基础化学：第五章-胶体-检验-1
大学基础化学课件-胶体
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Байду номын сангаас
第二节 一、溶胶的基本性质
溶胶
光学性质
丁达尔效应
动力学性质
布朗运动、扩散和沉降平衡。
电学性质
电泳、电渗
溶胶有乳光现象。 令一束聚焦的光束通过
溶胶，则从侧面可以看到 一个发光的圆锥体，这种 现 象 称 为 Tyndall 效 应 (Tyndall effect) 。
乳光现象产生原因： Tyndall现象
第五章 胶体（Colloid）
思考题： 1、为什么说溶胶是不稳定体系，而实际上又常能相对稳定存在？ 2、引起溶胶聚沉的因素有哪些？ 3、为什么在长江、珠江等河流的入海处都有三角洲的形成。 4、将0.02mol.L-1的Kcl溶液12mL 和0.05 mol.L-1的AgNO3溶液 100mL混合以制备AgCl溶胶，试写出此溶胶胶团结构。
胶团
AgNO3 + KI
AgI + KNO3
思考：当KI过量的时候，胶团结构是怎样的？ 胶粒的带电性又如何？？
溶胶的稳定因素
布朗运动 胶粒带电 胶粒表面水合膜的作用
溶胶的聚沉 加热
加 入电解质
电解质的聚沉能力如何比较？
反离子的价数越高聚沉能力越强
加 入带相反电荷的溶胶
高分子溶液
足够多的高分子可以 把胶粒的表面包围住， 增强溶胶的稳定性。
第一节
一、分散系的分类
胶体分散系
一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统。
分散系
真溶液
(<1nm)
胶体分散系
(1nm~100nm)
粗分散系
基础化学 第五章 胶体
dS＜0，对固体物质同样适用*。
高度分散的溶胶比表面大，所以表面能也大， 它们有自动聚积成大的颗粒而减小表面积的趋势， 称为聚结不稳定。属于热力学不稳定体系。
高分子化合物溶液的分散相粒子大小在胶体范围 内，属于胶体溶液。其分散相是以单个分子分散在介 质中，为均相分散系。是热力学稳定系统。
1×10-3 2.4×108 3×103 3×103 2.2×10-2
1×10-5 2.4×1014 3×105 3×105 2.2×100
1×10-7 2.4×1020 3×107 3×107 2.2×102
系统表面能和表面积的关系为*：dG表=dS S ---系统表面积， ---比表面自由能， 若dG表＜0，则dS＜0，
基础化学 第五章 胶体
研究内容：
涉及物理学中的光学、电学、流体力学和流变 学，同时还涉及表面化学、电化学。
从应用来说，遍及生命现象（血液、骨组织、 细胞膜）、材料（陶瓷、水泥、纤维、塑料、多孔 吸附剂、有色玻璃以及微米与纳米材料）、食品 （牛奶、啤酒、面包）、能源（油、气的地质勘探、 钻井、采油、储运，石油炼制、油品回收、乳化和 破乳等）、环境（烟雾、除尘、污水处理）等各领 域。因此，虽然历史上曾称为胶体化学，现在则将 这一学科称为胶体科学。
1.分散度(degree of dispersion)
分散相在分散介质中比表面(specific surface
area) 来表示。
比表面 (S0)：是指单位体积物质所具有的表面积。
S0 = S/V S-----总表面积
(5-1) V -----体积
总表面积越大，分散度越大，比表面也越大*。
溶胶的性质
基础化学-溶液和胶体
溶液的渗透压与温度、浓度的关系：
＝CRT 式中－溶液的渗透压 kPa
C－溶液浓度 mol/L T－绝对温度 K(273.15＋t0C) R－气体常数为8.314
由上式可知： 稀溶液的渗透压与溶液的物质的量浓度及绝对温 度成正比，而与溶质及溶剂的种类无关。 上式称为渗透压定律
种 类
液态溶液：食盐水、糖水等；
气态溶液：空气。
2. 溶解度
在一定温度和压力下，物质在一定量溶 剂中溶解的最大量为该物质的溶解度。
对于固体物质而言，溶解度一般指100 克溶剂中所溶解该固体物质的质量（单位： 克）。
固体物质的溶解实际上存在着两个相反的过程
溶解：固体表面的分子或离子由于自身的振 动以及受到溶剂分子的撞击和吸引逐渐脱离 固体表面并扩散到溶剂中去。
由于水分子内形成氢键，破坏氢键需要较多的热 量，所以水的比热容较大，水不容易加热或冷却，致 使海洋性气候温差变化不像大陆性气候那么大。
2. 水的化学性质
水的热稳定性较大： 2H2O(g) → 2H2(g) + O2(g) ΔHϴ = + 241.8 kJ/mol
与金属反应： 2Na(s) + 2H2O(冷) → 2Na+ + 2OH- + H2(g)↑ 3Fe(s) + 4H2O (g) → Fe3O4 +4H2(g)↑
（三）沸点上升
蒸气压下降也引起了
沸点上升：在原沸点Tb时， p在A点, < 101325 Pa（大 气压强），只有升温至Tb' 时，蒸气压p才达到外压 冒泡/沸腾。
凝固点下降和沸点上升的计算
Raoult根据实验总结出：
Tf Tf Tf' K f m
高中化学基础胶体教案模板
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课题：胶体
教学目标：
1. 了解胶体的定义、特点和分类；
2. 掌握胶体溶液的制备方法和特点；
3. 理解胶体的稳定性及其应用。
教学重点和难点：
重点：胶体的定义、特点和分类。
难点：胶体溶液的制备方法和特点。
教学准备：
1. 教师准备：投影仪、PPT课件、实验物品。
2. 学生准备：课前阅读相关教材。
教学步骤：
Step 1：导入（5分钟）
介绍胶体的概念，引入胶体的定义和特点。
Step 2：讲解胶体的分类（15分钟）
1. 胶体的分类：溶胶、凝胶、乳胶等；
2. 胶体的特点和性质。
Step 3：实验演示（20分钟）
进行一个简单的胶体溶液制备实验，并观察其特点和稳定性。
Step 4：教师总结（10分钟）
总结胶体的定义、特点和分类，以及胶体溶液的制备方法和特点。
Step 5：小结与作业布置（5分钟）
对本节课内容进行小结，并布置相关的作业。
教学反馈：
通过小测验或讨论，检查学生对胶体的掌握情况。
教学延伸：
引导学生进一步了解胶体在生活中的应用和意义。
教学评价：
通过实验操作、讨论和小测验等方式，评价学生的学习情况。
胶体化学核心知识点
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。
《基础化学》习题答案第3版
《基础化学》习题答案(第3版)第一章 习题答案1．答：能量单位J 、质量单位μg 、长度单位nm 、温度单位℃、属于SI 单位；其他不是。
2．答：SI 基本单位：m 、kg 、s 、A 、K 、mol 、cd 。
3．答：一切属于国际单位制的单位都是我国的法定计量单位。
根据我国的实际情况，在法定计量单位中还明确规定采用了若干可与国际单位制并用的非国际单位制单位。
第二章习题答案1. 解： 根据)()O H ()O H ()O H (222蔗糖n n n x +=0292mol .0mol 342g g0.10)( mol 56.5mol 18.0g g 100)O H (1-1-2=⋅==⋅=蔗糖n n995.00.0292molmol 56.5mol56.5)O H (2=+=xkPa33.20.995kPa 34.2)O H ()O H (2*2=⨯==x p p2．解：)B ()O H ()()O H (999.00.1molmol 08mol08)O H ()O H ()O H ()O H (899.00.1molmol 04mol04)O H ()O H ()O H ()(999.00.1molmol 80mol80)()()()O H (999.00.1mol mol 80mol80)O H ()O H ()O H (*2**2*22*22*2*22*23***2*2*22*21答案为苯苯苯苯苯∴>=+⋅===+⋅===+⋅===+⋅==p p p p x p p p p x p p p p x p p p p x p p3．解：与人体血浆等渗。
11os f 11os f B f B f f 11-1-1-os L mmol 310L mol 31.0C58.0K58.0L mol 31.0mol kg K 86.1L mol 31.0L00.1mol 147g g33.03mol 74.6g g 30.02mol 58.5g g 50.82-----⋅=⋅=︒-==⋅⨯⋅⋅=≈≈=∆⋅=⋅⨯+⋅⨯+⋅⨯=c T c K c iK b iK T c4．解：K 85.1molkg K 512.00.510Kmol kg K 86.1mol g 1.28mol kg 0281.00.510K 250g g 00.7mol kg K 512.011b b f B f f 111b A B b B =⋅⋅⋅⋅⋅=∆⋅=⋅=∆⋅=⋅=⨯⨯⋅⋅=∆⋅⋅=-----K T K b K T T m m K MT f = -1.85℃ 5. 解：压略高于人体眼液的渗透kPa869K 310K mol L kPa 314.8L mol 337.0L mmol 337L mol 337.0mL10001.000LmL 1000mol 61.8g g 00.17mol 161.5g g 00.52111-os 1-1-1-1-os =⨯⋅⋅⋅⨯⋅==⋅=⋅=⨯⋅+⋅⨯=--RT c Πc6. 解：11A fB f B 11A b B b B mol kg 61.1100g0.220K g0.19mol kg K 86.1mol kg 62.1100g 0.0600K g 0.19mol kg .512K 0----⋅=⨯⨯⋅⋅=∆=⋅=⨯⨯⋅⋅=∆=m T m K M m T m K M用两种方法计算该物质的相对分子质量基本相同。
现代化学基础15_界面和胶体_1
又如：在金属线框中间系一线圈，一起 浸入肥皂液中,然后取出,上面形成一液膜。
(a)
由于以线圈为边界的两边表面张力大小 相等方向相反，所以线圈成任意形状可在 液膜上移动，见(a)图。
如果刺破线圈中央的液膜，线圈内侧张
力消失，外侧表面张力立即将线圈绷成一 (b)
个圆形，见(b)图，清楚的显示出表面张 力的存在。
气固
液固
> 90°固体不为液体所润湿，固体称为憎液固体
2019/11/13
第十五章 界面现象和胶体溶液
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B. 弯曲液面的附加压力和毛细现象
1. 弯曲液面的附加压力 实验
2019/11/13
在平液面上
对一小面积AB，沿AB的
四周每点的两边都存在表面张 力，大小相等，方向相反，所 以没有附加压力
一、表面自由能和表面张力
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区，若
其中一相为气体H，g这种界液面-通固常界称面为表面。H2O
表面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Cr界镀面称为液体或固体的表面。
层 常见的界面有铁玻：管璃气板-液界面，气-固界面，液-液界面，
表面自由能与表面张力
由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如 果要把分子从内部移到界面，或增加表面积，就必须克 服系统内部分子间作用力，对系统作功。
dG=-SdT +Vdp+ dA+ BdnB B
T，P及组成恒定时，可逆使表面积增加dA所作的表
面功为：
/
δWr
dG= dA
2019/11/13
5、溶胶系统特性
高中化学 (必修1)：最基础考点5 胶体的性质与应用
考点5 胶体的性质与应用【考点定位】本考点考查胶体的性质与应用，准确理解胶体的制备与性质，明确胶体与溶液的鉴别方法，掌握胶体与其它分散系的本质区别，胶体的聚沉与蛋白质的盐析比较等。
【精确解读】一、胶体的性质与作用1．丁达尔效应：由于胶体粒子直径在1～100nm之间，会使光发生散射，可以使一束直射的光在胶体中显示出光路；2．布朗运动：①定义：胶体粒子在做无规则的运动；②水分子从个方向撞击胶体粒子，而每一瞬间胶体粒子在不同方向受的力是不同的。
3．电泳现象：①定义：在外加电场的作用下，胶体粒子在分散剂里向电极作定向移动的现象．②解释：胶体粒子具有相对较大的表面积，能吸附离子而带电荷．扬斯规则表明：与胶体粒子有相同化学元素的离子优先被吸附．以AgI胶体为例，AgNO3与KI反应，生成AgI溶胶，若KI过量，则胶核AgI吸附过量的I-而带负电，若AgNO3过量，则AgI吸附过量的Ag+而带正电．而蛋白质胶体吸附水而不带电．③带电规律：I．一般来说，金属氧化物、金属氢氧化物等胶体微粒吸附阳离子而带正电；Ⅱ．非金属氧化物、金属硫化物、硅酸、土壤等胶体带负电；Ⅲ．蛋白质分子一端有-COOH，一端有-NH2，因电离常数不同而带电；Ⅳ．淀粉胶体不吸附阴阳离子不带电，无电泳现象，加少量电解质难凝聚．④应用：I．生物化学中常利用来分离各种氨基酸和蛋白质．Ⅱ．医学上利用血清的纸上电泳来诊断某些疾病．Ⅲ．电镀业采用电泳将油漆、乳胶、橡胶等均匀的沉积在金属、布匹和木材上．Ⅳ．陶瓷工业精练高岭土．除去杂质氧化铁．Ⅴ．石油工业中，将天然石油乳状液中油水分离．Ⅵ．工业和工程中泥土和泥炭的脱水，水泥和冶金工业中的除尘等．4．胶体的聚沉：①定义：胶体粒子在一定条件下聚集起来的现象．在此过程中分散质改变成凝胶状物质或颗粒较大的沉淀从分散剂中分离出来．②胶粒凝聚的原因：外界条件的改变I．加热：加速胶粒运动，减弱胶粒对离子的吸附作用．Ⅱ．加强电解质：中和胶粒所带电荷，减弱电性斥力．Ⅲ．加带相反电荷胶粒的胶体：相互中和，减小同种电性的排斥作用．通常离子所带电荷越高，聚沉能力越大．③应用：制作豆腐；不同型号的墨水不能混用；三角洲的形成；二、胶体的制备：1．物理法：如研磨(制豆浆、研墨)，直接分散(制蛋白胶体)2．水解法：Fe(OH)3胶体：向20mL沸蒸馏水中滴加1mL～2mL FeCl3饱和溶液，继续煮沸一会儿，得红褐色的Fe(OH)3胶体．离子方程式为：Fe3++3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3H+；3．复分解法：AgI胶体：向盛10mL 0.01mol•L-1 KI的试管中，滴加8～10滴0.01mol•L-1 AgNO3，边滴边振荡，得浅黄色AgI胶体；离子反应方程式为Ag++I-=AgI(胶体)↓；硅酸胶体：在一大试管里装入5mL～10mL 1mol•L-1HCl，加入1mL水玻璃，然后用力振荡即得，离子方程式分别为：SiO32-+2H++2H2O=H4SiO4(胶体)↓；注意：复分解法配制胶体时溶液的浓度不宜过大，以免生成沉淀；三、常见胶体的带电情况：1．胶粒带正电荷的胶体有：金属氧化物、金属氢氧化物．例如Fe(OH)3、Al(OH)3等．2．胶粒带负电荷的胶体有：非金属氧化物、金属硫化物、硅酸胶体、土壤胶体；3．胶粒不带电的胶体有：淀粉胶体．特殊的，AgI胶粒随着AgNO3和KI相对量不同，而带正电或负电，若KI过量，则AgI胶粒吸附较多I-而带负电；若AgNO3过量，则因吸附较多Ag+而带正电。
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实例 雾 烟
果冻 红宝石
玻璃
8
胶体 胶体分散系
溶胶 高分子溶液 缔合胶体
胶体分散系 性质
热力学不稳定（大分子溶液外） 动力学稳定 能透过滤纸，不能透过半透膜 分散相粒子扩散慢 超显微镜下可见
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界面
z 相 系统中物理和化学性质相同的组成部分 z 界面 相与相之间的接触面 z 表面 固相或液相与气相的界面 z 界面现象 在相界面上发生的一切物理化
学现象 z 均相分散系 分散相和分散介质为同一相 z 多相分散系 分散相和分散介质为不同的相
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分散度和比表面
分散度
分散相在介质中分散的程度
比表面S0
单位体积物质所具有的表面积
S0 =
S V
哪组表面 积大？分 散度高？
判断:X物质的表面积愈大,其分散度愈大
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表面能
z 外力影响很小时，液体总是趋向球形
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2015/1/14 如果想去掉该提示,请访问
z 生命现象 血液、细胞膜 z 材料 陶瓷、有色玻璃 z 食品 牛奶、啤酒、面包 z 能源 强化采油、乳化 z 环境 烟雾、除尘、水处理
A 体系内能
B√ 表面能
C 动能
D 势能
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降低表面能的途径 G表 = σA
σ一定， G表 = σA ΔG表< 0 ΔA <0 表面积缩小的过程是自发过程 (小颗粒变大颗粒)
A一定， G表 = σA ΔG表< 0 Δσ <0 比表面能减少的过程是自发过程(吸附： 物质在表面上富集的现象)
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降低表面能的途径 为什么活性碳会自发吸附毒气?
2
胶体的发展
托马斯·格雷姆 Thomas Graham
(1805-1869) 英国化学家
z 扩散速度小 z 不能透过半透膜 z 溶剂蒸发后不结晶 z 形成无定形胶状物
¾ 晶体 ¾ 真溶液 ¾ 胶体
晶体和胶体是物质的两种不同的存在状态
3
主要内容
第一节 胶体分散系 第二节 溶胶（重点） 第三节 高分子溶液 第四节 表面活性剂和乳状液
表面能
为什么小水珠易合并成大水珠? 自发
G大 表面积大
表面能大
G小 表面积小
表面能小
界面分子:50 相内分子:50
界面分子:30 相内分子:70
G = G内 + G表 18
3
2015/1/14
表面能 排骨汤
油层
搅拌 不搅拌
油滴
缩小表面积，减小表面能， 对固体物质同样适用
将体积较大的物质分散成粉末或细雾时, 作功所消耗的能量转变为
胶体 z 分散相粒子直径1~100 nm高度分散体系
6
1
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胶体
z 分散相 液体、气体、固体 小分子、离子、原子的聚集体 Fe(OH)3溶胶 单个的大分子 蛋白质溶液 缔合胶体 z 分散介质 液体、气体、固体
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胶体实例
分散介质 气体 气体 固体 固体
分散相 液体 固体 液体 固体
名称 气溶胶 气溶胶
分散系
z 分散系 一种或几种物质分散在另一种 （或多种）物质中所形成的体系
z 分散相 被分散的物质 z 分散介质 容纳分散相的连续介质
食盐水溶液，食盐是分散相，水是分散介质
5
分散系 < 1 nm 真溶液
1~100 nm 胶体分散系
> 100 nm 粗分散系
z 物质的量较少的为分散相，物质的量较多 的为分散介质
z 散射光强度随单位体积内溶胶胶粒的增多 而增大
z 直径小于光波波长的胶粒，体积愈大，散 射越强
z 波长越短的光被散射的越多 z 分散相与分散介质的折射率相差越大，散
射光越强
溶胶的基本性质-动力学性质
Brown运动 胶粒受到来自周围各方介质分 子碰撞的合力未被完全抵消而引起的
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28
溶胶的基本性质-动力学性质 Brown运动
Brown运动 z 胶粒质量越小
越剧烈
z 温度越高
动力学稳定性
溶胶的基本性质-动力学性质
z 一定量的液体自其它形状变为球形的 时候伴随着表面积的缩小
z 液体表面有自动收缩的趋势
12
2
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液体及其蒸气组成的表面
界面分子
相内分子
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液体及其蒸气组成的表面
界面
B A
气相 液相
把相内分子A拉到表面变成表面分子B需要 环境 做功，所作的功以位能形式储存
于 表面分子 中
14
表面能
表面能
表面分子比相内分子高出的那 部分能量
合力越大，表面能 越大
增大表面积,需克服拉力,环境作功 表面能
A
B
减少表面积是自发过程 表面能
15
比表面能 G = H – TS = U + pV - TS
dG = d(H – TS) = d(U + pV – TS) = dU + d(pV) – d(TS) = -pdV + σdA + TdS + pdV + Vdp - SdT – TdS = σdA + Vdp - SdT
CO
气相
界面
B A
固相
因吸附,使B的合力 ↓
dσ < 0
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表面能
溶胶 多相分散系统 比表面积大 分散相总表面积大 表面能大
聚结不稳定性 热力学不稳定系统
高分子溶液 均相分散系统 分散相和分散介质间没有界面，是热力学稳定 系统
缔合胶体 均相分散系统 由于胶束的形成减少了疏水基与水的接触面积 从而使系统稳定，是热力学稳定系统
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主要内容
第一节 胶体分散系 第二节 溶胶（重点） 第三节 高分子溶液 第四节 表面活性剂和乳状液
溶胶
胶粒 由数目巨大的原子（或分子、离子） 构成了聚集体
FeCl3＋3 H2O
Fe(OH)3 ＋3 HCl
搅拌
FeCl3＋3 H2O
[Fe(OH)3]m＋ … …
(成千上万) z 高度分散性
z 聚结不稳定性
比表面能 σ =
dG dA
体系每增加单位表面积 Gibbs自由能的增加
相当于单位面积的表面分子比其处于相内时 所高出的那一部分自由能
16
比表面能
表面能 G表 = σA
表面积
比表面能：与本性、T、p及组成有关
当恒T、P、组成下， σ 不变
比例系数
G表 = σA
0.01 m2
0.0007 J 纯水：0.07 J·m-2 17
z 多相性 24
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溶胶的基本性质-光学性质
溶胶的基本性质-光学性质
∵可见光波长: 400~700nm 胶粒直径: 1~100nm < 波长
∴发生光的散射(散射光或乳光) 溶胶和真溶液的明显区别。
溶胶：有明显乳光(一束光锥) 小分子溶液：无乳光 大分子溶液：有微弱乳光
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溶胶的基本性质-光学性质