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文檔簡介

分析化學(xué)

AnalyticalChemistry授課教師:馬麗聯(lián)系方式:教材:

《無機(jī)及分析化學(xué)》葉芬霞編

普通高等教育十一五國家級(jí)規(guī)劃教材高等教育出版社,出版日期:2008.05.09《無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》葉芬霞編

高等教育出版社,出版日期:2008.06.20目錄第一章氣體和溶液第二章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)第三章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第四章物質(zhì)結(jié)構(gòu)第五章定量分析基礎(chǔ)第六章酸堿平衡與酸堿滴定法第七章重量分析法和沉淀滴定法第八章氧化還原反應(yīng)和氧化還原滴定法第九章配位平衡和配位滴定法第十章吸光光度法第十一章儀器分析概論本學(xué)科的學(xué)習(xí)方法

課前預(yù)習(xí),找出難點(diǎn)。

課間認(rèn)真聽講,做好課堂筆記。

課后做適當(dāng)練習(xí),鞏固所學(xué)知識(shí)。重視實(shí)驗(yàn),認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

做好階段性總結(jié),對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納。無機(jī)化學(xué)定義

除去碳?xì)浠衔锖推渌苌锿?,無機(jī)化學(xué)是對(duì)所有元素和它們的化合物及反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和理論解釋的科學(xué)。測(cè)量和表征物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)的分支學(xué)科。以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法稱為化學(xué)分析法,利用特定儀器并以物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法稱為儀器分析法定義分析化學(xué)分析化學(xué)的主要任務(wù):(1)確定物質(zhì)的化學(xué)組成——定性分析(2)測(cè)量各組成的含量——定量分析(3)表征物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)、形態(tài)、能態(tài)——結(jié)構(gòu)分析、形態(tài)分析、能態(tài)分析(4)表征組成、含量、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、能態(tài)的動(dòng)力學(xué)特征——?jiǎng)討B(tài)分析第一章氣體和溶液1.1氣體1.2溶液1.3膠體1.1氣體1.1.1理想氣體狀態(tài)方程式氣體的最基本特征:

具有可壓縮性和擴(kuò)散性。理想氣體:微觀角度:理想氣體分子之間沒有相互吸引和排斥,分子本身的體積相對(duì)于氣體所占有體積完全可忽略。

實(shí)際氣體處于低壓(低于數(shù)百千帕)高溫(高于273K)的條件下,分子間距離甚大,可忽略分子體積且分子間相互作用力迅速減小,近似看作理想氣體。pV=nRT

注:R----摩爾氣體常量在STP下,p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol時(shí),Vm=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314kPaLK-1mol-1理想氣體狀態(tài)方程式:=8.314Pam3K-1mol-1例1-1:

一學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室,在73.3kPa和25℃下收集得250mL某氣體。在分析天平上稱量,得氣體凈質(zhì)量為0.118g。求這種氣體的相對(duì)分子質(zhì)量。解:由==

或M=16.0g·mol-1所以該氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為16.0組分氣體:

理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。氣體的分壓:

組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力,叫做組分氣體B的分壓。1.1.3道爾頓分壓定律(重點(diǎn))道爾頓分壓定律:

混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。

即:p=p1+p2+pi

或p=

pi

令n=n1+n2+ni

因:故:

例題:某容器中含有NH3、O2、N2等氣體的混合物。取樣分析后,其中n(NH3)=0.320mol,n(O2)=0.180mol,n(N2)=0.700mol?;旌蠚怏w的總壓p=133.0kPa。試計(jì)算各組分氣體的分壓。解:n=n(NH3)+n(O2)+n(N2)=1.200mol=0.320mol+0.180mol+0.700molp(N2)=p-p(NH3)-p(O2)

=(133.0-35.5-20.0)kPa=77.5kPa組分的分體積

所謂分體積是指組分氣體在保持混合氣體的溫度、壓力下,單獨(dú)存在時(shí)所占有的體積。例如:25℃時(shí),裝有0.3MPaO2的體積為1L的容器與裝有0.06MPaN2的體積為2L的容器用旋塞連接。打開旋塞,待兩氣體混合后,計(jì)算:O2,N2的分體積。例題:

可以用亞硝酸銨受熱分解的方法制取純氮?dú)狻7磻?yīng)如下:

NH4NO2(s)2H2O(g)+N2(g)如果在19℃、97.8kPa下,以排水集氣法在水面上收集到的氮?dú)怏w積為4.16L,計(jì)算消耗掉的亞硝酸銨的質(zhì)量。(19℃水的飽和蒸氣壓為p2.20kPa)

解:T=(273+19)K=292Kp=97.8kPaV=4.16L292K時(shí),p(H2O)=2.20kPaMr(NH4NO2)=64.04n(N2)=pN2V/(RT)pN2=p-p(H2O)=97.8-2.2=95.6KPaNH4NO2(s)2H2O(g)+N2(g)64.04g1molm(NH4NO2)=?0.164moln(N2)=m(NH4NO2)==10.5g=0.164mol1.2溶液分散體系:把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成分散體系。被分散的物質(zhì)稱為分散相,把分散相分散開來的物質(zhì)叫做分散介質(zhì)。按分散相粒子的大小分為:(1nm=10-9m)

d<1nm

分子(或離子)分散體系1<

d

<

100nm

膠體分散體系(溶膠、高分子溶液)

d

>100nm

粗分散體系(懸濁液、乳狀液)解:n(H2SO4)=1.84×1000×0.956/98.08=17.9moln(1/2H2SO4)=1.84×1000×0.956/49.04=35.9mol【例】:已知濃硫酸的密度ρ為1.84g/ml,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.6%,一升濃硫酸中含有的n(H2SO4)、n(1/2H2SO4)、c(H2SO4)各為多少?c(H2SO4)=17.9/1=17.9mol/L3.質(zhì)量摩爾濃度

溶液中溶質(zhì)B的物質(zhì)的量(nB)與溶劑A的質(zhì)量(mA)之比,稱為溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度(bB),單位為:mol/kg【例】:250g溶液中含有40gNaCl,計(jì)算此溶液的質(zhì)量摩爾濃度。解:水的質(zhì)量=250-40=210g

b(NaCl)=[40/(58.5×210)]×1000=3.26mol/kgbB=nB/mA=mB/(MB·mA)4.摩爾分?jǐn)?shù)(即物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

物質(zhì)B的物質(zhì)的量(nB)與系統(tǒng)總物質(zhì)的量(n=nA+nB)之比,稱為物質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)(xB),即,量綱為1?!纠浚簩?0克NaOH溶于90克水中,求此溶液的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。

nB

xB=———

nB+nA

解:n(NaOH)

=10/40=0.25(mol)

n(H2O)=90/18=5(mol)

x(NaOH)

=0.25/(0.25+5)=0.048nB:溶質(zhì)的物質(zhì)的量nA:溶劑的物質(zhì)的量xA+xB=1【例】:在100ml水中溶解17.1g蔗糖(C12H22O11),溶液的密度為1.0638g/ml,求蔗糖的物質(zhì)的量濃度,質(zhì)量摩爾濃度,物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。解:M蔗糖=342(g/mol)n蔗糖=17.1/342=0.05(mol)V=(100+17.1)/1.0638=110.0(ml)=0.11(L)

(1)c(蔗糖)=0.05/0.11=0.454(mol/L)(2)b(蔗糖)=0.05/0.1=0.5(mol/kg)(3)n水=100/18.02=5.55(mol)x(蔗糖)=0.05/(0.05+5.55)=0.0089①與溶質(zhì)本性有關(guān),如酸堿性、導(dǎo)電性、顏色等。②與溶質(zhì)本性無關(guān),只與溶質(zhì)的數(shù)量有關(guān)。依數(shù)性:只與溶質(zhì)粒子的數(shù)目有關(guān)而與溶質(zhì)本性無關(guān)的性質(zhì)稱為溶液的依數(shù)性,又叫溶液的通性。

依數(shù)性是指:溶液的蒸氣壓下降

溶液的沸點(diǎn)上升溶液的凝固點(diǎn)下降

溶液具有滲透壓粒子:溶液中實(shí)際存在的分子、離子等。

溶液的性質(zhì)1.2.2稀溶液的依數(shù)性初始:V蒸發(fā)>V凝聚平衡:V蒸發(fā)=V凝聚1.溶液的蒸氣壓下降氣液兩相平衡

蒸發(fā)H2O(l) H2O(g)

凝聚

純水的蒸氣壓示意圖蒸發(fā)凝聚飽和蒸氣壓:在一定的溫度下,當(dāng)蒸發(fā)的速度等于凝聚的速度,液態(tài)水與它的蒸氣處于動(dòng)態(tài)平衡,這時(shí)的蒸氣壓稱為水在此溫度下的飽和蒸氣壓,簡稱蒸氣壓。用符號(hào)

p表示。蒸汽壓下降的原因:純?nèi)軇┱H芤荷佟鄍液<p純劑,c液越大,p液越小。p純-p液的差值也越大。難揮發(fā)物質(zhì)

在純?nèi)軇┲屑尤腚y揮發(fā)的物質(zhì)以后,達(dá)平衡時(shí),p溶液總是小于同T下的p純?nèi)軇?,即溶液的蒸氣壓下降。蒸氣壓下降值△p=p純-p液。

拉烏爾定律:在一定的溫度下,難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓,等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼嗽撊軇┰谌芤褐械哪柗謹(jǐn)?shù)。

在一定溫度下,稀溶液的蒸氣壓下降和溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。條件:只適用于稀溶液,越稀越符合該定律p:溶液的蒸氣壓

:純?nèi)軇┑恼魵鈮簄A:溶劑的物質(zhì)的量nB:溶質(zhì)的物質(zhì)的量2.溶液的沸點(diǎn)上升沸點(diǎn):溶液的蒸氣壓(p溶液)與外壓(p外壓)相等時(shí)的溫度稱為該溶液的沸點(diǎn)。純水:p外=101.3kPa,t純水=100℃.

根本原因:蒸汽壓下降p溶液<p純?nèi)軇?溶液沸點(diǎn)上升示意圖Tb*Tbppokpa蒸氣壓溶劑溶液溫度△p△TbB101.3kpaAB’實(shí)驗(yàn)證明:難揮發(fā)物質(zhì)溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。根據(jù)拉烏爾定律,△p與bB成正比,而△Tb與△p成正比,∴△Tb亦應(yīng)與bB成正比,△p越大,△Tb也越大?!鱐b=Tb-Tb*=Kb·bB因:

若以水為溶劑,溶解在1000g水中的溶質(zhì)的物質(zhì)的量n就是該溶液的質(zhì)量摩爾濃度bB,即n=bB,因此,對(duì)很稀的溶液有:

△p=p﹡A

bB/55.56=kbB△Tb:沸點(diǎn)升高值Tb:溶液的沸點(diǎn),Tb*:純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)Kb

:溶劑的沸點(diǎn)上升常數(shù),與溶劑的本性有關(guān),而與溶質(zhì)的本性無關(guān),K·kg·mol

-1。常見溶劑的Kb

值表1-1。bB:溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度,mol·kg-1?!鱐b=Tb-Tb*=Kb·bB

凝固點(diǎn):在一定的外壓下,該物質(zhì)的液相和固相達(dá)到相對(duì)平衡時(shí)的溫度,稱為該物質(zhì)的凝固點(diǎn)。(液相蒸氣壓等于固相蒸氣壓)3.溶液的凝固點(diǎn)下降溶劑的凝固點(diǎn)下降示意圖

po(kPa)

p

B'溶液純水A'ABC△Tf△p

TfTf*(273K)373KT3.溶液的凝固點(diǎn)下降溶液的凝固點(diǎn)Tf總是低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)Tf*

。同理,根據(jù)拉烏爾定律,可得Kf

:溶劑的凝固點(diǎn)下降常數(shù),與溶劑的本性有關(guān),而與溶質(zhì)的本性無關(guān),K·kg·mol

-1。常見溶劑的Kf

值見教材8頁表1-2。bB:溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度,mol·kg-1?!鱐f=Tf-Tf*=Kf·bB冰和鹽混合物常用作制冷劑:冰的表面總附有少量水,當(dāng)撒上鹽后,鹽溶解在水中形成溶液,由于溶液蒸氣壓下降,使其低于冰的蒸氣壓,冰就要融化。隨著冰的融化,要吸收大量的熱,于是冰鹽混合物的溫度就降低。采用NaCl和冰,溫度最低可降到-22℃,用CaCl2·6H2O和冰最低可降到-55℃。溶液凝固點(diǎn)下降的應(yīng)用水溶液的冰點(diǎn)降低的實(shí)驗(yàn)值表Kf=1.86K·kg·mol-1非電解質(zhì)濃度b(B)△Tf

電解質(zhì)濃度b(B)△Tf甘油乙醇葡萄糖蔗糖蔗糖葡萄糖葡萄糖0.1000.1000.1000.1000.2000.2000.3000.1870.1830.1860.1880.3760.3720.558(1:1)HClKNO3

KCl

(1:2)Na2SO4

CaCl2

(2:1)NiCl2

0.1000.1000.100

0.1000.1000.1000.3520.3310.345

0.4340.4940.538幾種溶劑的Kb和Kf/K·kg·mol-129.8250.25.03349.7四氯化碳CCl43.90289.63.07390.9乙酸CH3COOH5.12278.52.53353.15苯1.86273.150.512373.15水H2OKfTfKb沸點(diǎn)/K溶劑4.溶液的滲透壓半透膜的作用:只許溶劑分子通過,溶質(zhì)分子不能通過。初始:溶劑分子擴(kuò)散速度ν純水>ν糖水?dāng)U散方向:純水糖水半透膜液面上升液面下降純水糖水滲透:溶劑分子通過半透膜自動(dòng)單向擴(kuò)散的過程稱為滲透。當(dāng)v純水=v糖水滲透停止。滲透壓:在一定的溫度下,為了在半透膜兩邊維持滲透平衡而需要施加的壓力。用符號(hào)П表示。滲透作用產(chǎn)生的條件:①半透膜存在;②膜兩側(cè)溶液的濃度不相等。1887年,荷蘭物理化學(xué)家范托夫(van′tHoffJH)得出,稀溶液的滲透壓與溫度、濃度的關(guān)系:cB

物質(zhì)的量濃度,mol·L-1。bB

質(zhì)量摩爾濃度,mol·kg-1。R:摩爾氣體常數(shù)8.315kPa·L·mol-1.K-1T:熱力學(xué)溫度(絕對(duì)溫度)П=cBRT≈bBRT(溶液很稀時(shí),

cB≈bB

)滲透壓的應(yīng)用滲透現(xiàn)象在動(dòng)植物的生命過程中有著重要的作用,在工,農(nóng),醫(yī),化,生等方面均有重要的應(yīng)用。醫(yī)學(xué)上輸液必需輸?shù)葷B溶液。植物從土壤中吸收水份和營養(yǎng)(耐寒——Tf降低;耐旱——P降;吸水——π,滲透方向)。動(dòng)植物細(xì)胞膜大多具有半透膜的性質(zhì),因此水分、養(yǎng)料在動(dòng)植物體內(nèi)循環(huán)都是通過滲透而實(shí)現(xiàn)的。植物細(xì)胞汁的滲透壓可達(dá)2×103kPa,所以水由植物的根部可輸送到高達(dá)數(shù)十米的頂端。人體血液平均的滲透壓約為780kPa。在作靜脈輸液時(shí)應(yīng)該使用滲透壓與其相同的溶液,在醫(yī)學(xué)上把這種溶液稱為等滲溶液。如果靜脈輸液時(shí)使用非等滲溶液,就可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果。如果輸入溶液的滲透壓小于血漿的滲透壓(低滲溶液),水就會(huì)通過細(xì)胞膜向血紅細(xì)胞內(nèi)滲透,致使細(xì)胞腫脹甚至破裂(溶血現(xiàn)象);如果輸入溶液的滲透壓大于血漿的滲透壓(高滲溶液),血紅細(xì)胞內(nèi)的水就會(huì)通過細(xì)胞膜滲透出來,引起血紅細(xì)胞的皺縮,并從懸浮狀態(tài)中沉降下來(胞漿分離現(xiàn)象)。滲透壓平衡與生命過程的密切關(guān)系:①

給患者輸液的濃度;②植物的生長;③人的營養(yǎng)循環(huán)。故:M=127.8(g·mol-1)【例】20℃時(shí),取2.67g萘溶于100g苯中,測(cè)得該溶液的凝固點(diǎn)下降了1.07K,求萘的相對(duì)分子質(zhì)量。解:苯的凝固點(diǎn)下降常數(shù)為5.12K·kg·mol-1

△Tf=Kf·bB【例】已知煙草中的有害成分尼古丁的實(shí)驗(yàn)式是C5H7N,將535mg尼古丁溶于10.0g水中,所得溶液在105Pa下沸點(diǎn)100.17oC,求尼古丁的分子式。Kb=0.51K·kg·mol-1尼古丁的相對(duì)分子質(zhì)量為M,則

【解】分子式為C10H14N2△Tb=(100.17+273)-(100+273)=0.17KM=162g/mol【例】人體血的滲透壓為709.275kPa,人體溫度為37℃。試計(jì)算給人體輸液時(shí)所用葡萄糖溶液(等滲溶液)的質(zhì)量百分濃度ω葡是多少?(設(shè)葡萄糖溶液密度是1.01g·ml-1;葡萄糖的相對(duì)分子質(zhì)量M為180g·mol-1)。解:∵π=c(葡)RT∴c=π/RTc(葡)=709.275/8.314×(273.15+37)=0.28mol.L-1c(葡)=1000ρ·ω葡/M

ω葡=c(葡)·M/1000·ρ=(0.28×180/1000×1.01)×100%

=5.0%結(jié)論:

蒸氣壓下降,沸點(diǎn)上升,凝固點(diǎn)下降,滲透壓都是難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的通性;它們只與溶劑的本性和溶液的濃度有關(guān),而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。依數(shù)性小結(jié)注:強(qiáng)電解質(zhì)溶液也有依數(shù)性,但不遵守拉烏爾定律,故不可用稀溶液依數(shù)性的公式進(jìn)行計(jì)算。1.3膠體溶液1.3.1溶膠的制備1.3.2溶膠的性質(zhì)1.3.3膠團(tuán)結(jié)構(gòu)1.3.4溶膠穩(wěn)定的原因1.3.5溶膠的破壞——聚沉1.3.6大分子(高分子)溶液膠體的基本特征:多相性高分散性熱力學(xué)不穩(wěn)定體系膠體分散系按分散相和分散介質(zhì)聚集態(tài)不同可分8種類型:固體分散在水中的溶膠最為重要。1.3.1溶膠的制備要制得穩(wěn)定的溶膠,需滿足兩個(gè)條件:一是:分散粒子大小在合適的范圍內(nèi)二是:膠粒在液體介質(zhì)中保持分散而不聚結(jié),為此必須加入穩(wěn)定劑。1.3.1溶膠的制備1.分散法:研磨法:用特殊的膠體磨,將粗顆粒研細(xì)。超聲波法:用超聲波所產(chǎn)生的能量來進(jìn)行分散。電弧法:此法可制取金屬溶膠,即在放電時(shí)金屬原子因高溫而蒸發(fā),隨即被溶液冷卻而凝聚。膠溶法:使暫時(shí)凝聚起來的分散相又重新分散開來。許多新鮮的沉淀經(jīng)洗滌除去過多的電解質(zhì)后,再加入少量的穩(wěn)定劑,則又可制成溶膠。(如Fe(OH)3溶膠)2.凝聚法物理凝聚法:例如,將汞蒸氣通入冷水中就可得到汞溶膠?;瘜W(xué)凝聚法:使能生成難溶物質(zhì)的反應(yīng)在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行。反應(yīng)條件必須選擇恰當(dāng),使凝聚過程達(dá)到一定的階段即行停止,所得到的產(chǎn)物恰好處于膠體狀態(tài)。2H3AsO3(亞砷酸溶液)+3H2S(氣體,通入)=As2S3(溶膠)+6H2OFeCl3+3H2O=Fe(OH)3(溶膠)+3HCl(加熱至沸騰,水解反應(yīng))溶膠的性質(zhì)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)電學(xué)性質(zhì)1.3.2溶膠的性質(zhì)1、光學(xué)性質(zhì)(丁達(dá)爾效應(yīng))

光學(xué)原理:強(qiáng)光照到分散質(zhì)粒子上,若粒子直徑大于入射光波長,則發(fā)生反射。若粒子直徑小于入射光波長,則發(fā)生散射。散射光稱為乳光。Fe(OH)3膠體丁達(dá)爾效應(yīng)示意圖光源凸透鏡光錐

溶膠中分散質(zhì)粒子直徑:1~100nm可見光波長:400~700nm

在真溶液中,溶質(zhì)顆粒太小(<10-9m),光的散射極弱,看不到丁達(dá)爾效應(yīng)。用丁達(dá)爾現(xiàn)象來區(qū)別溶膠和真溶液。想一想:為什么晴朗的天空呈現(xiàn)藍(lán)色,海水也呈藍(lán)色?布朗運(yùn)動(dòng)2、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)(布朗運(yùn)動(dòng))液體分子對(duì)溶膠粒子的撞擊

粗分散系布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因:分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運(yùn)動(dòng)中。分散劑分子對(duì)分散質(zhì)粒子的不斷撞擊。

溶膠粒子有布朗運(yùn)動(dòng)、能擴(kuò)散,故溶膠粒子能保持懸浮狀態(tài),不易沉降到容器底部。電泳:在外電場的作用下,分散相粒子在分散介質(zhì)中定向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為電泳。3、電學(xué)性質(zhì)電泳管中:Fe(OH)3溶膠向負(fù)極移動(dòng),說明Fe(OH)3溶膠中分散質(zhì)粒子帶正電荷。As2S3向正極移動(dòng),

As2S3溶膠中分散質(zhì)帶負(fù)電荷。

電泳管示意圖直流電膠體微粒的移動(dòng)說明膠粒是帶電的,且有正負(fù)之分。

膠粒帶正電荷稱為正溶膠,向直流電源負(fù)極(陰)移動(dòng),一般金屬氫氧化物的溶膠即為正溶膠。膠粒帶負(fù)電荷稱為負(fù)溶膠,向直流電源正極(陽)移動(dòng),如:土壤、金屬硫化物、硅酸、淀粉、金、銀、硫等膠粒帶負(fù)電,稱負(fù)溶膠。

由于膠體溶液是電中性的,所以,膠粒帶正電荷(或負(fù)電荷),則分散介質(zhì)必帶負(fù)電荷(或正電荷)。電泳是介質(zhì)不動(dòng),膠粒運(yùn)動(dòng)。以AgI溶膠為例:在制備AgI過程中,若AgNO3過量,則膠核優(yōu)先吸附Ag+而帶電正電;若KI過量,則膠核優(yōu)先吸附I-而帶負(fù)電。[(AgI)m?nAg+?(n-x)NO3-]x+?xNO3-

膠核電位離子反離子反離子吸附層擴(kuò)散層

膠粒膠團(tuán)AgI溶膠膠團(tuán)結(jié)構(gòu)(Ag+過量)1.3.3膠團(tuán)結(jié)構(gòu)Fe(OH)3溶膠:

{[Fe(OH)3]m·nFeO+

·(n-x)Cl-}x+

·

xCl-As2S3溶膠:

[(As2S3

)m·nHS-·(n-x)H+]x-·xH+硅酸溶膠:

[(SiO2)m·nHSiO3-·(n-x)H+]x-·xH+膠粒帶電,膠團(tuán)不帶電(電中性)當(dāng)KI過量時(shí),膠粒帶負(fù)電荷,膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如下:

[(AgI)m

·nI-

·(n-x)K+]x-

·xK+膠體粒子帶電的原因:吸附作用:

表面吸附,溶膠是多分散體系,有巨大的比表面,在電解質(zhì)溶液中會(huì)選擇吸附某種離子,而獲得表面電荷。如AgNO3和KI溶膠時(shí),AgNO3過量時(shí);KI過量時(shí)。解離:膠體粒子表面的分子發(fā)生解離,一種離子進(jìn)入介質(zhì)水中,結(jié)果膠體粒子帶電荷。如:硅溶膠發(fā)生水化作用

SiO2+H2O=H2SiO3

溶液顯酸性:H2SiO3HSiO2++OH-膠粒帶正電溶液顯堿性:H2SiO3HSiO3-+H+膠粒帶負(fù)電1.3.4溶膠穩(wěn)定的原因

(1)動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性:布朗運(yùn)動(dòng)使膠??朔亓Σ怀两怠?/p>

(2)溶劑化作用:使膠粒和反離子周圍形成水化膜。

(3)膠粒帶電荷:由于膠粒帶有相同電荷,相互排斥。膠粒帶電荷是多數(shù)溶膠能穩(wěn)定存在的主要原因。膠體是熱力學(xué)不穩(wěn)定性系,為什么卻又能長期存在?溶膠的聚沉:使膠粒聚集成較大的顆粒而沉降的過程叫做聚沉。

1、加入電解質(zhì)

(研究最多應(yīng)用最廣)2、加入帶相反電荷的膠體;如明礬凈化水促使膠體聚沉的方法:1.3.5溶膠的破壞——聚沉膠體的聚沉是不可逆的。加入Na2SO4SO42-溶膠的相互聚沉溶膠的相互聚沉具有很大的實(shí)際意義。例如明礬凈水的原理就是膠體的相互聚沉。明礬在水中水解產(chǎn)生帶正電的Al(OH)3膠體,而水中的污物主要是帶負(fù)電的粘土及SiO2等膠體,二者發(fā)生相互聚沉,使膠體污物下沉;另外由于Al(OH)3絮狀物的吸附作用,就能將污物清除,達(dá)到凈化水的目的。電解質(zhì)的聚沉能力---聚沉值聚沉值:使一定的溶膠在一定的時(shí)間內(nèi)開始聚沉所需的電解質(zhì)的最低濃度稱為聚沉值。聚沉能力是聚沉值的倒數(shù)。規(guī)律(1)起聚沉作用的主要是與膠粒帶電符號(hào)相反的離子,即反離子,反離子的價(jià)數(shù)愈高,聚沉能力愈強(qiáng),聚沉值愈小。(2)價(jià)態(tài)相同的異號(hào)離子,聚沉能力略有不同。某些一價(jià)陰離子,對(duì)正電溶膠的聚沉能力排列順序?yàn)椋篎ˉ>Clˉ>Brˉ>NO3>Iˉ>OHˉ某些一價(jià)陽離子對(duì)負(fù)電溶膠的聚沉能力大致為:

H+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+

高分子化合物溶液的特性2、是單個(gè)分子分散的單相體系,是真溶液,溶解過程是自動(dòng)的,也是可逆的,是熱力學(xué)的穩(wěn)定體系。3、無丁達(dá)爾效應(yīng)。因?yàn)楦叻肿踊衔锓肿又泻写罅康挠H水基團(tuán)(-OH,-COOH、-NH2),溶劑化作用強(qiáng),溶質(zhì)與溶劑間無界面。1、相對(duì)分子質(zhì)量可達(dá)104,長度可達(dá)幾百納米,但截面積只相當(dāng)于一個(gè)普通分子大小。1.3.6、大分子(高分子)溶液鹽析作用

大量的親水基團(tuán)與水有強(qiáng)烈的溶劑化作用,在水中形成很厚的水化膜。對(duì)高分子化合物要加入大量的電解質(zhì),才能破壞其水化膜而使之凝結(jié)出來,叫鹽析。鹽析的主要原因就是去溶劑化作用。鹽析是可逆的,當(dāng)加入大量水以后,沉淀將溶解。鹽析和溶膠的聚沉是兩種不同的過程。高分子化合物對(duì)溶膠的保護(hù)作用

在容易聚沉的溶膠中,加入適量的大分子物質(zhì)溶液(如動(dòng)物膠、蛋白質(zhì)等),可以大大地增加溶膠的穩(wěn)定性,這種作用叫保護(hù)作用。例:Fe(OH)3溶膠,加入白明膠(高分子化合物溶液)后再加電解質(zhì)不易聚沉。

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