章膠體與大分子溶液

2024/8/712.1膠體及其基本特性第十二章分散體系和大分子溶液12.2溶膠的制備與凈化12.3溶膠的動力性質(zhì)12.4溶膠的光學(xué)性質(zhì)12.5溶膠的電學(xué)性質(zhì)12.6溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用12.7大分子概說12.8大分子的相對摩爾質(zhì)量12.9Donnan平衡12.10輔導(dǎo)答疑2024/8/712.1膠體及其基本特性膠粒的結(jié)構(gòu)

分散相與分散介質(zhì)分散體系分類（1）按分散相粒子的大小分類（2）按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類（3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類憎液溶膠的特性膠粒的形狀2024/8/7分散相與分散介質(zhì)把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成分散體系。其中，被分散的物質(zhì)稱為分散相（dispersedphase），另一種物質(zhì)稱為分散介質(zhì)（dispersingmedium)。例如：云，牛奶，珍珠2024/8/7分散體系分類分類體系通常有三種分類方法：分子分散體系膠體分散體系粗分散體系按分散相粒子的大小分類：按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類：液溶膠固溶膠氣溶膠按膠體溶液的穩(wěn)定性分類：憎液溶膠親液溶膠2024/8/7（1）按分散相粒子的大小分類1.分子分散體系分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，沒有界面，是均勻的單相，分子半徑大小在10-9m以下。通常把這種體系稱為真溶液，如CuSO4溶液。2.膠體分散體系分散相粒子的半徑在1nm~100nm之間的體系。目測是均勻的，但實(shí)際是多相不均勻體系。也有的將1nm~

1000nm之間的粒子歸入膠體范疇。3.粗分散體系當(dāng)分散相粒子大于1000nm,目測是混濁不均勻體系，放置后會沉淀或分層，如黃河水。2024/8/7（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類1.液溶膠將液體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時，則形成不同的液溶膠：.液-固溶膠如油漆，AgI溶膠.液-液溶膠如牛奶，石油原油等乳狀液.液-氣溶膠如泡沫2024/8/7（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類2.固溶膠將固體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時，則形成不同的固溶膠：.固-固溶膠如有色玻璃，不完全互溶的合金.固-液溶膠如珍珠，某些寶石.固-氣溶膠如泡沫塑料，沸石分子篩2024/8/7（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類3.氣溶膠將氣體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為固體或液體時，形成氣-固或氣-液溶膠，但沒有氣-氣溶膠，因?yàn)椴煌臍怏w混合后是單相均一體系，不屬于膠體范圍。.氣-固溶膠如煙，含塵的空氣.氣-液溶膠如霧，云2024/8/7（3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類1.憎液溶膠半徑在1nm~100nm之間的難溶物固體粒子分散在液體介質(zhì)中，有很大的相界面，易聚沉，是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系。一旦將介質(zhì)蒸發(fā)掉，再加入介質(zhì)就無法再形成溶膠，是一個不可逆體系，如氫氧化鐵溶膠、碘化銀溶膠等。這是膠體分散體系中主要研究的內(nèi)容。2024/8/7（3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類2.親液溶膠半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的大分子物質(zhì)，溶解在合適的溶劑中形成溶膠，一旦將溶劑蒸發(fā)，大分子化合物凝聚，再加入溶劑，又可形成溶膠。親液溶膠是熱力學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系。2024/8/7憎液溶膠的特性（1）特有的分散程度

粒子的大小在10-9~10-7m之間，因而擴(kuò)散較慢，不能透過半透膜，滲透壓低但有較強(qiáng)的動力穩(wěn)定性和乳光現(xiàn)象。（2）多相不均勻性

具有納米級的粒子是由許多離子或分子聚結(jié)而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有的保持了該難溶鹽的原有晶體結(jié)構(gòu)，而且粒子大小不一，與介質(zhì)之間有明顯的相界面，比表面很大。（3）熱力學(xué)不穩(wěn)定性

因?yàn)榱Ｗ有。缺砻娲螅砻孀杂赡芨?，是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，有自發(fā)降低表面自由能的趨勢，即小粒子會自動聚結(jié)成大粒子。2024/8/7膠粒的結(jié)構(gòu)形成憎液溶膠的必要條件是：（1）分散相的溶解度要??；

（2）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易聚結(jié)而聚沉。2024/8/7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)散層中的反號離子，形成一個電中性的膠團(tuán)。2024/8/7膠粒的結(jié)構(gòu)例1：AgNO3+

KI→KNO3+AgI↓[(AgI)mnI–(n-x)K+]x–xK+

膠核膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)的圖示式：膠核膠粒(帶負(fù)電)

膠團(tuán)(電中性)過量的KI作穩(wěn)定劑

膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式：2024/8/7膠粒的結(jié)構(gòu)例2：AgNO3+

KI→

KNO3+AgI↓[(AgI)mnAg+(n-x)NO3–]x+x

NO3–膠核膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)的圖示式：膠核膠粒(帶正電)

膠團(tuán)(電中性)膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式：過量的AgNO3

作穩(wěn)定劑

2024/8/7膠粒的形狀作為憎液溶膠基本質(zhì)點(diǎn)的膠粒并非都是球形，而膠粒的形狀對膠體性質(zhì)有重要影響。質(zhì)點(diǎn)為球形的，流動性較好；若為帶狀的，則流動性較差，易產(chǎn)生觸變現(xiàn)象。2024/8/7膠粒的形狀例如：（1）聚苯乙烯膠乳是球形質(zhì)點(diǎn)（2）V2O5

溶膠是帶狀的質(zhì)點(diǎn)（3）Fe(OH)3

溶膠是絲狀的質(zhì)點(diǎn)2024/8/712.2溶膠的制備與凈化溶膠的制備

（1）分散法1.研磨法2.膠溶法3.超聲波分散法4.電弧法（2）凝聚法1.化學(xué)凝聚法2.物理凝聚法溶膠的凈化

（1）滲析法（2）超過濾法2024/8/7溶膠的制備制備溶膠必須使分散相粒子的大小落在膠體分散體系的范圍之內(nèi)，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。制備方法大致可分為兩類：（1）分散法

用機(jī)械、化學(xué)等方法使固體的粒子變小。（2）凝聚法

使分子或離子聚結(jié)成膠粒2024/8/7用這兩種方法直接制出的粒子稱為原級粒子。

溶膠的制備視具體制備條件不同，這些粒子又可以聚集成較大的次級粒子。通常所制備的溶膠中粒子的大小不是均一的，是一個多級分散體系。2024/8/7溶膠的制備——研磨法1.研磨法

用機(jī)械粉碎的方法將固體磨細(xì)。這種方法適用于脆而易碎的物質(zhì)，對于柔韌性的物質(zhì)必須先硬化后再粉碎。例如，將廢輪胎粉碎，先用液氮處理，硬化后再研磨。膠體磨的形式很多，其分散能力因構(gòu)造和轉(zhuǎn)速的不同而不同。2024/8/7溶膠的制備——研磨法盤式膠體磨2024/8/7溶膠的制備——研磨法轉(zhuǎn)速約每分鐘10000～20000轉(zhuǎn)。

A為空心轉(zhuǎn)軸，與C盤相連，向一個方向旋轉(zhuǎn)，B盤向另一方向旋轉(zhuǎn)。分散相、分散介質(zhì)和穩(wěn)定劑從空心軸A處加入，從C盤與B盤的狹縫中飛出，用兩盤之間的應(yīng)切力將固體粉碎，可得1000nm左右的粒子。

2024/8/7溶膠的制備——膠溶法

膠溶法又稱解膠法，僅僅是將新鮮的凝聚膠粒重新分散在介質(zhì)中形成溶膠，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。這種穩(wěn)定劑又稱膠溶劑。根據(jù)膠核所能吸附的離子而選用合適的電解質(zhì)作膠溶劑。這種方法一般用在化學(xué)凝聚法制溶膠時，為了將多余的電解質(zhì)離子去掉，先將膠粒過濾，洗滌，然后盡快分散在含有膠溶劑的介質(zhì)中，形成溶膠。2024/8/7例如：溶膠的制備——膠溶法AgCl(新鮮沉淀）AgCl(溶膠）

Fe(OH)3（新鮮沉淀）Fe(OH)3

(溶膠）2024/8/7溶膠的制備——超聲分散法

3.超聲分散法

這種方法目前只用來制備乳狀液。如圖所示，將分散相和分散介質(zhì)兩種不混溶的液體放在樣品管4中。樣品管固定在變壓器油浴中。在兩個電極上通入高頻電流，使電極中間的石英片發(fā)生機(jī)械振蕩，使管中的兩個液相均勻地混合成乳狀液。2024/8/7超聲分散法溶膠的制備——超聲分散法

2024/8/7溶膠的制備——電弧法

電弧法主要用于制備金、銀、鉑等金屬溶膠。制備過程包括先分散后凝聚兩個過程。4.電弧法將金屬做成兩個電極，浸在水中，盛水的盤子放在冷浴中。在水中加入少量NaOH作為穩(wěn)定劑。制備時在兩電極上施加100V左右的直流電，調(diào)節(jié)電極之間的距離，使之發(fā)生電火花，這時表面金屬蒸發(fā)，是分散過程，接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。2024/8/74.電弧法溶膠的制備——電弧法

2024/8/7溶膠的制備——凝聚法1.化學(xué)凝聚法

通過各種化學(xué)反應(yīng)使生成物呈過飽和狀態(tài)，使初生成的難溶物微粒結(jié)合成膠粒，在少量穩(wěn)定劑存在下形成溶膠，這種穩(wěn)定劑一般是某一過量的反應(yīng)物。例如：A.復(fù)分解反應(yīng)制硫化砷溶膠

2H3AsO3(稀)+3H2S→As2S3(溶膠)+6H2OB.水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠

FeCl3(稀)+3H2O(熱)→Fe(OH)3(溶膠)+3HCl2024/8/7

C.氧化還原反應(yīng)制備硫溶膠

2H2S(?。?SO2(g)→2H2O+3S(溶膠）

Na2S2O3+2HCl→2NaCl+H2O+SO2+S(溶膠）E.離子反應(yīng)制氯化銀溶膠

AgNO3(稀)+KCl(稀)

→AgCl(溶膠)+KNO3D.還原反應(yīng)制金溶膠2HAuCl4(?。?3HCHO+11KOH

2Au(溶膠）+3HCOOK+8KCl+8H2O溶膠的制備——凝聚法2024/8/72.物理凝聚法

A.更換溶劑法

利用物質(zhì)在不同溶劑中溶解度的顯著差別來制備溶膠，而且兩種溶劑要能完全互溶。例1.松香易溶于乙醇而難溶于水，將松香的乙醇溶液滴入水中可制備松香的水溶膠。例2.將硫的丙酮溶液滴入90℃左右的熱水中，丙酮蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。溶膠的制備——凝聚法2024/8/7例圖：溶膠的制備——凝聚法2024/8/7將汞的蒸氣通入冷水中就可以得到汞的水溶膠。

B.蒸氣驟冷法溶膠的制備——凝聚法羅金斯基等人利用下列裝置，制備堿金屬的苯溶膠。先將體系抽真空，然后適當(dāng)加熱管2(苯)和管4(金屬鈉)，使鈉和苯的蒸氣同時在管5外壁凝聚。除去管5中的液氮，凝聚在外壁的混合蒸氣融化，在管3中獲得鈉的苯溶膠。2024/8/7蒸氣驟冷法溶膠的制備——凝聚法2024/8/7溶膠的凈化在制備溶膠的過程中，常生成一些多余的電解質(zhì)，如制備Fe(OH)3溶膠時生成的HCl。少量電解質(zhì)可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過多的電解質(zhì)存在會使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。凈化的方法主要有滲析法和超過濾法。

2024/8/7（1）滲析法

簡單滲析溶膠的凈化利用濃差因素，多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲透，經(jīng)常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。如將裝有溶膠的半透膜容器不斷旋轉(zhuǎn)，可以加快滲析速度。將需要凈化的溶膠放在羊皮紙或動物膀胱等半透膜制成的容器內(nèi)，膜外放純?nèi)軇?024/8/7簡單滲析溶膠的凈化2024/8/7電滲析（1）滲析法溶膠的凈化為了加快滲析速度，在裝有溶膠的半透膜兩側(cè)外加一個電場，使多余的電解質(zhì)離子向相應(yīng)的電極作定向移動。溶劑水不斷自動更換，這樣可以提高凈化速度。這種方法稱為電滲析法。2024/8/7電滲析溶膠的凈化2024/8/7用半透膜作過濾膜，利用吸濾或加壓的方法使膠粒與含有雜質(zhì)的介質(zhì)在壓差作用下迅速分離。（2）超過濾法溶膠的凈化將半透膜上的膠粒迅速用含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)再次分散。2024/8/71）超過濾裝置：溶膠的凈化2024/8/72）電超過濾：溶膠的凈化有時為了加快過濾速度，在半透膜兩邊安放電極，施以一定電壓，使電滲析和超過濾合并使用，這樣可以降低超過濾壓力。2024/8/712.3溶膠的動力性質(zhì)

Brown運(yùn)動膠粒的擴(kuò)散溶膠的滲透壓沉降平衡高度分布定律2024/8/7Brown運(yùn)動(Brownianmotion)1827年植物學(xué)家布朗（Brown)用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運(yùn)動。后來又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、化石、金屬等的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運(yùn)動為布朗運(yùn)動。但在很長的一段時間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒有得到闡明。2024/8/7Brown運(yùn)動(Brownianmotion)1903年發(fā)明了超顯微鏡，為研究布朗運(yùn)動提供了物質(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，從而能夠測出在一定時間內(nèi)粒子的平均位移。通過大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，布朗運(yùn)動越激烈。其運(yùn)動激烈的程度不隨時間而改變，但隨溫度的升高而增加。2024/8/7Brown運(yùn)動的本質(zhì)

1905年和1906年愛因斯坦（Einstein)和斯莫魯霍夫斯基（Smoluchowski)分別闡述了Brown運(yùn)動的本質(zhì)。認(rèn)為Brown運(yùn)動是分散介質(zhì)分子以不同大小和不同方向的力對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。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)動消失。2024/8/7Brown運(yùn)動的本質(zhì)2024/8/7Brown運(yùn)動的本質(zhì)

Einstein認(rèn)為，溶膠粒子的Brown運(yùn)動與分子運(yùn)動類似，平均動能為。并假設(shè)粒子是球形的，運(yùn)用分子運(yùn)動論的一些基本概念和公式，得到Brown運(yùn)動的公式為：式中是在觀察時間t內(nèi)粒子沿x軸方向的平均位移；r為膠粒的半徑；為介質(zhì)的粘度；L為阿伏加德羅常數(shù)。這個公式把粒子的位移與粒子的大小、介質(zhì)粘度、溫度以及觀察時間等聯(lián)系起來。2024/8/7膠粒的擴(kuò)散膠粒也有熱運(yùn)動，因此也具有擴(kuò)散和滲透壓。只是溶膠的濃度較稀，這種現(xiàn)象很不顯著。如圖所示，在CDFE的桶內(nèi)盛溶膠，在某一截面AB的兩側(cè)溶膠的濃度不同，C1>C2。由于分子的熱運(yùn)動和膠粒的布朗運(yùn)動，可以觀察到膠粒從C1區(qū)向C2區(qū)遷移的現(xiàn)象，這就是膠粒的擴(kuò)散作用。2024/8/7膠粒的擴(kuò)散2024/8/7設(shè)通過AB面的擴(kuò)散質(zhì)量為m，則擴(kuò)散速度為，它與濃度梯度和AB截面積A成正比。斐克第一定律（Fick’sfirstlaw）如圖所示，設(shè)任一平行于AB面的截面上濃度是均勻的，但水平方向自左至右濃度變稀，梯度為。2024/8/7斐克第一定律（Fick’sfirstlaw）這就是斐克第一定律。式中D為擴(kuò)散系數(shù)，其物理意義為：單位濃度梯度、單位時間內(nèi)通過單位截面積的質(zhì)量。式中負(fù)號表示擴(kuò)散發(fā)生在濃度降低的方向，

<0,而>0。用公式表示為：2024/8/7在ABFE體積內(nèi)粒子凈增速率為(1)-(2)，即：

DA（3）離開EF面的擴(kuò)散量為

-DA（2）設(shè)進(jìn)入AB面的擴(kuò)散量為：

-DA（1）斐克第二定律（Fick’ssecond

law）斐克第二定律適用于濃度梯度變化的情況。2024/8/7單體積內(nèi)粒子濃度隨時間的變化率為：若考慮到擴(kuò)散系數(shù)受濃度的影響，則斐克第二定律（Fick’ssecond

law）這就是斐克第二定律。這個斐克第二定律的表示式是擴(kuò)散的普遍公式。2024/8/7如圖，設(shè)截面為單位面積，為時間t內(nèi)在水平方向的平均位移。截面間的距離均為。Einstein-Brown位移方程找出距AB面處的兩根虛線，其濃度恰好為

和。在t時間內(nèi)，從兩個方向通過AB面的粒子數(shù)分別為和，因，則自左向右通過AB面的凈粒子數(shù)為：2024/8/7設(shè)很小，濃度梯度：這就是Einstein-Brown位移方程。Einstein-Brown位移方程則擴(kuò)散通過AB面的凈粒子數(shù)與濃度梯度和擴(kuò)散時間t成正比，得到：從布朗運(yùn)動實(shí)驗(yàn)測出，就可求出擴(kuò)散系數(shù)D。2024/8/7將布朗運(yùn)動公式代入：從上式可以求粒子半徑r。已知

r

和粒子密度，可以計(jì)算粒子的摩爾質(zhì)量。Einstein-Brown位移方程2024/8/7溶膠的滲透壓由于膠粒不能透過半透膜，而介質(zhì)分子或外加的電解質(zhì)離子可以透過半透膜，所以有從化學(xué)勢高的一方向化學(xué)勢低的一方自發(fā)滲透的趨勢。溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式計(jì)算：式中c為膠粒的濃度。由于憎液溶液不穩(wěn)定，濃度不能太大，所以測出的滲透壓及其它依數(shù)性質(zhì)都很小。但是親液溶膠或膠體的電解質(zhì)溶液，可以配制高濃度溶液，用滲透壓法可以求它們的摩爾質(zhì)量。2024/8/7沉降平衡（sedimentationequilibrium）溶膠是高度分散體系，膠粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗運(yùn)動促使?jié)舛融呌诰?。?dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相等時，粒子的分布達(dá)到平衡，粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，如圖所示。這種平衡稱為沉降平衡。2024/8/7達(dá)到沉降平衡時，粒子隨高度分布的情況與氣體類似，可以用高度分布定律。高度分布定律如圖所示，設(shè)容器截面積為A，粒子為球型，半徑為r，粒子與介質(zhì)的密度分別為和，在x1和x2處單位體積的粒子數(shù)分別N1，N2，

為滲透壓，g為重力加速度。在高度為dx的這層溶膠中，使N個粒子下降的重力為：2024/8/7該層中粒子所受的擴(kuò)散力為，負(fù)號表示擴(kuò)散力與重力相反。，則達(dá)到沉降平衡時，這兩種力相等，得高度分布定律2024/8/7這就是高度分布公式。粒子質(zhì)量愈大，其平衡濃度隨高度的降低亦愈大。積分得：高度分布定律或：2024/8/712.4溶膠的光學(xué)性質(zhì)光散射現(xiàn)象

Tyndall效應(yīng)

Rayleigh公式超顯微鏡2024/8/7光散射現(xiàn)象當(dāng)光束通過分散體系時，一部分自由地通過，一部分被吸收、反射或散射?？梢姽獾牟ㄩL約在400~700nm之間。（1）當(dāng)光束通過粗分散體系，由于粒子大于入射光的波長，主要發(fā)生反射，使體系呈現(xiàn)混濁。（2）當(dāng)光束通過膠體溶液，由于膠粒直徑小于可見光波長，主要發(fā)生散射，可以看見乳白色的光柱。（3）當(dāng)光束通過分子溶液，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，看不見散射光。2024/8/7光散射的本質(zhì)光是一種電磁波，照射溶膠時，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。2024/8/7Tyndall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便的方法。

1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會聚光通過溶膠，從側(cè)面（即與光束垂直的方向）可以看到一個發(fā)光的圓錐體，這就是Tyndall效應(yīng)。其他分散體系也會產(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2024/8/7Tyndall效應(yīng)Tyndall效應(yīng)光源光源2024/8/7Rayleigh公式1871年，Rayleigh研究了大量的光散射現(xiàn)象，對于粒子半徑在47nm以下的溶膠，導(dǎo)出了散射光總能量的計(jì)算公式，稱為Rayleigh公式：式中：A入射光振幅，單位體積中粒子數(shù)入射光波長，每個粒子的體積分散相折射率，分散介質(zhì)的折射率2024/8/7Rayleigh公式從Rayleigh公式可得出如下結(jié)論：1.散射光總能量與入射光波長的四次方成反比。入射光波長愈短，散射愈顯著。所以可見光中，藍(lán)、紫色光散射作用強(qiáng)。2.分散相與分散介質(zhì)的折射率相差愈顯著，則散射作用亦愈顯著。3.散射光強(qiáng)度與單位體積中的粒子數(shù)成正比。2024/8/7超顯微鏡的特點(diǎn)

普通顯微鏡分辨率不高，只能分辨出半徑在200nm以上的粒子，所以看不到膠體粒子。

超顯微鏡分辨率高，可以研究半徑為5~150nm的粒子。但是，超顯微鏡觀察的不是膠粒本身，而是觀察膠粒發(fā)出的散射光。是目前研究憎液溶膠非常有用的手段之一。2024/8/7狹縫式超顯微鏡超顯微鏡的類型1.狹縫式照射光從碳弧光源射擊，經(jīng)可調(diào)狹縫后，由透鏡會聚，從側(cè)面射到盛膠體溶液的樣品池中。超顯微鏡的目鏡看到的是膠粒的散射光。如果溶液中沒有膠粒，視野將是一片黑暗。顯微鏡可調(diào)狹縫碳弧電源膠體2024/8/7配有心形聚光器的顯微鏡超顯微鏡的類型2.有心形聚光器

這種超顯微鏡有一個心形腔，上部視野涂黑，強(qiáng)烈的照射光通入心形腔后不能直接射入目鏡，而是在腔壁上幾經(jīng)反射，改變方向，最后從側(cè)面會聚在試樣上。目鏡在黑暗的背景上看到的是膠粒發(fā)出的的散射光。顯微鏡物鏡膠體心形聚光器2024/8/7從超顯微鏡可以獲得哪些有用信息？（1）可以測定球狀膠粒的平均半徑。（2）間接推測膠粒的形狀和不對稱性。例如，球狀粒子不閃光，不對稱的粒子在向光面變化時有閃光現(xiàn)象。（3）判斷粒子分散均勻的程度。粒子大小不同，散射光的強(qiáng)度也不同。（4）觀察膠粒的布朗運(yùn)動、電泳、沉降和凝聚等現(xiàn)象。超顯微鏡的類型2024/8/712.5

溶膠的電學(xué)性質(zhì)膠粒帶電的本質(zhì)電動現(xiàn)象（2）電滲（3）流動電勢（4）沉降電勢雙電層動電電位(1)電泳Tiselius電泳儀

界面移動電泳儀顯微電泳儀區(qū)帶電泳2024/8/7膠粒帶電的本質(zhì)

（1）膠粒在形成過程中，膠核優(yōu)先吸附某種離子，使膠粒帶電。（2）離子型固體電解質(zhì)形成溶膠時，由于正、負(fù)離子溶解量不同，使膠粒帶電。例如：將AgI制備溶膠時，由于Ag+較小，活動能力強(qiáng)，比I-容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使膠粒帶負(fù)電。例如：在AgI溶膠的制備過程中，如果AgNO3過量，則膠核優(yōu)先吸附Ag+離子，使膠粒帶正電；如果KI過量，則優(yōu)先吸附I-離子，膠粒帶負(fù)電。2024/8/7（3）可電離的大分子溶膠，由于大分子本身發(fā)生電離，而使膠粒帶電。膠粒帶電的本質(zhì)

例如蛋白質(zhì)分子，有許多羧基和胺基，在pH較高的溶液中，離解生成P–COO-離子而負(fù)帶電；在pH較低的溶液中，生成P-NH3+離子而帶正電。在某一特定的pH條件下，生成的-COO-和-NH3+數(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的凈電荷為零，這pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)

。2024/8/7電動現(xiàn)象因動而產(chǎn)生電以上四種現(xiàn)象都稱為電動現(xiàn)象。因電而動由于膠粒帶電，而溶膠是電中性的，則介質(zhì)帶與膠粒相反的電荷。在外電場作用下，膠粒和介質(zhì)分別向帶相反電荷的電極移動，就產(chǎn)生了電泳和電滲的電動現(xiàn)象。

膠粒在重力場作用下發(fā)生沉降，而產(chǎn)生沉降電勢；帶電的介質(zhì)發(fā)生流動，則產(chǎn)生流動電勢。2024/8/7電泳（electrophoresis）影響電泳的因素有：

帶電膠?；虼蠓肿釉谕饧与妶龅淖饔孟孪驇喾措姾傻碾姌O作定向移動的現(xiàn)象稱為電泳。

從電泳現(xiàn)象可以獲得膠?；虼蠓肿拥慕Y(jié)構(gòu)、大小和形狀等有關(guān)信息。(1)帶電粒子的大小、形狀；(3)介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度，pH值和粘度；(2)粒子表面電荷的數(shù)目；(4)電泳的溫度和外加電壓等。2024/8/7

沿aa',bb'和cc'都可以水平滑移。實(shí)驗(yàn)開始時，從bb'處將上部移開，下面A，B部分裝上溶膠，然后將上部移到原處，在C部裝上超濾液，在bb'處有清晰界面。Tiselius電泳儀Tiselius電泳儀的縱、橫剖面圖如圖所示。

接通直流電源，在電泳過程中可以清楚的觀察到界面的移動。從而可以判斷膠粒所帶電荷和測定電泳速度等。2024/8/7Tiselius電泳儀

提賽留斯電泳儀的縱、橫剖面圖如圖所示。2024/8/7界面移動電泳儀首先在漏斗中裝上待測溶膠，U型管下部活塞內(nèi)徑與管徑相同。

實(shí)驗(yàn)開始時，打開底部活塞，使溶膠進(jìn)入U型管，當(dāng)液面略高于左、右兩活塞時即關(guān)上，并把多余溶膠吸走。在管中加入分散介質(zhì)，使兩臂液面等高。2024/8/7界面移動電泳儀

小心打開活塞，接通電源，觀察液面的變化。若是無色溶膠，必須用紫外吸收等光學(xué)方法讀出液面的變化。

根據(jù)通電時間和液面升高或下降的刻度計(jì)算電泳速度。另外要選擇合適的介質(zhì)，使電泳過程中保持液面清晰。2024/8/7顯微電泳儀該方法簡單、快速，膠體用量少，可以在膠粒所處的環(huán)境中測定電泳速度和電動電位。但只能測定顯微鏡可分辨的膠粒，一般在200nm以上。裝置中用的是鉑黑電極，觀察管用玻璃制成。電泳池是封閉的，電泳和電滲同時進(jìn)行。物鏡觀察位置選在靜止層處（即電滲流動與反流動剛好相消），這時觀察到的膠粒運(yùn)動速度可以代表真正的電泳速度。2024/8/7顯微電泳儀2024/8/7區(qū)帶電泳實(shí)驗(yàn)簡便、易行，樣品用量少，分離效率高，是分析和分離蛋白質(zhì)的基本方法。常用的區(qū)帶電泳有：紙上電泳，圓盤電泳和板上電泳等。區(qū)帶電泳將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、負(fù)電極，在其上面進(jìn)行電泳，從而將電泳速度不同的各組成分離。2024/8/7

a.紙上電泳

區(qū)帶電泳用濾紙作為支持物的電泳稱為紙上電泳。先將一厚濾紙條在一定pH的緩沖溶液中浸泡，取出后兩端夾上電極，在濾紙中央滴少量待測溶液，電泳速度不同的各組分即以不同速度沿紙條運(yùn)動。經(jīng)一段時間后，在紙條上形成距起點(diǎn)不同距離的區(qū)帶，區(qū)帶數(shù)等于樣品中的組分?jǐn)?shù)。將紙條干燥并加熱，將蛋白質(zhì)各組分固定在紙條上，再用適當(dāng)方法進(jìn)行分析。2024/8/7

b.凝膠電泳用淀粉凝膠、瓊膠或聚丙烯酰胺等凝膠作為載體，則稱為凝膠電泳。將凝膠裝在玻管中，電泳后各組分在管中形成圓盤狀，稱為圓盤電泳；凝膠電泳的分辨率極高。例如，紙上電泳只能將血清分成五個組分，而用聚丙烯酰胺凝膠作的圓盤電泳可將血清分成25個組分。區(qū)帶電泳2024/8/7區(qū)帶電泳如果將凝膠鋪在玻板上進(jìn)行的電泳稱為平板電泳。

C.板上電泳2024/8/7在外加電場作用下，帶電的介質(zhì)通過多孔膜或半徑為1~10nm的毛細(xì)管作定向移動，這種現(xiàn)象稱為電滲。外加電解質(zhì)對電滲速度影響顯著，隨著電解質(zhì)濃度的增加，電滲速度降低，甚至?xí)淖冸姖B的方向。電滲方法有許多實(shí)際應(yīng)用，如溶膠凈化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。（2）電滲（electro-osmosis)2024/8/7在U型管1,2中盛電解質(zhì)溶液，將電極5,6接通直流電后，可從有刻度的毛細(xì)管4中，準(zhǔn)確地讀出液面的變化。

電滲實(shí)驗(yàn)圖中，3為多孔膜，可以用濾紙、玻璃或棉花等構(gòu)成；也可以用氧化鋁、碳酸鋇、AgI等物質(zhì)構(gòu)成。如果多孔膜吸附陰離子，則介質(zhì)帶正電，通電時向陰極移動；反之，多孔膜吸附陽離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向陽極移動。2024/8/7電滲實(shí)驗(yàn)2024/8/7含有離子的液體在加壓或重力等外力的作用下，流經(jīng)多孔膜或毛細(xì)管時會產(chǎn)生電勢差。（3）流動電勢（streamingpotential)這種因流動而產(chǎn)生的電勢稱為流動電勢。2024/8/7（3）流動電勢（streamingpotential)2024/8/7因?yàn)楣鼙跁侥撤N離子，使固體表面帶電，電荷從固體到液體有個分布梯度。在用泵輸送原油或易燃化工原料時，要使管道接地或加入油溶性電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，防止流動電勢可能引發(fā)的事故。（3）流動電勢（streamingpotential)當(dāng)外力迫使擴(kuò)散層移動時，流動層與固體表面之間會產(chǎn)生電勢差，當(dāng)流速很快時，有時會產(chǎn)生電火花。2024/8/7（3）流動電勢（streamingpotential)2024/8/7

在重力場的作用下，帶電的分散相粒子，在分散介質(zhì)中迅速沉降時，使底層與表面層的粒子濃度懸殊，從而產(chǎn)生電勢差，這就是沉降電勢。

貯油罐中的油內(nèi)常會有水滴，水滴的沉降會形成很高的電勢差，有時會引發(fā)事故。通常在油中加入有機(jī)電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，降低沉降電勢。(4)沉降電勢(sedimentationpotential)2024/8/7當(dāng)固體與液體接觸時，可以是固體從溶液中選擇性吸附某種離子，也可以是固體分子本身發(fā)生電離作用而使離子進(jìn)入溶液，以致使固液兩相分別帶有不同符號的電荷，在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。

對于雙電層的具體結(jié)構(gòu)，一百多年來不同學(xué)者提出了不同的看法。最早于1879年Helmholz提出平板型模型；雙電層（doublelayer)1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板型模型，提出了擴(kuò)散雙電層模型；后來Stern又提出了Stern模型。2024/8/7平板型模型亥姆霍茲認(rèn)為固體的表面電荷與溶液中帶相反電荷的（即反離子）構(gòu)成平行的兩層，如同一個平板電容器。整個雙電層厚度為

0。

固體表面與液體內(nèi)部的總的電位差即等于熱力學(xué)電勢

0，在雙電層內(nèi)，熱力學(xué)電勢呈直線下降。在電場作用下，帶電質(zhì)點(diǎn)和溶液中的反離子分別向相反方向運(yùn)動。

這模型過于簡單，由于離子熱運(yùn)動，不可能形成平板電容器。++++++++++亥姆霍茲雙電層模型----------2024/8/7擴(kuò)散雙電層模型

Gouy和Chapman認(rèn)為，由于正、負(fù)離子靜電吸引

和熱運(yùn)動兩種效應(yīng)的結(jié)果，溶液中的反離子只有一部

分緊密地排在固體表面附近，相距約一、二個離子厚

度稱為緊密層；另一部分離子按一定的濃度梯度擴(kuò)散到本體溶液中，離子的分布可用玻茲曼公式表示，稱為擴(kuò)散層。雙電層由緊密層和擴(kuò)散層構(gòu)成。移動切動面為AB面。2024/8/7擴(kuò)散雙電層模型x++++++++++++擴(kuò)散雙電層模型AB2024/8/7Stern模型

Stern對擴(kuò)散雙電層模型作進(jìn)一步修正。他認(rèn)為吸附在固體表面的緊密層約有一、二個分子層的厚度，后被稱為Stern層；由反號離子電性中心構(gòu)成的平面稱為Stern平面。2024/8/7由于離子的溶劑化作用，膠粒在移動時，緊密層會結(jié)合一定數(shù)量的溶劑分子一起移動，所以滑移的切動面由比Stern層略右的曲線表示。Stern模型從固體表面到Stern平面，電位從

0直線下降為

。2024/8/7電動電勢（electrokineticpotential）在Stern模型中，帶有溶劑化層的滑移界面與溶液之間的電位差稱為電位。電動電勢亦稱為

電勢。在擴(kuò)散雙電層模型中，切動面AB與溶液本體之間的電位差為電位；電位總是比熱力學(xué)電位低，外加電解質(zhì)會使電位變小甚至改變符號。只有在質(zhì)點(diǎn)移動時才顯示出電位，所以又稱電動電勢。帶電的固體或膠粒在移動時，移動的切動面與液體本體之間的電位差稱為電動電勢。2024/8/712.6 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用溶膠的穩(wěn)定性影響溶膠穩(wěn)定性的因素聚沉值與聚沉能力

Schulze-Hardy規(guī)則電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響不同膠體的相互作用敏化作用

2024/8/7溶膠的穩(wěn)定性抗聚結(jié)穩(wěn)定性膠粒之間有相互吸引的能量Va和相互排斥的能量Vr，總作用能為Va+Vr。如圖所示：動力學(xué)穩(wěn)定性由于溶膠粒子小，布朗運(yùn)動激烈，在重力場中不易沉降，使溶膠具有動力穩(wěn)定性。當(dāng)粒子相距較大時，主要為吸力，總勢能為負(fù)值；當(dāng)靠近到一定距離，雙電層重疊，排斥力起主要作用，勢能升高。要使粒子聚結(jié)必須克服這個勢壘。粒子間相互作用與其距離的關(guān)系曲線2024/8/7溶膠的穩(wěn)定性粒子間相互作用與其距離的關(guān)系曲線Va+Vr2024/8/7影響溶膠穩(wěn)定性的因素2. 濃度的影響。

濃度增加，粒子碰撞機(jī)會增多。3. 溫度的影響。

溫度升高，粒子碰撞機(jī)會增多，碰撞強(qiáng)度增加。4. 膠體體系的相互作用。 帶不同電荷的膠?；ノ鄢?。1. 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，使電位下降，促使膠粒聚結(jié)。2024/8/7聚沉值與聚沉能力聚沉值 使一定量的溶膠在一定時間內(nèi)完全聚沉

所需電解質(zhì)的最小濃度。從已知的表值 可見，對同一溶膠，外加電解質(zhì)的離子 價數(shù)越低，其聚沉值越大。聚沉能力 是聚沉值的倒數(shù)。聚沉值越大的電解質(zhì)， 聚沉能力越??；反之，聚沉值越小的 電解質(zhì)，其聚沉能力越強(qiáng)。2024/8/7Schulze-Hardy規(guī)則聚沉能力主要決定于膠粒帶相反電荷的離子的價數(shù)。聚沉值與異電性離子價數(shù)的六次方成反比，這就是Schulze-Hardy規(guī)則。例如，對于給定的溶膠，異電性離子分別為一、二、三價，則聚沉值的比例為： 1001.60.14

即為：2024/8/7（1） 與膠粒帶相反電荷的離子的價數(shù)影響最大，價數(shù)越高，聚沉能力越強(qiáng)。（2）與膠粒帶相反電荷的離子就是價數(shù)相同，其聚沉能力也有差異。電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響例如，對膠粒帶負(fù)電的溶膠，一價陽離子硝酸鹽的聚沉能力次序?yàn)椋篐+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+

對帶正電的膠粒，一價陰離子的鉀鹽的聚沉能力次序?yàn)椋篎->Cl->Br->NO3->I-

這種次序稱為感膠離子序（lyotropicseries)。2024/8/7（3）

有機(jī)化合物的離子都有很強(qiáng)的聚沉能力，這可

能與其具有強(qiáng)吸附能力有關(guān)。（4）當(dāng)與膠體帶相反電荷的離子相同時，則另一同

性離子的價數(shù)也會影響聚沉值，價數(shù)愈高，聚沉能力

愈低。這可能與這些同性離子的吸附作用有關(guān)。電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響例如，對亞鐵氰化銅溶膠的聚沉值：KBr為27.5，而K4[Fe(CN)6]為260.0

。

2024/8/7不同膠體的相互作用在憎液溶膠中加入某些大分子溶液，加入的量不同，

會出現(xiàn)兩種情況：將膠粒帶相反電荷的溶膠互相混合，也會發(fā)生聚沉。與加入電解質(zhì)情況不同的是，當(dāng)兩種溶膠的用量恰能使其所帶電荷的量相等時，才會完全聚沉，否則會不完全聚沉，甚至不聚沉。加入大分子溶液太少時，會促使溶膠的聚沉，稱為敏化作用；當(dāng)加入大分子溶液的量足夠多時，會保護(hù)溶膠不聚沉。2024/8/7當(dāng)加入的大分子物質(zhì)的量不足時，憎液溶膠的膠

粒粘附在大分子上，大分子起了一個橋梁作用，把膠

粒聯(lián)系在一起，使之更容易聚沉。敏化作用例如，對SiO2進(jìn)行重量分析時，在SiO2的溶膠中加入少量明膠，使SiO2的膠粒粘附在明膠上，便于聚沉后過濾，減少損失，使分析更準(zhǔn)確。2024/8/7敏化作用2024/8/712.7大分子概說三種溶液性質(zhì)的比較大分子分類2024/8/7三種溶液性質(zhì)的比較2024/8/7大分子分類

Staudinger把相對分子質(zhì)量大于104的物質(zhì)稱之為大分子，主要有：

天然大分子：如淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、核酸和各種生物大分子等。

人工合成大分子：如合成橡膠、聚烯烴、樹脂和合成纖維等。

合成的功能高分子材料有：光敏高分子、導(dǎo)電性高分子、醫(yī)用高分子和高分子膜等。2024/8/712.8大分子相對摩爾質(zhì)量聚合物摩爾質(zhì)量的表示法數(shù)均摩爾質(zhì)量質(zhì)均摩爾質(zhì)量

Z均摩爾質(zhì)量粘均摩爾質(zhì)量粘度的類型用粘度法測摩爾質(zhì)量2024/8/7聚合物摩爾質(zhì)量的表示法數(shù)均摩爾質(zhì)量質(zhì)均摩爾質(zhì)量

Z均摩爾質(zhì)量粘均摩爾質(zhì)量由于聚合過程中，每個分子的聚合程度可以不一樣，所以聚合物的摩爾質(zhì)量只能是一個平均值。而且，測定和平均的方法不同，得到的平均摩爾質(zhì)量也不同。常用有四種平均方法，因而有四種表示法：2024/8/7數(shù)均摩爾質(zhì)量<Mn>數(shù)均摩爾質(zhì)量可以用端基分析法和滲透壓法測定。有一高分子溶液，各組分的分子數(shù)分別為N1，N2，…,NB,其對應(yīng)的摩爾質(zhì)量為M1，M2，…，MB。則數(shù)均摩爾質(zhì)量的定義為：2024/8/7質(zhì)均摩爾質(zhì)量<Mm>質(zhì)均摩爾質(zhì)量可以用光散射法測定。設(shè)B組分的分子質(zhì)量為mB，則質(zhì)均摩爾質(zhì)量的定義為：2024/8/7Z均摩爾質(zhì)量<Mz>在光散射法中利用Zimm圖從而計(jì)算的高分子摩爾質(zhì)量稱為Z均摩爾質(zhì)量，它的定義是：

式中：2024/8/7粘均摩爾質(zhì)量<Mv>用粘度法測定的摩爾質(zhì)量稱為粘均摩爾質(zhì)量。它的定義是：式中為與溶劑、大分子化合物和溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。，為分子的質(zhì)量。2024/8/7粘度的類型設(shè)純?nèi)軇┑恼扯葹?，大分子溶液的粘度為，兩者不同的組合得到不同的粘度表示方法：1.相對粘度

2.增比粘度

3.比濃粘度

4.特性粘度2024/8/7

特性粘度是幾種粘度中最能反映溶質(zhì)分子本性的一種物理量，由于它是外推到無限稀釋時溶液的性質(zhì)，已消除了大分子之間相互作用的影響，而且代表了無限稀釋溶液中，單位濃度大分子溶液粘度變化的分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)方法是用粘度計(jì)測出溶劑和溶液的粘度和，計(jì)算相對粘度和增比粘度。用粘度法測定摩爾質(zhì)量當(dāng)溫度、聚合物和溶劑體系選定后，大分子溶液的粘度僅與濃度和聚合物分子的大小有關(guān)。2024/8/7以對c作圖，得一條直線，以對c作圖得另一條直線。將兩條直線外推至濃度，得到特性粘度。從如下經(jīng)驗(yàn)式求粘均摩爾質(zhì)量。式中和為與溶劑、大分子物質(zhì)和溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，有表可查。用粘度法測定摩爾質(zhì)量2024/8/7

用粘度法測定摩爾質(zhì)量2024/8/712.9Donnan平衡大分子電解質(zhì)的膜平衡膜平衡的三種情況（1）不電離的大分子溶液（2）能電離的大分子溶液（3）外加電解質(zhì)時的大分子溶液2024/8/7大分子電解質(zhì)的膜平衡

在大分子電解質(zhì)中通常含有少量電解質(zhì)雜質(zhì)，即使雜質(zhì)含量很低，但按離子數(shù)目計(jì)還是很可觀的。

在半透膜兩邊，一邊放大分子電解質(zhì)，一邊放純水。大分子離子不能透過半透膜，而離解出的小離子和雜質(zhì)電解質(zhì)離子可以。

由于膜兩邊要保持電中性，使得達(dá)到滲透平衡時小離子在兩邊的濃度不等，這種平衡稱為膜平衡或唐南平衡。

由于離子分布的不平衡會造成額外的滲透壓，影響大分子摩爾質(zhì)量的測定，所以又稱之為唐南效應(yīng)，要設(shè)法消除。2024/8/7膜平衡的三種情況由于大分子物質(zhì)的濃度不能配得很高，否則易發(fā)生凝聚，如等電點(diǎn)時的蛋白質(zhì)，所以產(chǎn)生的滲透壓很小，用這種方法測定大分子的摩爾質(zhì)量誤差太大。（1）不電離的大分子溶液

其中是大分子溶液的濃度。

由于大分子P不能透過半透膜，而H2O分子可以，所以在膜兩邊會產(chǎn)生滲透壓。滲透壓可以用不帶電粒子的范霍夫公式計(jì)算，即：2024/8/7膜平衡的三種情況（2）能電離的大分子溶液

蛋白質(zhì)分子Pz+

不能透過半透膜，而Na+可以，但為了保持溶液的電中性，Na+也必須留在Pz-同一側(cè)。由于大分子中z的數(shù)值不確定，就是測定了也無法正確地計(jì)算大分子的摩爾質(zhì)量。以蛋白質(zhì)的鈉鹽為例，它在水中發(fā)生如下離解：這種Na+在膜兩邊濃度不等的狀態(tài)就是唐南平衡。因?yàn)闈B透壓只與粒子的數(shù)量有關(guān)，所以：2024/8/7在蛋白質(zhì)鈉鹽的另一側(cè)加入濃度為的小分子電解質(zhì)，如上圖。雖然膜兩邊NaCl的濃度不等，但達(dá)到膜平衡時NaCl在兩邊的化學(xué)勢應(yīng)該相等，即：膜平衡的三種情況（3）外加電解質(zhì)時的大分子溶液達(dá)到膜平衡時（如下圖），為了保持電中性，有相同數(shù)量的Na+

和Cl-擴(kuò)散到了左邊。所以：2024/8/7膜平衡的三種情況2024/8/7膜平衡的三種情況即由于滲透壓是因?yàn)槟蛇叺牧Ｗ訑?shù)不同而引起的，所以：設(shè)活度系數(shù)均為1，得：即解得2024/8/7（A）當(dāng)加入電解質(zhì)太少，，與(2)的情況類似：膜平衡的三種情況將代入計(jì)算式得：（B）當(dāng)加入的電解質(zhì)足夠多，，則與(1)的情況類似：這就是加入足量的小分子電解質(zhì)，消除了唐南效應(yīng)的影響，使得用滲透壓法測定大分子的摩爾質(zhì)量比較準(zhǔn)確。2024/8/712.1憎液溶膠有哪些特征？12.10輔導(dǎo)答疑12.1

答：(1)特有的分散程度。膠粒的大小一般在1－100nm之間，所以有動力穩(wěn)定性強(qiáng)、散射作用明顯、不能通過半透膜、滲透壓低等特點(diǎn)。(2)多相不均勻性。膠團(tuán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是一個具有相界面的超微不均勻質(zhì)點(diǎn)。(3)

熱力學(xué)不穩(wěn)定性。由于膠粒小、表面積大、表面能高，有自動聚結(jié)降低表面能的趨勢。所以要有穩(wěn)定劑存在，由于帶電的溶劑化層存在，可保護(hù)膠粒不聚沉。2024/8/712.2有穩(wěn)定劑存在時膠粒優(yōu)先吸附哪種離子？輔導(dǎo)答疑12.2

答：穩(wěn)定劑一般是略過量的某一反應(yīng)物。膠核首先吸附與膠核中相同的那個離子。例如，制備AgI溶膠時，若KI略過量，膠核優(yōu)先吸附I-離子，利用同離子效應(yīng)保護(hù)膠核不被溶解。若穩(wěn)定劑是另外的電解質(zhì)，膠核優(yōu)先吸附的是使自己不被溶解的離子，或轉(zhuǎn)變成溶解度更小的沉淀的離子。一般優(yōu)先吸附水化作用較弱的陰離子，所以自然界的天然膠粒如泥沙、豆?jié){、橡膠等都帶負(fù)電。2024/8/712.3在一個U型管中間，放用AgCl晶體組成的多孔塞,管中放濃度為0.001mol.dm-3的KCl溶液。多孔塞兩邊放接直流電源的電極。通電時溶液將向哪一極方向移動?將KCl濃度增加100倍,溶液流動速度是變慢了還是變快了？輔導(dǎo)答疑12.3

答：因?yàn)锳gCl晶體優(yōu)先吸附Cl-離子，多孔塞帶負(fù)電，介質(zhì)帶正電，所以電滲時液體向負(fù)極移動。KCl濃度增加，ζ電位下降，電滲速度變慢。當(dāng)用AgNO3代替KCl，AgCl優(yōu)先吸附Ag+離子，介質(zhì)帶負(fù)電，電滲方向與剛才相反。2024/8/712.4貯油罐中通常要加入少量有機(jī)電解質(zhì)，否則有爆炸的危險，這是為什么？輔導(dǎo)答疑12.4

答：因?yàn)橛椭谐：行∷?，形成油包水的乳狀液，水滴帶有電荷。進(jìn)入貯油罐后，由于重力的作用，小水滴下沉，會產(chǎn)生一定的沉降電勢，給油罐帶來危險。所以加入一定量的有機(jī)電解質(zhì)，增加油的電導(dǎo)，減小沉降電勢，防止事故的發(fā)生。2024/8/712.5為什么輸油管和運(yùn)送有機(jī)液體的管道要接地？輔導(dǎo)答疑12.5

答：在用泵輸送石油或其它碳?xì)浠衔飼r，由于壓差迫使液體流動，在擴(kuò)散層和管道表面會產(chǎn)生電勢差，這是流動電勢，在高壓下會產(chǎn)生火花。為了防止事故發(fā)生，都將這種管道接地或加入有機(jī)電解質(zhì)。2024/8/712.6在生物醫(yī)學(xué)工程中的人工腎臟利用了膠體化學(xué)中的什么原理？輔導(dǎo)答疑12.6

答：利用了滲析和超過濾原理。因?yàn)檠菏呛卸喾N蛋白質(zhì)、離子和大量水的膠體體系。腎臟的功能之一是利用它的滲透膜來除去血液中的有害物質(zhì)和排泄水分。當(dāng)病人的腎功能衰竭以后，醫(yī)生要定時給病人進(jìn)行血液透析。即將病人的血液進(jìn)行體外循環(huán)，通過人工腎臟的滲透膜，將血液中的有害物質(zhì)除去。另外利用滲透膜兩邊的壓差，將多余的水分除去，起到超過濾的作用。2024/8/712.7為什么明礬能將渾濁的水澄清？輔導(dǎo)答疑12.7

答：明礬是硫酸鉀鋁復(fù)鹽。溶于水后產(chǎn)生K+，Al3+等離子。另外，Al3+離子在水中發(fā)生水解，產(chǎn)生Al(OH)3絮狀膠體?；鞚岬乃杏写罅繋ж?fù)電的泥沙膠粒，受Al3+離子作用很快凝聚，并與Al(OH)3膠體發(fā)生相互作用而一起下沉。所以明礬能使混水迅速變清。但這種含Al3+離子的水不能多吃。2024/8/712.8用電解質(zhì)把豆?jié){點(diǎn)成豆腐，有三種鹽：NaCl,MgCl2,CaSO4.2H2O,哪種聚沉能力最強(qiáng)？輔導(dǎo)答疑12.8

答：點(diǎn)豆腐是將豆?jié){膠粒聚沉，變成凝膠。天然的豆?jié){膠粒帶負(fù)電，電解質(zhì)中正離子起作用。顯然NaCl聚沉能力最弱，Mg2+和Ca2+離子聚沉能力差不多，但由于MgCl2中Cl