物理化学-12章_胶体化学
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目 录第一部分 名校考研真题第7章 电化学第8章 量子力学基础第9章 统计热力学初步第10章 界面现象第11章 化学动力学第12章 胶体化学第二部分 课后习题第7章 电化学第8章 量子力学基础第9章 统计热力学初步第10章 界面现象第11章 化学动力学第12章 胶体化学答:分散相粒子直径d介于1~1000nm范围内的高分散系统称为胶体系统。
胶体系统的主要特征:高分散性、多相性和热力学不稳定性。
答:在暗室中,将一束经过聚集的光线投射到胶体系统上,在与入射光垂直的方向上,可观察到一个发亮的光锥,称为丁泽尔效应。
丁泽尔效应的实质是胶体粒子对光的散射。
可见光的波长在400~760nm的范围内,而一般胶体粒子的尺寸为1~1000nm。
当可见光投射到胶体系统时,如胶体粒子的直径小于可见光波长,则发生光的散射现象,产生丁泽尔效应。
答:胶体粒子带电、溶剂化作用和布朗运动是溶胶稳定存在的三个重要原因。
(1)胶体粒子表面通过以下两种方式而带电:①固体表面从溶液中有选择性地吸附某种离子而带电;②固体表面上的某些分子、原子在溶液中发生解离,使固体表面带电。
各胶体粒子带同种电荷,彼此之间相互排斥,有利于溶胶稳定存在。
(2)溶剂化作用:对于水为分散介质的胶体系统,胶粒周围存在一个弹性的水化外壳,增加了溶胶聚合的机械阻力,有利于溶胶稳定。
(3)布朗运动:分散相粒子的布朗运动足够强时,能够克服重力场的影响而不下沉,这种性质称为溶胶的动力稳定性。
答:胶体粒子带电、溶剂化作用及布朗运动是溶胶稳定的三个重要原因。
中和胶体粒子所带的电荷,降低溶剂化作用皆可使溶胶聚沉。
其中,加入过量的电解质(尤其是含高价反离子的电解质)是最有效的方法。
原因:增加电解质的浓度和价数,可以使扩散层变薄,斥力势能下降。
随电解质浓度的增加,使溶胶发生聚沉的势垒的高度相应降低。
当引力势能占优势时,胶体粒子一旦相碰即可聚沉。
答:乳化剂分子具有一端亲水而另一端亲油的特性,其两端的横截面通常大小不等。
1.胶体的定义及分类胶体(Colloid)又称胶状分散体(colloidal dispersion)是一种较均匀混合物,在胶体中含有两种不同状态的物质,一种分散相,另一种连续相。
分散质的一部分是由微小的粒子或液滴所组成,分散质粒子直径在1~100nm之间的分散系是胶体;胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系,这是一种高度分散的多相不均匀体系。
按照分散剂状态不同分为:气溶胶——以气体作为分散剂的分散体系。
其分散质可以是液态或固态。
(如烟、雾等)液溶胶——以液体作为分散剂的分散体系。
其分散质可以是气态、液态或固态。
(如Fe(OH)3胶体)固溶胶——以固体作为分散剂的分散体系。
其分散质可以是气态、液态或固态。
(如有色玻璃、烟水晶)按分散质的不同可分为:粒子胶体、分子胶体。
如:烟,云,雾是气溶胶,烟水晶,有色玻璃、水晶是固溶胶,蛋白溶液,淀粉溶液是液溶胶;淀粉胶体,蛋白质胶体是分子胶体,土壤是粒子胶体。
2.胶体的不同表征方式胶体分散体系分为单分散体系和多分散体系。
单分散系表征可以用分散度、比表面积法(不规则形状包括单参数法,双参数法和多参数法)多分散体系可以用列表法、作图法,如粒子分布图,粒子累计分布图。
用激光粒度分析仪测定。
胶体的稳定性一般用zeta电位来表征。
zeta电位为正,则胶粒带正电荷,zeta电位为负,则胶粒带负电荷。
zeta电位绝对值越高,稳定性越好,分散度越好,一般绝对值>30mV说明分散程度很好。
胶体的流变性表征—黏度。
可用毛细管黏度计,转筒黏度计测定。
3.有两种利用光学性质测定胶体溶液浓度的仪器;比色计和浊度仪,分别说明它们的检测原理比色计它是一种测量材料彩色特征的仪器。
比色计主要用途是对所测材料的颜色、色调、色值进行测定及分析。
工作原理:仪器自身带有一套从淡色到深色,分为红黄蓝三个颜色系列的标准滤色片。
仪器的工作原理是基于颜色相减混合匹配原理。
罗维朋比色计目镜筒的光学系统将光线折射成90°并将观察视场分成可同时观察的左右两个部分,其中一部分是观察样品色的视场;另一部分是观察参比色(即罗维朋色度单位标准滤色片)的视场。
物理化学下册第五版天津大学出版社第十二章胶体化学习题答案12.1 如何定义胶体系统?总结交替的主要特征。
解:分散相粒子在某方向上的线度在1~100nm范围内的高度分散系统成为胶体系统。
胶体系统的主要特征是高度分散、多相性和热力学不稳定性。
12.2 丁铎尔效应的实质及其产生的条件?解:丁铎尔效应实质是光的散射作用引起的。
粒子的半径小于入射光的波长时才能观察到丁铎尔效应。
12.3 简述斯特恩双电层模型的要点指出热力学电势、斯特恩(stern)电势和ζ电势的区别?解:Stern 模型:固定层+扩散层、三个面、三个电势。
具体如下:1924年斯特恩提出扩散双电层:离子有一定的大小;部分反离子被牢固吸附,形成固定吸附层或斯特恩固体面;Stern面:Stern层中反离子电性中心所形成的假想面;滑动面:固液两相发生相对移动时界面。
热力学电势0:固体面—溶液本体;Stern电势:Stern面—溶液本体;电势:滑动面—溶液本体12.4 溶胶能在一定时间内稳定存在的主要原因?解:分散相粒子的带电、溶剂化作用以及布朗运动是溶胶系统相当长得时间范围内可以稳定存在的主要原因。
12.5 破坏胶体最有效的办法是什么?说明原因。
解:破坏胶体最有效的办法是在溶胶中加入过量的含有高价相反号离子的电解质。
这主要是因为电解质的浓度或价数增加时,都会压缩扩散层,是扩散层变薄,电势降低,斥力势能降低,当电解质的浓度足够大时就会使溶胶发生聚沉;若加入的反号离子发生吸附,斯特恩层内的反离子数目增加,使胶体粒子的带电量降低,而导致碰撞聚沉。
过量的电解质加入,还将使胶体粒子脱水,失水化外壳而聚沉。
12.6 K、Na等碱金属的皂类作为乳化剂时,易于形成O/W型的乳状液;Zn、Mg等高价金属的皂类作为乳化剂时,易于形成W/O 型的乳状液。
解:乳化剂分子具有一端亲水而另一端亲油的特性,其两端的横截面不等。
当它吸附在乳状液的界面面层时,常呈现“大头”朝外,“小头”向里的几何构型,就如同一个个的锲子密集的钉在圆球上。
表面化学-胶体化学表面化学-胶体化学表面化学是研究物质表面的性质和现象的一门学科,而胶体化学则是表面化学的一个重要分支,研究胶体溶液中物质的性质和行为。
胶体化学的研究内容涉及到胶体的形成、稳定性、表面性质、胶体颗粒的相互作用以及胶体溶液的性质等。
本文将介绍表面化学和胶体化学的基本概念、研究方法以及应用领域。
表面化学最早起源于对溶液表面现象的研究,如水的表面张力、液滴的形成和液体的湿润性等。
表面化学研究的对象是固体和液体的界面以及液体和气体的界面,主要涉及到界面上的吸附现象、界面能和界面活性物质等。
固体-液体界面上的吸附现象包括离子吸附、分子吸附和表面电荷等,而液体-气体界面上的吸附现象则涉及到液滴形成和表面张力等。
胶体化学研究的是胶体溶液中胶体颗粒的性质和行为。
胶体是一种介于溶液和悬浮液之间的物质,其特点是颗粒很小,约为1纳米到1微米大小,并且能够在溶液中均匀分散。
胶体的稳定性是胶体化学研究的重要内容,稳定性的源于胶体颗粒表面的电荷,正负电荷的平衡使得颗粒之间相互排斥,从而保持胶体溶液的稳定性。
此外,胶体溶液中还包含着胶体的吸附、吸附剂的选择、界面张力、胶体性质的测定以及胶体与其他物质的相互作用等方面的研究内容。
表面化学和胶体化学的研究方法主要包括物理化学方法和化学方法两种。
物理化学方法包括表面张力测定、界面能测定、电化学方法、X射线衍射、电子显微镜等。
而化学方法包括有机合成、溶胶-凝胶法、聚合法、共沉淀法等多种方法。
表面化学和胶体化学在许多领域中都有重要的应用。
在光学领域中,胶体颗粒可以通过改变其尺寸和组成来调控其光学性质,从而应用于光学传感器、太阳能电池、红外吸收材料等。
在材料科学领域中,胶体颗粒可以通过自组装形成多孔材料和有序结构,具有较大的比表面积和孔径,被广泛用于催化剂、分离膜和储能材料等。
此外,表面化学和胶体化学还在生物医学、环境污染治理、油水分离、食品加工等领域发挥着重要的作用。
综上所述,表面化学和胶体化学是研究物质表面性质和胶体溶液行为的学科,涉及到物质界面的吸附现象、界面能、表面张力等。
第十二章胶体化学贾晓辉1.下列性质中既不属于溶胶动力学性质又不属于电动现象的是A.电导B.电泳C. Brown运动D. 沉降平衡2.在Tyndall效应中,关于散射光强度的描述,下列说法中不正确的是A 随入射光波长的增大而增大B 随入射光波长的减小而增大C 随入射光强度的增大而增大D 随粒子浓度的增大而增大3.对As2S3水溶胶,当以H2S为稳定剂时,下列电解质中聚沉能力最强的是A. KCl B. NaCl C. CaCl2 D. AlCl34.用等体积的0.05mol·m-3AgNO3溶液和0.1mol·dm-3KI溶液混合制备的AgI 溶胶,在电泳仪中胶粒向A.正极移动B.负极移动C.不移动D.不能确定5.对一胶粒带正电的溶胶,使用下列电解质聚沉时,聚沉值最小的是A. KClB. KNO3C. K2C2O4D. K3[Fe(CN)6]6.电动电势ζ是指A. 固体表面与滑移面的电势差B. 固体表面与溶液本体的电势差C. 滑移面与溶液本体的电势差D. 紧密层与扩散层分界处与溶液本体的电势差7.外加电解质可以使溶胶聚沉,直接原因是A. 降低了胶粒表面的热力学电势0B. 降低了胶粒的电动电势ζC. 同时降低了0和ζD. 降低了|0 |和|ζ|的差值蒋军辉胶体化学一.填空题1.溶胶系统所具有的三个基本特点是; ;。
2.在超显微镜下看到的光点是 ,比实际胶体的体积大数倍之多,能真正观测胶体颗粒的大小与形状的是_。
3.溶胶的动力性质包括。
4.用和反应制备溶胶当过量时胶团结构式为。
当过量时,胶团结构式为,在电泳实验中该溶胶的颗粒向移动。
5.关于胶体稳定性的D LVO理论认为,胶团之间的吸引力势能产生于;而排斥力势能产生于。
6.当用等体积的溶液制备Ag Br溶胶,其胶体结构为,请标出胶核,胶粒,胶团,上述溶胶在中,聚沉值最大的是。
7.在外加电场作用下,胶粒在分散介质中的移动称为。
8.胶体系统的光学性质表现为 ,电学性质表现为。
第十二章胶体化学练习题一、是非题(对者画√,错者画×)1、溶胶是均相系统,在热力学上是稳定的。
()2、长时间渗析,有利于溶胶的净化与稳定。
()3、有无丁达尔效应是溶胶和分子分散系统的主要区别之一。
()4、亲液溶胶的丁达尔效应应比憎液胶体强。
()5、在外加直流电场中,碘化银正溶胶向负电极移动,而其扩散层向正电极移动。
()6、新生成的Fe(OH)3沉淀中加入少量稀FeCl3溶液,会溶解,再加入一定量的硫酸盐溶液则又会沉淀。
()7、丁达尔效应是溶胶粒子对入射光的折射作用引起的。
()8、胶束溶液是高度分散的均相的热力学稳定系统。
()9、胶体粒子的扩散过程和布朗运动本质上都是由粒子的热运动而发生的宏观上的定向迁移现象。
()10、在溶胶中加入电解质对电泳没有影响。
()11、溶胶粒子因带有相同符号的电荷而相互排斥,因而在一定时间内能稳定存在。
()12、同号离子对溶胶的聚沉起主要作用。
()13、大大过量电解质的存在对溶胶起稳定作用,少量电解质的存在对溶胶起破坏作用。
()14、由瑞利公式可知,分散介质与分散相之间折射率相差愈大,则散射作用愈显著。
是不是?()15、溶胶是亲液胶体,而大分子溶液是憎液胶体。
()16、乳状液必须有乳化剂存在才能稳定。
()17、晴朗的天空是蓝色,是白色太阳光被大气散射的结果。
()18、加入电解质可以使胶体稳定,加入电解质也可以使肢体聚沉;二者是矛盾的。
()19、溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统。
()20、能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶。
()二、选择题:1、大分子溶液分散质粒子的线尺寸为:()(1)>1μm (2)<1μm (3)1nm- 1μm2、溶胶和大分子溶液: ()(1)都是单相多组分系统(2)都是多相多组分系统(3)大分子溶液是单相多组分系统, 溶胶是多相多组分系统(4)大分子溶液是多相多组分系统, 溶胶是单相多组分系统3、下列分散系统中丁达尔效应最强的是: (),其次是: ()(1)空气(2)蔗糖水溶液(3)大分子溶液(4)硅胶溶胶4、向碘化银正溶胶中滴加过量的KI溶液,则所生成的新溶胶在外加直流电场中的移动方向为: ()(1)向正极移动(2)向负极移动(3)不移动5、电动现象直接与: ()有关.(1)固体表面热力学电势(2)斯特恩电势(3)动电电势(4)表面电荷密度6、在两个充满0.001mol.dm-3AgNO3溶液的容器中间是一个由固体制成的多孔塞,塞中细孔充满了AgNO3溶液,在两管口中插入电极,充以直流电,容器中液体( )移动,当以0.1mol.dm-3AgNO3代替0.001mol.dm-3AgNO3时,加以相同电压后,液体的流动( ),如果以KCL溶液代替AgNO3溶液时,液体的流动( )移动。
思考题:1.为什么加入与胶体粒子电荷异号离子能引起聚沉呢?2.在进行重量分析实验时,为了尽可能使沉淀完全,通常加入大量电解质,或将溶胶适当加热,为什么?试从胶体分散体系观点解释。
3.胶粒吸附稳定离子时有何规律?4.影响胶粒电泳速率的主要因素有哪些?电泳现象说明什么问题?5.什么是ζ-电势?如何确定ζ-电势的正、负号?选择题:1.溶胶与大分子溶液的相同点是(C)A.热力学稳定体系B.热力学不稳定体系C. 动力学稳定体系D. 动力学不稳定体系2.稀的砷酸溶液中通入H2S制备As2S3溶胶,H2S适当过量,则胶团结构为(B)A.[(As2S3)m·nH+,(n-x)HS—]x+·xHS—B.[(As2S3)m·nHS—,(n-x)H+]x-·xH+C. [(As2S3)m·nH+,(n-x)HS—]x-·xHS—D. [(As2S3)m·nHS—,(n-x)H+]x+·xHS-3.下列诸性质中,哪一个属于亲液溶胶(A)A.溶胶与凝胶作用可逆B.需要第三种物质作稳定剂C. 对电解质十分敏感D. 丁达尔效应很强4.关于ζ-电势,描述错误的是(C)A.是指胶粒的相对运动边界与液体内部的电位差B.其值随外加电解质而变化C. 其值一般高于热力学电势D. 有可能因外加电解质而改变符号5.有两种利用光学性质测定溶胶浓度的仪器:比色计和比浊计,它们分别观察胶体溶液的(B)A.透射光、折射光B.透射光、散射光C. 透射光、反射光D. 折射光、散射光6.大分子溶液分散质的粒子尺寸为(C)A.> 1μm B.< 1 nm C. 1 nm ~ 1μm D. > 1 mm7.下列分散系统中,丁达尔效应最强的是(D)A.空气B.蔗糖水溶液 C. 大分子溶液 D.硅胶溶胶8.向碘化银正溶胶中滴加过量的KI溶液,生成的新溶胶在外加直流电场中的移动方向为(A)A.向正极移动B.向负极移动 C. 不移动 D.无法确定9.用0.08mol·L-1的KI和0.1mol·L-1的AgNO3溶液等体积混合制成水溶胶,电解质CaCl2、Na2SO4、MgSO4对它的聚沉能力顺序为(C)A.Na2SO4 > CaCl2 > MgSO4B.MgSO4 > Na2SO4 > CaCl2C. Na2SO4 > MgSO4 > CaCl2D. CaCl2 > Na2SO4 > MgSO410.下面属于水包油型乳状液(O/W型)基本性质之一的是BA.易于分散在油中B.导电性强C. 导电性弱D. 乳化剂的特点是亲油性强11.将两滴K4[Fe(CN)6]水溶液滴入过量的CuCl2水溶液中形成亚铁氰化铜正溶胶,下列四种电解质聚沉值最大的是(A )A. KBrB.K2SO4C. K4[Fe(CN)6]D. NaCl12.在相同的温度及浓度下,同一高分子化合物在良性溶剂中与在不良性溶剂中其散射强度是 ( )A. 在良性溶剂中的散射强度大于在不良性溶剂中的散射强度B. 在良性溶剂中的散射强度小于在不良性溶剂中的散射强度C. 在良性溶剂中的散射强度等于在不良性溶剂中的散射强度D. 无法确定13. 下列属于溶胶光学性质的是( B )A .唐南平衡 B. 丁达尔效应C .电泳 D. 沉降平衡14. 在等电点上,两性电解质(如蛋白质、血浆等)和溶胶在电场中(C )A .向正极移动 B. 向负极移动C .不移动 D.无法确定15. 胶体系统产生丁达尔现象的实质是胶体粒子对光的 ( C )A .反射 B. 透射 C .散射 D. 衍射16. 若分散相固体微小粒子表面吸附负离子,则该胶体粒子的ζ-电势( B )A .大于零 B. 小于零 C .等于零 D. 等于外加电势差17. 对于以AgNO 3为稳定剂的AgCl 水溶胶胶团结构,被称为胶体粒子的是( D )A .m AgCl ][ B. -+--⋅x m Ag x n nNO AgCl })(]{[3C .-+-+⋅-⋅33})(]{[xNO NO x n nAg AgCl x m D. +-+-⋅x m NO x n nAg AgCl })(]{[318. 一定量以KI 为稳定剂的AgI 溶胶,分别加入浓度c 相同的下列电解质溶液,在一定时间范围内,聚沉值最小的是 ( A )A .La(NO 3)3 B. NaNO 3 C .KNO 3 D.Mg(NO 3)219. 作为乳化剂的表面活性剂分子大的一端亲水,小的一端亲油,则此乳化剂有利于形成( )型乳状液A .O/W B. O/W C .O/W 和O/W D. 不确定20. 使用明矾KAl(SO 4)2·12H 2O 来净水,主要是利用( A )A. 胶体的特性吸附B. 电解质的聚沉作用C. 溶胶之间的相互作用D. 高分子的絮凝作用判断题1. ζ-电势在数值上一定小于热力学电势。
第12章胶体化学思考题1.憎液溶胶有哪些特征?2.有稳定剂存在时胶粒优先吸附哪种离子?3.当一束会聚光通过溶胶时,站在与光线垂直方向的同学,看到光柱的颜色是淡蓝色;而站在入射光180°方向的同学看到的是橙红色,这是为什么?4.为什么有的烟囱冒出的是黑烟,有的却是青烟?5.为什么晴天的天空呈蓝色?为什么日出、日落时云彩特别红?6.为什么危险信号灯用红色?为什么车辆在雾天行驶时雾灯规定用黄色?7.为什么做旋光分析时,光源用的是钠光灯?8.在一个U形管中间,放有用AgCl晶体组成的多孔塞,管中放有浓度为0.001mol·dm-3的KCl溶液。
多孔塞两边放直流电源的电极。
通电时溶液将向哪一级移动?将KCl浓度增加100倍,介质流动速率是变慢还是变快?9.为什么输油管和运送有机液体的管道要接地?10.为什么明矾能将浑浊的水澄清?11.用电解质把豆浆点成豆腐,有三种盐:NaCl,MgCl2,CaSO4·2H2O,哪种聚沉能力最强?12.在能见度很小的雾天飞机急于起飞,地勤人员搬一个很大的高音喇叭,喇叭一开,很长一段时间跑道上的雾就消失了。
这是为什么?概念题1.在稀的砷酸溶液中,通过H2S以制备硫化砷溶胶(Ag2S),该溶胶的稳定剂是H2S,则其胶团结构式是:(A)[(As2S3)m·n H+(n-x) HS-]x-·x HS-(B)[(As2S3)m·n HS- (n-x) H+]x-·x H+(C)[(As2S3)m·n H+(n-x) HS-]x+·x HS-(D)[(As2S3)m·n HS- (n-x) H+]x+·x H+2.溶胶的动力性质是有由于粒子的不规则运动产生的,在下列各种现象中,不属于溶胶动力性质的是:(A)渗透压(B)扩散(C)沉降平衡(D)电泳3.Tyndall现象是发生了光的什么结果?(A)散射(B)反射(C)折射(D)透射4.日出和日落时,太阳呈鲜红色的原因是:(A)蓝光波长短,透射作用显著(B)蓝光波长短,折射作用显著(C)红光波长长,透射作用显著(D)红光波长长,散射作用显著5.在电泳实验中,观察到分散相向阳极移动,表明:(A)胶粒带正电(B)胶粒带负电(C)动电电位相对于溶液本体为正(D)Stern面处电位相对溶液本体为正6.胶体粒子的Zeta电势是指:(A)固体表面与本体溶液之间的电位降(B)紧密层、扩散层分界处与本体溶液之间的电位降(C)扩散层与本体溶液之间的电位降(D)固液之间可以相对移动处与本体溶液之间的电位降7.溶胶的电学性质由于胶粒表面带电而产生,下列不属于电学性质的是:(A)布朗运动(B)电泳(C)电渗(D)沉降电势8.均匀的牛奶是乳浊液,从其中沉淀脂肪和蛋白质的方法是:(A)加入一些酒精(B)将牛奶静止(C)过滤(D)加酸9.对于过量的KI存在的AgI溶胶,下列电解质中聚沉能力最强的是:(A)NaCl (B)K3[Fe(CN)6](C)MgSO4(D)FeCl310.混合等体积的0.08mol·dm-3KI和0.1mol·dm-3AgNO3溶液,得到一溶胶系统,分别加入(1)MgSO4,(2)CaCl2,(3)Na2SO4,则其聚沉能力大小是:(A)(1)>(2)>(3)(B)(2)>(1)>(3)(C)(3)>(1)>(2)(D)(3)>(2)>(1)11.将大分子电解质NaR的水溶液用半透膜和水隔开,达到Donnan平衡时,膜外水的pH: (A)大于7(B)小于7(C)等于7(D)不能确定1.B2.D3.A4.C5.B6.D7.A8.D9.D 10.C 11. B。