第十章 胶体分散系统
一．基本要求
汽车驾驶教程1．了解胶体分散系统的特有的分散程度、多相不均匀性和热力学不稳定性等三个主要基本特性。
3．掌握憎液溶胶在稳定性方面的特点，知道外加电解质对憎液溶胶稳定性影响的本质，会判断电解质的聚沉值和聚沉能力的大小。
4．了解大分子溶液与憎液溶胶的异同点，了解胶体分散系统的平均摩尔质量的多种测定方法。
5．了解凝胶的基本性质和纳米科技的基本内容和广泛的应用前景。
二．把握学习要点的建议
胶体分散系统以其特有的分散程度、多相不均匀性和热力学不稳定性这三个基本特性，使得与一般的分子分散系统或粗分散系统在性质上有很大的不同，主要表现在：动力性质、光学性质和电学性质等方面。不能把憎液溶胶的三个基本特性与它在动力、光学和电学方面的性质混为一谈。
了解憎液溶胶的动力性质、光学性质和电学性质，目的是将它区别于分子分散系统和粗分散系统，利用这些性质可以对胶粒的大小、形状和带电情况进行研究。
大分子溶液与憎液溶胶在组成上完全是两回事，大分子溶液是分子分散系统，是亲液溶胶，仅仅是因为大分子溶液的分子大小与憎液溶胶胶粒的大小相仿，在粒度效应方面有一点共同之处，才放在一起研究，其实两者在光学性质、电学性质和受外来电解质影响方面有很大的区别。大分子是由小分子单体聚合而成的，由于聚合的程度不同，所形成分子的大小也不同，所以大分子物质的摩尔质量只是一个平均值，而且随着摩尔质量测定方法的不同，所得的摩尔质量的值也不同。
纳米科技目前是许多学科的研究热点，采用较多的溶液相制备纳米材料的的方法是类似于制备溶胶的方法，学好胶体分散系统的性质，对纳米材料的研究有很大的帮助。
这一章的计算题不多，主要是掌握憎液溶胶的制备、净化、各种性质以及广阔的应用前景。
三．思考题参考答案
1．憎液溶胶有哪些特征？
答：主要有三个特征：
（1）特有的分散程度。胶粒的大小一般在1－100 nm之间，所以有动力稳定性强、不能通过半透膜、扩散慢和对光的散射作用明显等特点。
（2）多相不均匀性。胶团结构复杂，胶粒是大小不等的超微不均匀质点，胶粒与介质之间存在相界面。
（3）热力学不稳定性。由于胶粒小、表面积大、表面能高，所以有自动聚结以降低表面能的趋势。在制备溶胶时要加适量的稳定剂，这样在胶粒外面就会形成带电的溶剂化层，利用相同电荷相斥的性质，保护胶粒不聚沉。
2．有稳定剂存在时胶粒优先吸附哪种离子？
答：制备溶胶时，一般是将略过量的某一反应物作为稳定剂。胶核优先吸附的是与作为胶核的化合物中相同的那个离子。例如，在制备溶胶时，若用略过量的KI作为稳定剂，则胶核优先吸附离子，若用略过量的作为稳定剂，则胶核优先吸附离子，利用同离子效应保护胶核不被溶解。若稳定剂是另外的电解质，胶核将优先吸附使自己不被溶解的离子，或转变成溶解度更小的沉淀的那种离子。在通常情况下，胶核优先吸附水化作用较弱的阴离子，所以自然界中的天然溶胶如泥浆水、豆浆和天然橡胶等，其胶粒都带负电。
3．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?
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。
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、紫等短波长的光容易被散射，其散射光主要呈淡蓝。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、紫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的。
5．为什么有的烟囱冒出的是黑烟，有的却是青烟？
答：在燃烧不完全时，烟囱冒出的烟是黑的，因为烟灰的粒子较大，属于粗分散系统，对入射光主要发生光的吸收和反射，人们看到的黑是从大的烟灰粒子上反射出来的光，这种大的烟灰粒子在空气中会很快沉降。当燃烧完全时，从烟囱冒出的灰粒极小，落到了胶体的粒径范围，灰粒的直径已小于可见光的波长，对入射光主要发生散射作用。而短波长的蓝光、紫光的散射作用强，所以散射光主要呈蓝青，所以看到的是青烟。实际上，看到的呈蓝青的并不是小灰粒的本身，而是它发出的散射光所形成的光点，要比小灰粒的本身大好几倍。
6．为什么晴天的天空呈蓝？为什么日出、日落时的彩霞特别鲜艳？
答：太阳光是由七光组成的。空气中有灰层微粒和小水滴，当阳光照射到地球上时，波长较短的蓝光、紫光容易被空气中的微粒散射，所以蓝紫的散射光较强，人们看到天空呈蓝，实际上看到的就是这种散射光。而在日出、日落时，太阳接近地平线，阳光要穿过厚厚的大气层才能被人们看到，在阳光穿越空气层时，其中波长较短的青、蓝和紫光，几乎都被大气层中的微粒散射掉了，人们看到的是散射后剩余的波长较长的透射光，主要以红和橙的光为主，所以特别绚丽多彩。
7．为什么表示危险的信号灯用红？为什么车辆在雾天行驶时，装在车尾的雾灯一般采用黄？
答： 因为红光的波长很长，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，所以用白灯做雾灯是不合适的。红的灯光虽然能传得很远，但容易与停车信号混淆。而黄光的波长较长，不容易被散射，所以用黄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。
8．为什么在做测定蔗糖水解速率的实验时，所用旋光仪的光源用的是钠光灯？
答：因为在测定蔗糖水解的速率时，主要是用旋光仪测定溶液旋光度的变化，不希望有其他散射等因素干扰。钠光灯放出的是波长单一的、波长较长的黄光，不容易被散射，光线也比较强，能使实验测定更精确。
9．什么是电势？电势的正、负号是如何决定的？电势的大小与热力学电势有什么差别？电势与憎液溶胶的稳定性有何关系？
答：胶粒表面的电荷分布与电极表面一样，是双电层结构。胶粒在移动时会带着它吸附的紧密层和紧密层中离子的水化层一起移动，移动时会产生一个滑移界面，这滑移界面与本体溶液之间的电势差称为电势。因为只有在胶粒移动时才会出现滑移界面，所以电势也称为动电电势。电势的正、负号与胶核首先吸附的离子符号相同，即与紧密层所带电荷的符号相同。电势总是小于热力学电势。电势可以使憎液溶胶具有一定的稳定性，因为胶粒所带电荷的符号相同，在两个胶粒相互接近到一定程度时，由于同性电荷相斥，会阻止胶粒凝聚，电势越大，溶胶就越稳定。但是，电势会受外加电解质的影响，随着电解质的加入，电势变小，直至等于零，这时憎液溶胶会发生聚沉而被破坏。有时加入过量的电解质，会使电势改变符号。
10．在一个U型玻璃管中间，放一个用AgCl晶体组成的多孔塞，管中放浓度为的KCl溶液。在多孔塞的两边，放与直流电源相接的电极。接通电源后，管中的介质将向哪一极方向移动？如果将KCl溶液的浓度增加10倍，则介质迁移的速度是变慢了还是变快了？如果管中放的是浓度为的溶液，电渗的方向会改变吗？
答：当AgCl晶体与介质水接触时，一旦发生溶解，由于的体积比小，扩散速度快，可以远离晶体表面，所以的溶解量相对而言要比大得多，而AgCl晶体又优先吸附溶液中的离子，因而多孔塞带负电，则介质带正电。电渗时，带正电的介质会向负极移动。
将KCl的浓度增加，会使晶体多孔塞的电势下降，使电渗速度变慢。
当用AgNO3代替KCl时，AgCl多孔塞优先吸附溶液中的离子，使多孔塞带正电，则介质带负电，电渗的方向与刚才相反。
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