第五章 膠體修改

1、第五章膠體第一節(jié)膠體分散系1. 相體系中具有相同化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的均勻部分。2. 相的特點(1)任何部分的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相同。(2)一個相并不一定是一種物質(zhì)，如食鹽水(NaCl和H2O)。3. 相的分類(1) 單相體系：如飽和食鹽水、糖水等。特點： 溶質(zhì)與溶劑已成一體，組分間沒有界面。(2) 多相體系： 如不溶于水的鹽溶液；水與油組成的體系等。特點：各組分的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不同，并具 有明顯的界面。三組概念：分散相：被分散的物質(zhì)分散介質(zhì)：容納分散相的連續(xù)介質(zhì)分散系分散相+分散介質(zhì)4. 分散系的分類(1) 按聚集狀態(tài)分（分散相-分散介質(zhì)） 氣氣（空氣）氣液（汽水）氣固（浮石）液氣（霧）液

2、液（牛奶） 液固（果凍）固氣（煙、塵）固液（溶液）固固（合金）(2) 按分散相粒子的大小分100 nm粗分散系（懸濁液、乳狀液）5. 分散度與比表面分散度：即物質(zhì)的分散程度，分散相粒子越小，分散程度越大。常用比表面衡量。比表面：單位體積的表面積，用符號S。表示。S（總表面積） S。= V （總體積）【例】：1立方厘米的正方體粒子。S。= S/V=6l2/l3=6厘米-1平均分為1012個小立方體后S。= 60000厘米-1(增大1萬倍)分散相粒子越小，分散程度越大6. 表面能液體或固體表面粒子比內(nèi)部粒子能量高，多出的這部分能量稱為體系的表面能。表面能的形成：處于表面的分子受力不均，合力指向液體

3、內(nèi)部。若要增大表面，必須克服液相內(nèi)部分子的引力而做功，功以勢能形式儲存于表面，即表面能。表面能即表面層分子比內(nèi)部分子多出的那部分能量。表面分子受到指向液體內(nèi)部的拉力，總是趨向于液體內(nèi)部移動，力圖縮小表面積。如微小液滴總是呈球形，小的液滴聚集變大，肥皂泡用力吹才變大等。這個結(jié)論對固體物質(zhì)同樣適用。高度分散的溶 膠比表面大，所以表面能也大，它們有自動聚 積成大顆粒而減少表面積的趨勢，稱為聚結(jié)不穩(wěn)定性。第二節(jié)溶膠溶膠的膠粒是由數(shù)目巨大的原子（或分子、離子）構(gòu)成的聚集體。直徑為1100 nm 的膠粒分散在分散介質(zhì)中，形成熱力學(xué)不穩(wěn)定分散系。一、溶膠的基本性質(zhì)（1） 光學(xué)性質(zhì)（丁達(dá)爾效應(yīng)）凸透鏡光源Fe

4、(OH)3膠體光錐丁達(dá)爾效應(yīng)示意圖光學(xué)原理：強(qiáng)光照到分散相粒子上，膠粒直徑（1- 100nm）略小于入 射光波（400-760nm），發(fā)生散射。 散射光也稱為乳光。在真溶液中，溶質(zhì)顆粒太?。ǘr離子一價離子一價、二價、三價反離子的臨界聚沉濃度與離子價數(shù)的六次方成反比，近似為：100 :1.6 : 0.13 1 6= 1 1 6: 2 1 6: 3 （2） 帶相同電荷的離子的聚沉能力雖然接近，但也略有不同。對負(fù)溶膠來說，其聚沉能力的相對 大小為：4H+ Cs+Rb+ NH + K+Na+Li+對正溶膠來說，其聚沉能力的相對大小為：F-Cl-Br-I-43不同電解質(zhì)對幾種溶膠的臨界聚沉濃度mmol

5、L -1As2S2(負(fù)溶膠)AgI(負(fù)溶膠)Al2O3(正溶膠)LiCl58LiNO3165NaCl43.5NaCl51NaNO3140KCl46KCl49.5KNO3136KNO360KNO350RbNO3126CaCl20.65Ca(NO3)22.40K2SO40.30MgCl20.72Mg(NO3)22.60K2Cr2O70.63MgSO40.81Pb(NO3)22.43K2C2O40.69AlCl30.093Al(NO3)30.067K3Fe(CN)60.081/2Al2(SO4)20.096La(NO3)30.069Al(NO3)20.095Ce(NO3)30.069442. 高分子

6、對溶膠的保護(hù)作用 在容易聚沉的溶膠中,加入適量的高分子，能顯著地提高溶膠的穩(wěn)定性，這種現(xiàn)象稱為高分子對溶膠的保護(hù)作用。 產(chǎn)生保護(hù)作用的原因是高分子吸附在膠粒的表面上， 包圍住膠粒，形成了一層高分子保護(hù)膜，阻止了膠 粒之間及膠粒與電解質(zhì)離子之間的直接接觸，從而增加了溶膠的穩(wěn)定性。45三氣溶膠（aerosol）n 由極小的固體或液體粒子懸浮在氣體介質(zhì)中所形成的分散系統(tǒng)稱為氣溶膠。n 圖示是各種氣溶膠的分散相粒子直徑的大致范圍。n 煙、霧的分散度較高， 粉塵的分散度低，后者穩(wěn)定性要差些。46第三節(jié) 高分子溶液 高分子化合物概念：單個分子相對分子量在一萬以上的大分子。 蛋白質(zhì)、核酸、糖原等都是與生命有

7、關(guān)的生物高分子，n 高分子溶液與溶膠性質(zhì)比較膠體物質(zhì)相同性質(zhì)不同性質(zhì)溶膠(1) 分散相粒子大小1100nm(2) 擴(kuò)散速率慢(3) 不能透過半透膜多相Tyndall現(xiàn)象明顯熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)對電解質(zhì)敏感高分子溶液均相Tyndall現(xiàn)象微弱熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)對電解質(zhì)不太敏感締合膠體均相熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)一、高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點(1) 一般具有碳鏈，碳鏈由大量稱為鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)單位連接而成，鏈節(jié)重復(fù)的次數(shù)叫聚合度， 以n表示。 天然橡膠鏈節(jié)戊二烯單位(-C5H8-) 纖維素、淀粉、糖原或高分子右旋糖酐， 鏈節(jié)為葡萄糖單位(-C6H10O5-)，通式(C6H10O5)n 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位是氨基酸。高分子化合物是

8、不同聚合度的同系物分子組成的混和物，它的聚合度和相對分子質(zhì)量指的都是平均值。高分子化合物分子鏈的長度以及鏈節(jié)的連接方式并不相同，因而形成線狀或分枝狀結(jié)構(gòu)。高密度聚乙烯的線型結(jié)構(gòu)低密度聚乙烯的枝型結(jié)構(gòu)(2) 柔性和分子內(nèi)旋轉(zhuǎn) 高分子鏈中含有很多單鍵，這些單鍵均可作內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而使高分子鏈很容易卷曲成各種不同形狀。稱為高分子鏈的柔性。二、高分子溶液的形成 溶脹：溶劑進(jìn)入高分子鏈，導(dǎo)致化合物舒展，體積成倍增長。 高分子化合物先溶脹，后溶解。 與水分子形成水合膜：穩(wěn)定性的主要原因。三、聚電解質(zhì)溶液n 蛋白質(zhì)等高分子化合物在水溶液中往往以離子形式存在，稱為聚電解質(zhì)。n 特征： 鏈上有很多荷電基團(tuán)，電荷密度

9、很大； 對極性溶劑的親合力很強(qiáng)； 分為陽離子、陰離子、離子三類。2. 等電狀態(tài)和等電點pI組成蛋白質(zhì)的氨基酸既有質(zhì)子給體，又有質(zhì)子受體，在溶液中常常發(fā)生解離，由于酸性解離和堿性解離的程度不同，氨基酸解離后的離子常常帶有電荷。但在某一pH值，酸性解離=堿性解離，此時離子的靜電荷為零，該pH 值稱為該物質(zhì)的等電點。NH + CH COO- + HONH CH COO- + H O+322223NH + CH COO- + HONH + CH COO+OH -3223254pH ，蛋白質(zhì)形成負(fù)離子。pH C H O 3-C H O 2-CH COO-465744634CI-NO3Br-I-CNS-

10、NH +K+Na+Li+鹽析中，無機(jī)鹽離子的價數(shù)不太重要，主要與離子 種類有關(guān)，陰離子起主要作用。五、高分子溶液的滲透壓和膜平衡 將高分子溶液與溶劑用半透膜隔開，可產(chǎn)生滲透現(xiàn)象； 滲透壓數(shù)值不符合vant Hoff公式； 濃度改變時，滲透壓的增加比濃度的增加要大得多。n 高分子溶液滲透壓與溶液的質(zhì)量濃度B(gL-1) 的關(guān)系：= RT 1rB M r+ BrB M rB是常數(shù)。通過測定，以/B對B作圖得直線， 外推至B 0時截距為RT/Mr。膜平衡或Donnan平衡用半透膜將聚電解質(zhì)溶液與小離子的電解質(zhì)溶液 隔開，小離子能透過而聚電解質(zhì)離子不能，但為 保持溶液的電中性，平衡時小離子在膜兩側(cè)分布 不均勻。Cl-從膜外向膜內(nèi)滲透，為保持電中性，必有相等數(shù)目的Na+同時進(jìn)入膜內(nèi)。平衡時，v進(jìn)= v出c(Na+)外c(Cl-)外 = c(Na+)內(nèi)c(Cl-)內(nèi)(c1 +x)x= (c2- x)2c2x = 2或x= c2c1 + 2c2c2c1 + 2c2當(dāng)c1c2時，x0，膜外幾乎一點也不透入膜內(nèi)當(dāng)c2c1時，x c2/2 ，有接近一半的NaCl透入膜內(nèi)，膜內(nèi)外NaCl濃度近似相等當(dāng)c2=c1時，x c2/2，