无机化学 胶体溶液

(2) 膨胀作用 干燥的弹性凝胶放入适当的溶剂中，会自动吸收液 体，使凝胶的体积和重量增大的现象称为膨胀作用。 脆性凝胶没有这种性质。膨胀现象对于药用植物的 浸取很重要，一般只有在植物组织膨胀后，才能将 有效成分提取出来。
(3) 脱水收缩
凝胶在放置过程中，缓慢自动地渗出液体，使体 积缩小的现象称为脱水收缩或离浆，如常见的糨糊久 置后要析出水，血块放置后有血清分离出来。 脱水收缩是膨胀的逆过程，可以认为是凝胶的网 状结构继续相互靠近，促使网孔收缩，把一部分液体 从网眼中挤出来的结果。体积虽然变小了，但仍保持 原来的几何形状。
层上的离子，水化能力强，在胶粒周围形成
一个水化层，阻止了胶粒之间的聚集。
水化膜 Cs+ 水化膜
Li+
（2）聚沉 —使胶粒聚集成较大的颗粒而沉降的过程
常用聚沉的方法有：
加入少量电解质—加入电解质后，与胶粒带相反电 荷的离子进入吸附层，中和了胶粒所带的电荷，水化膜 被破坏，当胶粒运动时互相碰撞，就可以聚集成大的颗 粒而沉降。 江河入海口三角洲的形成，就是 由于河流中带有负电荷的胶态黏 土被海水中带正电的钠离子、镁 离子中和后沉淀堆积而成。 黄河三角洲
{[Fe(OH)3]m· nFeO+ · (n-x)Cl-}x+ · xCl胶核 电位离子 反离子 反离子
胶粒 胶团
吸附层和扩散层的整 体称为扩散双电层
胶团内反离子和 电位离子的电荷 总数相等，故胶 团呈电中性
胶核是胶体的核心，为固 相，具有很大的表面积和 表面能，能选择性吸附与 其组成有关的离子
由于胶粒中反离子数比电 位离子数少，故胶粒所带 电荷与电位离子符号相同
AgI 溶胶的胶团结构 示意图（KI过量）
K+
K+ K+
K+
胶核
K+
K+ K+ I IK+ I + K+ I- K I I(AgI)m + K I+ I- K K+ K+ K+ IK+ IIK+ K+ K+
电位离子
反离子
吸附层 扩散层
其结构简式表示为：
[(AgI)m. nI- . (n-x)K+]x-.xK+
漏斗
(3) 电学性质 在溶胶内插入两个电极接 通直流电源后，可观察到 胶体粒子的定向移动。这 种在外电场作用下，分散 质粒子在分散剂中的定向 移动称为电泳。
+
电极
Fe(OH)3 溶胶， 带正电 U形管
Fe(OH)3溶胶的电泳现象
通过电泳实验，可以证 明胶粒是带电的，电泳的 方向可以判断胶粒所带电 荷的种类。
2. 高分子溶液的保护作用 在溶胶中加入适量高分子溶液，能降低溶胶对 电解质的敏感性，提高稳定性，这种作用称为 高分子对溶胶的保护作用。 例： Fe(OH)3溶胶，加入白明胶（高分子化合 物溶液）后再加电解质不易聚沉。
CICICIFeO+
CI-
CICI
I-FeO+ FeO+
CI-
(Fe(OH)3)m FeO+ CIFeO+ FeO+
例如，硅酸溶胶的胶粒是由很多硅酸分子 (xSiO2· yH2O) 缩合而成，胶粒表面的 H2SiO3 分 子发生解离，使硅胶粒子带负电。
H2 SiO3
H SiO3 H
3. 胶团结构 以Fe(OH)3溶胶为例
电位离子使胶 核表面带电
吸附层
其余的反离子则分散 在溶液中，形成扩散 层，胶粒和扩散层的 整体称为胶团
第三章
胶体溶液和表面现象
学习目标
了解表面张力与表面能的概念 熟悉溶胶的稳定性和聚沉、凝胶的形成及性质 掌握溶胶、高分子溶液的性质及应用 掌握表面活性物质的基本性质及应用
第一节 胶体溶液
一、溶胶
溶胶的分散相粒子由许多分子聚集而成，其高 度分散在不相溶的介质中形成溶胶。 溶胶不是一类特殊的物质，是物质存在的一种 特殊状态，如NaCl易溶于水，难溶于苯，它分散 在水中是真溶液，而分散在苯中则成为溶胶。 按分散介质不同，可分为液溶胶 （如氢氧化铁溶胶）、气溶胶（如烟、 雾等）和固溶胶（如有色玻璃）， 通常所说溶胶指液溶胶。
内许多有机化合物（如蛋白质、核酸、淀粉）
以及人工合成的 塑料等都是高分子化合物。
高分子化合物溶于适当的溶剂中，就成为高分
子化合物溶液，简称高分子溶液。
1. 高分子溶液的特点 (1) 稳定—溶剂化作用强，含有大量亲水基团(-OH， COOH、-NH2 )，当以水作溶剂时，其表面能通过氢键与 而溶胶粒子的溶剂化作用比高分子化合物弱得多。 (2) 黏度大—是链状分子，长链之间互相靠近而结合，把 一部分液体包围在结构中失去流动性，结合后的大分子在 流动时受到的阻力也很大，高分子的溶剂化作用束缚了大 量溶剂；
水形成很厚的水化膜，从而能稳定分散于溶液中不易凝聚，
(3) 盐析—高分子的稳定性主要来自分子表面有很厚的水
化膜，加入大量电解质能把高分子化合物的水化膜破坏，
使其聚沉而析出。在高分子化合物中加入大量电解质，使
其从溶液中析出的过程称为盐析。常用于盐析的电解质有 氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵等。可用盐析法分离纯 化中草药中有效成分。
凝胶
摇动（发生触变作用） 静止（发生胶凝作用）
溶胶
临床所用的众多药物中就有触变性药剂，使用时 只需振药数次，就会变成均匀溶液。这类药物的特点 是比较稳定，便于储藏。
粒不能通过半透膜。利用胶粒不能通过半透膜，而小
离子、小分子能透过半透膜的性质，可把胶体溶液中 混有的电解质的分子或离子分离出来，使胶体溶液净 化，这种方法称为透析或渗析。
渗析法可用于中草药中有效成分的分离提取：
• 在中草药浸取液中，常利用植物蛋白、淀粉等不能
透过半透膜的性质而将其除去；
• 中草药注射剂常由于存在微量的胶体状态杂质，在 放置中变浑浊，应用渗析法可改变其澄明度； • 人工肾能帮助肾功能衰竭的患者去除血液中的毒素 和水分。
少了胶粒所带电荷，水化程度降低，有利于胶粒在碰撞时
聚沉。
带相反电荷的胶体溶液
+ + + + + +
－ － － － － －
聚 沉
As2S3溶胶-
明矾：
[KAl(SO 4 ) 2 12 H2O]
Al(OH) 3胶体带正电
水中悬浮体和胶 体微粒带负电
二、 高分子溶液
相对分子质量在10000以上的大分子，生物体
CI-
CI-
CI-
三、凝胶
1.凝胶的形成
凝胶：高分子溶液和溶胶在温度降低或浓度增大 时，失去流动性，变成半固态的体系。例如，琼脂 溶于热水、煮沸形成胶体溶液，冷却后形成凝胶。
根据凝胶中液体含量的多少，可将其分为冻胶和 干凝胶。
2. 凝胶的性质 (1) 弹性 可分为弹性凝胶和脆性凝胶两类。二者在冻态时，弹 性大致相同，但干燥后区别很大。弹性凝胶烘干后体 积缩小很多，但仍保持弹性，如肌肉、皮肤、血管壁 等。脆性凝胶烘干后体积缩小不多，但失去弹性而具 有脆性。脆性凝胶大多为无机凝胶（如硅胶、氢氧化 铝等），它的网状结构坚固，不易伸缩，具有多孔性 及较大的内表面，广泛用作吸附剂或干燥剂。
在超显微镜下观察溶胶时，可看到胶体粒子不断地
上下往来作不规则运动， 这种运动称为Brown运动。
Brown 运动实质上是 溶胶粒子本身热运动 和 分散介
质对它不断撞击的总结果。
胶粒越小、温度越高、介质黏度越低，Brown运动 越激烈。
Brown运动使胶粒具有一定能量，可以克服重力
的影响，使胶粒稳定不易发生沉降。 胶粒由于存在Brown运动，能自发从高浓度的区域 自动向低浓度区域扩散，最后体系达到浓度均匀。 如果把盛有溶胶的半透膜放入分散介质中，则胶
将粗大的颗粒粉碎（或 分散法 分散）成细小的胶粒 溶胶制备 凝聚法 使分子或离子聚集成胶粒
物理凝聚法
通过化学反应使其生成物呈 化学凝聚法 过饱和状态，然的Fe(OH)3
有时候在清晨茂密的树林中，我 溶胶的许多性质都与其分散质高 1. 溶胶的性质 们也常常可以看到从枝叶间透过 度分散和多相共存的特点有关。 的一道道光柱，这 也是丁达尔 现象 。这是因为云、雾、烟 尘 (1)光学性质 ——丁达尔效应 也是胶体，只是这些胶体的分散 1869年Tyndall发现，在暗室中，将一束强光照射到 剂是空气，分散质是微小的尘埃 胶体时，在与光速垂直的方向上可以观察到一条发 或液滴。在背光阴影的地方，画 面会显得十分幽暗。 亮的光柱，这就是丁达尔(Tyndall)效应。 梦幻、复古、森女是现在大多年 轻女生喜爱的拍照风格，森女像 是从森林里走出的女孩，喜欢民 族服饰，喜欢清新简单的生活。 利用唯美的丁达尔效应，可在森 林里拍摄出治愈系梦幻森女风格 的照片哦。
离浆现象在生命过程中普遍存在，因为人类的细 胞膜、肌肉组织纤维等都是凝胶状的物质，老人皮肤 松弛、变皱主要是由于细胞老化失水引起。
(4) 触变作用
某些凝胶受到振摇或搅拌等外力作用，网状结构 被破坏变成有较大流动性的溶液状态，去掉外力静置 后，又恢复成半固体凝胶状态，这种现象称为触变现 象。
聚沉能力主要取决于与胶粒带相反电荷离 子的荷，离子电荷越高，聚沉能力越强。
2＋ Ca Ca2＋ 2 ＋ 2＋ Ca Ca Ca2＋ 2 ＋ Ca Ca2＋
一般来说聚沉能力(同种电荷)： 三价离子>>二价离子>>一价离子 如：对于As2S3溶胶（负溶胶）的聚沉能力
AlCl3>CaCl2>NaCl； 对于Fe(OH)3溶胶（正溶胶）的聚沉能力 K3[Fe(CN)6] >K2SO4>KCl
大多数金属氧化物和金属 氢氧化物胶粒带正电，称 为正溶胶；大多数金属硫 化物、金属以及土壤所形 成的溶胶则带负电，称为 负溶胶。