13章_胶体与大分子溶液.

上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15物理化学电子教案—第十三章上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15问题1、把人工培育的珍珠长期收藏在干燥箱内，为什么会失去原有的光泽?能否再恢复?问题2、为什么晴天的天空呈蓝色？为什么日出、日落时的彩霞特别鲜艳？上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15问题3、为什么表示危险的信号灯用红色？为什么车辆在雾天行驶时，装在车尾的雾灯一般采用黄色？问题4、为什么明矾能使浑浊的水很快澄清？上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15问题5、用电解质把豆浆点成豆腐，如果有三种电解质，石膏、氯化镁、氯化钠，哪种电解质的聚沉能力最强？•问题6、江河入海口为什么会形成三角洲？上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15•答：珍珠是一种胶体分散系统，其分散相为液体水，分散介质为蛋白质固体。珍珠长期在干燥箱中存放，作为分散相的水在干燥箱中逐渐被蒸发，胶体分散系统被破坏，故失去光泽。这种变化是不可逆的，珍珠的光泽不可能再恢复。通常在珍珠表面要覆盖一层保护膜，保护水分不被蒸发，保护蛋白质不因被氧化而发黄。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15•答：站在与入射光线垂直方向（即侧面）的同学，看到的是胶粒的散射光。根据瑞利公式，入射光的波长越短，其散射光就越强。所以，蓝色、紫色等短波长的光容易被散射，其散射光主要呈淡蓝色。而对着入射光看的同学，看到的是经散射后的透射光。在白光中，波长较短的蓝色、紫色光已大部分被散射掉了，剩下的透射光中主要是以波长较长的黄光和红光为主，所以看到的透射光是橙红色的。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15•答：因为红色光的波长很长，不容易被散射，能传得较远，可以让人在很远的地方就能看到危险的信号。•在雾天，白光中有一部分短波长的光会被微小的雾滴散射，使光线变弱，不可能传得很远，所以用白色灯做雾灯是不合适的。红色的灯光虽然能传得很远，但容易与停车信号混淆。而黄色光的波长较长，不容易被散射，所以用黄色灯来做雾灯比较合适。雾天在高速公路上开车，除了要减速以外，还必须把雾灯打开，让黄色的雾灯很远就能被后面的驾驶员看见，可以防止汽车追尾相撞。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15一胶体化学发展的历史胶体这个名词史由英国科学家ThomasGraham(1861年)提出来的。1903年德国两位科学家发明了超显微镜测出了颗粒的数目及其大小，证明了胶粒的存在。1907年德国化学家Oswald创办了第一个胶体化学的专门刊物《胶体化学和工业》这一年被视为胶体化学正式成为一门独立学科的一年，组织了胶体化学家学会，提出分散体系的概念。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15ThomasGraham用的仪器极为简单，将一块羊皮纸缚在一个玻璃筒上，筒里装着要试验的溶液，并把筒浸在水中。Graham用此种装置研究许多物质的扩散速度，发现有些物质，如糖、无机盐、尿素等扩散快，很容易自羊皮纸渗析出来；另一下物质，如明胶、氢氧化铝、硅酸等扩散很慢，不能或很难透过羊皮纸。前一类物质当溶剂蒸发时易于形成晶体析出，后一类物质则不能结晶，大多成无定形胶状物质。于是，Graham把后一类物质称为胶体（Colloid），其溶液称之为溶胶。胶体源自希腊文的κολλα（胶）。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15二胶体化学的研究对象及应用领域2.1胶体化学的研究对象分散体系的形成、破坏以及它们的物理化学性质（特别是界面性质）等问题。胶体——是一种尺寸在1－100nm以至1000nm的分散体。它既不是大块固体，又不是分子分散体系的液体，而是具有两相的微观不均匀的分散体系。胶体是物质存在的一种特殊状态，而不是一种特殊的物质，不是物质的本性。高分子物质在适当溶剂中溶解可形成真溶液，但因分子量很大，其表现出的很多性质类似于胶体。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15胶体化学是研究广义的胶体分散系的物理化学性质的一门科学。从胶体观点而言，整个人体就是一个典型的胶体系统，人的皮肤、肌肉、血液和毛发等都是胶体系统。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15胶体和晶体不是不同的两类物质，而是物质的两种不同的存在状态。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/152.2胶体化学的应用领域胶体化学是一门应用极为广泛的边缘学科。在不少工业领域中，胶体化学课题往往是技术难题中的关键，简要列出各个领域中一些胶体化学课题。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/151.油田开发：钻井液中颗粒大小的控制、流变性、稳定性、絮凝作业、粘土分散与防塌等。2.农业：土壤中的离子交换、土壤团粒、农药的乳化与分散等。3.生物学与医学：生物流变学、血液学、电泳、渗透与膜、各种凝胶、病毒、蛋白质等。4.日用品的生产与使用：洗涤剂、化妆品等。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/155.轻工业：造纸、织物、陶瓷、涂料、黏合剂等。6.环境科学：气溶胶、烟雾、水净化、污水处理等。7.分析化学：离子交换、胶束增溶、浊度、吸附指示剂、脱色等。8.材料：水泥、纤维、橡胶等。9.海洋科学：稀有元素的吸附提取、污染油膜的处理。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15胶体化学与钻井液的关系钻井液是钻井工程的血液，起携带悬浮岩屑，冷却润滑等作用，因此，如何配制出符合钻井工程要求的钻井液，是保证快速、优质、安全钻井的关键措施之一。钻井液本身是复杂的多级多相胶体体系，它与胶体化学各部分内容都有密切关系。钻井液的性能几乎与各种胶体性质都有密切关系。如钻井液胶体的稳定性与破坏，处理剂的吸附、润湿、流变性，电解质的污染及其处理等等，都遵循着胶体化学的基本规律。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15三胶体化学的发展前景胶体化学是密切结合实际，并与其它学科息息相关的学科，它涉及的范围广，研究的内容丰富。从它的发展历程也可以看出，胶体化学的内容是不断深入、面貌在不断更新，开拓的领域也越来越广。在自身的发展过程中，也繁殖出一些新的学科，或丰富了其他学科的内容。可以预期，胶体化学将继续沿着这个方向发展。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15（1）因为胶体化学是一门与实际应用密切结合的学科，现代工农业生产为胶体化学的发展提供了广阔的前景。可以预期，工农业进一步发展中将会更广泛地运用胶体化学的基本原理和研究方法，特别是石油的开采和炼制，油漆、印染和选矿，甚至土壤改良和人工降雨等，都需要胶体化学。工农业生产实践中所提出来的问题，又进一步推动着胶体化学学科理论的发展。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15（2）现代科学仪器的发展为胶体化学的研究提供了新的手段。例如，近年来各种波谱研究，如红外、核磁共振（NMR）、电子自旋共振（ESR）、电子能谱、拉曼光谱以及穆斯堡尔谱等的发展，对吸附在固体表面上分子状态的本质，有了更深入的了解。又如使用激光光散射、超离心技术研究蛋白质大分子的构型，也取得了惊人的成功。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15（3）近代化学和近代物理上的成就，进一步促进对胶体化学中某些理论的探讨。例如以量子力学及固体物理为基础研究吸附和催化现象；用统计力学和电子计算机技术研究高分子溶液性质、搞分子在固体表面上细故以及聚沉过程；用示踪原子验证某些吸附动力学过程、两维膜的性质。在这些方面都已取得了良好的结果，开拓了胶体化学研究的新领域。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15（4）近二十多年来，生物物理、生物化学和分子生物学的研究，取得了巨大的成就。众所周知，它们的发展是吸取了胶体化学的理论和方法的。同时，这些学科的发展，为胶体化学提供了更广阔的研究领域和视野，推动了胶体化学的进一步发展。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15不知你是否有过这样的感受：清晨当太阳升起的时，你漫步在茂密的森林里，会看到屡屡阳光穿过林木的枝叶铺撒在地面上。你知道为什么会产生这美丽的景象嘛？上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15月光如流水一般，静静地泻在这一片叶子和花上……朱自清《荷塘月色》上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15牛奶、豆浆、鸡蛋、豆腐、稀饭、肥皂、果冻……土壤、除尘、电镀、血液……胶体就在我们身边！长江、黄河三角洲的形成……上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15森林中五彩斑斓的光线上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15夜晚城市中光怪陆离的霓虹灯，这又是什么原因呢？上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15常见的胶体(1)FeCl3溶液，Al2(SO4)3溶液，Fe3+，Al3+水解形成Fe(OH)3和Al(OH)3胶体(3)肥皂水，C17H35COO-水解生成硬脂酸胶体C17H35COO-＋H2O==C17H35COOH(胶体)＋OH-(4)淀粉溶液，蛋白质溶液，豆浆(5)江河之水，自然水中除海水，地下水等不是胶体外，多为胶体。在江河入海口处与海水相遇时胶体凝聚而形成三角沙洲。(6)烟、云、雾(7)血液、墨汁2020/1/15在陶瓷工业上常遇到因陶土里混有Fe2O3而影响产品质量的问题。解决方法之一是把这些陶土和水放在一起搅拌，使粒子大小在1nm~100nm之间，然后插入两根电极，接通直流电源，这时阳极聚积，阴极聚积，理由是。例题带负电荷的胶粒（陶土粒子）带正电荷的胶粒（Fe2O3)含有杂质的陶土和水形成了胶体，利用电泳将陶土和杂质分离除杂上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15例题：已知土壤胶体中的粒子带负电荷，又有很大的表面积，因而具有选择吸附能力。有下列阴阳离子，NH4+、K+、H+、NO3-、H2PO4-、PO43-，哪些易被吸附？在土壤里施用含氮量相同的下列肥料，肥效较差的是(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3、NH4Cl上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15解释：根据史书记载：远在秦朝时，西湖还是一个和钱塘江相连的海湾。由于钱塘江带下的泥沙日渐沉积，使浅海湾日益变小变浅，逐渐形成沙洲。把海湾和钱塘江分隔了开来，原来的海湾变成了一个内湖，西湖就由此而诞生了。上一内容下一内容回主目录返回2020/1/1513.1胶体及其基本特性第十三章胶体分散体系和大分子溶液13.2溶胶的制备与净化13.3溶胶的动力性质13.4溶胶的光学性质13.5溶胶的电学性质13.6溶胶的稳定性和聚沉作用13.7乳状液（见十二章）13.8大分子概说13.9大分子的相对摩尔质量13.10Donnan平衡上一内容下一内容回主目录返回2020/1/1513.1胶体及其基本特性胶粒的结构分散相与分散介质分散体系分类（1）按分散相粒子的大小分类（2）按分散相和介质的聚集状态分类（3）按胶体溶液的稳定性分类憎液溶胶的特性胶粒的形状上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15分散相与分散介质把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。其中，被分散的物质称为分散相（dispersedphase），另一种物质称为分散介质（dispersingmedium)。例如：云，牛奶，珍珠上一内容下一内容回主目录返回2020/1/15分散体系分类分类体系通常有三种分类方法：•分子分散体系•胶体分散体系•粗分散体系按分散相粒子的大小分类：按分散相和介质的聚集状态分类：•