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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Si02分子的聚集体，其表面的H2SiO3分子可以离解成Si032-和H+。HSiO 2H++SiO2-2 3 3H+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[（Si02）m?nSiO32-?（n—x）H+]2x_?xH+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-计算达到Donnan平衡后各离子在膜两侧的浓度。析在半透膜的两侧，大离子P-不能透过半透膜，小离子可以任意进出半透膜，达平衡时，依据Donnan膜平衡原理可进行计算。解设平衡时半透膜内侧Cl-的浓度为xmolA,则平衡时各物质的浓度为：c(Cl-) =xmol内c(Na+) =0.10molL-1+xmolL-1内c(Na+) =c(Cl-) =0.50molL-1-xmolL-1外 外c(P-) =0.10molL-1内达到Donnan平衡时存在如下关系：c(Na+)内c(Cl-)内=。(Na+)外c(Cl-)外内 内 外卜 外卜将数据代入得：/?(0.10+X)=(0.50-x(0.50-x解得 x=0.23所以达到Donnan平衡后，半透膜两侧离子的浓度分别为：c(P-) =0.10moL?内c(Na+)=0.10molL-1+0.23molL?1=0.33molL*1内c(Cl-)=xmol?1=0.23molS1内c(Na+) =0.50moL-1—xmolL-1=0.27molD*1外c(Cl-) =0.50mol?-1-xmol?1=0.27mol!#1外本章练习[TOP]判断题选择题填空题问答题计算题一、判断题(对的打/错的打RTOC\o"1-5"\h\z1?用电泳技术可分离、鉴定蛋白质。 ()2?在人体液pH=7.4的情况下，血清蛋白(pl〈7)常以负离子状态存在。 ()3?由于溶胶有丁达尔效应，故常用于区分溶胶和真溶液。 ()CaC03、Ca/PO〉等微溶性无机盐在血液中以溶胶形式存在，血液中蛋白质对这些盐类有保护作用,所以它们在血液中浓度比在纯水中大，而且稳定。 ()老年人有皱纹和血管硬化的原因之一是由于皮肤和血管壁凝胶的膨润能力升高所致。（）NaCl在苯中分散成分子聚集体（粒子大小在1一100nm之间）时形成胶体溶液。（）TOC\o"1-5"\h\z煤和石油燃烧产生的粉尘进入大气形成气溶胶。 （）二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出） [TOP]对于胶团[（AgBr）?nAg+?（n-x）NO-]x+?xNO下列说法中不正确的是（）。m 3 3A.胶核是（AgBr） B.m=n+xmC.胶粒是[（AgBr）?nAg+?（n-x）NO3-]x+ D.在电场中胶粒向负极移动m 32?对于As2S3（负溶胶），聚沉能力最大的是（）A.KSOB.CaClC.AlClD.NaPO4 2 3 3 43?对于高分子溶液，以下说法不正确的是（）高分子溶液是稳定系统 B.高分子溶液是均相系统C.高分子电解质在中性溶液中不带电 D.高分子溶液的粘度都比较大4?物质间发生物理吸附时的作用力是（）A.共价键B.离子键C.氢键D.范德华力下列物质均可以使Fe（OH）3聚沉，但聚沉值最小的是（）A.AlClB.MgSOC.NaClD.K[Fe（CN）]4 3 6物理吸附和化学吸附的共同特点是（）有选择性B.热效应大 C.单分子吸附 D.降低表面能7?当溶液的pH=7.5时，乳清蛋白向负极泳动，欲使其反向移动则应（）A.增大电压B.加入同离子 C.加碱使pH〉plD.加酸使pH〈pl&当溶胶中有小分子杂质时，常用的除去方法是（）过滤法B.离心分离法 C.电泳法D.渗析法将50ml0.002mol/LAgNO3溶液和30ml0.0018mol/LKBr溶液混合制备AgBr溶胶，以下推论中正确的是（）A.胶粒带正电B.胶粒带负电 C.胶粒不带电 D.胶核优先吸附Br-高分子溶液与溶胶的鉴别可借助于（）A.布朗运动B.丁达尔现象 C.电泳D.渗析关于乳状液，以下说法中不正确的是（）A.乳状液是粗分散体系 B.乳状液是热力学及动力学稳定体系

C.加入表面活性剂后比较稳定 D.高度分散的油水系统是乳状液关于电解质对溶胶的聚沉作用，以下说法中错误的是（）聚沉作用主要由与胶粒带相反电荷的离子引起反电荷离子价数越高，聚沉能力越大加入带相反电荷的溶胶也能引起聚沉电解质的聚沉值越。缃庵实木鄢聊芰驮饺踅迩虻鞍祝╬I=5.10）放入由0.025mol/LNa2H2P04和0.10mol/LK2HP04等体积混合的缓冲溶液中（H3PO4的pK厂2.12,pKa2=6.8,pK3=12.3）,则它主要存在的形式为（）3 4 al 2 a3A.两性离子 B.阴离子C.阳离子D.中性离子实验室中常用盐析法粗提蛋白质，最佳的盐析剂是（）A.NaBrB.KIC.NaSCND.（NH）SO2 4高分子化合物溶液所具备的条件是（）分散相粒子由多分子聚集而成分散相粒子的直径在1一100nm之间且分散相粒子是单个大分子或大离子丁达尔现象显著任何条件下都能产生电泳As2S3溶胶胶粒在电泳是移向正极，为使相同体积的该溶胶聚沉，在下列电解质中，所须加入的物质的量最小的是（）A.AlClB.NaPOC.CaClD.MgSO3 3 4 2 417?胶体分散系、真溶液和粗分散系中，分散相粒子大小的顺序是（）A.胶体分散系〉真溶液〉粗分散系 B?粗分散系〉真溶液〉胶体分散系C.胶体分散系〉粗分散系〉真溶液 D?粗分散系〉胶体分散系〉真溶液18?利用KC1和过量的AgN03作用制备AgCl溶胶时，欲使溶胶聚沉，聚沉值最小的是（）A.NaClB.NaSOC.NaPOD.CaCl2 4 3 4 219.下列关于溶胶和高分子溶液的正确叙述是（）两者均为均相热力学稳定体系两者均为多相热力学不稳定体系溶胶为多相热力学不稳定体系，而高分子溶液是均相热力学稳定体系溶胶为均相热力学稳定体系，而高分子溶液是多相热力学不稳定体系20?利用AgNO3和过量的KCl作用制备AgCl溶胶，下列说法错误的是（）

胶粒带负电荷胶核吸附的离子是Cl-在电场中胶粒向正负极移动进入吸附层的反离子越多，胶粒所带电量越多三、 填空题[TOP]1?使蛋白质分子沉淀析出，最常用的盐析试剂是 。它的作用原理是 。2?用AgNO3和过量的KI溶液作用制备的Agl溶胶,胶核是 尼优先吸附 漓子），从而 电荷。高分子溶液比胶体稳定是因为 。将10ml0.001mol/LAgNO3与10ml0.005mol/LKI溶液混合制成AgI溶胶，其胶团结构式为 ，其吸附离子为 ，反离子为 ，将此溶胶置于外加电场中，则 向 极移动，这种现象称为 。若在此溶胶中加入等量的Na3PO4或AlCl3，则—更易使溶胶发生聚沉。蛋白质溶液的最主要稳定因素 ；而溶胶的最主要稳定因素 。四、 问答题[TOP]产生表面现象的原因是什么？为什么小液滴和小气泡总是呈球状？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吉布斯自由能的原因。什么是分散系？根据分散系粒子的大小不同，分散系可分为哪几种类型？5?何为凝胶？举例说明。血浆中含有多种小分子、小离子和大分子等物质，故可以把血浆看成胶体。当因病或受伤而失去大量蛋白质时，会有什么后果，怎样尽快改善？胶粒怎样带电？所带电荷性质有什么决定？&在以KBr和AgNO3为原料制备AgBr溶胶时，或者使KBr过量，或者使AgNO3过量，两种情况下制得的AgBr溶胶的胶团结构有何不同？胶核吸附离子时有何规律？9?何谓电泳？As2S3溶胶进行电泳时，发生电泳迁移的是什么粒子？写出其结构式（已知胶核优先吸附HS-离子，反离子是H+离子）。10.有人用0.05mol/LNaI与0.05mol/LAgNO3溶液缓慢混合以制备Agl溶胶。为了净化此溶胶，小心地将其放置在渗析池中，渗析液蒸馏水的水面与溶胶液面相平。结果发现，开始时溶胶液面逐渐

上升，随后又逐渐下降。试解释产生此现象的原因。五、计算题[TOP]1?将Al(OH)3溶胶平均分装在三个烧杯中，分别加入NaCl,Na2SO4,Na』O4三种溶液使Al(OH)3溶胶3 2 4 3 4 3聚沉，它们的最低加入量各为：0.1mol/LNaCl20ml，0.05mol/LNa2SO412ml，0.003mol/LNa3PO47.5ml，通过计算推断Al(OH)3溶胶的电泳方向。向0.002mol/LAgNO3溶液中加入等体积的0.0018mol/LNaCl溶液制备AgCl溶胶，这种溶胶的电泳方向如何？在pH值为4.75的HAc-NaAc缓冲溶液中，加入pI=4.75的蛋白质，问这种蛋白质在此溶液中带电情况？稳定性如何？本章练习答案 [TOP]—、判断题2. 3. 4. 5.x6. 7.o二、 选择题1.B2.C3.C4.D5.D6.D7.C8.D9.A10.B11.B12.D13.B14.D15.B16.A17.D18.C19.C20.三、 填空题(nh4)2so4，破坏水化膜(Agl)，I-，负电m3?含有亲水基团形成水化膜[(Agl)?nI-?(n-x)K+]x-?xK+;I-;K+;胶粒；正；电泳，AlClm 35?水化膜；带电荷四、 问答题1?物质表面层的分子，它所受相邻分子吸引力的合力不等于0。2?相同条件下，球形的分散度为最。砻婺芤沧钚。3?在水中加入某些溶质可使水的表面张力降低，这中使水的表面张力降低的物质叫做表面活性物质。这种物质大都有一个亲水基团(-H)和一个疏水基团(-R)组成，且疏水基团(-R)大于亲水基团(-H)。当溶于水中时，疏水基团位于外测，紧密排列形成表面为圆形，降低了分散度，因而降低了吉布斯自由能。4?-种和几种物质分散在另一种物质中所形成的系统叫分散系。它可分为低分散系、胶体分散系

和粗分散系。5?高分子溶液或溶胶失去水分子后粘度变大，失去流动性而形成的具有立体网状结构的弹性半固态物质叫凝胶。如人体皮肤、指甲、毛发等。6.血液中蛋白质减少时，减低了血液的胶体渗透压，血液中小分子等从血管壁流向组织间液引起水肿。临床上常给病人静脉输入高分子胶体溶液。7?胶粒可以吸附与本身结构相似的离子而带电。吸附的离子的电荷决定胶体的电性。8.KBr溶液过量时，胶团结构：{(AgBr)nBr-(n-x)K+}x+xK+mAgNO溶液过量时，胶团结构：{(AgBr)nAg+(n-x)NO-}x+xNO-3 m 3 3胶团优先吸附与胶核结构相似的粒子。9?在外电场的作用下，分散相向一极移动的现象为电泳；{mAsSnHS-(n-x)H+}x-xH+23发生电泳迁移的是胶粒。10.开始时水分子可以自由地通过半透膜，从渗透液进入溶胶，造成溶胶液面上升。由于溶胶液面上升，静水压逐渐增大，因而随后溶胶液面又逐渐下降。五、计算题1?解:使一定量Al(OH)3溶胶完全聚沉所需各电解质的量分别为：n(NaCl)=0.120=2mmoln(NaS0)=0.0512=0.6mmolTOC\o"1-5"\h\z4n(NaPO)=0.0037.5=0.0225mmol4Na3PO4聚沉能力最强，可以推断Al(OH)3溶胶带正电荷，向负极泳动。2?解:n(Ag+)>n(Cl-),AgNO3溶液过量，胶核(AgCl)优先吸附Ag+带正电荷，胶粒电泳时向负极移动。3 m3?解：溶液的pH值等于这种蛋白质的等电点pl，蛋白质不带电，稳定性较差。章后习题答案[TOP]1?第(3)种情况引起汞中毒的危险性最大。这是因为液态汞分散成微小汞液滴后，比表面增大，处于表面上的高能量Hg原子的数目增加，更易挥发成汞蒸气，与人体各器官接触的机会激增，更易引

起汞中毒。2.20C及lOOkPa的压下力，把半径为的水滴分散成半径为l.OOXOFm的小水滴。问需作多少焦尔的功？已知在20C时水的创直为0.0728Nmt(1N10-2J酿-1)。2.设分散前水滴半径rx=1.00mm，分散后水滴半径r2=1.00>10-3mm、水滴数目N。分散前后水滴的表面积分别为:A1A1=4ri，A?.""因为分散前后水的总体积相等:4—4—r33i4—r332r3N=亠r2所做的功为:4r2i21r4r2i21W'=o(A—A)p十(4r2) 4r22 1 r 2 i2=4*.14*1.00W-3m)2W.0728Nm-ix1.00103m11.00106m=9.13X0-4J3.—种或数种物质分散在另一种物质中所形成的系统称为分散系；被解散的物质称为分散相，容纳分散相的均匀介质称为分散介质。如青霉素的葡萄糖点滴液是青霉素和葡萄作为分散相，分散在水中所形成的分散系。4?体表层分子受力不均，合力指向液体内，液体表面有自动缩小的趋势。克服液相内部分子的引力增大表面而做的功称为表面功；作用在单位长度表面上的力称为表面张力，两者为同一物理概念的不同表达。胶核可以吸附与本身结构相似的离子形成胶粒并带电荷，被吸附的离子所带的电荷决定了胶体的电性。6?溶胶中的胶粒较真溶液的微粒大，是非均相系统在重心引力作用下有聚结不稳定性；但由于胶粒带有电荷，相同电荷之间的排斥作用，使胶粒不易聚结。并且胶粒的溶剂化膜保护作用和布朗运动都使得溶胶能相对稳定存在。7?河水中含有泥沙胶粒，海水中含有NaCl等电解质。在长江、珠江等河流的入海处，河水与海水相遇，河水中的泥沙胶粒所带的电荷被海水中带相反电荷的离子所中和，胶粒之间的排斥作用减。

互凝聚而沉积在入海处，长期积累就形成了三角洲。8?溶胶的胶粒直径介于1~100nm之间，小于可见光的波长，当可见光照射溶胶时，胶粒对光的散射作用而产生Tyndall?应。9?先加明胶溶液，明胶可对金溶胶起保护作用，再加NaCl溶液时金溶胶不会聚沉。若先加NaCl溶液，金溶胶发生聚沉，再加明胶溶液时，沉淀也不会溶解。向溶胶中加入强电解质，当离子强度由小变大时，改变了胶团双电层中反离子的分布情况，迫使一部分反离子由扩散层进入吸附层，使扩散层变。琙电位降低。若离子强度较大时，进入吸附层的反离子也较多，扩散层的厚度甚至可接近于零，Z电位也趋近于零，胶粒所带电荷基本上被反离子所中和，使胶粒不带电，处于等电状态。而当离子强度过大时，反离子被胶核表面强烈吸附，使吸附层含有过剩的反离子，因此使Z电位的符号发生改变，产生再带电现象。n(KCl)=0.02moL-1@012L=2.4IcO-4moln(AgNO3)=0.05molL^1@100L=5.0来0-3mol由于AgNO3过量，AgCl溶胶的胶团式：[(AgCl)?Ag+(n—x)N03-]x+tNO312.AgNO3溶液过量时胶粒带正电荷。电解质的阴离子起主要聚沉作用，聚沉能力的大小顺序为：K3[Fe(CN)〉MgSO4>A1C13KI溶液过量时胶粒带负电荷。电解质的阳离子起主要聚沉作用，聚沉能力的大小顺序为：AlCl3>MgSO4>K3[F(CN)6]3 4 3e 6设制备AgI负溶胶，加入AgNO3溶液xmL25ml)0.016molL*1>jnLx0.005mol解得x<80，因此加入AgNO3溶液的量应小于80mLo根据Shulze-Hardy规则推断，对A溶胶产生聚沉作用是电解质中的Ba2+和Na+，对B溶胶产生聚沉作用是电解质中的SO42-和Cl—所以原A溶胶带负电荷，B溶胶带正电荷。溶胶具有相对稳定性的原因是：(1)胶：苄。珺rown运动激烈，能反抗重力作用而不下沉；(2)带有相同电荷的胶粒相互接近，电荷之间的排斥作用使胶粒不易聚结；(3)胶团的吸附层和扩散层中的离子都是溶剂化的，胶粒的溶剂化层犹如一层弹性隔膜，阻碍胶粒碰撞时合并变大。加热、辐射、加入与胶粒带相反电荷的溶胶或加入电解质等都可以破坏溶胶的相对稳定性，使溶胶发生聚沉。高分子溶液具有稳定性的原因是由于分散相粒子带有电荷和分散相粒子的高度水化作用。其中，高分子的水化作用是使高分子溶液稳定的主要因素。加入大量的电解质或与水强烈作用的有机溶剂(如乙

醇、甲醇、丙酮等）可以破坏高分子溶液的稳定性，使高分子化合物沉淀析出。16?高分子溶液在一定条件下，粘度逐渐变大，最后失去流动性，形成一种具有网状结构的半固态物质称为凝胶。凝胶的主要性质有：（1）干的弹性凝胶放在合适的液体中会自动吸收液体而产生溶胀现象；（2）凝胶中，结合水的介电常数和蒸气压低于纯水，其凝固点和沸点也偏离正常值；（3）将弹性凝胶放置一段时间，一部分液体会自动从凝胶中分离出来，凝胶的体积逐渐缩。岩菏账趸蚶虢。产生胶凝作用的先决条件是必须具有不对称的链形高分子，能形成网状结构；其次要求高分子在溶液中要有足够的浓度，这样形成的网状结构才能把全部液体结合到网眼之中；另外，加入的胶凝剂的浓度必须适当，只使其局部去水化，而能形成网状结构。还要适当控制温度。17.若溶质降低溶剂的表面张力，溶液表层将保留更多溶质，表层浓度大于内部浓度，称为正吸附。若溶质增大溶剂的表面张力，溶液表层则排斥溶质，溶液表层浓度小于内部浓度，称为负吸附。Gibbs公式为：C

r= （——）RTcT由上式，若（）T〈0,则1>0,表明溶剂表面张力降低，溶液表层中溶质的浓度大于其内部浓度，c1产生正吸附；若（——）T〉0,则此1〈0,说明溶剂表面张力增大，溶液表层中溶质的浓度小于其内部浓度，cT产生负吸附。18?能使溶剂的表面张力显著降低的物质称为表面活性剂。表面活性剂分子含有亲水的极性基团和疏水的非极性基团。当溶于水中，亲水基团受水分子吸引，而疏水基团受水分子排斥而倾向于离开水相，进入非极性的空气或有机溶剂中。从而使两相表面上表面张力降低。开始形成胶束时表面活性物质的最低浓度称为临界胶束浓度。在浓度接近临界胶束浓度的缔合胶体中，胶束有相近的缔合数并呈球形结构。当表面活性物质浓度不断增大时，由于胶束的大小或缔合数增多，不再保持球形结构而成为圆柱形乃至板层形。乳状液可分为水包油”（O/W）型和油包水”（W/0）型。W/O型是水分散在油中形成的乳状液；O/W型是油（泛指不溶于水的液态有机物）分散在水中形成的乳状液。ExercisesThediameterofdispersecphaseparticlemtruesolutioiissmallerthan1nm.Usuallytheywereconsistedoflowmolecularandion.Itishomogeneousandhasfasterrateofdispersion,andcanpassthefilterpaperandsemi-permeablemembrane.TheTyndalleffectisweak.Ontheotherhand,thediam

colloidalparticlesrangesfrom1nm10tolOOnm,theyareconsistedofcolloidalparticles,highmolemicelle.ItsdispersionisslowandIthasobviousTyndalleffect.Thepreparationmethodsofsolaredispersionmethodandcoagulation.Thedispersionmethodhameans(mechanicalgrind,ultrasonicdispersion,electrodispersionandchemicalmethods).Coagulationisproducedbyvariouschemicalreactionsijakesthesizeofinsolublproductintherangesofthesizeofcolloidalparticleswheninsolubleproductisdialysed.Thedispersionparticlesintruesolutionaresmallerthan1nm.TheyscatterthevisiblelightTyndalleffecisalmostcannotbeobserved.Otherwisethediameterofcolloidalispersionarticletsangesfrom1nmtolOOnm.TheyscatterthevisiblelightstronglyandtheTyndalleffectisobvious.TherefodistinguishcolloidalsolutionfromtruesolutionbymeansoftheTyndalleffect.Itkeepstheparticleinaspecificolloidiispersecthattheparticlesoatedasolventmolecularmembrane,theidenticalhhargedparticletsspellingachotherandtheBrownianmovementmakingthemdiffusing.