胶体的制备
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胶体制备原理
胶体制备原理是利用物质的溶解性以及表面活性剂等的作用,将固体或液体的微粒悬浮于另一种物质中,形成微观粒子的分散状态。
胶体的制备可通过以下几种途径:
1. 溶剂沉淀法:将胶体物质的溶液加入到另一种亲水性较差的溶剂中,由于亲水性的减弱,胶体物质会逐渐沉淀下来。
通过控制溶剂添加速度和搅拌条件,使得微粒在溶液中悬浮而不沉淀。
2. 凝胶法:将溶液中的胶体物质经过适当的处理,如改变温度、酸碱性等条件,使其发生凝胶作用,生成胶体凝胶。
凝胶是由胶体颗粒通过形成三维网络结构相互连接而形成的。
3. 乳化法:在两性或非离子表面活性剂的作用下,使两种不相溶的液体形成乳液。
通过搅拌、加热等操作,使两种液体相互分散和均匀分布,形成胶体乳液。
4. 电解法:利用电解作用,在电极表面生成胶体。
通过电解质的溶解和电解反应,电极表面会生成大量的胶体粒子。
胶体制备的原理在于利用物质表面的活性以及各种条件的调节,使胶体物质能够形成稳定的微粒分散状态。
通过控制溶剂、温度、pH值等因素,也可以调节胶体粒子的大小、形状以及分
散程度。
胶体具有很大的比表面积和界面活性,因此在科学研究和工业应用中具有重要的价值。
第二章2.1 胶体的制备2.2 胶体的凝聚222.3 胶体化学的发展方向2.1 胶体的制备原理:使分散质粒子大小在1nm ~ 100nm 之间胶体制备的两种方法:(1)物理分散(凝聚)法胶体中分子原子和离子分散质悬浮颗粒分子、原子和离子分散法凝聚法将悬浊液或乳浊液中的分散质分散;如:磨墨常见的胶体有:墨汁、碳素墨水、淀粉溶液等(2)化学结合法——溶质分子聚合成胶粒①水解法FeCl3 + 3H2O△Fe(OH)3(胶体)+3HCl红褐色注意:不能过度加热,以免出现Fe(OH)3胶体凝聚。
l() FeCl3溶液中存在微弱的水解,生成极少量的Fe(OH)3 ,加热, 加大水解程度, 使Fe(OH)3聚集成较大颗粒——胶体条件:饱和FeCl溶液、沸水3②复分解法AgNO3+KI=AgI(胶体)+KNO3浅黄色注意:浓度控制,浓度过大会生成沉淀,逐滴滴加,同时要不断振荡。
胶体较为稳定,但是长时间放置之后也会出现沉淀。
所以胶体通常现配现用所以胶体通常现配现用。
2.2 胶体的凝聚使胶体微粒凝聚成更大的颗粒,形成沉淀,从胶体为什么能够稳定存在?分散剂里析出的过程叫胶体的凝聚。
Q1:胶体为什么能够稳定存在胶粒带电、布朗运动如何破坏胶体的稳定状态要使胶体凝聚成沉淀就要减少或消除胶Q2:如何破坏胶体的稳定状态?要使胶体凝聚成沉淀,就要减少或消除胶体微粒表面吸附的电荷,使之减弱或失去电性排斥力作用,从而使胶粒在运动中碰撞结合成更大的颗粒。
实验往(1)加入电解质实验:往Fe(OH)3胶体中加入物质的量浓度相等的下列溶液:①MgSO 4溶液,②Na 2SO 4溶液,③溶液④溶液⑤MgCl 2溶液,④NaCl 溶液,⑤Na 3PO 4溶液现象:胶体变成浑浊状态,产生红褐色沉淀的量结论⑤>①=②>③>④结论:a. 加入电解质使Fe(OH)Fe(OH)加解质使()3胶体凝聚说明()3胶粒带电荷;b.b.不同电解质对Fe(OH)3胶体的凝聚效果不同,从电解质阳离子浓度的影响不能解释,但从阴离子3-2--对其影响PO 43>SO 42>Cl 说明Fe(OH)3胶体微粒带正电荷。
高中化学丨胶体的制备和性质!胶体的制备和性质知识点1、定义:分散质粒子大小在1nm~100nm之间的分散系称为胶体。
我们把这些分散质粒子称为胶体粒子。
胶体具有一些不同于溶液和浊液的特性。
2、胶体的分类:3、Fe(OH)3胶体的制备和精制:(1)Fe(OH)3胶体的制备:向烧杯中煮沸的蒸馏水中逐滴加入5~6滴FeCl3饱和溶液,继续加热煮沸至溶液呈红褐色,就得到Fe(OH)3胶体。
FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl使一束光线通过所得液体混合物,有丁达尔效应,证明形成了胶体。
(2)胶体的提纯与精制——渗析:利用半透膜将溶液和胶体分离的操作。
渗析是利用溶质粒子能通过半透膜而胶体粒子不能通过半透膜进行溶液和胶体的分离。
但渗析过程是可逆的,要达到分离目的应反复进行渗析或在流水中进行渗析。
4、胶体的性质:(1)丁达尔效应:一束光通过胶体时会产生一条光亮的通路,这种现象叫丁达尔效应。
实验:把盛有CuSO4溶液和Fe(OH)3胶体的烧杯置于暗处,分别用激光笔照射杯中的液体,在光束垂直的方向观察。
不产生光亮的通路产生光亮的通路丁达尔现象的原因:胶体中分散质微粒对可见光(波长为400~700nm)散射而形成的。
丁达尔现象的应用:丁达尔效应是区分溶液和胶体的物理方法。
生活中的丁达尔效应:夜晚用手电筒照射夜空、放电影时,放映室射到银幕上的光柱、光线透过树叶间的缝隙射入密林中(2)布朗运动:是指悬浮在液体或气体中的微粒做不停的、无秩序的运动。
胶体的粒子在胶体中不停地做无规则运动,这使胶体不容易聚集成质量较大的颗粒而沉降下来,这是布朗运动是胶体具有介稳性的次要原因。
(3)电泳现象:胶粒在外加电场作用下定向移动。
电泳现象证明了胶体粒子带有电荷。
胶体粒子带有电荷是因为胶体粒子可以通过吸附离子而带有电荷。
同种胶体粒子的电性相同,在通常情况下,它们之间的相互排斥阻碍了胶体粒子变大,使它们不易聚集。
这是胶体具有介稳性的主要原因。
胶体的制备
制备胶体的必要条件是要使分散质粒子大小在lnm~100nm之间。
制备方法原则上有两种,一是使固体颗粒变小的分散法,一是使分子或离子聚结成胶体的凝聚法。
常用的分散法有研磨法、胶溶法等。
研磨法是把粗颗粒的固体放在胶体磨中研细,在研磨的同时要加入明胶等稳定剂。
胶溶法是通过向新生成并经过洗涤的沉淀中加入适宜的电解质溶液作稳定剂,再经搅拌,使沉淀重新分散成胶体颗粒而形成溶胶,这种过程称为胶溶作用,如在新生成的Fe(OH)3沉淀中,加入少量FeCl3稀溶液可制得Fe(OH)3溶胶。
凝聚法有多种方法,应用也比分散法广泛,主要可分为化学反应法、改换溶剂法等。
所有反应,如复分解、水解、氧化还原、分解等,只要能生成难溶物,都可以通过控制反应条件(如反应物浓度、溶剂、温度、pH、搅拌等)用来制备溶胶,这些被称之为化学反应法。
例如:
(1)利用水解反应
教材中介绍的Fe(OH)3溶胶的制备,利用的就是FeCl3的水解反应:
FeCl3+H2O Fe(OH)3(溶胶)+3HCl
如果将碱金属硅酸盐类水解,则可制得硅酸溶胶:
Na2SiO3+2H2O H2SiO3(溶胶)+2NaOH
(2)利用复分解反应
可用稀的AgNO3溶液与稀的KI溶液的反应来制备AgI溶胶:
AgNO3(稀溶液)+KI(稀溶液) AgI(溶胶)+KNO3
关于改换溶剂法则是利用一种物质在不同溶剂中溶解度相差悬殊的性质来制备溶胶,如把松香的酒精溶液滴入水中,由于松香在水中溶解度很低,溶质以胶粒大小析出,即形成松香的水溶胶。
1/ 1。
胶体的制备和电泳一、胶体的制备胶体是一种由微小颗粒组成的分散环境,颗粒大小通常在1-100nm之间,它们可以稳定地分散在介质中,而不会沉淀或凝聚。
胶体具有独特的物理、化学和生物学特性,因此应用非常广泛,包括生物学、医学、能源和材料科学等领域。
胶体的制备方法有很多种,包括溶胶-凝胶法、还原法、共沉淀法、化学合成法、生物合成法等。
其中较为常用的是溶胶-凝胶法和还原法。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种经典的胶体制备方法,它利用化学溶胶,在水溶液中形成胶体。
该方法将适当比例的金属离子加入到含有淀粉或硅酸盐的溶液中,待溶液经富含结晶核的热处理后,胶体颗粒就由小分子“自发”组合而成。
溶胶-凝胶法的优点是能够生成形态各异、形状均匀的纳米颗粒,而且制备过程简单、容易控制。
但是,它的缺点是需要长时间的制备过程,而且得到的胶体产品往往体积较大,不便于应用。
2. 还原法还原法是将溶液中的金属离子还原成金属纳米颗粒,它是制备淀粉、碳酸钙、氧化铁等纳米材料的有效方法。
还原法包括两种方法:化学还原法和光化学还原法。
化学还原法是指使用还原剂将金属离子还原成金属颗粒,还原剂可以是还原气体、还原液、还原固体等。
一般来说,还原剂中的草酸、吡啶、乙醇等有机化合物能够促进金属离子的还原,并促进纳米颗粒的形成。
光化学还原法利用光辐射,将光子能量转化为激励能量,使金属离子还原成金属纳米颗粒。
这种方法具有选择性、非常容易控制颗粒大小和形状,但是光化学还原法需要特殊的光源和光敏剂,成本较高。
二、电泳电泳是利用电场力驱动胶体颗粒在液体介质中移动和分离的一种方法。
它是胶体科学中的基础实验技术之一,广泛应用于电化学分析、生物分离、纳米加工等领域。
在电泳过程中,一定电场在带电胶体粒子间建立电张力差,粒子会受到电场力的作用,由电泳迁移运动向一定方向移动,最终在电极上沉积形成定向结构。
在电泳过程中,需要注意以下几点:1. 控制电场力电场力对电泳效果非常关键,过小的电场力无法推动颗粒移动,而过大的电场力则会导致颗粒粘聚或沉淀,因此需要精确调整电场力以获得最佳电泳效果。
常见胶体的制备一.氢氧化铁胶体1.实验原理:利用三氯化铁在水中快速水解生成氢氧化铁来制备氢氧化铁溶胶。
2.实验仪器:各型号烧杯若干,胶头滴管,磁力搅拌器。
3.实验药品:10%三氯化铁溶液,去离子水,已知浓度的硝酸银或者硫氰化铁溶液4.实验步骤:1.制备:在250ml烧杯中加入100ml去离子水,加热至沸腾,缓慢滴加5ml三氯化铁溶液,不断搅拌,加完后沸腾2分钟,得到红棕色的溶液,放置冷却。
2.胶体的纯化:参照离子交换纯化法,渗析纯化法,电渗析纯化法和超过滤纯化法,由于渗析法相对比较简单,故采取渗析纯化法。
------1.半透膜的制备(如果有的话此步略)取150ml 锥形瓶,洗净烘干后,倒入约10mL 5%火棉胶液(注意,它是硝化纤维素的乙醇、乙醚的混合溶液,要远离火焰)。
小心转动瓶子,使其在瓶壁形成一均匀薄层,倾出多余的火棉胶液于回收瓶中,把瓶子倒置在铁圈上,让剩余的火棉胶流尽,并使乙醚挥发完。
用手指轻接触火棉胶膜而不粘手时,在瓶内加满蒸馏水溶去剩余的乙醇(注意加水不能太早,因为若乙醚没有蒸发完的话加水成白色而且不适用,也不可太迟,因为膜干后不易取出)。
几分钟后,倒去瓶中的水,再在瓶口拨开一部分膜,在膜与瓶壁之间注入蒸馏水,检查是否漏水。
然后泡入蒸馏水中备用。
------2.胶体的纯化把制得的氢氧化铁溶液置于半透膜内,用线拴住袋口,置于400ml 烧杯内,用去离子水渗析,保持温度在60~70°C左右,每次间隔20分钟换一次水,4次后取1ml检测氯离子和铁离子,直至不能检出为止,可判断溶胶纯化的程度。
二.氢氧化铝胶体1.实验原理:新制的氢氧化铝沉淀,在水中加热煮沸并搅拌,氢氧化铝沉淀就能发生胶溶作用,成为氢氧化铝溶胶。
制备氢氧化铝是用三氯化铝与氨水反应:AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3+3NH4Cl2.实验仪器:试管、烧杯、漏斗、滤纸、玻璃棒3.实验药品:1%氯化铝、10%氨水、HCl溶液4.操作步骤:1.在一支试管中注入4mL1%氯化铝溶液,逐滴加入10%氨水,使其沉淀完全。
胶体的制备
胶体是指粒子粒径在1nm—100nm间的高度分散的多相体系。
由于这种粒子的比表面积极大,表面效应极为显著,因此具有许多特殊的物理和化学性质。
由于粒径较小,只有通过特定的方法创造出适合胶体形成的条件,才能制备出所要求的胶体。
1 制备胶体的方法
要制备分散颗粒尺寸在胶体范围内的分散体系,一般遵循下面几条原则:①固体分散相粒子要足够小;②分散相在分散介质中的溶解度要足够小,形成分散相的反应物浓度低;③体系中必需有第三种物质存在,这些物质可以是外加的,也可以是生产分散相粒子的反应物本身或产物。
配制胶体的方法有两类:一类是使用固体粒子变小的分散法;另一类是将分子或离子凝聚成胶粒,称凝聚法。
1.1分散法制备胶体
分散法制备胶体主要包括机械法、电分散法、超声分散、胶溶法,多采用的是物理手段。
1.11机械法制备胶体
工业应用中采用很多粉碎设备将较大的物料分裂成细小颗粒,如球磨机、振动磨、离心磨、粉碎机等。
超细粉碎机是将物料由进料装
置输送至主机粉碎腔,物料与高速回转器件及颗粒之间互相冲击、碰撞、磨擦、剪切、挤压而实现粉碎。
粉碎后的物料通过分级轮实现粗细粉的分离,粗粉流入粉碎腔再次粉磨,净化的气体由引风机排出。
这种方法适用于脆而易碎的物质,对于柔韧性的物质必须先硬化后再粉碎。
例如,将废轮胎粉碎,先用液氮处理,硬化后再研磨。
此类方法也存在着一定的不足:①耗能大,效率差;②在研磨过程中,由于比表面积的增加,体系的表面能升高,颗粒有狙击复原的倾向;③这类设备最细只能磨到1μm左右,当达到一定的细度后,分散作用和聚集作用达到平衡,再磨,颗粒也不会变细。
要提高粉磨效率,防止颗粒的凝聚长大,一般采用添加剂或稳定剂的方法,来稳定或者保护颗粒。
1.12电分散法制备胶体
电分散法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。
制备过程包括先分散后凝聚两个过程。
首先将金属做成两个电极,浸在水中,盛水的盘子放在冷浴中。
然后在水中加入少量NaOH作为稳定剂。
制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电,调节电极之间的距离,使之发生电火花,这时表面金属蒸发,是分散过程,接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。
1.13超声波法制备胶体
超声波法目前只用来制备乳状液,其制备的方法为:首先将分散
相和分散介质两种不混溶的液体放在样品管中,样品管固定在变压器油浴中。
然后在两个电极上通入高频电流,使电极中间的石英片发生机械振荡,使管中的两个液相均匀地混合成乳状液。
1.14胶溶法制备胶体
胶溶法是将新鲜的凝聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶,并加入适当的稳定剂。
这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时,为了将多余的电解质离子去掉,先将胶粒过滤,洗涤,然后尽快分散在含有胶溶剂的介质中,形成溶胶。
其具体包括吸附胶溶法、洗涤沉淀胶溶法、表面解离胶溶法。
①吸附胶溶法:以电解质为胶溶剂,胶体粒子吸附胶溶剂的某种离子而带电,使沉淀物中粒子静电排斥,在外力作用下胶溶重新分散为溶胶。
②洗涤沉淀胶溶法:粒子表面电解质浓度太大,压缩双电层使粒子聚沉。
故洗去过量的电解质,使双电层厚度增大,静电斥力起作用,沉淀物又转化为溶胶。
③表面解离胶溶法:加入适宜的胶溶剂,使其与沉淀物中粒子表面作用生成可溶性、易电离的物质,使粒子表面形成双电层,斥力使沉淀物变成溶胶。
1.2 凝聚法制备溶胶
凝聚法制备溶胶主要采用化学手段使分子或离子聚结成胶粒。
其大致可以分为化学凝聚法和物理凝聚法两类。
1.21化学凝聚法
通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态,使初生成的难溶物微
粒结合成胶粒,在少量稳定剂存在下形成溶胶,其稳定剂一般是某一过量的反应物。
常用方法有氧化还原法:金溶胶制备;水解法:氢氧化铁溶胶;复分解反应法:碘化银
(1)氧化还原法制备金溶胶
原理:2HAuCl4+3HCHO(还原剂)+11KOH=
2Au(溶胶)+3HCOOK+8KCl+8H2O (2)水解法制备氢氧化铁溶胶
制备原理:FeCl3(稀)+3H2O(热)→ Fe(OH)3(溶胶)+3HCl
步骤:往烧杯中注入20mL蒸馏水,加热至沸腾.然后往沸水中滴加饱和氯化铁溶液1~2 m L。
继续煮沸,待溶液呈红褐色后,停止加热,得到Fe(OH)3胶体。
制备时应注意以下几点:①不能用自来水,应用蒸馏水,自来水中有电解质会使胶体发生凝聚。
②FeCl3加入要少,不能过量,FeCl3本身是电解质,过量的FeCl3也能使胶体发生凝聚。
③加热时至溶液变为红褐色为止,不能加热过度或长时间加热,因加热过度会使胶粒运动加快,发生凝聚。
(3)复分解反应法制备碘化银
原理:A g NO3+ K I→A g I (胶体) + KNO3
步骤:取一支大试管,加入0.01mol∕L KI溶液10 ml,再向试管中滴入8~10滴0.01 mol∕L 的AgNO3溶液,边滴边振荡,即可得到
AgI胶体。
制备时应注意以下几点:①应将AgNO3溶液加入KI溶液中,而且要逐滴加人。
②边加入边振荡,防止产生AgI速度过快,形成的颗粒较大出现沉淀。
1.22 物理凝聚法
用物理方法(改变溶剂或温度,降低其溶解度)使分散相在介质中凝聚。
(1)蒸汽凝聚法
将物质的蒸气通入另一种不能将其溶解和发生化学反应而形成
可溶物的分散介质中。
罗金斯基等人利用下列装置,制备碱金属的苯溶胶。
先将体系抽
真空,然后适当加热管
2和管4,使钠和苯的蒸
气同时在管5 外壁凝
聚。
除去管5中的液氮,
凝聚在外壁的混合蒸
气融化,在管3中获得
钠的苯溶胶。
(2)改换介质法
利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制备溶胶,将一种物质的溶液在搅拌条件下逐渐加入不能溶解该物质的另一种液体中,而且两种溶剂要能完全互溶。
如:松香易溶于乙醇而难溶于水,将松香的乙醇溶液滴入水中可制备松香的水溶胶;将硫的丙酮溶液滴入90℃左右的热水中,丙酮蒸发后,可得硫的水溶胶。
(3)利用有序分子组合体法
特点是降低形成新相的表面能,使已经形成的新相不再长大。
主要包括单分子膜法、反胶束法、泡囊法、自组装法等。
2 胶体的净化
用凝聚法制备的溶胶都是多分散性的,即体系中含有大小不等的各类粒子。
而化学法制得的溶胶常常含有较多电解质,过多的电解质会降低溶胶的稳定性,如制备Fe(OH)3溶胶时生成的HCl。
少量电解质可以作为溶胶的稳定剂,但是过多的电解质存在会使溶胶不稳定,容易聚沉,因此,净化是必要的。
2.1 胶体的净化的方法
净化是为了提高胶体的稳定性,并不是要除掉所有的电解质。
净化的方法主要有渗析法和超过滤法。
2.11渗析法
(1)简单渗析
将需要净化的溶胶放在羊皮纸或动物膀胱等半透膜内,膜外放纯溶剂。
利用浓差因素,多余的电解质离子不断向膜外渗透,经常更换溶剂,就可以净化半透膜容器内的溶胶。
如将装有溶胶的半透膜不断旋转,可以加快渗析速度。
(2)电渗析
为了加快渗析速度,在装有溶胶的半透膜两侧外加一个电场,使多余的电解质离子向相应的电极作定向移动。
溶剂水不断自动更换,这样可以提高净化速度。
这种方法称为电渗析法。
2.12 超过滤法
用半透膜作过滤膜,利用吸滤或加压的方法使胶粒与含有杂质的介质在压差作用下迅速分离。
然后将半透膜上的胶粒迅速用含有稳定剂的介质再次分散。
有时为了加快过滤速度,在半透膜两边安放电极,施以一定电压,使电渗析和超过滤合并使用,这样可以降低超过滤压力,这种方法被称之为电超过滤。