物理化学核心教程(版)思考题习题答案—胶体分散系统.docVIP

第十章 胶体分散系统 一．基本要求 1．了解胶体分散系统的特有的分散程度、多相不均匀性和热力学不稳定性等三个主要基本特性。 2．了解憎液溶胶在动力性质、光学性质和电学性质等方面的特点，以及如何应用这些特点，对憎液溶胶胶粒的大小、形状和的带电情况等方面进行研究。 3．掌握憎液溶胶在稳定性方面的特点，知道外加电解质对憎液溶胶稳定性影响的本质，会判断电解质的聚沉值和聚沉能力的大小。 4．了解大分子溶液与憎液溶胶的异同点，了解胶体分散系统的平均摩尔质量的多种测定方法。 5．了解凝胶的基本性质和纳米科技的基本内容和广泛的应用前景。 二．把握学习要点的建议 胶体分散系统以其特有的分散程度、多相不均匀性和热力学不稳定性这三个基本特性，使得与一般的分子分散系统或粗分散系统在性质上有很大的不同，主要表现在：动力性质、光学性质和电学性质等方面。不能把憎液溶胶的三个基本特性与它在动力、光学和电学方面的性质混为一谈。 了解憎液溶胶的动力性质、光学性质和电学性质，目的是将它区别于分子分散系统和粗分散系统，利用这些性质可以对胶粒的大小、形状和带电情况进行研究。 大分子溶液与憎液溶胶在组成上完全是两回事，大分子溶液是分子分散系统，是亲液溶胶，仅仅是因为大分子溶液的分子大小与憎液溶胶胶粒的大小相仿，在粒度效应方面有一点共同之处，才放在一起研究，其实两者在光学性质、电学性质和受外来电解质影响方面有很大的区别。大分子是由小分子单体聚合而成的，由于聚合的程度不同，所形成分子的大小也不同，所以大分子物质的摩尔质量只是一个平均值，而且随着摩尔质量测定方法的不同，所得的摩尔质量的值也不同。 纳米科技目前是许多学科的研究热点，采用较多的溶液相制备纳米材料的的方法是类似于制备溶胶的方法，学好胶体分散系统的性质，对纳米材料的研究有很大的帮助。 这一章的计算题不多，主要是掌握憎液溶胶的制备、净化、各种性质以及广阔的应用前景。 三．思考题参考答案 1．憎液溶胶有哪些特征？ 答：主要有三个特征： （1）特有的分散程度。胶粒的大小一般在1－100 nm之间，所以有动力稳定性强、不能通过半透膜、扩散慢和对光的散射作用明显等特点。 （2）多相不均匀性。胶团结构复杂，胶粒是大小不等的超微不均匀质点，胶粒与介质之间存在相界面。 （3）热力学不稳定性。由于胶粒小、表面积大、表面能高，所以有自动聚结以降低表面能的趋势。在制备溶胶时要加适量的稳定剂，这样在胶粒外面就会形成带电的溶剂化层，利用相同电荷相斥的性质，保护胶粒不聚沉。 2．有稳定剂存在时胶粒优先吸附哪种离子？ 答：制备溶胶时，一般是将略过量的某一反应物作为稳定剂。胶核优先吸附的是与作为胶核的化合物中相同的那个离子。例如，在制备溶胶时，若用略过量的KI作为稳定剂，则胶核优先吸附离子，若用略过量的作为稳定剂，则胶核优先吸附离子，利用同离子效应保护胶核不被溶解。若稳定剂是另外的电解质，胶核将优先吸附使自己不被溶解的离子，或转变成溶解度更小的沉淀的那种离子。在通常情况下，胶核优先吸附水化作用较弱的阴离子，所以自然界中的天然溶胶如泥浆水、豆浆和天然橡胶等，其胶粒都带负电。 3．把人工培育的珍珠长期收藏在干燥箱内，为什么会失去原有的光泽? 能否再恢复? 答：珍珠是一种胶体分散系统，其分散相为液体水，分散介质为蛋白质固体。珍珠长期在干燥箱中存放，作为分散相的水在干燥箱中逐渐被蒸发，胶体分散系统被破坏，故失去光泽。这种变化是不可逆的，珍珠的光泽不可能再恢复。通常在珍珠表面要覆盖一层保护膜，保护水分不被蒸发，保护蛋白质不因被氧化而发黄。 4．当一束会聚光线通过憎液溶胶时，站在与入射光线垂直方向的同学，看到光柱的颜色是淡蓝色；而站在与入射光180o方向的同学看到的是橙红色，这是为什么？ 答：站在与入射光线垂直方向（即侧面）的同学，看到的是胶粒的散射光。根据瑞利公式，入射光的波长越短，其散射光就越强。所以，蓝色、紫色等短波长的光容易被散射，其散射光主要呈淡蓝色。而对着入射光看的同学，看到的是经散射后的透射光。在白光中，波长较短的蓝色、紫色光已大部分被散射掉了，剩下的透射光中主要是以波长较长的黄光和红光为主，所以看到的透射光是橙红色的。 5．为什么有的烟囱冒出的是黑烟，有的却是青烟？ 答：在燃烧不完全时，烟囱冒出的烟是黑色的，因为烟灰的粒子较大，属于粗分散系统，对入射光主要发生光的吸收和反射，人们看到的黑色是从大的烟灰粒子上反射出来的光，这种大的烟灰粒子在空气中会很快沉降。当燃烧完全时，从烟囱冒出的灰粒极小，落到了胶体的粒径范围，灰粒的直径已小于可见光的波长，对入射光主要发生散射作用。而短波长的蓝光、紫光的散射作用强，所以散射光主要呈蓝青色，所以看到的是青烟。实际上，看到的呈蓝青色的并不是小灰粒的本身，而是它发出的散射光所形成的光点，要比小灰粒的本身大好