练习思考-胶体分散系统
第八章胶体分散系统
（2）同号离子的影响
起聚沉作用的虽然是反离子，但与溶胶所带电 荷同号的离子也具有一定的影响。一般来说，同号 离子可以降低反离子的聚沉作用，其规律是：同号 离子的价数越高，或离子越大，它对溶胶的稳定性 就越显著。
（3）不规则聚沉
有时少量的电解质可以使溶胶聚沉，随着电解 质浓度的逐渐增加，沉淀又重新分散成溶胶，并使 胶粒所带的电荷改变符号；电解质浓度继续增加时， 溶胶再次发生聚沉，这种现象称为不规则聚沉。
r
3
(
0
)g
时，
V= 2r2 ( 0 )g 9
重力沉降平衡与高度分布
C = C0•exp[ L 4 πr3（ρ–ρ0）gh]
RT 3
C2 C1
=
exp[
L RT
4πr3（ρ–ρ0）g（h2–h1） 3
第四节 溶胶的光学性质
光的散射——Tyndall现象
Tyndall现象是由于溶胶粒子对光的散射引起的。
第八章 胶体分散系统 Chapter 8 Colloid
分散系概念
一种或几种物质高度分散在另一种物质中所形 成的系统称为分散系（disperse system）
被分散的物质称为分散相（dispersed phase） 容纳分散相的物质称为分散介质（dispersion medium）
分散系
均相分散系 非均相分散系
四、胶团结构 [（AgI）m•n Ag+•（n – x）NO3―]x+ •xNO3―
[（AgI）m•nI―•（n – x）K+]x― •x K+
五、电泳测定
q
ζ=
4 0 r r
K ζ= 40r E
第六节 胶体的稳定性和聚沉作用
厦门大学界面与胶体化学基础思考题和练习题解答
思考题和练习题解答思考题1. 表面性质与相邻两体相的性质有关，但又与两体相性质有所不同。
处于表面层的分子由于它们的受力情况与体相中分子的受力情况不相同，因此，表面层的分子总是具有较高的能量。
此外，表面性质还与表面积密切相关。
表面积越大，则表面能越高，表面越不稳定。
这将导致表面层自发地减少表面能（减少表面积或表面吸附）。
药粉的药效比药丸快。
因为药粉的比表面积比药丸大得多，表面能较高，活性高。
2. 将变成绷紧的圆环状。
这是因为液膜被刺破后，细丝两边不同曲率的部分附加压力方向不同（均指向曲面的球心方向）。
经附加压力的调整后，最后，线圈以规则的形状存在。
3．一个过程的自发与否是由过程的吉布斯自由能决定的。
尽管表面扩展过程熵是增加的，但同时也是吸热的，因此，ΔH >0。
可见，单凭熵增加无法判断过程的方向。
4．可根据0pT γ∂⎛⎫<⎪∂⎝⎭判断之。
上管中，管内液面呈凹状，附加压力朝外，当温度升高，表面张力下降，附加压力降低。
因此，当右端液体受热时，朝右附加压力小于朝左边的附加压力，液体朝左移动。
下管可同样分析，由于下管液面呈凸状，附加压力朝内。
因此，液体移动方向与上管相反。
5．附加压力s p 与曲率半径r ，表面张力γ的关系为s 2p rγ=由于右边气泡比左边气泡大，因此，曲率半径大，附加压力小。
当将两边连通后，则左泡变小，右泡变大，直到左、右两边曲率半径相同时，两边达平衡。
若活塞同时连通大气，则两气泡同时变小，但变化速率不同，左泡先消失，右泡后消失。
6．从图可见，不均匀毛细管的左端管径大，曲率半径大，附加压力小，因此液体两端附加压力不相等，液体向右端移动；直到两端附加压力相等为止。
因此，平衡时，液体应处于右端细管半径均匀的位置。
7. B 8．112gh r γρ= 222gh r γρ=121221()2r r gh h r r ργ⎛⎫=- ⎪-⎝⎭优点，不必校正液柱高度。
9．加入溶质后，使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性，用0d d c c γ→⎛⎫- ⎪⎝⎭表示。
胶体分散系讲解
第八章胶体分散系首页习题解析本章练习本章练习答案章后习题答案习题解析[TOP]例10-1 为什么溶胶是热力学不稳定系统，同时溶胶又具有动力学稳定性？解溶胶是高度分散的多相分散系统，高度分散性使得溶胶的比表面大，所以表面能也大，它们有自动聚积成大颗粒而减少表面积的趋势，即聚结不稳定性。
因而是热力学不稳定系统。
另一方面，溶胶的胶粒存在剧烈的Brown运动，可使其本身不易发生沉降，是溶胶的一个稳定因素；同时带有相同电荷的胶粒间存在着静电斥力，而且胶团的水合双电层膜犹如一层弹性膜，阻碍胶粒相互碰撞合并变大。
因此溶胶具有动力学稳定性。
例10-2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，指出硅胶的双电层结构及胶粒的电性。
解硅胶的结构式[（SiO2）m·nSiO32-·2（n－x）H+] 2x－·2x H+胶核表面的SiO32-离子和部分H+离子组成带负电荷的吸附层，剩余的H+离子组成扩散层，由带负电荷的吸附层和带正电荷的H+离子组成的扩散层构成电性相反的扩散双电层。
胶粒带负电荷。
例10-3 什么是表面活性剂？试从其结构特点说明它能降低溶液表面张力的原因。
解在水中加入某些溶质可使水的表面张力降低，这种使水的表面张力降低的物质叫做表面活性物质（表面活性剂）。
这种物质大都有一个亲水基团（－Ｏ）和一个疏水基团（－R）组成，且疏水基团大于亲水基团。
当溶于水溶液中时，由于表面活性剂的两亲性，它就有集中在溶液表面的倾向（或集中在不相混溶两种液体的界面，或集中在液体和固体的接触面），从而降低了表面张力。
例10-4 将适量的高分子电解质（NaP）溶液和小分子电解质溶液分别放于半透膜的两侧，初始浓度如下图所示：膜内膜外P－Na+Na+Cl－0.10mol·L+0.10mol·L+0.50mol·L-10.50mol·L-1计算达到Donnan平衡后各离子在膜两侧的浓度。
胶体的性质及应用知识点及练习题及其答案
胶体的性质和应用一、分散系相关概念1. 分散系：一种物质（或几种物质）以粒子形式分散到另一种物质里所形成的混合物，统称为分散系。
2. 分散质：分散系中分散成粒子的物质。
3. 分散剂：分散质分散在其中的物质。
4、分散系的分类：当分散剂是水或其他液体时，如果按照分散质粒子的大小来分类，可以把分散系分为：溶液、胶体和浊液。
分散质粒子直径小于1nm 的分散系叫溶液，在1nm －100nm 之间的分散系称为胶体，而分散质粒子直径大于100nm 的分散系叫做浊液。
⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎩⎨⎧→→⎩⎨⎧→→→→⎥⎦⎤乳浊液悬浊液浊液胶气溶胶；液溶胶；固溶粒子胶体：分子胶体胶体溶液分散系分散剂分散质 二、下面比较几种分散系的不同：分散系 溶 液 胶 体 浊 液分散质的直径 ＜1nm （粒子直径小于10-9m ） 1nm －100nm （粒子直径在10-9 ~ 10-7m ） ＞100nm （粒子直径大于10-7m ） 分散质粒子 单个小分子或离子 许多小分子集合体或高分子 巨大数目的分子集合体 实例溶液酒精、氯化钠等 淀粉胶体、氢氧化铁胶体等石灰乳、油水等 性质外观 均一、透明 均一、透明 不均一、不透明稳定性 稳定 较稳定 不稳定 能否透过滤纸 能 能 不能 能否透过半透膜能 不能 不能 鉴别无丁达尔效应有丁达尔效应静置分层注意：三种分散系的本质区别：分散质粒子的大小不同。
三、胶体1、胶体的定义：分散质粒子直径大小在10-9~10-7m 之间的分散系。
2、胶体的分类：①. 根据分散质微粒组成的状况分类：如：3)(OH Fe 胶体胶粒是由许多3)(OH Fe 等小分子聚集一起形成的微粒，其直径在1nm ～100nm 之间，这样的胶体叫粒子胶体。
又如：淀粉属高分子化合物，其单个分子的直径在1nm ～100nm 范围之内，这样的胶体叫分子胶体。
②. 根据分散剂的状态划分：如：烟、云、雾等的分散剂为气体，这样的胶体叫做气溶胶；AgI 溶胶、3)(OH Fe 溶胶、3)(OH Al 溶胶，其分散剂为水，分散剂为液体的胶体叫做液溶胶；有色玻璃、烟水晶均以固体为分散剂，这样的胶体叫做固溶胶。
高中化学考点过关上考点胶体是一种常见的分散系练习新人教必修
考点过关（上）考点4 胶体是一种常见的分散系分散系包括溶液、浊液、胶体三部分内容，其常见的命题点有：分散系有关概念的理解、常见分散系的比较与判断、胶体的重要性质与应用、胶体的制备与提纯(渗析法)。
试题类型主要为选择题，解答的关键是要把握胶体是一种分散系，其胶粒直径在1 nm~100 nm之间，因此具有丁达尔现象、布朗运动、电泳、渗析及凝聚等特性。
胶体是一种重要的分散系,尽管其内容不多,但因近年来纳米技术、表面化学(如催化剂研究、营养吸收与释放等)的迅速发展,命题有向着考查胶体的基本知识与科技、生活、生产相结合的问题发展的趋势。
分散系是把一种或多种物质(分散质)分散在另一种或多种物质(分散剂)中所得的体系。
依据分散剂和分散质的状态，用交叉法对分散系进行分类，分散系可分为9类。
依据分散质粒子直径的大小，分散系可分为三类：分散质粒子直径小于1 nm的分散系是溶液；分散质粒子直径大于100 nm的分散系是浊液；分散质粒子直径在1～100 nm之间的分散系是胶体。
分散系是混合物而不是纯净物，分散系间的本质区别是分散质粒子的大小不同，分散系的性质，如是否透明、均一、稳定都由此决定，溶液是一种稳定的分散系，浊液是不稳定的分散系，胶体的稳定性介于二者之间。
向沸水中逐滴加入5滴～6滴FeCl3饱和溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，得到的分散系即为Fe(OH)3胶体，书写制备Fe(OH)3胶体的化学方程式时，在Fe(OH)3后标记为“胶体”而不是“↓”(沉淀)，不能利用FeCl3溶液和NaOH溶液发生复分解反应制备Fe(OH)3胶体，因为FeCl3和NaOH溶液反应生成了Fe(OH)3沉淀，而得不到Fe(OH)3胶体。
【例1】近年来，人类生产、生活所产生的污染，如机动车、燃煤、工业等排放的尾气，使灰霾天气逐渐增多。
灰霾粒子比较小，平均直径大约在1 000～2 000 nm左右。
下列有关说法正确的是( )A．灰霾是一种分散系B．灰霾能发生丁达尔现象C．灰霾形成的是非常稳定的体系D．戴口罩不能阻止呼入灰霾粒子丁达尔效应是当光束通过胶体时，可以看到一条光亮的“通路”，这是胶体粒子对光线散射造成的。
第14章胶体分散系统
A：存在胶体质点，其折光指数与分散介质 不同，差异越小，散射光越强（溶液）
B：分子热运动引起介质的折光指数出现局 部涨落（大分子溶液）
传播介质具有光学不均匀性 是产生散射光的必要条件
Tyndall效应
1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶 胶，从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个 发光的圆锥体，这就是Tyndall效应。其他分散体 系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。
当离心力为重力的104倍时，大分子沉降产生浓差， 同时引起与离心作用相反方向的扩散作用。两种作用 平衡时，离转轴不同距离X处浓度按一定值分布。
沉降产生的质点流动速率 dx/dt 由Fick第一定律：扩散产生的质点流动速率
于是
且
故代入、积分可得
测定离旋转轴x1及x2处浓度c1、c2，可求出M
优点：不必知扩散系数D 缺点：需较长时间才能达到平衡（有时几天）
Einstein-Brown位移方程
14.2-2 沉降
若分散相的密度比分散介质密度大，则在重
力的作用下，分散相粒子会下沉，一球形粒子
下沉的重力
（粒子所受的
阻力）时，粒子以速度u匀速下沉：
测定沉降速度，可求得粒子半径r，
沉降分析: 利用沉降的快慢来测定颗粒大小
的方法
外力场作用下的沉降平衡
沉降平衡
第14章 胶体分散系统
14.1 分散系统的分类及特征
14.1-1 分散系统的分类及胶体分散系统
1. 分散系统
由均匀的介质及分散在其中的质点组成 其质点大小无一定限制 可以是均匀单相系统，亦可是不均匀多相系统
2. 分散系统分类
分散系及胶体(作业)
2、 溶液、胶体和浊液这三种分散 质的根本区别是 [ B ] A．是否为大量分子式离子的集合体 B．分散质微粒直径的大小 C．能否透过滤纸或半透膜 D．是否均一、稳定、透明
3．下列不属于胶体的是 [ A ] A．水银 B．烟、云、雾
C．有色玻璃
D．淀粉溶液
4．鉴别胶体和溶液可以采取的方法是 [ D ] A．蒸发 C．稀释 B．从外观观察 D．利用丁达尔现象实验
淀粉胶体和 NaCl溶液 于半透膜内 蒸镏水
应用： 胶体净化、 提纯使胶 体和溶液 分离
胶体的应用：
（1）静电除尘 （2）土壤的保肥 （3）石膏制豆腐 （4）明矾净水原理 （5）江河入口处形成三角洲 ……
练习
1、下列关于胶体的说法中正确的是[
B]
A．胶体外观不均匀 B．胶体微粒直径在1nm～100nm之间 C．胶粒不能通过滤纸 D．胶体不稳定，静置后容易产生沉淀
光束照射时的现象
Fe(OH)3胶体 CuSO4溶液 有光亮通路
无光亮通路
胶体和浊液的比较
过滤后的现象 Fe(OH)3胶体 泥 水 滤纸上无杂质 滤纸上有杂质
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4、胶体的性质
(1)丁达尔现象 溶液
胶体
当一束光通过胶体时，从入射光的垂直方向 上可看到有一条光带，这个现象叫丁达尔现 象。利用此性质可鉴别胶体与溶液。
*胶体聚沉的条件
（1）加入少量的电解质溶液 破坏胶粒的带电结构 （2）加入带相反电荷胶粒的胶体 破坏胶粒的带电结构 （3）加热 增加碰撞机会 （4）搅拌 增加碰撞机会
5、渗析
利用半透膜把胶体中混有的离子或分子从胶体溶液 里分离的操作，叫做渗析。
其原理为胶体微粒不能透过半透膜，而溶液中的分 子和离子能透过半透膜。
胶体分散系统教案
胶体分散系统教案教案标题：胶体分散系统教案教案目标：1. 了解胶体分散系统的基本概念和特征。
2. 掌握胶体分散系统的分类和性质。
3. 理解胶体分散系统在日常生活和工业中的应用。
教学时长：2课时教学步骤：引入（5分钟）：1. 引导学生回顾溶液和悬浮液的概念，并讨论它们之间的区别。
2. 提出问题：在溶液和悬浮液之外，还有哪种类型的混合物存在？探究（30分钟）：3. 解释胶体分散系统的概念和特征，包括粒子大小、稳定性和光学特性等。
4. 分类胶体分散系统，如胶体溶液、胶体凝胶和胶体悬浮液，并介绍每种类型的性质和例子。
5. 展示实验：制备一种简单的胶体分散系统，如淀粉水溶液，并观察其特征和性质。
应用（15分钟）：6. 讨论胶体分散系统在日常生活中的应用，如食品、化妆品和药物等。
7. 探讨胶体分散系统在工业中的应用，如涂料、油墨和纸张等。
总结（5分钟）：8. 总结胶体分散系统的概念、特征和分类。
9. 引导学生思考胶体分散系统的重要性和应用领域。
课后延伸活动：- 学生可以选择一个特定的胶体分散系统进行深入研究，并撰写一份小型报告。
- 学生可以设计一个实验，探究不同因素对胶体分散系统稳定性的影响。
评估方式：- 在课堂讨论中观察学生的参与程度和理解能力。
- 对学生完成的小型报告和实验设计进行评估。
教学资源：- 幻灯片或黑板- 实验材料：淀粉、水、容器等- 相关胶体分散系统的示例和应用材料教学策略：- 提问和讨论：通过引导学生思考和回答问题，激发他们的兴趣和积极参与。
- 实验展示：通过展示简单的实验，直观地展示胶体分散系统的特征和性质。
- 应用探究：通过讨论胶体分散系统的实际应用，帮助学生将所学知识与现实生活和工业联系起来。
教案的编写需要根据具体的教育阶段和学生的年龄、背景等因素进行调整和适应。
以上教案仅供参考，您可以根据实际情况进行修改和补充。
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难题解析
学生自测题
学生自测答案
难题解析 [TOP]
例8-1
金溶胶浓度为2 g ⋅dm -3
,介质粘度为0.00l Pa ⋅s 。
已知胶粒半径为1.3 nm ，金的密度为19.3⨯103
kg ⋅m -3。
计算金溶胶在25︒C 时(1) 扩散系数,(2)布朗运动移动0.5 mm 需多少时间,(3) 渗透压。
解 (1) 扩散系数按公式直接计算
12
10
9
23
s
m
10
680110
310010π610
023615
2983148π61---⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
⋅
=
......r
L
RT D η
(2) 根据布朗运动位移公式，s 74410
68012)
10
50(210
23
2
=⨯⨯⨯=
=
--..D
x
t
(3) 将浓度2 g ⋅dm -3
转换为体积摩尔浓度，
L
r V W VM
W V n c ρ3
π34⋅
===
-3
23
3
3
9m
mol 01870010
023610319)10
31π(3
412
⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯
=-....
渗透压为 ∏=cRT ＝0.01870⨯8.314⨯298.15=46.34 Pa
例8-2
试计算293K 时，粒子半径分别为r 1＝10-4
m ，r 2＝10-7
m ，r 3＝10-9
m 的某溶胶粒子下沉0.1 m 所需
的时间和粒子浓度降低一半的高度。
已知分散介质的密度ρ0＝103 kg·m -3，粒子的密度ρ＝2⨯103 kg ·m -3
，溶液的粘度为η＝0.001 Pa ⋅s 。
解 将r 1＝10-4
m 代入重力沉降速度公式和沉降平衡公式，
001
098
910)12()10
(29)(2103
24
02
..g
r t
.⨯⨯⨯-⨯⨯=
-=
-η
ρρ 解得t =4.59 s
)()(π3
4ln
1203
1
2h h gL r c c RT ---
=ρρ代入数据，
)
0(10
02368910)12()10
π(3
42
1ln 293314823
3
3
4-⨯⨯⨯⨯⨯--
=⨯⨯-h ...
解得h =6.83⨯10-14
m
同理可求得r 2＝10-7 m, r 3＝10-9
m 的结果见下：
r /m,
沉降0.1m 时间 浓度降低一半的高度/m 10-4
4.59 s
6.83⨯10-14
10-7 4.59⨯106
s=5.31天 6.83⨯10-5
10-9
4.59⨯1010 s =1460 年
68.3
学生自测题 [TOP]
1．选择一个正确答案：
(1) 新鲜制备的溶胶需要净化，其目的是 A 去除杂质，提高溶胶的纯度 B 去除过多的电解质，保持溶胶稳定性 C 去除过多的溶剂，增加溶胶的浓度 D 去除过小的胶粒，保持粒子大小的一致性
(2) 胶体粒子在介质中运动所受的阻力，与下列何者无关？ A 介质的粘度 B 粒子的流速
C 粒子的浓度
D 粒子的大小 (3) Fick 第一定律x
c DA t
n d d
- d d =,式中有负号是因为： A
d d t n 是负值 B 扩散系数D 是负值
C
x
c d d 是负值
D
A 是负值
(4) 溶胶有较强的散射光，大分子溶胶则较弱，这是因为： A 溶胶粒径大，大分子粒径小 B 溶胶浓度大，大分子浓度小 C 溶胶的折光率与介质相差很大，大分子则相近
D 溶胶对短波光敏感，大分子则不敏感 (5) 电渗现象表明 A 胶体粒子是电中性的 B 分散介质是电中性的 C 胶体系统的分散介质也是带电的 D 胶体粒子是带电的 (6) 在胶体分散系统中，ζ 电势为何值时称为等电状态？ A 大于零 B 等于零 C 小于零 D 等于外加电势差 (7) 若分散相固体微小粒子的表面上吸附负离子，则胶体粒子的ζ电势为 A 一定大于零 B 等于零 C 一定小于零 D 正负无法确定 (8) 溶胶与大分子溶液的相同点是 A 热力学稳定体系 B 热力学不稳定体系 C 动力稳定体系 D 动力不稳定体系
(9) 在以下测定高分子化合物平均摩尔质量的方法中，哪一个不是独立的方法？ A 渗透压法 B 离心沉降法 C 光散射法 D 粘度法 (10) 以下哪种情况可消除Donnan 平衡？ A 降低小分子电解质的浓度 B 增加大分子电解质的浓度
C 在半透膜的另一侧（无大分子），加入大量的中性分子
D 调节溶液的pH ，使大分子电解质处于等电点
2．填空：
(1) 胶体分散系统是热力学不稳定系统，因为___________________________________________ 。
(2) 当光束照射到分散系统时，若入射光的波长大于分散相粒子的尺寸时，则发生光的__________ 现象。
其光强度与_______________的4次方成反比。
(3) 在乳状液形成中，若乳化剂的亲水性较大，有利于形成_____________型的乳状液，相反若乳化剂的亲油性较大，有利于形成_____________型的乳状液。
(4) 在水溶液中，密度分别为ρ1和ρ2（ρ1<ρ2）的同样大小的球形悬浮液的沉降速度为v 1 和v 2 ，则v 1 ______v 2 。
(5) 墨汁是碳黑分散在水中的悬浮液，通常需加入适量的动物胶来稳定,其原因________________ ______，然而，若加入的动物胶量太少，则__________________。
学生自测答案 [TOP]
1．选择题
(1) B 。
过多的电解质，会压缩双电层厚度，降低电动电势，容易使溶胶聚沉。
(2) C 。
根据Stokes 定律，球形粒子在介质中移动时，受到的阻力f =6πηrv ，因此阻力只与介质粘度、粒子大小和移动速度有关，与粒子浓度无关。
(3) C 。
扩散总是由高浓度向低浓度方向进行，沿扩散方向上x ↑，浓度c ↓，因此
x
c d d 为负值。
(4) C 。
由Reyleigh 公式，散射光I ∝2
21
2
2
21
2⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+-n
n n n ，溶胶n 1与n 2差值大，大分子则相近。
因此散射光
的形成与系统的光学不均匀性有关。
(5) C 。
电渗是介质在电场中的移动行为。
(6) B 。
(7) D 。
一般情况下，溶胶的电性取决于表面层的定位离子，若吸附负离子，ζ电势也为负。
但考虑外加电解质的影响，也有电性反转的例子。
(8) C 。
(9) D 。
粘度法可测到高分子化合物的特性粘度[η]，再按[η]=KM α计算M 。
常数K ，α 需要用其他方法确定，因此粘度法不是一个独立的测定方法。
(10) D 。
当大分子电解质处于等电点时，成为中性分子，因而不会影响小分子电解质的扩散，使其在膜两边的浓度相等。
2．填空
(1) 分散相有很大比表面，即有很大表面能，一定条件下，有自发聚集成大颗粒，降低表面能的倾向。
(2) 散射；入射光的波长。
(3) O/W ；W/O 。
(4) < 。
C 大 C 小
x
(5) 适量的大分子对溶胶粒子起保护作用；会使溶胶发生絮凝。