无机及分析化学课件之分散体系.ppt

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1、第1章 分散体系,本章重、难点,1.重点内容：稀溶液的依数性。溶胶的胶团结构，溶胶的稳定性。2.难点内容：稀溶液的依数性。溶胶的结构和电动电势。,一、分散系的概念 一种或几种物质分散在另外一种物质中所构成的体系叫分散体系，简称分散系。,分散质（分散相）：分散系中被分散的物质。,分散剂（分散介质）：容纳分散质的物质。,按分散质粒子直径大小不同分为：溶液，高分子溶液，（单相）溶胶，乳状液，悬浊液（多相）,二、分散系的分类,按分散质粒子直径大小不同分为三类：,1.1溶液,溶液：分散质以小分子、离子或原子为质点均匀地分散在分散剂中所形成的分散系,注意：1.凡气体或固体溶于液体时，则称液体为溶剂，而称气

2、体或固体为溶质。2.若两种液体相互溶解时，一般把量多的叫做溶剂，量少的叫做溶质。3.物质在常温时有固体、液体和气体三种状态。因此溶液也有三种状态，大气本身就是一种气体溶液，固体溶液混合物常称固溶体，如合金。,溶液的浓度：一定量的溶液或溶剂中所含溶质的量称为溶液的浓度。化学上用物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数等来表示溶液的浓度。,一、溶液浓度的表示方法,1.物质的量浓度cB,单位体积溶液中所含溶质B的物质的量。cB=nB/v(molL-1)nB=mB/MB(mol),2.质量摩尔浓度bB,每千克溶剂(A)中所含溶质(B)的物质的量。,例：在50.0g水中溶有2.00g甲醇（CH3OH），求甲

3、醇的质量摩尔浓度？,解：bCH3OH=,摩尔分数,溶质B的物质的量nB占全部溶液物质的量n的分数。xB=nB/n xA+xB=1,例：在100g水溶液中溶有10.0gNaCl，求水和NaCl的摩尔分数？,溶质(B)的质量与溶液的质量之比。,4.质量分数,例：在100mL水中,溶有17.1g蔗糖（C12H22O11）,溶液的密度为1.0638g/mL，求蔗糖的物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数和质量分数？,思考一下:1.煮面条事先在水里放点盐,面条会容易熟?2.咸菜坛里的水不容易结冰?3.菜场买不到深海活鱼?4.霜打青菜更甜?5.冬天里汽车的水箱加抗冻剂放冻?6.生理盐水和葡萄糖注射液的浓度一

4、定?7.冬天除冰雪撒融雪剂?,1.2 稀溶液的依数性（The Colligative Properties of Dilute Solution),稀溶液的依数性:稀溶液的某些性质只与溶质的粒 子数目有关,而与溶质的本性无关,这一类性质称为 稀溶液的依数性。,溶质溶解在溶剂中形成溶液,溶液的性质已不同于原来的溶质和溶剂,这种性质上的变化可分为两类:,第一类由溶质本性不同所引起。如酸碱性、导电性颜色、味道等。,第二类由溶质数量不同所引起。如蒸气压、沸点、凝固点、渗透压等。,注意：稀溶液的依数性主要指非电解质稀溶液，电解质稀溶液及浓溶液比较复杂，在此不做讨论。,在一定温度下,某溶剂的饱和蒸气所产生

5、的压力称为该溶剂的饱和蒸气压,简称蒸气压。,1.2.1溶液的蒸气压下降,(1)纯溶剂的蒸气压,蒸气压大的物质称为易挥发性物质;蒸气压小的物质称为难挥发性物质。,当溶剂溶解一定量难挥发溶质时，在一定温度下,溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，称为溶液的蒸气压下降。,(2)溶液的蒸气压,p pA*,溶液的蒸气压下降值p为 p=pA*p,糖水,水,比较不同浓度溶液的蒸气压。显然，浓度越大，溶液的蒸气压越低。蒸气压与溶液的浓度有没有定量规律？1887年，法国著名物理学家拉乌尔根据大量的实验结果，总结出一个经验定律，这就是拉乌尔定律（Raoults Law）。,溶液的蒸气压降低的原因：,溶质是难挥发非电

6、解质，因此溶液的蒸气压实际上是溶液中溶剂的蒸气压。由于溶液中溶质分子占据了溶液的一部分表面，阻碍了溶剂分子的蒸发，使达到平衡时蒸发出来的溶剂分子数减少，产生的压力降低。,拉乌尔(Raoult)定律:在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压(P)等于纯溶剂的蒸气压(P*)乘以溶剂在溶液中的摩尔分数(XA)。即：P=P*XA,p=pA*p=pA*pA*（1XB）p=pA*XB,XA+XB=1,p=pA*（1XB）,溶液的蒸气压下降值p为,在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降（P）与溶质的摩尔分数(XB)成正比,而与溶质的本性无关。,拉乌尔(Raoult)定律:,即:P=P*XB,因此拉

7、乌尔定律也可以这样说：,=pA*M(A)b(B),当溶液很稀时，nAnB,nA+nB nA，因此,在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降，近似地与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的种类无关。这是拉乌尔定律的另一种表达形式。,p=k b(B),Raoult定律适用范围：,溶质是非电解质，并且是非挥发性的，溶液必须是稀的,1.2.2 溶液的沸点升高 1.2.3 溶液的凝固点降低,沸点：液体蒸气压等于外界大气压力时的温度。,凝固点：物质的液相蒸气压和固相蒸气压相等时的温度,即固相和液相平衡共存时的温度。,相：物理和化学性质完全相同的一部分称为相。相和相之间有明显的界面。例如：纯水和溶液为单

8、相体系，冰水混合物为多相体系。溶液为单相体系，胶体为多相体系。,水是使用最广泛的溶剂，为了讨论溶液的性质，在此先介绍水的相变及其相图的有关知识。,(1)气液平衡 液态水是由大量水分子通过分子间力聚集在一起而呈液态的一种聚集体。在一定温度下，水分子具有一定的能量而进行热运动。这种能量分布告诉我们，在液态水中能量高和能量低的水分子占极少数，而大部分水分子呈能量居中的状态。,水的相变和相图,在一定温度下，处在水表面上的、少数能量较高的水分子可以克服分子间力而逃逸出水面进入气相。这一过程称为蒸发。蒸发是水分子从液相进入气相的过程，因此，随着蒸发过程的进行，气相中水分子的数目逐渐增大。另外，在气相中的水

9、分子由于热运动，其中有的水分子又有可能碰撞到液面重新回到液相中，这一过程称为凝聚。凝聚速率与气态水分子的浓度有关，气态水分子的浓度越大，凝聚速率越大。,当凝聚速率等于该温度下的蒸发速率时，在相同时间内进出整个液面的水分子数相等，体系就在该温度下达到了蒸发与凝聚的动态平衡。此时气相中气态水分子的浓度在宏观上不再发生变化，水气的分压亦不再发生变化。此时气相中水气所呈现的分压，称为水在该温度下的饱和蒸气压(简称蒸气压)。当然，若体系气相中不含有其他气体，水气的分压(水的蒸气压)等于体系的总压力。,图2.3 水的蒸汽压曲线,图2.4 冰的蒸汽压曲线,(2)气固平衡,图2.6 水的固液平衡线(示意图),

10、(3)固液平衡,水的相图,相（phase）:体系中物理性质和化学性质完全相同且组成均匀的一部分称为相。相图(phase digram):相图是表示体系的状态与温度、压力之间的关系的平面图。,水的相图,OA：液气平衡线,OB：固气 平衡线,OC：固液平衡线,O为三曲线的交点，称为三相点。该点三相平衡共存,A点称为临界点，（647.3K，2.2526*107Pa）,汽相区,气相区,注意：所谓临界点是说在临界点液体的密度和蒸气的密度相等，液态和气态之间的界面消失。所谓汽相区意味着气体可以加压或降温液化为水；而在气相区因为高于临界温度，所以不可能用加压的办法使气体液化。,思考：根据水的相图，问冰刀为何

11、不会被冻在冰上？,273.16K,沸点升高和凝固点降低图,AB水的蒸气压曲线,AB溶液的蒸气压曲线,AA 冰的蒸气压曲线,由上图可以看出，溶液的蒸气压下降，导致溶液的沸点升高、凝固点降低。,凝固点下降值：Tf=T f*-T f,T b=K b b(B),T f=K f b(B),沸点上升值：T b=T b-T b*,Kb沸点升高常数;Kf 凝固点降低常数,Kb、Kf只与溶剂的性质有关，单位：0Ckg/mol 或Kkg/mol。,定量关系:,因此，难挥发非电解质稀溶液的沸点上升和凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比，与溶质的本性无关。,应用:计算溶液的沸点（Tb）和凝固点（Tf）。测定M（B）日

12、常生活中的应用,例 在101.325kPa下将0.475克单质磷溶于100.0克苯中。将0.749克谷氨酸溶于50.0克水中。若以上两种溶液的凝固点降低相同，求以上两种溶液的凝固点和谷氨酸的摩尔质量。(已知磷在苯溶液中以P4分子的形式存在，纯苯的凝固点是5.400),解：对于苯溶液,(mol/kg),(K),(),对于谷氨酸溶液,Tf(谷氨酸水溶液)Tf(苯溶液)0.196 K,0.0000.1960.196(),(g/mol),溶液的渗透压,临床治疗中，用于静脉注射的生理盐水是质量分数为0.9的NaCl水溶液，生理盐水中 NaCl 的浓度不能大亦不能小。若 NaCl的质量分数小于0.9，当溶

13、液被输进血液中后，血液中的红细胞会因细胞外的水分渗进细胞内而被胀破。反之，若溶液中 NaCl 的浓度过大，红细胞会因细胞内的水分渗出细胞外而皱缩。溶剂水分子总是从稀溶液透过细胞膜向浓溶液中渗透。这是为什么呢?回答这个问题要从半透膜和溶液的渗透压讲起。,半透膜:一种只允许溶剂分子通过而不允许溶质分子通过的膜称为半透膜。动植物的膜组织例如动物膀胱、肠衣、植物的表皮层等是半透膜，人造的羊皮纸和火棉胶膜也是半透膜。,渗透作用:溶剂分子通过半透膜进入溶液的现象 称为渗透作用。,渗透压:为了阻止渗透作用而施加于溶液的最小 压力称为该溶液的渗透压。,产生渗透压的条件：存在半透膜；半透膜两侧 溶液浓度不同。,

14、注意：R=8.314kPaLK-1mol-1,范特霍夫定律：,非电解质稀溶液的渗透压与溶液物质的量浓度(C)和温度(T)成正比,而与溶质的本性无关。,即:=CRT,即:=bBRT,或:在一定温度下,非电解质稀溶液的渗透压与溶液的质量摩尔浓度(bB)成正比,而与溶质的本性无关。,测定大分子的M(B)。动植物生理：如植物体内水分传导，动物溶血，输血（等渗溶液），合理施肥，淡水鱼在海水中养殖会使鱼脱水。海水淡化，污水处理（反渗技术）。,渗透作用的应用：,例题:为人体做静脉注射用的葡萄糖溶液，其葡萄糖的质量分数为5.00，试推算人体血液的渗透压。葡萄糖的摩尔质量是180克摩尔。,所以 bRT 0.29

15、28.314(273十37)753(kPa)人体血液的渗透压是753 kPa。,根据上体推算人体血液的渗透压值,推求为人体做静脉注射用的氯化钠溶液的质量分数为多少?氯化钠的式量是58.5。,bRT b0.292mol/kg,生理盐水0.9%,1.3 电解质溶液,1923年，Debye和Hckel提出了离子互吸学说。观点：强电解质在溶液中是完全电离的，但是由于离子间的相互作用，每一个离子都受到相反电荷离子的束缚，这种离子间的相互作用使溶液中的离子并不完全自由，表现出：溶液导电能力下降，电离度下降，依数性偏离拉乌尔定律。,强电解质溶液的离子互吸理论,离子氛（ionic atmosphere）,若中

16、心离子取正离子，周围有较多的负离子，部分电荷相互抵消，但余下的电荷在距中心离子 处形成一个球形的负离子氛；反之亦然。一个离子既可为中心离子，又是另一离子氛中的一员。,这是德拜-休克尔理论中的一个重要概念。他们认为在溶液中，每一个离子都被反号离子所包围，由于正、负离子相互作用，使离子的分布不均匀。,活度与活度系数活度：是指有效浓度，即单位体积电解质溶液中表现出来的表观离子有效浓度(表观浓度）。以a（activity）表示。活度与浓度的关系：,f：活度系数（f 1），极稀溶液中，f 接近1。,离子强度,式中 是离子的真实浓度，若是弱电解质，应乘上电离度。的单位与 的单位相同。,从大量实验事实看出，

17、影响离子平均活度系数的主要因素是离子的浓度和价数，而且价数的影响更显著。1921年，Lewis提出了离子强度（ionic strength）的概念。当浓度用质量摩尔浓度表示时，离子强度 等于：,离子强度越大，正负离子间相互牵制作用就越强，活度系数就越小，活度与浓度的差异就越大。,（1）0.1 mol/L HAc（2）0.1 mol/L NaCl（3）1 mol/L蔗糖（4）0.1 mol/L CaCl2（5）0.1 mol/L葡萄糖,例 按沸点从高到低的顺序排列下列各溶液。,解：在一定体积的溶液中，粒子数目越多，即粒子浓度越大，沸点越高。电解质的粒子数目较相同浓度的非电解质多，强电解质的粒子数

18、较相同浓度的弱电解多，因此，粒子浓度由大到小的顺序为：（3）（4）（2）（1）（5）沸点顺序与此相同。,水黾（min），半翅目水黾科,它们以极其轻盈灵巧的姿态在水的表面行走，速度飞快，却丝毫不会刺破水皮，亦不会激起水花。这种行走的方式，会令人想起英雄里的著名镜头。它们何来如此之神功？,为什么大头针可以浮在水面上？,露珠、汞滴为什么是圆的？,为什么有些液体形成凹液面，有些形成凸液面？,实验：一满杯水和玻璃珠的对话！,为什么满杯水中还可以放入数个玻璃珠？,引言：,表面现象是自然界中普遍存在的基本现象。,表面和界面(surface and interface),界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡

19、区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。,严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。,1-4 胶体溶液,常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。,1.气-液界面,2.气-固界面,3.液-液界面,4.液-固界面,5.固-固界面,界面现象的本质,表面层分子与内部分子相比所处的环境不同,体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是对称的，各个方向的力彼此抵销；,但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物质分子的作用，其作用力未必能相互抵销，因此，界面层会显示

20、出一些独特的性质。,对于单组分系统，这种特性主要来自于同一物质在不同相中的密度不同；对于多组分系统，则特性来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。,最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。,液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力。,这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。,在多相分散体系内,相与相之间存在着界面,如果有一个相是气体,则这个相习惯称为表面,分散质分散的越细,总表面积越大,分散系的分散度常用比表面来表示。比

21、表面（S0）：是分散质粒子的总表面积（A）与分散质粒子的总体积（V）之比。显然，一定量的分散质被分得越细，数目就越多，总表面积A越大，分散程度越高。,1.4.1 分散度与比表面,例如:,分散程度越高，比表面越大，表面能也越高,可见达到nm级的超细微粒，具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热点。,与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表面积，它对系统性质的影响绝对不可忽略。,1.表面效应,附加内容:纳米材料的特异效应,随着粒径减小，表面原子数迅速增加。这是由于粒径小，表面积急剧变大所致例如，粒径为10nm时，比表面积为90m2g，粒径为5nm时，比表面

22、积为180m2g，粒径下降到2nm，比表面积猛增到450m2g这样高的比表面，使处于表面的原子数越来越多，同时，表面能迅速增加.,由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其他原子结合,金属的纳米粒子在空气中会燃烧；无机的纳米粒子暴露在空气中会吸附气体，并与气体进行反应。固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的；超细微化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。例如，金的常规熔点为1064，当颗粒尺寸减小到10纳米尺寸时，则降低27，减小到2纳米尺寸时的熔点为327左右。,2.小尺寸效应,（1）特殊的光学性质当黄金被细分到小

23、于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑。,金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l，大约几微米的厚度就能完全消光。利用这个特性可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。还可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。美国F117A型隐身战斗机外表所包覆的材料中就包含有多种纳米超微颗粒，它们对不同波段的电磁波有强烈的吸收能力，以欺骗雷达，达到隐形目的。,（3）特殊的磁学性质 小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同；呈现出超顺磁性。利用磁性超微颗粒的特性，已作成高贮存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。

24、利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。,人们发现鸽子、海豚、蝴蝶以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。,蜜蜂的体内也存在磁性的纳米粒子，这种磁性的纳米粒子具有“罗盘”的作用，可以为蜜蜂的活动导航。以前人们认为蜜蜂是利用北极星或通过摇摆舞向同伴传递信息来辨别方向的。最近，英国科学家发现，蜜蜂的腹部存在磁性纳米粒子，这种磁性跟粒子具有指南针功能，蜜蜂利用这种“罗盘”来确定其周围环境,在自己头脑里的图像而判明方向。,磁性超微粒子的发

25、现对于了解螃蟹的进化历史提供了十分有意义的科学依据据生物科学家最近研究指出，螃蟹原先像其他生物一样前后运动，因为亿万年前的螃蟹第一对触角里有几颗用于定向的磁性纳米微粒，就像是几只小指南针螃蟹的祖先靠这种“指南针”堂堂正正地前进后退，行走自如。后来，由于地球的磁场发生了多次剧烈的倒转，使螃蟹体内的小磁粒失去了原来的定向作用，于是使它失去了前后行动的功能，变成了横行。,例如，防晒油、化妆品中普遍加入纳米微粒。我们知道，大气中的紫外线主要是在300-400nm波段，太阳光对人体有伤害的紫外线也是在此波段。防晒油和化妆品中就是要选择对这个波段有强吸收的纳米微粒。最近研究表明，纳米TiO2、纳米ZnO、

26、纳米SiO2、纳米Al2O3、纳米云母、趋式化铁都有在这个波段吸收紫外光的特征。,纳米材料的莲花效应,照理说荷叶的基本化学成分是多醣类的碳水化合物，有许多的羟基（-OH）、（-NH）等极性原子团，在自然环境中很容易吸附水分或污垢。但洒在荷叶叶面上的水却会自动聚集成水珠，且水珠的滚动把落在叶面上的尘埃污泥粘吸滚出叶面，使叶面始终保持干净。经过科学家的观察研究，在1990年代初终于揭开了荷叶叶面的奥妙。原来在荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。,经过电子显微镜的分析，莲花的叶面是由一层极细致的表面所组成，并非想象中的光滑。而此细致的表面的结构与粗糙度为微米至纳米尺寸的大小。叶面上

27、布满细微的凸状物再加上表面所存在的蜡质，这使得在尺寸上远大于该结构的灰尘、雨水等降落在叶面上时，只能和叶面上凸状物形成点的接触。液滴在自身的表面张力作用下形成球状，由液滴在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面，这样的能力胜过人类的任何清洁科技。这就是莲花纳米表面自我洁净的奥妙所在。,鹅毛和鸭毛是防水的。原来鹅毛和鸭毛的排列非常整齐，且毛与毛之间的隙缝极小，小到纳米尺寸，所以水分子无法穿透层层的鹅毛和鸭毛，但却极易通气，故鹅与鸭得以在水中保持身体的干燥。,把透明疏油、疏水的纳米材料颗粒组合在大楼表面或窗玻璃上，大楼不会被空气中的油污弄脏，玻璃也不会沾上水蒸气而永远透明。,国家大剧院的自洁纳米玻璃,表面张力

28、,液体表面的最基本的特性是趋向于收缩,由于表面层分子的受力不均衡，液滴趋向于呈球形，水银珠和荷叶上的水珠也收缩为球形。,(a),(b),表面张力存在,将一含有一个活动边框的金属线框架放在肥皂液中，然后取出悬挂，活动边在下面。,由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用，可滑动的边会被向上拉，直至顶部。,从液膜自动收缩的实验，可以更好地认识这一现象,1.4.2 表面能,物体表面的粒子（分子、原子或离子）比内部粒子有更高的能量。表面粒子比内部粒子多出的这部分能量称为表面能。任何两相界面上均存在着界面能。S越大，表面能越大，体系越不稳定，故胶体是热力学不稳定体系。,一种物质自动浓集到另一物质表面上的过程叫吸

29、附。其中有吸附能力的物质称为吸附剂;被吸附的物质称为吸附质。,1.4.3 固体对气体的吸附,物理吸附由吸附质与吸附剂分子间引力（即范德华力）所引起的吸附，在吸附过程中物质不改变原来的性质，因此吸附能小，结合力较弱，吸附热比较小，容易脱附，如活性炭对气体的吸附，只要升高温度，就可以使被吸附的气体逐出活性炭表面。,对一定质量的分散质来说，分散度越高，表面积越大，其表面能越大，因而多相体系是一种不稳定体系。为使体系趋于较稳定的状态，表面能有自发降低的倾向。一般可采用两种途径：一是减小表面积使表面能减小，如小液滴可自发聚集成大液滴；二是通过表面吸附其它质点来降低其表面能。,为什么存在表面吸附？,固体与

30、溶液接触时会发生吸附，被吸附的物质可以是溶质也可以是溶剂，既可以是分子也可以是离子。,1.4.4 固体在溶液中的吸附,固体吸附剂在非电解质或弱电解质溶液中对分子的吸附称为分子吸附。,规律：相似相吸,1.分子吸附,固体吸附剂在强电解质溶液中对溶质离子的吸附称为离子吸附。,2.离子吸附,A离子选择吸附：吸附剂从电解质溶液中选择性的吸附与它组成有关的离子，称离子选择吸附。,AgBr会吸附？离子（Ag+）而带正电，Ag+为 电位离子，NO3-聚集在AgBr附近，为反离子。,如KBr溶液中加入过量的AgNO3，则生成AgBr，溶液中还有什么离子？,（Ag+，NO3-，K+）,B 离子交换吸附：吸附剂从电

31、解质中吸附某种离子的同时，将吸附剂表面上的同号离子等电量的置换到溶液中去的过程。最常用的是离子交换树脂，制取去离子水。,一体化去离子水设备,例:粘土颗粒带负电,表面存在可交换的阳离子Ca2+(Mg2+.K+.Na+),当施入铵态氮肥时,NH4+即与胶粒表面的 Ca2+发生交换:,特点：可逆过程,1.4.5 溶胶的性质 1.光学性质（Tyndall现象）粒子粒径大于照射光的波长时，粒子表面反射光；粒径略小于波长时，发生散射成光柱。,Tyndall现象的产生与分散质粒子的大小和入射角光的强度有关，当分散质粒子直径小于入射光波长就会发生散射,Tyndall现象就是光的散射现象.,2.动力学性质(布朗

32、运动),在超显微镜下观察溶液,可以看到代表溶胶粒子的发光点在不断的做不规则运动,这种运动称为布朗运动,产生布朗运动的原因是由于分散体系中分散质粒子受到分散剂分子不断撞击的结果.由于布朗运动导致溶胶粒子具有扩散作用.,电泳：在外电场作用下，胶粒向电极的定向移动现象。,3.溶胶的电学性质,电渗:在外电场下,固相不动,分散剂定向移动的现象.,1.吸附作用。胶体分散系统比表面大、表面能高，所以很容易吸附杂质。如果溶液中有少量电解质，溶胶粒子就会吸附离子。当吸附了正离子时，溶胶粒子带正电；吸附了负离子则带负电。不同情况下溶胶粒子容易吸附何种离子，这与被吸附离子的本性及溶胶粒子表面结构有关。,1.4.6

33、溶胶离子带电的原因,电位离子:能使固体表面带电的离子称为电位离子。反离子:溶液中与电位离子带相反电荷的离子称为反离子.,法扬斯（Fajans）规则表明：与溶胶粒子有相同化学元素的离子能优先被吸附。以AgI溶胶为例，当用AgNO3和KI溶液制备AgI溶胶时，若KI过量，则AgI粒子会优先吸附I，因而带负电；若AgNO3过量AgI粒子则优先吸附Ag+，因而带正电。,(AgI)mnI-(n-x)K+x-xK+,(AgI)mnAg+(n-x)NO3-x+xNO3-,过量KI溶液,过量AgNO3溶液,当分散相固体与液体介质接触时，固体表面分子发生电离，有一种离子溶于液相，因而使固体粒子带电。胶粒表面的分

34、子电离，一种离子脱离胶粒进入溶液，另一种离子留在胶粒表面。,2.离解作用,扩散双电层结构,Fe(OH)3mnFeO+(n-x)Cl-x+xCl-胶核 电位离子 反离子 反离子,1.4.7 胶团结构,1.4.8 溶胶的稳定性和凝结,（1）胶粒间同种电荷的排斥作用（2）胶粒的溶剂化作用（3）胶粒的布朗运动,1.溶胶的稳定性,溶胶稳定的主要原因:,在分散系中,分散质粒子合并变大后从分散系中分离出来的过程.,电解质凝结的主要原因:,中和了胶粒的电荷 破坏了胶粒的溶剂化膜,2.溶胶的凝结(聚沉),(1)加入电解质的凝结作用,电解质对凝结能力的大小,人们常用凝结值来比较.所谓凝结值就是指一定量的溶胶在一定

35、时间内开始凝结所需电解质的最低浓度.凝结值越小,凝结能力越大.一般说来,电解质的负离子对正溶胶起凝结作用,正离子对负溶胶起凝结作用.凝结能力随离子价数的升高而显著增大,这一规律称为Schulze-Hardy规则,同价离子的凝结能力相近,但随水化离子半径的增大而减小.如具有相同正离子的碱金属和碱土金属盐中的阳离子对As2S3溶胶的凝结能力顺序:Cs+Rb+K+Na+Li+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+这种顺序成为感胶离子序.,凝结的主要原因:胶粒所带电荷被中和。,(2)温度对溶胶稳定性的影响,加热能破坏胶体的主要原因:胶粒运动加剧,碰撞机会增多。,(3)溶胶的相互凝结,Al(OH)3mn Al3+（n-x）SO42-2x+x SO42-,应用：,明矾的净水作用：明矾溶于水，水解形成Al(OH)3溶胶，结构为,胶粒带正电，而天然水中的悬浮粒子一般带负电荷。,结束,花果山水帘洞,