第12章_胶体化学2

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。

第十二章作业题解12.11 Ba(NO 3)2的稀溶液中滴加Na 2SO 4溶液可制备BaSO 4溶胶。

分别写出（1）Ba(NO 3)2 溶液过量，（2）Na 2SO 4溶液过量时的胶团结构表示式。

解：（1）Ba(NO 3)2 溶液过量，则Ba(NO 3)2为稳定剂，溶胶选择性吸附Ba 2+ 而带电，胶团结构式为{[Ba(NO 3)2]m nBa 2+·(2n – x) NO -3}x+ xNO -3或 {[Ba(NO 3)2]m nBa 2+·2(n – x) NO -3}2x+ 2xNO -3（2）Na 2SO 4溶液过量时，溶胶选择性吸附SO 42- 而带负电，胶团结构式为{[Ba(NO 3)2]m nSO 42-·(2n – x) Na +}x- xNa +或 {[Ba(NO 3)2]m nSO 42-·2 (n – x) Na +}2x- 2xNa +12.13 以等体积的0.08 mol.dm -3 AgNO 3溶液和0.1 mol.dm -3 KCl 溶液制备AgCl 溶胶。

（1） 写出胶团结构式，指出电场中胶体粒子的移动方向；（2） 加入电解质MgSO 4，AlCl 3和Na 3PO 4使上述溶胶发生聚沉，则电解质聚沉能力大小顺序是什么？解：（1）相同体积的两种溶液，KCl 溶液的浓度大于AgNO 3溶液，故KCl 过量，为稳定剂。

所以胶团结构式为[(Ag Cl )m n Cl －⋅ (n －x )K +] x －x K +该AgCl 溶胶带负电荷，电泳时向正极移动。

（2）对上述溶胶起聚沉作用的是正离子，根据价数规则，三种电解质的聚沉能力大小顺序为AlCl 3 > MgSO 4 > Na 3PO 412.14 某带正电荷溶胶，KNO 3作为沉淀剂时，聚沉值为50*10-3 mol.dm -3，若用K 2SO 4溶液作为沉淀剂，其聚沉值大约为多少？解：KNO 3作为沉淀剂时，聚沉值为50*10-3 mol.dm -3 ，则聚沉能力为1/50*10-3 = 20dm.mol -3 电解质的聚沉能力之比可以近似地表示为反离子价数的6次方之比，即Me - : Me 2- : Me 3- = 16 : 26 : 36K 2SO 4溶液作为沉淀剂时，聚沉能力为20dm.mol -3 * 26 =1280dm.mol -3 则聚沉值为 1/1280dm.mol -3 = 7.81*10-4 mol.dm -312.15 在三个烧瓶中分别盛有0.020 dm 3的Fe(OH)3 溶胶，分别加入NaCl 、Na 2SO 4及Na 3PO 4 溶液使溶胶发生聚沉，最少需要加入：1.00 mol.dm -3的NaCl 溶液0.021dm 3；5.0*10-3 mol.dm -3 的Na 2SO 4溶液0.125dm 3；3.333*10-3 mol.dm -3的Na 3PO 4溶液0.0074dm 3。

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。

胶体化学考研辅导答案1、胶体的基本特征为（多相性）、（高分散性）、（热力学不稳定性）2、对胶体分散体系，分散相的颗粒大小范围一般为（B）由于各教材不太一样，参考考研学校指定的教材A. 10-7~10-5mB. 10-9~10-7mC. 10-3~10-5mD. 10-1~10-9m3、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4、（B）描述最能说明胶体体系A、不均匀体系B、超微多相体系C、纳米体系D、能产生光反射的体系5、胶体的丁达尔效应是由于分散相粒子对光产生散射作用。

对6、当入射光波长（大于）胶体粒子线度时，则可出现Dyndall效应7、Dyndall现象是胶体粒子对光产生（散射）引起的，入射光波长越短，则此现象越（强）；这是因为短波长的光容易发生（散射）；信号灯常用红灯，因为红色光的波长(长)，不容易（散射)，容易（透射），使人们容易看到信号8、丁达尔效应最强的是（D）A、纯净空气B、蔗糖溶液C、大分子溶液D、金溶胶9、有关溶胶粒子的Brown运动，（B）说法不正确A、其与介质粘度和温度有关B、溶胶体系中只有Brown运动，无分子热运动C、与分子热运动的本质相同D、将导致涨落现象的发生10、当溶胶达到沉降平衡时，体系浓度保持均匀且不随时间改变。

错11、对于电动电势的描述，（B）不正确A 表示胶粒溶剂化层界面到均匀液相内的电势B其绝对值总是大于热力学电势C其值易随外加电解质而变化D当双电层被压缩到与溶剂化层叠合时，其以零为极限E电动电势一般不等于扩散电势12、对Stern双电层模型的描述，正确的是（ABCD）Aφ0的数值主要取决于溶液中与固体呈平衡的离子浓度Bξ电势随溶剂化层中离子的浓度而改变，少量外加电解质对其数值会有显著的影响，可以使其降低，甚至反号C少量外加电解质对φ0并不产生显著影响D利用双电层和ξ电势的概念，可以说明电动现象13、电泳和电渗的主要区别（电泳是固动液不动，电渗是液动固不动）14、电泳是（胶粒）的定向移动，在一定温度下，电泳速率取决于（电势梯度的大小、粒子带电的多少、粒子体积的大小）15、 U 型管有AgCl 的多孔塞，两侧通直流电，分散介质为NaCl, 则液体向_负极移动；分散介质为AgNO3, 则液体向_正_极移动16、胶体系统的电泳现象表明（ B ）A. 分散介质不带电B. 胶体粒子带有大量的电荷C. 胶团带电D. 胶体粒子处于等电状态17、凡溶胶达到了等电状态，说明胶粒（D ）A 带电，不易聚沉B 不带电，很容易聚沉C 不带电，不容易聚沉D 带电，容易聚沉18、一定的高聚物加入溶胶中可使溶胶聚沉，其聚沉作用主要是（搭桥效应）（脱水效应）（电中和效应）19、在三个烧瓶中分别盛0.02L 的Fe(OH)3溶胶，分别加入NaCl 、Na 2SO 4和Na 3PO 4溶液使其聚沉，至少需加入电解质的数量为1mol/L 的NaCl0.021L 、0.005mol/L 的Na 2SO 4 0.125L 、0.0033mol/L 的Na 3PO 40.0074L ，（1）计算各电解质的聚沉值和聚沉能力（2）判断胶粒带什么电荷解：（1）聚沉值和聚沉能力分别为NaCl:L mol /512.0021.002.0021.01=+⨯ 1/0.512=1.953L/mol Na2SO4:L mol /1031.4125.002.0125.0005.03-⨯=+⨯ 1/(4.31×10-3)=232L/molNa 3PO 4: L mol /1091.80074.002.00074.00033.04-⨯=+⨯ 1/(8.91×10-4)=1122L/mol (2)根据聚沉值和聚沉能力的大小，可以判断胶粒带负电20：将10cm3，0.03mol•dm -3的KCl 溶液和80 cm3，0.007mol•dm -3的AgNO3溶液混合以制造溶胶。

第十二章 胶体化学主要公式及其‎适用条件1． 胶体系统及其‎特点胶体：分散相粒子在‎某方向上的线‎度在1～100 nm 范围的高分散‎系统称为胶体‎。

对于由金属及‎难溶于水的卤‎化物、硫化物或氢氧‎化物等在水中‎形成胶体称憎‎液溶胶（简称为胶体）。

憎液溶胶的粒‎子均是由数目‎众多的分子构‎成，存在着很大的‎相界面，因此憎液溶胶‎具有高分散性‎、多相性以及热‎力学不稳定性‎的特点。

2． 胶体系统的动‎力学性质（1） 布朗运动胶体粒子由于‎受到分散介质‎分子的不平衡‎撞击而不断地‎作不规则地运‎动，称此运动为布‎朗运动。

其平均位移可‎x 按下列爱因斯‎坦－布朗位移公式‎计算2/1)π3/(ηr L RTt x =式中：t 为时间，r 为粒子半径‎，η为介质的粘‎度。

（2） 扩散、沉降及沉降平‎衡扩散是指当有‎浓度梯度存在‎时，物质粒子（包括胶体粒子‎）因热运动而发‎生宏观上的定‎向位移之现象‎。

沉降是指胶体‎粒子因重力作‎用而发生下沉‎的现象。

沉降平衡：当胶体粒子的‎沉降速率与其‎扩散速率相等‎时，胶体粒子在介‎质的浓度随高‎度形成一定分‎布并且不随时‎间而变，这一状态称为‎胶体粒子处于‎沉降平衡。

其数密度C 与‎高度h 的关系‎为}{[])()/(1)/()/ln(12012h h RT Mg C C ---=ρρ式中ρ及ρ0‎分别为粒子及‎介质的密度，M 为粒子的摩‎尔质量，g 为重力加速‎度。

此式适用于单‎级分散粒子在‎重力场中的沉‎降平衡。

3． 光学性质当将点光源发‎出的一束可见‎光照射到胶体‎系统时，在垂直于入射‎光的方向上可‎以观察到一个‎发亮的光锥，此现象称为丁‎达尔现象。

丁达尔现象产‎生的原因是胶‎体粒子大小，小于可见光的‎波长，而发生光的散‎射之结果。

散射光的强度‎I 可由下面瑞‎利公式计算：()22222200422209π1cos 22n n V C I I l n n αλ⎛⎫-=+ ⎪+⎝⎭式中：I0及λ表示‎入射光的强度‎与波长；n 及n0分别‎为分散相及分‎散介质的折射‎率；α为散射角，为观测方向与‎入射光之间的‎夹角；V 为单个分散‎相粒子的体积‎；C 为分散相的‎数密度；l 为观测者与‎散射中心的距‎离。

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。

52第十二章胶体化学12－1 如何定义胶体系统？总结胶体系统的主要特征。

答：(1) 胶体定义：胶体系统的主要研究对象是粒子直径d至少在某个方向上在1－100nm之间的分散系统。

(2) 胶体系统的主要特征：溶胶系统中的胶粒有布朗运动，胶粒多数带电，具有高度分散性，溶胶具有明显的丁达尔效应。

胶体粒子不能透过半透膜。

[注] 溶胶系统中的胶粒的布朗运动不是粒子的热运动，且只有溶胶才具有明显的丁达尔效应。

12－2 丁铎尔效应的实质及产生的条件是什么？答：丁铎尔现象的实质是光的散射作用。

丁铎尔效应产生的条件是分散相粒子的直径小于入射光波长、分散相与分散介质的直射率相差较大。

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 电势的区别。

答：斯特恩认为离子是有一定大小的，而且离子与质点表面除了静电作用外还有范德华力。

(1) 在靠近质点表面1～2个分子厚的区域内，反离子受到强烈地吸引而牢固地结合在质点表面，形成一个紧密地吸附层－斯特恩层，(2) 在斯特恩层，非离子的电性中心将形成一假想面－斯特恩面。

在斯特恩面内电势呈直线下降的变化趋势，即由质点表面的 0直线下降至处的 s， s称为斯特恩电势；(3) 其余的反离子扩散地分布在溶液中，构成双电层的扩散层部分。

在扩散层中，电势由 s降至零。

因此斯特恩双电层由斯特恩层和扩散层构成；(4) 当固、液两相发生相对运动时，紧密层中吸附在质点表面的反离子、溶剂分子与质点作为一个整体一起运动，滑动面与溶液本体之间的电势差，称为 电势。

热力学电势 0是质点表面与液体内部的总的电位差，即固液两相之间双电层的总电势。

它与电极∕溶液界面的双电层总电势相似，为系统的热力学性质，在定温定压下，至于质点吸附的(或电离产生的)离子在溶液中活度有关，而与其它离子的存在与否无关。

斯特恩电势 s是斯特恩面与容液本体的电势差，其值与集中在斯特恩层里的正负离子的电荷总数有关，即与双电层的结构状态有关。

第12章胶体化学12.1 复习笔记分散系统：把一种或几种物质分散在一种介质中构成的系统称为分散系统，包括分散相和分散介质。

分散相：被分散的物质。

分散介质：分散系统中呈连续分布的物质。

根据分散相粒子的大小，将分散系统分为三类：①真溶液（被分散物质以分子、原子或离子即质点直径d＜1nm形式均匀分散，不存在相界面）；②胶体系统（分散相粒子直径d 介于1～1000nm之间）；③粗分散系统（分散相粒子直径d＞1000nm，包括悬浮液、乳状液等，存在明显的相界面）。

一、胶体系统分散相粒子粒径d在1～1000nm范围之间的高度分散系统称为胶体系统。

可分溶胶（分散相为由许多原子或分子组成的有界面的粒子，热力学不稳定系统）、高分子溶液（分散相是没有相界面的大分子，均相热力学稳定系统）和缔合胶体（分散相是由表面活性剂缔合形成的胶束）。

特点：可发生光散射；胶体粒扩散速率慢；不能透过半透膜；具有较高的渗透压；高度分散性。

二、溶胶的光学性质 在暗室中当将点光源发出的一束经聚集的光照射到胶体系统时，在垂直于入射光的方向上可观察到一个发亮的光锥，此现象称为丁铎尔效应。

丁铎尔效应是胶体粒子粒径小于可见光的波长而发生光的散射的结果。

单位体积液溶胶的散射光强度I 可由瑞利公式计算()2222200422209π1cos 2λ2V C n n I αI l n n ⎛⎫-=+ ⎪+⎝⎭式中：I 0及λ表示入射光的强度与波长；n 及n 0分别为分散相及分散介质的折射率；α为散射角，即观察方向与入射光之间的夹角；V 为单个分散相粒子的体积；C 为分散相的数浓度即单位体积中的粒子数；l 为观察者与散射中心的距离。

此式适用于粒子尺寸远小于入射光波长时，可将粒子看成点光源；粒子不导电；粒子相距较远，不考虑各粒子散射光之间的相互干涉。

由公式可知：（1）单位体积的散射光强度与每个粒子体积的平方成正比；（2）散射光强度与入射光波长的4次方成反比，即波长愈短其散射光愈强；（3）分散相与介质的折射率相差愈大，散射光愈强；（4）散射光强度与粒子的数浓度成正比。