06第四章胶体溶液于素华
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第四章胶体溶液学习要点分散系、分散相、分散介质、表面现象、表面能、表面活性物质、吸附、乳化剂、乳化作用、溶胶、胶团结构、Tyndall现象、Brown运动、电泳、电渗。
聚沉值、大分子溶液、胶凝、盐析学习指南（一）分散系统分散系统，简称分散系，是由一种或几种物质以较小的颗粒分散于另一种物质中所形成的系统。
分散系中被分散的物质称为分散相，容纳分散相的物质称为分散介质。
根据物态，分散系有固态、液态与气态之分。
液体分散系按其分散相直径的大小不同可分为真溶液、胶体分散系和粗分散系三类。
分散系又可分为均相分散系和非均相分散系两大类。
均相分散系只有一个相（体系内部物理性质和化学性质均一的部分形成“一相”），包括真溶液、大分子溶液。
非均相分散系的分散相和分散介质为不同的相，包括溶胶和粗分散系。
（二）表面现象我们把在任何两相界面上产生的物理化学现象总称为表面现象。
胶体的许多性质，如电学性质、稳定性、保护作用等都与表面现象有关。
如果把液体内部分子移到表面层就要克服向内的合力而做功。
这种功称为表面功，它以势能形式储存于表面分子。
单位表面上的表面自由能即增加单位表面所消耗的功，称为比表面能，比表面能在数值上等于表面张力。
根据热力学原理，表面能有自发降低的趋势。
要降低表面能，可通过两种途径：一是缩小物体的表面积；二是降低表面张力或是两者都减小。
表面活性物质分子的一端具有疏水性，另一端具有亲脂性。
如果向水中加入表面活性物质，则表面活性物质会部分地代替水分子聚集在溶液表面上，以降低表面张力，导致表面活性物质在表面层的浓度大于在溶液内部的浓度，产生正吸附。
相反，如果向水中加入某些无机盐类(如NaCl等)、糖类(单糖、双糖)以及溶于水的金属氢氧化物、淀粉等表面张力比水大的表面非活性物质，则这类物质在溶液表面层的浓度将会小于它们在溶液内部的浓度，产生负吸附。
（三）乳状液水与油这两种液体不相溶，若使其中的一种液体的一种以细小的液滴分散于另一种不相溶的液体中，必须在振荡的同时加入一种能降低比界面能的表面活性物质，这种表面活性物质的分子在油与水两相界面上定向地排列，形成一层保护分散相液滴的薄膜，防止了液滴合并变大而分层，使体系得到一定程度的稳定性．这种能使乳浊液稳定的的表面活性物质称为乳化剂，乳化剂所起的作用称为乳化作用。
乳状液可分为“水包油”（O/W）和“油包水”（W/O）两种类型。
乳状液和乳化剂对食物和药物的消化吸收起重要作用。
（四）溶胶的性质1．溶胶的光学性质—Tyndall现象Tyndall现象的产生是由于光波通过溶胶时引起散射的结果。
2．溶胶的动力学性质—Brown运动它是由于在某一瞬间胶粒受到来自周围各个方向介质分子碰撞的合力未被完全抵消而引起的。
当溶胶存在浓度差时，胶粒自发地由浓度大的区域向浓度小的区域迁移，这种过程称为扩散。
胶粒在重力作用下而下沉的现象称为沉降。
沉降方向与扩散方向相反，当两种作用速率相等时就达到了沉降平衡。
3．溶胶的电动现象—电泳与电渗电动现象说明胶粒带有一定种类的电荷，胶粒带电是由于胶粒中的胶核优先选择性地吸附电解质中与其组成相似的离子以降低其表面能及胶核表面分子解离所引起的。
例如制备Fe(OH)3溶胶，胶核表面吸附FeO+，使Fe(OH)3胶粒带正电荷。
硅酸盐溶液由于表面H2SiO3解离，而使其带负电。
胶粒表面带电是溶胶稳定的主要原因。
胶团是由胶粒和扩散层构成的，其中胶粒又是由胶核和吸附层组成。
溶胶是热力学不稳定系统，具有自发聚结的趋势，但事实上很多溶胶相当稳定，其原因是：由于胶粒体积小，具有剧烈的布朗运动，所以不易沉降。
胶粒表面有水化层的保护，使得胶粒相互碰撞不致引起聚结。
同种溶胶中的胶粒带有相同电荷，相互间的静电斥力使胶粒不易聚集成大颗粒，保持了溶胶的稳定。
溶胶的稳定性是相对的，当稳定因素受到破坏时，胶粒就会相互聚结而沉降，这种现象称为聚沉。
引起溶胶聚沉的因素很多，其中最主要的是加入电解质所引起的聚沉。
电解质对溶胶聚沉能力的大小可以用聚沉值来表示。
聚沉值指使1L溶胶开始聚沉所需要的电解质浓度，单位为mmol/L。
另外还有加热聚沉和溶胶的相互聚沉。
（五）大分子溶液大分子（也称高分子）化合物是由一种或几种小单位连接而成的，相对分子质量大于10 000的一类化合物，又称为高聚物。
大分子化合物一般没有确定的相对分子质量，只能用平均相对分子质量M表示。
大分子溶液本质是真溶液，是均相的热力学稳定体系。
大分子溶液比溶胶更稳定。
大分子电解质溶液稳定的原因是大分子离子带有相同的电荷和大离子高度溶剂化形成溶剂化膜的缘故；大分子非电解质溶液主要由于长链上的基团高度溶剂化形成溶剂化膜，从而增大了稳定性。
加入无机盐使大分子溶液沉淀的作用称为盐析。
盐析大分子溶液所需无机盐的最低浓度称为盐析浓度。
单位为mol/L。
溶胶的胶粒吸附大分子后形成一层稳定的保护膜，因而增加了稳定性。
大分子溶液或某些溶胶在适当条件下形成外观均匀并具有一定形状的弹性半固体。
这种半固体称为凝胶，形成凝胶的过程称为胶凝。
凝胶形成的条件是：①浓度达到一定程度；②温度低到一定程度；③加入少量的电解质。
胶体与人们的生活有着极其密切的关系，在生命科学中的应用越来越广泛。
例如，增加药物的溶解度和分散度可以直接改善治疗效果。
电泳技术可以分离和研究蛋白质，已经广泛应用在生物化学和临床诊断等方面。
“人工肾”就是利用胶粒的扩散，使血液在体外得以净化。
凝胶处于固体和溶液的中间状态，既能维持系统一定形状又能使新陈代谢顺利进行，对生命活动有重要意义。
乳状液和乳化剂对食物和药物的消化吸收起重要作用等例题解析例4-1 硅酸溶胶的胶粒是由硅酸聚合而成。
胶核为SiO2分子的聚集体，其表面的H2SiO3分子可以离解成SiO32-和H+。
H2SiO3 2H+ +SiO32-H+离子扩散到介质中去。
写出硅胶结构式，指出胶粒的电性。
解硅胶的结构式[（SiO2）m·nSiO32-·2（n－x）H+] 2x－·2x H+由于胶核表面首先选择性吸附的离子是SiO32-离子，所以最后形成的胶粒带的是负电荷。
例4-2 用50mL的0.080 mol/L KI溶液和50mL0.10 mol/L AgNO3溶液制备AgI溶胶，分别加入下述电解质溶液NaCl、Na2SO4、K3[Fe(CN)6]，其聚沉能力大小次序如何？分析：电解质对溶胶的聚沉作用，主要是由与胶粒带相反电荷的反离子引起的，反离子的价数越高，其聚沉能力越强。
要比较上述三种电解质溶液的聚沉能力大小，首先要确定AgI溶胶的胶粒带有何种电荷，溶胶带何种电荷又决定于KI、AgNO3的相对量。
因此，应该从分析制备AgI溶胶的KI和AgNO3的物质的量开始。
解：n (KI) = 0.08×50 = 4(mmol)n (AgNO3) = 0.1×50 = 5(mmol)计算表明AgNO3过量，胶粒带正电，因此上述三种电解质溶液的聚沉能力大小顺序为：K3[Fe(CN)6] > Na2SO4 > NaCl练习题（一）判断题1. 电渗与电泳现象都可以说明胶粒的带电情况。
（）2. 电解质离子的聚沉能力与电解质离子所带的电荷数成反比。
（）3．溶液产生正吸附时、溶液的表面张力增大，溶液表层中溶质分子数目增多。
（）4．乳化剂的作用是降低液—液界面上的张力，形成保护膜。
（）5．胶体分散系不一定都是多相系统。
（）6.加入少量电解质盐类，引起胶粒聚结沉降的作用叫做盐析。
（）7.用电泳技术可以对蛋白质进行分离鉴定。
（）8.溶胶发生电泳时，胶粒部分和扩散层分离，胶粒向着和反粒子所带电荷的电性相同的电极运动（）9. 在外加电场作用下，胶粒的定向移动的现象称为电渗。
（）10. 胶核因选择性吸附与其组成相似的离子而表面带有相同符号的电荷。
（）（二）选择题1．胶体分散系，真溶液和粗分散系中，按分散相粒子大小排序为（）A．胶体分散系>真溶液>粗分散系B．粗分散系>真溶液>胶体分散系C．胶体分散系>粗分散系>真溶液D．粗分散系>胶体分散系>真溶液E．真溶液>胶体分散系>粗分散系2. 使Fe(OH)3溶胶聚沉效果最好的是（）A. AlCl3B. MgBr2C. NaNO3D. Na2SO43、对于As2S3(负溶胶)，聚沉能力最强的是？A. K2SO4B. CaCl2C. AlCl3D. Na3PO44. 由AgNO3和KCl（过量）制备AgCl溶胶，下列说法错误的是（）A. 胶核是AgClB. 胶核吸附的离子是Cl－C. 电场中胶粒向负极运动D. 进入吸附层的反离子越多，溶胶越不稳定5. 将体积较大的物质分散成粉末或雾时，作功所消耗的能量转变为（）A. 体系内能B.表面能C. 动能D. 势能6. 鉴别大分子溶液与溶胶的简便方法可借助于（）A. Brown运动B. Tyndall现象C. 电泳D. 电渗7、电动电位是指哪两部分之间的电位差？A. 胶粒表面与均匀液相B.胶核表面与均匀液相C. 吸附离子与反离子D. 扩散层与整个溶剂8、在鸡蛋清溶液中加入95%乙醇，溶液变混浊的主要原因是什么？A. 乙醇去蛋白质电荷B. 乙醇去蛋白质水化膜C. 乙醇既能去水化膜又能去电荷D. 蛋白质使乙醇凝固（三）填空题1．进入胶团吸附层的反离子愈多，扩散层的厚度，水化膜。
2. 电解质对溶胶的聚沉作用，反离子价态增加，聚沉能力，聚沉值。
3. 溶胶具有相对稳定性是由、和决定的。
4. 凝胶可以分为和两大类。
5．20 mL 0.2 mol·L-1AgNO3solution mixed with 35 mL 0.15 mol·L-1NaCl solution,the structure of gained colloid can be expressed by , this colloid can move to electrode in the electric field. When we want to coagulate this colloid with Na3PO4、Al(NO)3 and CaSO4, the series of ability of these electrolytes is 。
（四）问答题1．溶胶产生Tyndall效应的原因？2．溶胶能够相对稳定的原因是什么？（五）计算题将Al(OH)3溶胶平均分装在三个烧杯中，分别加入NaCl、Na2SO4、Na3PO4三种溶液使Al(OH)3溶胶聚沉，它们的最低加入量各为：0.1mol/LNaCl 20mL；0.05mol/L Na2SO4 12mL；0.003mol/L Na3PO4 7.5mL，通过计算推断Al(OH)3溶胶的电泳方向。
