物理化学 第十章,胶体化学
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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。
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。
第10章 胶体化学一、选择题1.用相同体积0.01mol·dm-3KI和0.15mol·dm-3AgNO3溶液制备的AgI溶胶,分别加入相同浓度的下列电解质,聚沉能力最强的是:()。
A.NaClB.FeCl3C.MgSO4D.K3PO4【答案】D【解析】所制备的AgI溶胶为AgI的正溶胶,即胶粒带正点,起聚沉作用的主要是负离子。
比较选项中阴离子的价位可知,聚沉能力最强的是K3PO4。
2.向溶胶中加入电解质可以:()。
A.降低热力学电势B.减小扩散层厚度C.减小紧密层厚度D.减少胶团荷电量【答案】B【解析】处在溶液中的带电固体表面,由于静电吸引力的作用,必然要吸引等量的相反电荷的离子形成双电层。
电解质的加入会改变存在于溶液中的离子状态。
3.若需研究电解质对某一溶胶稳定性的影响,最好的方法是测定:()。
A.电泳速度B.电渗速度C.电解质的聚沉D.沉降速度【答案】C【解析】电解质对溶胶的影响主要是改变扩散层的厚度,也即斥力势能的大小,从而改变胶体的稳定性。
4.丁铎尔现象的本质是光的散射,下列说法中错误的是:()。
A.大分子溶液中大分子的大小与胶粒相近,两者丁铎尔效应的强弱也相近B.小分子溶液中溶质粒子小,故丁铎尔效应不明显C.散射现象仅是光传播方向发生变化其波长不变D.在超显微镜下观察到的光点不是胶粒的真实形状【答案】A【解析】丁铎尔效应是胶体粒子的一种特殊的光学性质。
其本质是光的散射,散射光强度与粒子大小成正比。
5.Tyndall现象是发生了光的什么作用的结果()。
A.散射B.反射C.折射D .透射【答案】A【解析】当入射光的波长远大于胶粒半径时,入射光会在胶粒上发生散射现象,产生一束乳白色的散射光,即Tyndall 现象。
6.日出和日落时太阳呈鲜红或橙黄色的原因是( )。
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、黄光波长长,透射作用显著D .红、黄光波长长,散射作用显著【答案】C【解析】日出和日落时太阳光透过厚厚的大气层时,散射作用显著的短波长光如蓝光、紫光等大部分已被散射,剩下了透射作用显著的长波长光,如红光、黄光等。