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胶体分散体系

加,ζ 电位下降,介质移动速度变慢。改用AgNO3溶液,移动方向相反,但增加AgNO3
溶液浓度也使运动速度变慢。
8、 大分子溶液和(憎液)溶胶有哪些异同点?对外加电解质的敏感程度有何不同? 解:大分子溶液与溶胶的相同点:胶粒大小 1-100nm,不能通过半透膜。不同点:大 分子是热力学稳定体系,而溶胶不是,大分子 Tydall 现象不明显,而溶胶明显。对于 外加电解质,大分子溶液不敏感,大量电解质会盐析。而溶胶敏感,加入少量就会聚 沉。
解:粒子大小在 1-100nm 之间的材料称为纳米材料。目前主要利用物理和化学方法制 备。而纳米材料主要是量子效应和尺寸效应。主要应用于纳米器件的组装。
习题
1、在碱性溶液中用HCHO还原HAuCl4以制备金溶胶,反应可表示为: HAuCl4 + 5NaOH → NaAuO2 + 4NaCl + 3H2O
=
2.23×10−9 m
d = 2r = 4.46 ×10−9 m
( ) (3) M = 4 πr 3ρL = 4 × 3.142 × 2.23×10−9 31mg • m−3 × 6.02 ×1023 = 0.028mg
3
3
4、设某溶胶中的胶粒是大小均一的球形粒子,已知在 298K时胶体的扩散系数D = 1.04 ×10-10m2•S-1,其黏度η = 0.001Pa•S。试计算:
− 0.75× 3.142 ×1.83×10−4 2.74 ×10−8
3 × 9.8× 6.02 ×1023
= 3.29 ×10−4 m
( ) RT ln
或者;
N2 N1
= − 4 πr 3 3
ρ 粒子
− ρ介质
gL(x
N2 N1
⎟⎟⎠⎞'
=

4 3
πr
3
2NaAuO2 + 3HCHO + NaOH → 2Au + 3HCOONa + 2H2O 此处NaAuO2是稳定剂,试写出胶团结构式,并标出胶核、胶粒和胶团。 解:由于 NaAuO2 是稳定剂,所以将是 AuO2- 离子被吸附在胶核上,则胶团的结构式为:
[ ] (Au)m • nAuO2− • (n − x)Na+ x− • xNa+
( ) RT ln
N2 N1
= − 4 πγ 3 3
ρ粒
− ρ介质
gL(x2
− x1 )
解: 8.314 × 298ln 166 = − 4 × 3.142 × 3×10−8 × (19.3 −1)×103 × 9.8×10−4 × L
277 3
L = 6.2537 ×1023 mol
6、某金溶胶在 298K时达沉降平衡,在某一高度时粒子的密度为 8.89×108m-3,再上升 0.001m 粒子的密度为 1.08×108m-3。设粒子为球形,已知金的密度为ρAu = 1.93×104kg•m3,分散介 质水的密度为ρ介质 = 1.0×103kg•m3。试求:
13、 何谓乳状液?有哪些类型?乳化剂为何能使乳状液稳定存在?通常鉴别乳状液的 类型有哪些方法?其根据是什么?何谓破乳?何谓破乳剂?有哪些常用的破乳方法?
解:乳状液是指两种液体所构成的分散体系,一种液体是水或水溶液,而另一种是与 水互不相溶的有机液体。乳化剂使由机械分散的液滴不相互聚结。
鉴别乳状液的方法主要是稀释,染色和电导。使乳状液中的两相分离叫破乳,为破乳 加入的物质叫破乳剂。(1)用不能生成牢固的保护膜的表面活性剂代替乳化剂(2)用 试剂破坏乳化剂(3)加入适当数量起相反效应的乳化剂。
4、 Tydall 效应是由光的什么作用引起的?其强度与入射光波长有什么关系?粒子大小范 围落在什么区间内可以观察到 Tydall 效应?为什么危险信号要用红灯显示?为什么早 霞、晚霞的色彩特别鲜艳?
解:Tydall 效应是由光的散射作用引起的,其强度与入射光的波长的四次方成反比。离子 范围在 1-100nm 之间可以观察到 Tydall 效应。危险信号用红光的波长最长,因此其散射的 强度最小,而早霞和晚霞是由于白光经过散射,其中兰色与紫色散射作用最强,而透过的 光则呈橙红色。
(1) 298K 时,胶体的扩散系数 D; (2) 胶粒的平均直径 d;
(3) 胶团的摩尔质量 M。
( ) 解:(1) D = x2 = 1.4 ×10−5 2 = 9.8×10−11 m • s −1
2t
2×1
D = RT 1 L 6πηr
(2) r
=
RT DL6πη
=
9.8 ×10−11
298× 8.314 × 6.02 ×1023 × 6 × 3.142 × 0.001
2、某溶胶中离子的平均直径为 4.2nm,设其黏度和纯水相同,η = 0.001Pa•S。试计算: (1) 298K 时,胶体的扩散系数 D; (2) 在 1S 的时间里,由于 Brown 运动,离子沿 X 轴方向的平均位移。
D=
解:(1)
Rt • 1 L 6πηγ
=
8.314 × 298 6.02 ×1023
7、 在两个充有 0.001mol•dm-3KCl溶液的容器之间放一个AgCl晶体组成的多孔塞,其细孔 道中也充满了KCl溶液,在多孔塞两侧放两个接支流电源的电极。问通电时,溶液将向 哪一极方向移动?若改用 0.01 mol•dm-3的KCl溶液,在相同外加电场中,溶液流动速度 是变快还是变慢?若用AgNO3溶液代替原来用的KCl溶液,情形又如何? 解:充以KCl溶液,AgCl晶体吸附Cl-离子,介质带正电,介质向负极移动。KCl浓度增
ρ 粒子
− ρ介质
gL(x2
− x1 )
− 3 × 3.142 × 1.93×104 −1.0 ×103 × 9.8× (− 0.001)× 6.02 ×1023
4
r = 2.74 ×10−8 m
(2)
( ) ( ) x2
− x1
=

RT ln
3 πr 3 4
ρ 粒子
N2 N1
− ρ介质
gL
=
8.314 × 298× ln 1 2
5、 电泳和电渗有何异同点?流动电势和沉降电势有何不同?这些现象有什么应用? 解:电泳是在外加电场下,胶体离子在分散介质中作定向移动称为电泳。电渗是在外 加电场下,分散介质会通过多空膜或极细的毛细管而移动,即固相不动而液相移动。 电泳可以用来分离蛋白质。
6、 在由等体积的 0.08mol•dm-3的KI和 0.10mol•dm-3的 AgNO3溶液制成的AgI溶胶中,分 别加入浓度相同的下述电解质溶液,请由大到小排出其聚沉能力大小的次序。 (1) NaCl; (2) Na2SO4; (3) MgSO4; (4) K3[Fe(CN)6] 解:(4) > (2)> (3) > (1)

6
×
3.142
1 × 10 −3
×
2.1×10−9
= 1.04 ×10−10 m2 • s −1
(2) D
=
x2 2t
x = 2tD =
2 ×1×1.04 ×10−10 = 1.44 ×10−5 m
3、已知某溶胶的黏度η = 0.001Pa•S,其粒子的密度近似为ρ = 1mg•m-3,在 1S时间内粒子在 X轴方向的平均位移 = 1.4×10-5m。试计算:
9、 大分子化合物有哪几种常用的平均摩尔质量?这些量之间的大小关系如何?如何用渗 透压法较准确地测定蛋白质(不在等电点时)的平均摩尔质量? 解:大分子化合物有数均相对分子质量,质均相对分子质量,Z 均相对分子质量,粘 均相对分子质量,一般大分子化合物分子大小是不均匀的,
M n ≥ MW ≥ M Z 。利用膜渗透压法采取自然平衡法,测定每一个点要在恒温槽中放
11、 憎液溶胶是热力学上的不稳定系统的,但它能在相当长的时间内稳定存在,试解释 原因?
解:在制备溶胶时必须有稳定剂存在,另一方面,由于溶胶粒子小,Brown 运动激烈, 同时兼备聚沉稳定性和动力稳定性。所以可以在很长时间内稳定存在。
12、 试从胶体化学的观点解释,在进行重量分析时为了使沉淀完全,通常要加入相当数 量的电解质(非反应物)或将溶液适当加热。 解:加入大量的电解质使胶体完全的聚沉下来,使沉淀完全,通过加热也可以破坏胶 体的稳定,从而胶体完全的沉淀下来。
14、 凝胶中分散颗粒间相互联结形成骨架,按其作用力不同可以分为哪几种?各种的稳 定性如何?什么是触变现象?
解:主要分为:牛顿流体,非牛顿流体,触变性流体,粘弹性流体。 物体在切向作用下产生变形,若黏度暂时性降低,则该物体具有触变现象。
15、 何谓纳米材料?纳米材料通常可分为哪些类型?目前有哪些常用的制备方法?纳 米材料有何特性?有哪些应用前景?
=
2.1×10−9 m
(2) x = RT • t L 3πηr
( ) t
=
3πηrL RT x2
=
3× 3.142 × 0.001× 2.1×10−9 × 6.02 ×1023 8.314 × 298× 1.44 ×10−5 2
=
2.32 ×1019 s
(3) D
=
RT L
1 6πηr
=
8.314 × 298 6.02 ×1023 × 6 × 3.142 × 0.001× 2.1×10−9
= 1.075×10−10 m2
• s −1
5、在 298K时,某粒子半径r = 30nm的金溶胶,在地心力场中达沉降平衡后,在高度相距 1.0 ×10-4m的某指定区间内两边粒子数分别为 277 和 166。已知金的密度为ρAu = 1.93× 104kg•m3,分散介质的密度为ρ介质 = 1.0×103kg•m3。试计算Avogadro常数L的值。
( ) 解: AgI m 胶核在KI过量作稳定剂时吸附I-离子,AgNO3过量时则吸附Ag+离子。胶核吸
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