第十二章胶体化学 12.2影响胶粒电泳速率的主要因素有哪些？电泳现象说明什么问题？ 解答：影响胶体电泳速率的主要因素应从三个方面考虑：(1)推动力；(2)胶 粒性质；(3)分散介质性质。 由公式1=5可看出：电势梯度E越大，胶粒带电越多，体积越小，分散介质 的粘度越小，电泳速率越大。 电泳现象说明分散相和分散介质有不同的电荷。 12.4什么是5电势？如何确定：电势的正、负号？5电势在数值上一定要小于 热力学电势吗？请说明原因。 解答：电势是当固液两相发生相对运动时，滑动面所包围的带电体与溶液本体 之间的电势差， 电势的正、负取决于胶粒所带电荷的符号。胶粒带正电时，5>0；胶粒带负 电时，5<0。 5电势在数值上不一定小于热力学电势E。一般情况下，5<E,这是由于在静 电作用下反离子进入固、液两相滑动面之内，使胶粒带电荷数量减少所造成的。 但如果静电引力不起主导作用，有可能轴于同号离子被强烈地吸附进滑动面，致 使胶粒所带电荷得以增强，此时，5电势就比热力学电势E大。 12.6K、Na等碱金属的皂类作为乳化剂时，易于形成O/W型的乳状液；Zn
第十二章 胶体化学 1２.２ 影响胶粒电泳速率的主要因素有哪些？电泳现象说明什么问题？ 解答：影响胶体电泳速率的主要因素应从三个方面考虑：（１）推动力；（２）胶 粒性质；（３）分散介质性质。 由公式 E u = 可看出：电势梯度 E 越大，胶粒带电越多，体积越小，分散介质 的粘度越小，电泳速率越大。 电泳现象说明分散相和分散介质有不同的电荷。 1２.4 什么是 电势？如何确定 电势的正、负号？ 电势在数值上一定要小于 热力学电势吗？请说明原因。 解答： 电势是当固液两相发生相对运动时，滑动面所包围的带电体与溶液本体 之间的电势差。 电势的正、负取决于胶粒所带电荷的符号。胶粒带正电时， 0 ；胶粒带负 电时， 0。 电势在数值上不一定小于热力学电势 E 。一般情况下， E ，这是由于在静 电作用下反离子进入固、液两相滑动面之内，使胶粒带电荷数量减少所造成的。 但如果静电引力不起主导作用，有可能由于同号离子被强烈地吸附进滑动面，致 使胶粒所带电荷得以增强，此时， 电势就比热力学电势 E 大。 1２.６ K、Na 等碱金属的皂类作为乳化剂时，易于形成 O/W 型的乳状液；Zn
Mg等高价金属的皂类作为乳化剂时，则有利于形成W/O型乳状液。试说明原 因。 解答：乳化剂是一种包含亲水基和憎水基的表面活性剂，当它被吸附在乳状液的 界面层时，常呈现”大头”朝外、“小头”朝内的几何构形。这样“小头”是亲 水基还是憎水基就决定了乳状液是W/O型还是OW型， 对于一价金属的皂类，小头是僧水基，根据几何构形，被憎水基楔入的油滴就成 了分散相粒子，形成水包油(OW)型乳状液；而二价金属的皂类，小头是亲 水基根据几何构形被亲水基楔入的水滴就成了分散相粒子易形成油包水W/ 0)型乳状液。 12.7在NaOH溶液中用HCHO还原HAuCI4.可制得金溶胶 HauCl4 5NaOH NaAuO2 4NaCl 3H2O 2NaAuO2 3HCHO NaOH 2Au(s)+3HCOONa 2H2O （1)NaAuO2是上述方法制得金溶胶的稳定剂，试写出该金溶胶胶团结构的 表示式。 （2)已知该金溶胶中含Au(S)微粒的质量体积浓度p(A)=1.00kg·m3,金原 子的半径片=1.46×10-10m,纯金的密度p=19.3×103kg·m3,假设每个金的微 粒皆球形，其半径52-1.00×10$m。试求：(a)每dm3溶胶中含有多少金胶粒？ (b)每dm3溶胶中，胶粒的总表面积为多少？(c)每个胶粒含有多少金原子？
Mg 等高价金属的皂类作为乳化剂时，则有利于形成 W/O 型乳状液。试说明原 因。 解答：乳化剂是一种包含亲水基和憎水基的表面活性剂，当它被吸附在乳状液的 界面层时，常呈现“大头”朝外、“小头”朝内的几何构形。这样“小头”是亲 水基还是憎水基就决定了乳状液是 W/O 型还是 O/W 型。 对于一价金属的皂类，小头是憎水基，根据几何构形，被憎水基楔入的油滴就成 了分散相粒子，形成水包油（O/W）型乳状液；而二价金属的皂类，小头是亲 水基，根据几何构形，被亲水基楔入的水滴就成了分散相粒子，易形成油包水（W/ O）型乳状液。 1２.７ 在 NaOH 溶液中用 HCHO 还原 HAuCl4可制得金溶胶： HauCl4 + 5NaOH → NaAuO2 + 4NaCl + 3H2O 2NaAuO2 + 3HCHO + NaOH → 2Au(s) + 3HCOONa + 2H2O （１）NaAuO2 是上述方法制得金溶胶的稳定剂，试写出该金溶胶胶团结构的 表示式。 （２）已知该金溶胶中含 Au(s)微粒的质量体积浓度 3 ( ) 1.00 − Au = kg m ，金原 子的半径 r m 10 1 1.46 10− = ，纯金的密度 3 3 19.3 10 − = kg m ，假设每个金的微 粒皆球形，其半径 r m 8 2 1.00 10− = 。试求：（a）每 dm3溶胶中含有多少金胶粒？ （b）每 dm3溶胶中，胶粒的总表面积为多少？（c）每个胶粒含有多少金原子？
解答：(1)金溶胶的胶团结构式：【《Am)m·n4uO5·(n-x)Na*·xNa （2)(a)每个胶粒的质量： W=p=:p=rx000×10-yx193×103=-8084x10-”kg 每dm3溶胶中含有胶粒的个数为： 10- 40/W=8084x10=124x10个 (b)每dm溶胶中胶粒的总表面积： Aa=4m32×1.24×1016=4x×0×10-3×1.24×1016=15.5m2 （c)若按质量计，每个胶粒中金原子的个数为： =8804x10个-8804×10”×6023×10°-247x102个 W原子 196.97×10-3 若按体积计，每个胶粒中金原子的个数为：（扣除原子间堆积空隙，空隙 率为26%) Vm×74% 2-74 _749%×100x10-238×10个 V子 1.46×10-10 12.8某离子半径为30×10-'cm的金溶胶，25℃时，在重力场中达到沉降平衡 后，在高度相距0.1mm的某指定体积内，粒子数分别为277和166个，已知金
解答：（１）金溶胶的胶团结构式： + − − + Au nAuO n − x Na xNa x m ( ) ( ) 2 （２）（a）每个胶粒的质量： W V r ( ) k g 3 2 0 3 3 8 2 1.00 10 19.3 10 8.084 10 3 4 3 4 − − = = = = 每 dm3 溶胶中含有胶粒的个数为： 2 0 1 6个 3 1.24 10 8.084 10 10 ( ) / = = − − Au W （b）每 dm3溶胶中胶粒的总表面积： ( ) 1 6 2 2 2 1 6 8 A r2 1.24 10 = 4 110 1.24 10 =15.5m − 总＝４ （c）若按质量计，每个胶粒中金原子的个数为： ＝ 个 个 原子 胶粒 5 3 2 0 2 3 3 2 0 2.47 10 196.97 10 8.804 10 6.023 10 10 8.804 10 = = − − − − W M A u W 若按体积计，每个胶粒中金原子的个数为：（扣除原子间堆积空隙，空隙 率为 26％） 个 ％ ＝ ％ 原子 胶粒 5 1 0 8 3 1 2 3 1 3 2 2.38 10 1.46 10 74% 1.00 10 74% ) 3 4 ( 3 4 74 V V 74 = = = − − r r r r 1２.８ 某离子半径为 cm 7 30 10− 的金溶胶，25℃时，在重力场中达到沉降平衡 后，在高度相距 0.1mm 的某指定体积内，粒子数分别为 277 和 166 个，已知金
与分散介质的密度分别为19.3×103kg·m3及1.00×103kgm3。试计算阿佛加德 罗常数为若干？ 解答：沉降平衡公式：h9=-1-P,-)/7 其中 M-in. C2- c m h经=-号gb,-Aa-A/m h%-a98x6x10y093-x0x1108314x281 L=6.25×1023个.m0l 12.9由电泳实验测得Sb2S3溶胶（设为球形粒子），在电压210v下（两极相 距38.5cm)通过电流的时间为36分12秒引起溶液界面向正极移动3.20cm, 该溶胶分散介质相对介电常数6，=81.1，粘度n=1.03×10-3Pa·s,试求该溶胶 的：电势。已知相对介电常数&，，介电常数ε及真空介电常数间有如下关系 6=8.854×10-12Fm IF=IC.V- 解答：1=55 u 0.032 "36x60+2=147x10-5m: B=0-45m 7=1.03×10-3Pa-s
与分散介质的密度分别为 3 3 19.3 10 − kg m 及 3 3 1.00 10 − kg m 。试计算阿佛加德 罗常数为若干？ 解答：沉降平衡公式： Mg (h h ) RT c c P ln 1 / 2 1 0 1 2 − = − − 其中 M r P L 3 3 4 = ， 1 2 1 2 n n c c = ( )( ) 2 3 1 8 3 3 4 0 2 1 3 1 2 6.25 10 9.81 (3 10 ) (19.3 1) 10 1 10 /(8.314 298.15) 3 4 277 166 ln / 3 4 ln − − − = = − − = − − − L mol L Lgr h h RT n n P 个 1２.9 由电泳实验测得 Sb2S3溶胶（设为球形粒子），在电压 210v 下（两极相 距 38.5cm），通过电流的时间为 36 分 12 秒，引起溶液界面向正极移动 3.20cm， 该溶胶分散介质相对介电常数 r = 81.1 ，粘度 = Pa s −3 1.03 10 ，试求该溶胶 的 电势。已知相对介电常数 r ，介电常数 及真空介电常数 0 间有如下关系： 0 r = 12 1 0 8.854 10 − − = F m 1 1 1 − F = C V 解答： E u = E u E u r 0 = = 5 1 1.47 10 36 60 12 0.032 − − = + u = m s 1 545.5 0.385 210 − E = = V m = Pas −3 1.03 10
1.47×10-5x1.03×10-3 581x854×10-x3455387m/ 12.10写出由FeCl3水解制得Fe(OH)3溶胶的胶团结构。已知稳定剂为FeCl3。 解答：水解反应：FeCl3+3H20→Fe(OH)3+3HCI FeCl3为稳定剂时，固体表面吸附的是Fe3+,C为反离子，胶团结构为： [(Fe(OH))..nFe".3(n-x)cI-.3xCr 12.11在H3AsO3的稀溶液中通入H2S气体，生成As2S3溶液。已知H2S能电 离成H+和HS,试写出As2S3胶团结构。 解答：稳定剂为HS,吸附HS,故胶团结构为： 4s,S,)n·nHs-.(n-x)H+·xH 12.14在三个烧瓶中分别盛有0.020dm3的Fe(OH)3溶胶，分别加入NaC1、 Na2S04和Na3P04溶液使溶胶发生聚沉最少需要加入：1.00mol.dm-3的NaCl 溶液0.021dm3;5.0×103mol.dm-3的Na2S04溶液0.125dm3;3.333× 103mol.dm-3Na3P04溶液0.0074dm3。试计算各电解质的聚沉值、聚沉能力 之比，并指出胶体粒子的带电符号。 解答：各电解质的聚沉值为 Nac1:1.0x0.02%020+0.02l）=512x10-'mo/L Na2S04:5.0x103x0.125/ 0.125+0.021)）=4.31×10-3mo11L
38.7mV 81.1 8.854 10 545.5 1.47 10 1.03 10 12 5 3 = = − − − 12.10 写出由 FeCl3水解制得 Fe(OH)3溶胶的胶团结构。已知稳定剂为 FeCl3。 解答：水解反应：FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCl FeCl3为稳定剂时，固体表面吸附的是 Fe3+，Cl-为反离子，胶团结构为： ( ) ( ) − + + − Fe OH nFe n − x Cl xCl x m ( ) 3 3 3 3 3 12.11 在 H3AsO3的稀溶液中通入 H2S 气体，生成 As2S3溶液。已知 H2S 能电 离成 H＋和 HS-，试写出 As2S3胶团结构。 解答：稳定剂为 H2S，吸附 HS-，故胶团结构为： ( ) ( ) + − − + As S nHS n − x H x H x 2 3 m 12.14 在三个烧瓶中分别盛有 0.020dm3的 Fe(OH)3 溶胶，分别加入 NaCl、 Na2SO4和 Na3PO4溶液使溶胶发生聚沉，最少需要加入：1.00mol.dm-3的 NaCl 溶液 0.021dm3；5.0×10-3mol.dm-3 的 Na2SO4 溶液 0.125dm3；3.333× 10-3mol.dm-3Na3PO4 溶液 0.0074dm3。试计算各电解质的聚沉值、聚沉能力 之比，并指出胶体粒子的带电符号。 解答：各电解质的聚沉值为： NaCl： ( ) 512 10 mol / L 0.020 0.021 1.00 0.021 −3 = + Na2SO4： ( ) 4.31 10 mol / L 0.125 0.021 5.0 10 0.125 3 3 − − = +
NaP04:3333x10'x0.074%074+0020=090x10mol1L 聚沉能力之比 Nac:Nas0:NaP0:=00=1:9:560 胶体粒子带正电。 兰州交通大学物理化学教研组
Na3PO4： 0.90 10 mol / L 0.0074 0.020 3.333 10 0.0074 3 3 − − = + 聚沉能力之比： NaCl ：Na2SO4：Na3PO4＝ 512 1 ： 4.13 1 ： 0.90 1 ＝1：119：569 胶体粒子带正电。 兰州交通大学 物理化学教研组