【鼎尖教案】高中化學(大綱版)第三冊 第二單元 膠體的性質及其應用 第二節(jié)膠體的性質及其應用(備課資料)

1、●備課資料一、膠體與溶液、濁液之間最本質的區(qū)別是什么？膠體與溶液、濁液之間最本質的區(qū)別是分散質粒子的大小不同。溶液分散質直徑＜10－9m，濁液分散質的直徑是＞10－7m，而膠體的分散質直徑介于二者之間。溶液、膠體和濁液由于分散質粒子大小不同，而在性質上、外觀上也有許多不同。比較如下：二、膠體化學的研究歷史人們在古代就接觸和利用過很多種膠體。例如，生活中遇到的面團、乳汁、油漆、土壤等，都屬膠體范圍。1663年，卡西厄斯（Cassius）用

2、氯化亞錫還原金鹽溶液，制得了紫色的金溶膠。從十九世紀初，人們開始了對膠體的科學研究。1809年，列伊斯使用一支U型管，管底中部放一粘土塞子，盛水后通電。他觀察到粘土的懸浮粒子向陽極移動，而陰極一臂中的水位則上升。這個實驗證明了粘土粒和水兩個相，帶有相反的電荷，這種現(xiàn)象叫做“電泳”。1827年，英國植物學家R布朗（RBrown，1773～1858）用顯微鏡觀察水中懸浮的藤黃粒子，發(fā)現(xiàn)粒子不停頓地在運動著，后來人們就把膠體粒子所呈現(xiàn)的這個重

3、要現(xiàn)象稱作“布朗運動”。1838年，阿歇森（herson，德）在雞蛋白的水溶液中加入一些橄欖油，使之呈懸浮的微滴。他在研究這種油滴的行為時，看到雞蛋白在油滴與水（介質）的界面上，形成了一層膜。這一實驗表明，在這種情況下蛋白質形成了幾分子厚度的一層薄膜，而變得不能溶于水了，這種現(xiàn)象叫做“變性”作用，他同時還發(fā)現(xiàn)油滴在蛋白質的“保護”下也不能“聚結”了。1845～1850年間，塞爾米（FSelmi，意）對無機膠體作了系統(tǒng)的研究，包括AgCl

4、溶膠的生成條件以及鹽類對它的凝聚作用。1857年，法拉第曾做試驗，他使一束光線通過一個玫瑰紅色的金溶膠。這個溶膠原來也像普通的溶液一樣是清澈的，但當光線射過時，從側面可以看到在此溶膠中呈現(xiàn)出一條光路。后來丁達爾（JTyndall，1820～1893，英）對此現(xiàn)象作了廣泛的研究，以后人們就把這一現(xiàn)象稱做“丁達爾效應”。此外，法拉第還曾做試驗，他往無機溶液中先加入動物膠，再加入適當?shù)某恋韯r發(fā)現(xiàn)這時原來的沉淀作用不再發(fā)生了，這種作用后來被稱

5、做“保護”作用。1861～1864年間，格雷哈姆（TGraham，1805～1869，英）對膠體進行了大量的實驗。為著區(qū)別膠體和晶體，他首先提出了膠體(colloid)這一名稱。他指出動物膠是典型的膠體，不結晶，在水中擴散時要比晶體慢得多。他采用過以羊皮紙作半透膜的滲析法，膜的微孔只能讓溶液中原為晶體物質的溶質粒子透過，而膠體粒子則穿透不過去。因此他就用這種方法來純制膠體。他還發(fā)現(xiàn)雖然晶體物質的溶質粒子比動物膠類的膠體粒子小得多，了解提

6、供了有力的研究手段。另一方面，由于憎液膠體具有很大的相界面，從熱力學的觀點來衡量，它是不穩(wěn)定的體系。因此有關膠體穩(wěn)定性的研究便成為膠體化學的中心課題之一。本世紀四十年代，蘇聯(lián)人杰里雅金（Дерягин)、朗道（Ландау)、荷蘭人費韋（Verwey），以及烏弗貝克（Overbeek)，各自獨立地建立了膠體穩(wěn)定性的理論，稱做DLVO理論。這個理論考慮了質點之間由于雙電層的存在而引起的斥力，以及質點之間的范德華力。這樣，便第一次從理論上定

7、量地解釋了質點形狀比較簡單的膠體的穩(wěn)定性，因此對膠體化學的發(fā)展有著重大的影響。綜觀二十年代利用超離心機的實驗，三十年代多層吸附理論和四十年代憎液膠體穩(wěn)定理論的建立，可以說是最近半世紀中膠體化學領域內的三大成就。有一類物質，如肥皂、染料，具有很奇特的性質。按其溶液的依數(shù)性，可以斷定質點的數(shù)目很少，但其電導率卻很高，并且其電導率與濃度的關系也與一般電解質很不一樣。這類物質的另一特點是有增溶作用。麥克班（JWMcBain，美）在本世紀初期，系

8、統(tǒng)地研究了這類物質的性質，開辟了所謂膠態(tài)電解質的領域。他證明，在溶液中，這類物質的分子或離子能聚集成膠團，從而解釋了它們的許多特性。近代表面活性劑的多樣化應用，正是在這一理論基礎上發(fā)展起來的。1936年，繆勒（ErwinWilhelmMller，美籍德人）發(fā)明了場發(fā)射顯微鏡。他是利用一個高熔金屬（鎢、鉑）的尖端為陰極，在高電場作用下，使該尖端發(fā)射出電子，并將其投射在熒光屏上，形成尖端上原子的電子投射象，分辨本領約達20埃。1951年，繆

9、勒進一步將尖端改為陽極，令氦離子投射在屏上，成為場離子顯微鏡，分辨本領能達到2埃。這些儀器適用于觀察表面原子的微觀排列，包括被吸附的物質。再結合超高真空技術，它已成為現(xiàn)代研究固體表面結構的有力工具。當前，膠體化學正在研究的課題大致有：（1）第一吸附層的本性，（2）電化學反應的機理，（3）濕潤作用的本性等。此外，還有一些問題有待于創(chuàng)造研究條件，然后才能找到解決的途徑。例如：從溶液中吸附的單分子層區(qū)；表面層機械性能的本性；泡沫和乳膠的本性等

10、問題。膠體化學的應用范圍，涉及到很多工業(yè)部門。近年來對油漆膜的物化性能、催化劑的作用機理、生物膜及合成膜的選擇性滲透機理等研究，都受到重視。膠體化學還深入到分子生物學的其他領域。大氣污染中氣溶膠的形成與破除又是一項重要的課題。自從塑料、橡膠、合成纖維工業(yè)興起以來，膠體化學的研究與高分子化學的聯(lián)系更加密切。三、膠體的結構當溶膠通以直流電時，可以看到膠粒向某一電極移動，這種現(xiàn)象叫做電泳。它說明膠體粒子是帶電的。要認識膠體的結構，首先必須了解

11、膠粒為什么會帶電。膠粒帶電的原因，是由于膠體是高分散的多相體系，具有巨大的界面（總表面積），因而有很強的吸附能力。它能有選擇地吸附介質中的某種離子，而形成帶電的膠粒。關于膠體的結構，現(xiàn)在認為，在膠體粒子的中心，是一個由許多分子聚集而成的固體顆粒，叫做膠核。在膠核的表面常常吸附一層組成類似的、帶相同電荷的離子。例如，硝酸銀與氯化鉀反應，生成氯化銀溶膠，若氯化鉀過量，則膠核氯化銀吸附過量的Cl－而帶負電，若硝酸銀過量，則氯化銀吸附過量的Ag