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高中化学胶体学习中应注意的问题

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 胶体
一、什么叫溶胶? 液胶体(胶体中分散剂为液体)从外观上看貌似均匀,与溶液好像没什么差异,因此液胶体常称为溶胶。 二、对淀粉、蛋白质等高分子溶于水形成的分散系,为什么有时称其为溶液,有时又称其为胶体? 教材中按分散质微粒直径的大小给分散系分类。淀粉、蛋白质等高

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一、什么叫溶胶?

液胶体(胶体中分散剂为液体)从外观上看貌似均匀,与溶液好像没什么差异,因此液胶体常称为溶胶。

二、对淀粉、蛋白质等高分子溶于水形成的分散系,为什么有时称其为溶液,有时又称其为胶体?

教材中按分散质微粒直径的大小给分散系分类。淀粉、蛋白质等高分子溶于水形成的分散系可称为胶体。但是判断一种分散系是属于胶体还是溶液,单从分散质微粒直径的大小这一方面来考察,其结论是不全面的,甚至是错误的。

正确判断一种分散系是溶液还是胶体,还要看分散质微粒的结构。如果分散质微粒的结构简单,比如是单个的分子或较小聚合度的分子或离子,那么这样的分散系应称为溶液。由于淀粉、蛋白质溶于水后都是以单个分子的形式分散在水中的,因此,尽管这些高分子很大,这些分散系仍应称为溶液。只是因为高分子的大小与胶粒相仿,高分子溶液才具有胶体的一些特性,如扩散慢、不通过半透膜、有丁达尔效应等。化学上常把Fe(OH)3、AgI等难溶于水的物质形成的胶体称为憎液胶体,简称溶胶;而把淀粉、蛋白质等易溶于水的物质形成的分散系称为亲液胶体,更多地是称为高分子溶液。

三、溶液是均一的,胶体也均一吗?

憎液溶胶的分散质微粒是由很大数目的分子构成,因此是不均一的;高分子溶液中的分散质微粒是单个的分子,因此是均一的。

四、为什么说胶体具有较大的表面积,具有强的吸附能力?

这里说的表面积是指“比表面积——单位质量的表面积”。举例如下:一块边长1cm的立方体,它的表面积是6cm2;如果我们把它切割成边长100nm(10-7cm)的小小立方体,则共得1021个这样的立方体.每个小的立方体的表面积是6×10-14cm2;则1021个小立方体的总表面积是6×107cm2,变为原来整块固体表面积的107倍!即一千万倍.可以计算,如果切的块更小,则所得粒子的总表面积就更大。

为什么胶体具有强的吸附能力?

从微观的角度考查,任何物质的表面原子(表面离子)都是价键不饱和的,比如金刚石晶体,其内部的碳原子都是以4个共价键跟别的碳原子结合的,而表面上的碳原子则不然,它们只能跟另外的1个、2个或3个碳原子形成共价键.这些表面碳原子的价键不饱和必然导致其性质的不稳定——易跟周围环境里的分子或微粒间发生电性作用,把它们吸附到自己的表面。

考查NaCl等离子晶体的微观结构也可得到同样结论——晶体内部的Na是跟6个Cl形成离子键的,而表面的Na则只能跟3个、4个或5个Cl形成离子键,处于价键不饱和状态,易跟环境里的分子或粒子发生电性吸附。所以说,物质的表面积越大,就越容易吸附环境里的物质.这也是为什么衣物(比表面积大)总需要不断洗涤的原因。

五、为什么要用FeCl3溶液跟水反应的方法制胶体而不直接用FeCl3溶液跟烧碱溶液反应来制取?

这一制备实验涉及FeCl3与水的1个重要反应——水解反应FeCl3+3H2O==Fe(OH)3(胶体)+3HCl。反应产生的本是难溶物,若短时间内生成量很大,将会形成红褐色沉淀。本实验方法的巧妙之处就在于利用水解反应速率比较慢、程度比较弱的特点,使水解产生的Fe(OH)3聚集成较小的粒子,表面吸附同性的FeO电荷后相互排斥,从而能稳定地分散在水里形成胶体,不至于形成大颗粒的沉淀物。理论上讲,利用极稀溶液间发生相互反应,通过形成难溶物的细小粒子也可以制备胶体。只是根据难溶物本身的性质,有的容易控制有的不易控制。

六、胶体发生丁达尔效应的本质是什么?为什么溶液、浊液一般不易发生丁达尔效应?

在光的传播过程中,光线照射到粒子时,如果粒子大于入射光波长很多倍,则因为具有反射面而发生光的反射;如果粒子小于入射光波长,则发生光的散射,这时观察到的是光波环绕微粒而向其四周放射的光,称为散射光或乳光.一般可见光波长在400~700nm,而胶体粒子直径则略小于100nm故可见光遇到胶体粒子时会发生丁达尔效应。对于溶液,因其分散质粒子直径远小于可见光波长,光波会发生衍射(也就是透射),也可以说是由于散射光的强度随散射粒子体积的减小而明显减弱,以致于我们观察不到散射现象。所以说,胶体有丁达尔效应,而溶液一般没有,可以采用丁达尔效应来区分液溶胶和溶液。值得注意的是,当有光线通过浊液时有时也会看到光路,根据胶体发生丁达尔效应的原理可知,若用较大波长的可见光(如红光700nm)照射粒子直径相对较小(如几百纳米)的浊液时,也应该能看到丁达尔效应,而且更明显。这正是我们常说红光、黄光透雾(雾属于气溶胶)能力强的原因(说明:高压钠灯发出的黄光射程远,透雾能力强)。但是,当浊液粒子直径过大时,则对光发生反射,往往只能看到前端有一小段极短的光路了。一般情况下,人们对丁达尔效应往往熟视无睹,觉得不就是“电影放映厅里的一道光柱”或者“清晨树林里的一缕阳光”吗?其实并非这么简单.如果大气中没有许多的悬浮物形成的气溶胶,那么我们即使白天也只能像黑夜一样看见诸多星星和一个大的星星——太阳,是大气中的气溶胶使我们能够在白天感觉到眼前一片光明。

七、为什么把胶体称为“介稳”体系?憎液胶体与高分子溶液在性质上有何异同?聚沉与盐析有何差别?

说胶体属于“介稳”体系是相对于溶液的“均一、稳定”和浊液的“不能稳定存在”而言的,有时也叫“亚稳”体系。这说明胶体的稳定是有条件的,当外界条件发生变化时,胶体可能发生聚沉。

作为由难溶物分散质形成的胶体(特指憎液胶体)为什么能在一定条件下稳定存在呢?

科学研究认为,主要是因为胶粒带有同性电荷,同性电荷之间存在排斥力阻碍了粒子间的结合,使之难以形成质量大的颗粒。再加上分散剂分子不停从“四面八方”对胶粒“撞击”导致的布朗运动,使胶体粒子具有了与溶液微粒一样的类似热运动的性质。根据上述分析可知,如果向胶体中加入电解质的浓溶液,则可能导致胶体粒子吸附异性电荷离子而发生电荷中和现象,消除彼此间的排斥力而聚沉。实验表明,液溶胶对电解质的影响非常敏感。明矾的净水作用,是利用明矾水解生成Al(OH)3带正电荷的胶粒,与带负电荷的泥沙胶粒相互吸附、电荷中和而聚沉。河流入海口处都易形成沙洲(三角洲),也跟海水中的电解质使河流中的泥沙胶体粒子聚沉密切相关。理论上讲,当温度升高时或搅拌时,由于液溶胶的布朗运动增强,溶胶粒子之间的碰撞加剧,可能导致粒子间碰撞而聚集到一起,这也就是为什么制Fe(OH)3胶体时不能长时间加热或搅拌的原因。聚沉是憎液(水)胶体的性质,胶体的聚沉过程就是胶粒聚集成较大颗粒的过程。由于憎液(水)胶体的分散质都难溶于水,因此,再采用一般的溶解方法用水来溶解胶体的聚沉物是不可能的,也就是说,胶体的聚沉是不可逆的。

淀粉、蛋白质等高分子中含有多个极性基团(如-COOH或-OH或-NH2等) ,可以与水高度溶剂化,即高分子表面有一层水分子紧密保护,分散剂与分散质之间的亲和力较强,是热力学稳定系统,因此也可较长时间稳定存在。胶体微粒所带的电荷很难被异性电荷中和,所以这类胶体对电解质的稳定性较大,需要加入较多的电解质才能使胶体聚沉,这一现象称为盐析。

聚沉后加水仍能得到溶胶.由于分散质都是易溶的,所以盐析是可逆的。盐析不是憎液胶体的性质,它是高分子溶液或普通溶液的性质。很明显,这两类胶体稳定存在的原因是不同的。使高分子溶液中的分散质沉淀,主要是破坏高子分与分散剂间的相互作用,如加入大量的电解质也能使淀粉、蛋白质等沉淀,这一现象称为盐析。能发生盐析的分散质都是易溶的,如淀粉溶液、蛋白质溶液、肥皂的甘油溶液,憎液胶体全面地表现出胶体的特性,高分子溶液则不然。这两种分散系中的分散质微粒都作布朗运动,都有丁达尔效应;憎液胶体有电泳现象,淀粉溶液无电泳现象,而蛋白质溶液则较为复杂。有些胶体可以与分散剂凝聚在一起形成冻状物,这是一种凝胶。凝胶不是胶体,是胶体凝聚产物的一种存在形式。

八、溶液中的溶质微粒也作布朗运动吗?

胶体微粒在各个方向上都受到分散剂分子的撞击,由于这些作用力不同,所以胶体微粒作布朗运动。溶液中的溶质微粒和分散剂分子大小相仿,因此溶质微粒的运动状况与胶体的胶粒运动状况是有差别的。由于胶体的丁达尔效应,用超显微镜才可以观察到胶粒的布朗运动。溶液一般无丁达尔效应,因此用超显微镜观察不到溶质微粒的运动状况。

九、蔗糖溶于水形成的分散系是溶液,为什么在生物课的渗透实验中,蔗糖分子却不能通过半透膜?

不同的半透膜,如羊皮纸、玻璃纸、肠衣、动物的膀胱膜等,它们的细孔直径不同,其通透性不一样。胶体微粒不能透过半透膜,但并不意味着所有溶液的微粒都能透过各种半透膜,如蔗糖分子。蔗糖分子直径小于1nm,溶于水形成的是蔗糖溶液而不是蔗糖胶体。显然,笼统地讲半透膜能使离子或分子通过,而不能使胶体微粒通过是不恰当的。

十、Fe(OH)3胶体长时间电泳或电压增大,将发生怎样的现象?

如果Fe(OH)3胶体长时间电泳或将电泳的电压显著增大,都会在阴极出现聚沉现象,因为不论是长时间电泳还是电压显著增大,都会使阴极附近积聚很多的Fe(OH)3胶粒,大量胶粒的聚集必然会出现聚沉现象。如果电泳电压特别大,还会出现电解水的现象。

十一.粘贴广告用的胶水是胶体吗?

能粘东西用的胶水的主要成分是聚乙烯醇和水,聚乙烯醇的分子直径在1~100nm之间,所以胶水是胶体的一种,但胶体不一定有黏性,颗粒直径在1~100 nm之间的砂子在水中也能形成胶体。

(责任编辑:化学自习室)
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