(tuán)膠核膠粒(帶負(fù)電)膠團(tuán)(電中性)例1：AgNO3+

KI→KNO3+AgI↓過(guò)量的KI作穩(wěn)定劑膠粒的結(jié)構(gòu)(液固界面)界面結(jié)構(gòu)探討膠體的動(dòng)力性質(zhì)1903年發(fā)明了超顯微鏡，為研究布朗運(yùn)動(dòng)提供了物質(zhì)條件。用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則“之”字形的運(yùn)動(dòng)，從而能夠測(cè)出在一定時(shí)間內(nèi)粒子的平均位移。通過(guò)大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。其運(yùn)動(dòng)激烈的程度不隨時(shí)間而改變，但隨溫度的升高而增加。Brown運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)1905年和1906年愛因斯坦和斯莫魯霍夫斯基分別闡述了Brown運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)。認(rèn)為Brown運(yùn)動(dòng)是分散介質(zhì)分子以不同大小和方向的力對(duì)膠體粒子不斷撞擊而產(chǎn)生的。由于受到的力不平衡，所以連續(xù)以不同方向、不同速度作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。隨著粒子增大，撞擊的次數(shù)增多，而作用力抵消的可能性亦大。當(dāng)半徑大于5

m，Brown運(yùn)動(dòng)消失。Tyndall效應(yīng)Tyndall效應(yīng)實(shí)際上已成為判別溶膠與分子溶液的最簡(jiǎn)便的方法。1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會(huì)聚光通過(guò)溶膠，從側(cè)面（即與光束垂直的方向）可以看到一個(gè)發(fā)光的圓錐體，這就是Tyndall效應(yīng)。其他分散體系也會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)散射光，但遠(yuǎn)不如溶膠顯著。Tyndall效應(yīng)光源光源CuSO4溶液Fe(OH)3膠體溶液光散射的本質(zhì)光是一種電磁波，照射溶膠時(shí)，分子中的電子分布發(fā)生位移而產(chǎn)生偶極子，這種偶極子像小天線一樣向各個(gè)方向發(fā)射與入射光頻率相同的光，這就是散射光。分子溶液十分均勻，這種散射光因相互干涉而完全抵消，看不到散射光。溶膠是多相不均勻體系，在膠粒和介質(zhì)分子上產(chǎn)生的散射光不能完全抵消，因而能觀察到散射現(xiàn)象。影響溶膠穩(wěn)定性的因素外加電解質(zhì)的影響。

這影響最大，主要影響膠粒的帶電情況，促使膠粒聚結(jié)。濃度的影響。

濃度增加，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多。溫度的影響。

溫度升高，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多，碰撞強(qiáng)度增加。膠體體系的相互作用。

帶不同電荷的膠粒互吸而聚沉。與膠粒帶相反電荷的離子的價(jià)數(shù)影響最大，價(jià)數(shù)越高，聚沉能力越強(qiáng)。與膠粒帶相反電荷的離子就是價(jià)數(shù)相同，其聚沉能力也有差異。例如，對(duì)膠粒帶負(fù)電的溶膠，一價(jià)陽(yáng)離子硝酸鹽的聚沉能力次序?yàn)椋篐+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+

對(duì)帶正電的膠粒，一價(jià)陰離子的鉀鹽的聚沉能力次序?yàn)椋篎-

>

Cl-

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Br-

>

NO3-

>

I-

這種次序稱為感膠離子序。電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響Fig.5.16液體分散系——乳(濁)液這種作用力使表面有自動(dòng)收縮到最小的趨勢(shì)，并使表面層顯示出一些獨(dú)特性質(zhì)，如表面張力、表面吸附、毛細(xì)現(xiàn)象、過(guò)飽和狀態(tài)等。液體及其蒸氣組成的表面液體內(nèi)部分子所受的力可以彼此抵消，但表面分子受到體相分子的拉力大，受到氣相分子的拉力?。ㄒ?yàn)闅庀嗝芏鹊停员砻娣肿邮艿奖焕塍w相的作用力。表面張力的方向與內(nèi)壓力表面功由于表面層分子的受力情況與本體中不同，因此如果要把分子從內(nèi)部移到界面，或可逆的增加表面積，就必須克服體系內(nèi)部分子之間的作用力，對(duì)體系做功。溫度、壓力和組成恒定時(shí)，可逆使表面積增加dA所需要對(duì)體系作的功，稱為表面功。式中

為比例系數(shù)，它在數(shù)值上等于當(dāng)T，p及組成恒定的條件下，增加單位表面積時(shí)所必須對(duì)體系做的可逆非膨脹功。非表面活性物質(zhì)能使水的表面張力明顯升高的溶質(zhì)稱為非表面活性物質(zhì)。如無(wú)機(jī)鹽和不揮發(fā)的酸、堿等。這些物質(zhì)的離子有水合作用，趨向于把水分子拖入水中，非表面活性物質(zhì)在表面的濃度低于在本體的濃度。如果要增加單位表面積，所作的功中還必須包括克服靜電引力所消耗的功，所以表面張力升高。能使水的表面張力明顯降低的溶質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)。這種物質(zhì)通常含有親水的極性基團(tuán)和憎水的非極性碳鏈或碳環(huán)有機(jī)化合物。親水基團(tuán)進(jìn)入水中，憎水基團(tuán)企圖離開水而指向空氣，在界面定向排列。表面活性物質(zhì)的表面濃度大于本體濃度，增加單位面積所需的功較純水小。非極性成分愈大，表面活性也愈大。P45-46表面活性劑兩親分子在氣液界面上的定向排列根據(jù)實(shí)驗(yàn)，脂肪酸在水中的濃度達(dá)到一定數(shù)值后，它在表面層中的超額為一定值，與本體濃度無(wú)關(guān)，并且和它的碳?xì)滏湹拈L(zhǎng)度也無(wú)關(guān)。這時(shí)，表面吸附已達(dá)到飽和，脂肪酸分子合理的排列是羧基向水，碳?xì)滏溝蚩諝?。膠束(micelle)

表面活性劑是兩親分子。溶解在水中達(dá)一定濃度時(shí)，其非極性部分會(huì)自相結(jié)合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外。這種多分子聚集體稱為膠束。隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可呈現(xiàn)棒狀、層狀或球狀等多種形狀。

表面活性劑的重要作用1.潤(rùn)濕作用

表面活性劑可以降低液體表面張力，改變接觸角的大小，從而達(dá)到所需的目的。2.起泡作用

“泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。有的表面活性劑和水可以形成一定強(qiáng)度的薄膜，包圍著空氣而形成泡沫，用于浮游選礦、泡沫滅火和洗滌去污等，這種活性劑稱為起泡劑。表面活性劑的重要作用3.增溶作用

非極性有機(jī)物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉等表面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加，這稱為增溶作用。4.乳化作用

一種或幾種液體以大于10

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m直徑的液珠分散在另一不相混溶的液體之中形成的粗分散體系稱為乳狀液，要使它穩(wěn)定存在必須加乳化劑。根據(jù)乳化劑結(jié)構(gòu)的不同可以形成以水為連續(xù)相的水包油乳狀液(O/W)，或以油為連續(xù)相的油包水乳狀液(W/O)。

表面活性劑的重要作用5.洗滌作用

洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，增加對(duì)被清洗物體的潤(rùn)濕作用，又要有起泡、增白、占領(lǐng)清潔表面不被再次污染等功能。其中占主要成分的表面活性劑的去污過(guò)程可用示意圖說(shuō)明。非水溶劑的表面張力什么樣的表面可以使得水珠自發(fā)移動(dòng)？應(yīng)用？7.固體分散系及其性質(zhì)固體分散系——固溶體當(dāng)一種組元Ａ加到另一種組元Ｂ中形成的固體其結(jié)構(gòu)仍保留為組元Ｂ