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

1、●備課資料一、膠體與溶液、濁液之間最本質(zhì)的區(qū)別是什么？膠體與溶液、濁液之間最本質(zhì)的區(qū)別是分散質(zhì)粒子的大小不同。溶液分散質(zhì)直徑＜10－9m，濁液分散質(zhì)的直徑是＞10－7m，而膠體的分散質(zhì)直徑介于二者之間。溶液、膠體和濁液由于分散質(zhì)粒子大小不同，而在性質(zhì)上、外觀上也有許多不同。比較如下：二、膠體化學(xué)的研究歷史人們?cè)诠糯徒佑|和利用過(guò)很多種膠體。例如，生活中遇到的面團(tuán)、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(jì)初，人們開始了對(duì)膠體的科學(xué)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(yáng)極移動(dòng)，而陰極一臂中的水位則上升。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了粘土粒和水兩個(gè)相，帶有相反的電荷，這種現(xiàn)象叫做“電泳”。1827年，英國(guó)植物學(xué)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(yùn)動(dòng)著，后來(lái)人們就把膠體粒子所呈現(xiàn)的這個(gè)重

3、要現(xiàn)象稱作“布朗運(yùn)動(dòng)”。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(shí)，看到雞蛋白在油滴與水（介質(zhì)）的界面上，形成了一層膜。這一實(shí)驗(yàn)表明，在這種情況下蛋白質(zhì)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(shí)還發(fā)現(xiàn)油滴在蛋白質(zhì)的“保護(hù)”下也不能“聚結(jié)”了。1845～1850年間，塞爾米（FSelmi，意）對(duì)無(wú)機(jī)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(duì)它的凝聚作用。1857年，法拉第曾做試驗(yàn)，他使一束光線通過(guò)一個(gè)玫瑰紅色的金溶膠。這個(gè)溶膠原來(lái)也像普通的溶液一樣是清澈的，但當(dāng)光線射過(guò)時(shí)，從側(cè)面可以看到在此溶膠中呈現(xiàn)出一條光路。后來(lái)丁達(dá)爾（JTyndall，1820～1893，英）對(duì)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(dá)爾效應(yīng)”。此外，法拉第還曾做試驗(yàn)，他往無(wú)機(jī)溶液中先加入動(dòng)物膠，再加入適當(dāng)?shù)某恋韯r(shí)發(fā)現(xiàn)這時(shí)原來(lái)的沉淀作用不再發(fā)生了，這種作用后來(lái)被稱

5、做“保護(hù)”作用。1861～1864年間，格雷哈姆（TGraham，1805～1869，英）對(duì)膠體進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。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(dòng)物膠是典型的膠體，不結(jié)晶，在水中擴(kuò)散時(shí)要比晶體慢得多。他采用過(guò)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(zhì)的溶質(zhì)粒子透過(guò)，而膠體粒子則穿透不過(guò)去。因此他就用這種方法來(lái)純制膠體。他還發(fā)現(xiàn)雖然晶體物質(zhì)的溶質(zhì)粒子比動(dòng)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(xué)的觀點(diǎn)來(lái)衡量，它是不穩(wěn)定的體系。因此有關(guān)膠體穩(wěn)定性的研究便成為膠體化學(xué)的中心課題之一。本世紀(jì)四十年代，蘇聯(lián)人杰里雅金（Дерягин)、朗道（Ландау)、荷蘭人費(fèi)韋（Verwey），以及烏弗貝克（Overbeek)，各自獨(dú)立地建立了膠體穩(wěn)定性的理論，稱做DLVO理論。這個(gè)理論考慮了質(zhì)點(diǎn)之間由于雙電層的存在而引起的斥力，以及質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)形狀比較簡(jiǎn)單的膠體的穩(wěn)定性，因此對(duì)膠體化學(xué)的發(fā)展有著重大的影響。綜觀二十年代利用超離心機(jī)的實(shí)驗(yàn)，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(shuō)是最近半世紀(jì)中膠體化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的三大成就。有一類物質(zhì)，如肥皂、染料，具有很奇特的性質(zhì)。按其溶液的依數(shù)性，可以斷定質(zhì)點(diǎn)的數(shù)目很少，但其電導(dǎo)率卻很高，并且其電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系也與一般電解質(zhì)很不一樣。這類物質(zhì)的另一特點(diǎn)是有增溶作用。麥克班（JWMcBain，美）在本世紀(jì)初期，系

8、統(tǒng)地研究了這類物質(zhì)的性質(zhì)，開辟了所謂膠態(tài)電解質(zhì)的領(lǐng)域。他證明，在溶液中，這類物質(zhì)的分子或離子能聚集成膠團(tuán)，從而解釋了它們的許多特性。近代表面活性劑的多樣化應(yīng)用，正是在這一理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。1936年，繆勒（ErwinWilhelmMller，美籍德人）發(fā)明了場(chǎng)發(fā)射顯微鏡。他是利用一個(gè)高熔金屬（鎢、鉑）的尖端為陰極，在高電場(chǎng)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(lǐng)約達(dá)20埃。1951年，繆

9、勒進(jìn)一步將尖端改為陽(yáng)極，令氦離子投射在屏上，成為場(chǎng)離子顯微鏡，分辨本領(lǐng)能達(dá)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(zhì)。再結(jié)合超高真空技術(shù)，它已成為現(xiàn)代研究固體表面結(jié)構(gòu)的有力工具。當(dāng)前，膠體化學(xué)正在研究的課題大致有：（1）第一吸附層的本性，（2）電化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理，（3）濕潤(rùn)作用的本性等。此外，還有一些問(wèn)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(jī)械性能的本性；泡沫和乳膠的本性等

10、問(wèn)題。膠體化學(xué)的應(yīng)用范圍，涉及到很多工業(yè)部門。近年來(lái)對(duì)油漆膜的物化性能、催化劑的作用機(jī)理、生物膜及合成膜的選擇性滲透機(jī)理等研究，都受到重視。膠體化學(xué)還深入到分子生物學(xué)的其他領(lǐng)域。大氣污染中氣溶膠的形成與破除又是一項(xiàng)重要的課題。自從塑料、橡膠、合成纖維工業(yè)興起以來(lái)，膠體化學(xué)的研究與高分子化學(xué)的聯(lián)系更加密切。三、膠體的結(jié)構(gòu)當(dāng)溶膠通以直流電時(shí)，可以看到膠粒向某一電極移動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做電泳。它說(shuō)明膠體粒子是帶電的。要認(rèn)識(shí)膠體的結(jié)構(gòu)，首先必須了解

11、膠粒為什么會(huì)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(qiáng)的吸附能力。它能有選擇地吸附介質(zhì)中的某種離子，而形成帶電的膠粒。關(guān)于膠體的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在認(rèn)為，在膠體粒子的中心，是一個(gè)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(yīng)，生成氯化銀溶膠，若氯化鉀過(guò)量，則膠核氯化銀吸附過(guò)量的Cl－而帶負(fù)電，若硝酸銀過(guò)量，則氯化銀吸附過(guò)量的Ag