基础化学第三章.ppt

第三章　溶液与胶体 　　丁达尔现象的产生与分散相粒子的大小和入射光的波长有关。当分散相粒子的直径大于入射光的波长时，光发生反射，如粗分散系统；当分散相粒子的直径远远小于入射光的波长时,光发生透射，如溶液；当分散相粒子的直径略小于入射光的波长时，光发生散射，如胶体分散系统。 　　2.溶胶的动力学性质 　　动力学特征：在显微镜下可以观察到胶体粒子处在不停的、无规则的运动状态，因而表现出扩散、渗透、沉降等与溶胶粒子大小及形状等属性相关的运动特征，称为动力学特征。 　　（1）布朗运动 英国植物学家布朗在显微镜下观察悬浮在水中的花粉时，发现悬浮于水中的花粉粒子处于不停息的、无规则的热运动状态。后来人们在研究溶胶时，也发现了类似的现象，因此，把胶粒在介质中不停地作无规则运动的现象称为布朗运动。 　　实验表明，胶体粒子愈小，温度愈高，介质的粘度愈小，布朗运动愈强烈。 　　（2）扩散 在有浓度梯度存在时，物质粒子因热运动而发生宏观上定向迁移的现象，称为扩散。 发生扩散的主要原因是粒子的热运动，扩散过程的推动力是浓度梯度。胶粒质量越小，温度越高，溶胶的粘度越小，粒子运动速度越大，布朗运动也越剧烈，越容易扩散。 　　（3）沉降与沉降平衡 在重力场作用下胶粒受重力的作用而下降的现象称为沉降。 沉降与扩散是两个相反的作用，沉降力图把分散相粒子拉向容器的底部，扩散则力图使分散相粒子趋于均匀分布。对于一般溶液，由于扩散占绝对优势，因而无沉降现象。　　  当沉降速率等于扩散速率，系统处于沉降平衡状态。愈近容器的底部，单位体积溶胶中的胶粒数愈多，此时容器中胶粒的分布自上而下逐渐形成一定的浓度梯度。 　　3.溶胶的电学性质　　（1）电泳 在外电场的作用下，胶体粒子在分散介质中定向移动的现象，称为电泳。 电泳现象说明胶体粒子是带电的。 如下图是一种测定胶粒电泳的装置，U型管中加入红棕色Fe(OH)3 溶胶，小心地在溶胶面上注入无色NaCl溶液。通入直流电一 段时向后，便可看到负极一侧红棕色界面上升，而正极一 侧红棕色界面下降，说明Fe(OH)3溶胶胶粒带正电。由于 整个胶体系统是电中性的，所以胶粒带正电，介质必定 带负电。　（2）电渗 在多孔塞（或毛细管）的两端施加一定的电压，液体通过多孔塞而定向流动，这种现象称为电渗。电渗现象表明分散介质也是带电的。 　　电泳与电渗合称为电动现象。 ?四、胶团的结构 　　1.胶粒带电的原因 　　（1）吸附 吸附是胶粒带电的主要原因，因为溶胶是高度分散的多相体系，分散相粒子会有选择地从分散介质中吸附某种离子（称为吸附离子）作为稳定剂，使其表面带有一定的电荷。胶粒中的胶核（原子、分子的聚集体）优先有选择地吸附电解质中与其组成相似的离子。 　　分子聚集体组成的胶核吸附与其组成类似的FeO+而带正电荷。电荷符号相反的离子Cl-，称为反离子，反离子一方面受已带胶粒吸附离子的静电吸引，使它接近胶核，另一方面反离子因本身的扩散作用，分散到介质中。在大多数情况下，少部分负离子和胶粒紧密结合在一起，电泳时同时迁移。这部分离子和胶粒表面上的吸附离子共同形成的带电层称为紧密层。分布在胶粒外围的反离子浓度离胶粒越远越稀，形成符号与吸附层相反的另一个带电层－—扩散层。这样由吸附层和扩散层构成了电性相反的双电层。 继续点击 　　（2）胶核表面分子的解离 胶粒表面分子解离是胶粒带电的另一原因。例如，硅酸（SiO、H2O，即H2SiO3）溶胶的胶粒是由若干个SiO2分子聚集而成的。表面上的SiO2分子与水分子作用，在表面形成H2SiO3，它解离为SiO32-和H+。 　　H+扩散至水中，而SiO32-留在胶粒表面，所以H2SiO3胶粒带负电荷。 　　2.胶团的结构 　　胶团是由胶粒和扩散层构成的，其中胶粒又是由胶核和吸附层组成。胶核是溶胶中分散相分子、原子或离子的聚集体，是胶粒或胶团的核心。扩散层以外的均匀溶液为胶团间液，它是电中性的。溶胶是指胶团和胶团间液构成的分散系。　　例如在稀的AgNO3溶液中，缓慢地滴加少量的KI稀溶液，可得到AgI溶胶，过剩的AgNO3则起到稳定剂的作用。则生成 AgI正溶液胶的胶团结构式如下： 　　m为胶核中AgI的分子数，此值一般很大（约在103左右）；n为胶核所吸附的离子数，n的数值比m小得多；（n-x）是包含在紧密层中的反离子的数目；x为扩散层中反电荷离子数目。 　　若在稀的KI溶液中滴加AgNO3稀溶液，KI过量则起稳定剂的作用，AgI微粒表面吸附I-，胶核表示则带负电荷，k+为反离子（其中一部分被电势离子牢固吸引，另一部分组成扩散层。）如下图所示。 　　在书写上述胶团结构时，应注意电量平衡，即整个胶团中反离子所带的正电荷应等于胶核表面上的电荷数，也就是说整个