第二章 胶体的性质及其应用第二节教案

第一篇：第二章 胶体的性质及其应用第二节教案

第二章 胶体的性质及其应用 第二节

胶体的性质及其应用

教师：毕洪民

班级：高二·十五班

时间：2009-10-13

第2节

一、教学目标

1、了解胶体的性质和胶体特点之间的联系；

2、了解胶体的应用，主要是结合生产生活。

二、教学重、难点 重点：胶体的性质 难点：胶体的相关应用

三、教学方法

以学生自学为主，结合生活中的实际例子，进行归纳和总结，并进行一定量的针对性训练。

四、教学设计

[自学]阅读教材P19-20页，完成下列知识的整理。

一、胶体的性质

1、丁达尔效应——光学性质

①、内容：光束通过胶体，形成光亮的“通路”，这种现象叫做丁达尔效应。

②、用途：用于鉴别胶体与溶液。

[解释：因为胶体微粒能使光线散射，而溶液和浊液都不能使光线散射或者散射很弱。]

2、布朗运动——动力学性质

①、内容：胶体粒子在作无序的、不停的运动。

②、原因：胶粒的布朗运动是由于胶粒本身的热运动和分散剂分子对它的撞击，二者共同作用的结果。

3、电泳现象——电学性质

①、内容：在外加电场作用下，胶体粒子在分散剂里向电极（阴极或阳极）作定向移动的现象，叫做电泳。

②、原因：胶体粒子带有电荷，这是因为胶体粒子能够吸附阴离子或阳离子造成的。

③、常见胶粒的带电情况：

a、带正电的有：金属氢氧化物、金属氧化物的胶粒因吸附阳离子而带正电。如 Al(OH)

3、Fe(OH)3胶体

b、带负电的有：非金属氧化物、金属硫化物、硅酸、土壤胶粒因吸附阴离子带负电。如 H2SiO3、As2S3胶体 c、不带电的有：有些胶体如淀粉、蛋白质等高分子物质一般不吸附各种离子，故不带电。

[思考题]甲乙两位同学分别用下列方法制备AgI胶体。甲同学是在AgNO3溶液中加入少量的KI溶液；乙同学是在KI溶液中加入少量的AgNO3溶液。他们将各自的胶体做电泳实验，甲同学发现其带正电，而乙同学发现其带负电。请你解释他们实验的相关结论。

[甲同学制备的胶体中Ag+过量，故带正电；乙同学制备的胶体中I-过量，故带负电。] [思考题]胶体与溶液和浊液比，稳定性如何？请你推测其稳定性与上述哪些性质有关？[一般情况，胶体比浊液稳定，没有溶液稳定。其稳定性与布朗运动和电泳现象有关。]

4、胶体的聚沉：

①、胶体稳定的原因：是由于同种胶粒带有相同的电荷，它们相互排斥的缘故。

②、胶体的聚沉：胶体聚沉后一般情况下都生成沉淀。③、胶体聚沉的方法： a、加少量电解质溶液；

b、加带有相反电荷胶粒的胶体：互相中和电性，减小同种电性的相互排斥而使之聚成大颗粒；

c、加热：温度升高，胶粒碰撞速率加快，从而使小颗粒成为大颗粒而聚沉。

d、凝胶：指胶粒与分散剂一起凝聚形成的不流动的冻状物。如：果冻、凉粉、豆腐、硅胶等。硅胶——硅酸胶体聚沉，在空气中失水成为含水4%的SiO2其表面积大，因而吸附性强，常用做干燥剂、吸附剂及催化剂载体。

二、胶体的应用[学生看书后自己总结] 农业生产：土壤保肥作用；

工业生产：制有色玻璃，水泥硬化，冶金工业上的选矿等，冶金厂大量烟尘用高压电除去；

医疗卫生：血液透析、利用电泳分离各种氨基酸和蛋白质，FeCl3溶液用于伤口止血；

日常生活：制豆腐、明矾净水、很多食品和化妆品都制成稳定乳状液； 自然地理：江河入海口处形成三角洲；

尖端科技：如航天飞机的各个部件就是用胶体固定的，减轻了质量，节约了成本。

第二篇：胶体的性质与应用(教案)

第二节 分散系与胶体

教学课型：新授课

教学目的：

1、了解分散系的概念；

2、使学生掌握胶体的性质与应用，理解其产生的原因；

3、了解利用胶体的性质进行应用。

教学重点：胶体的性质 教学难点：胶体的性质

教学方法：讲述讲解法、多媒体演示探讨、实验演示 学法指导：给出现象——分析原因——归纳性质——应用举例 教学用具：多媒体设备、淀粉胶体、激光光束 教学过程：

[引入]复习初中学习的关于“溶液”、“浊液”的知识引入分散系的概念。[板书]《分散系与胶体》

一、分散系

1、分散系的组成

2、胶体的定义：分散质微粒的直径在10-9米至10-7米之间的分散系。[讲解]比较溶液、浊液与胶体三种分散系。

[动画]演示：分散质微粒的大小与“过滤”、“渗析”的关系。[板书]

二、胶体的性质

1、渗析：胶体粒子可以通过滤纸，但不能通过半透膜。

[转折]由于胶体粒子的大小很独特，胶体还具有一些其它的独特性质。[讲述]例如，太阳光通过大气形成的“气溶胶”时出现光亮的“通路”。这是胶体的一种有趣而独特的性质。

照射氯化钠溶液时无此现象。

照射用泥水形成的浊液时，也无此现象。

[讲述]利用胶体的这种性质，可以将溶液、浊液和胶体鉴别开来。[板书][讲解]

2、丁达尔现象

光通过胶体时，形成光亮的“通路”的现象。

[多媒体]演示“丁达尔现象”的动画及微观动画解释。

[讲解]当光线通过溶液时，遇到的分散质微粒大小远小于光波的波长，光传播时发生“衍射”，宏观上表现为光的透射。

当光线通过浊液时，遇到的分散质微粒大小很远大与光波的波长，光传播时发生光的反射，宏观上表现为光线不能通过浊液。（故俗话说：浑水摸鱼）

当光线通过胶体时，遇到的分散质微粒大小与光波的波长差不多，光传播时发生光的散射，宏观上表现为从任何一方都可以看到胶体中形成一道光亮的“通路”。

[讲述]应用举例

[转折]物质都是在运动的。胶体微粒也不例外。

[讲述]1827年，英国植物学家布朗把花粉悬浮在水里，用显微镜观察，发现花粉的小颗粒在作不停的、无秩序的运动，这种现象叫做布朗运动。我们用超显微镜观察胶体，可以观察到胶体粒子也在作布朗运动。

[板书]

3、胶粒的布朗运动：胶粒在作不停的、无规则的运动——布朗运动。[多媒体]演示：胶体粒子的布朗运动现象、路径及原因。

[转折]胶体粒子的布朗运动是没有规则的，但是胶体粒子在电场的作用下却作有规则的定向移动。

[板书]

4、电泳

[多媒体]演示：在盛有红褐色氢氧化铁胶体的U形管口，各插入一个电极。通电后，发现阴极附件的颜色逐渐变深，阳极附件的颜色逐渐变浅。

[讲解]这表明氢氧化铁胶体粒子带正电荷，在电场的作用下向阴极移动。[讲解]氢阳化铁胶粒带正电荷的原因。[讲解]并[板书] 在外加电场作用下，胶体粒子在分散剂里向电极（阴极或阳极）作定向移动的现象，叫做电泳。

[讲解]有的胶粒子带负电荷，有的胶粒带正电荷。[讲解]并[板书] 一般来说，金属氢氧化物、金属氧化物的胶体粒子带正电荷；非金属氧化物、金属硫化物的胶体粒子带负电荷。

[练习] [举例]土壤胶粒一般也带负电荷。

[讲述]电泳是胶体的重要特性，有着广泛的实用价值。[多媒体]展示：电泳在生产、生活中的运用。

例如，生物化学上常利用电泳来分离各种氨基酸和蛋白质； 医学上利用血清的纸上电泳进行某些疾病的诊断；

电泳电镀则是利用电泳将油漆、乳胶、橡胶等粒子均匀地沉积在镀件上。将某些药物制成带电胶体粒子，在外加电场的作用下运动到病变部位，提高疗效，如胶态磁流体治癌术。

[转折]前面我们知道，胶体比较稳定，可以保存较长时间。

[提问]胶体久置也不分层，那么，是什么原因使得胶体具有一定的稳定性呢？

[学生]讨论：

（1）、胶粒带同种电荷，在一般情况下，它们之间的相互排斥力使胶粒不易聚集；

（2）、胶粒的布朗运动也使得胶粒更加稳定。所以，胶粒能够保持稳定，保存较长的时间。

[讲述]如果我们改变外部环境，克服胶粒之间的相互排斥力，那么，胶粒之间肯定回聚集到一起，在重力的作用下，胶粒将会聚集下沉，即胶体的稳定状态被破坏，发生胶粒的凝聚。

[提问]有那些方式可以克服或破坏胶粒的排斥力呢？ [学生]讨论并小结。[板书]

5、胶体的凝聚（1）、加入电解质；

（2）、加入带相反电荷的胶体；（3）、加热。

[多媒体]演示：胶体的凝聚

[思考]为何可以用氯化铁溶液止血？能不能用硫酸铜溶液止血，为什么？ [学生]FeCl3是电解质，可使血液胶体发生凝聚,而止血。不能用硫酸铜，因为虽然它能使血液凝聚而止血,但铜盐属重金属盐有毒，故不能使用。流入海处，易形成三角洲的原因。河水中粘土等胶粒，遇海水中电解质而发生凝聚作用，逐渐沉降为三角洲。

2、为什么明矾可以净水？

Al3++3H2O=Al(OH)3(胶体)+3H+ 胶粒带正电荷，而粘土胶粒带负电荷，相遇而发生凝聚作用。

3、豆浆放入盐卤或石膏为什么可制成豆腐？豆浆里的蛋白质胶体，遇电解质形成凝胶。

4、为何盐碱地肥效很差? 土壤保肥:土壤胶粒，吸附离子。

[讲述]胶体化学应用广泛：石油炼制、有色玻璃、冶金选矿、化妆品研制、食品化工等与胶体化学密切相关；在材料领域，加入胶粒可以改善材料的机械性能。

[总结]胶体的性质与应用

1、胶体的渗析

2、丁达尔现象

3、胶体的电泳

4、布朗运动

5、胶体的凝聚 [巩固练习]

1、下列现象中，可证明胶体粒子带电的是（Ａ）Ａ、电泳现象

Ｂ、丁达尔现象 C、布朗运动现象

D、渗析

2、下列有关胶体和溶液的比较中，正确的是（Ｄ）A、溶液溶质分子不带电，胶体分散质粒子带电。B、溶液中溶质运动有规律，胶粒运动无规律。

C、通直流电后，溶液溶质粒子分别向两极运动，而胶粒向某一极运动。D、溶液通过光线时无特殊现象，而通过胶体时出现光亮的“通路”。[作业]

1、动手自制豆腐。

2、搜集与胶体有关的生产、生活事例，写成化学知识小论文。

[板书设计]见课件。

第三篇：高三化学教案：胶体的性质和应用

高三化学教案：胶体的性质和应用

不同分散系分散质粒子的大小不同，胶体微粒分散质的直径(1—100nm)在溶液(100nm)之间，利用丁达尔效应可区分溶液和胶体。

胶体之所以能够稳定存在，其主要原因是同种胶体粒子带同种电荷，胶粒相互排斥，胶粒间无法聚集成大颗粒沉淀从分散剂中析出。次要原因是胶粒小质量轻，不停地作布朗运动，能克服重力引起的沉降作用。

一般来说，金属氢氧化物、金属氧化物的胶体粒子带正电荷，如Fe(OH)3胶体、Al(OH)3胶体、AgX胶体(AgNO3过量)等;非金属氧化物、金属硫化物的胶体粒子带负电荷，如硅酸胶体、土壤胶体、As2S3胶体等。胶体粒子可以带电荷，但整个胶体一定呈电中性。胶粒是否带电荷，这取决于胶粒本身的性质，如可溶性淀粉溶于热水制成胶体，具有胶体的性质，但胶体中的分散质为高分子化合物的单个分子，不带有电荷，因而也无电泳现象。

胶体聚沉的方法有：①加电解质溶液;②加与胶粒带相反电荷的另一种胶体;③长时间加热等。

胶体有广泛的应用：可以改进材料的机械性能或光学性能，如有色玻璃;在医学上可以诊疗疾病，如血液透析;农业上用作土壤的保肥;在日常生活中的明矾净水、制豆腐;还可以解释一些自然现象如：江河入海口易形成三角洲等。

胶体的聚沉与蛋白质的盐析：胶体的聚沉是指胶体在适当的条件下，(破坏胶体稳定的因素)聚集成较大颗粒而沉降下来，它是憎液胶体的性质，即胶体的凝聚是不可逆的。盐析是指高分子溶液(即亲液胶体)中加入浓的无机轻金属盐使高分子从溶液中析出的过程，它是高分子溶液或普通溶液的性质，盐析是因为加入较多量的盐会破坏溶解在水里的高分子周围的水膜，减弱高分子与分散剂间的相互作用，使高分子溶解度减小而析出。发生盐析的分散质都是易容的，所以盐析是可逆的。由此可见胶体的聚沉与蛋白质的盐析有着本质的区别。

二、例题分析

【例题1】已知有三种溶液：FeCl3的溶液、Na2SiO3溶液、盐酸，现有下列说法：①将FeCl3滴入冷水中，边滴边振荡，便可得FeCl3胶体;②在稀盐酸中滴加硅酸钠可制的胶体，胶体粒子直径大小在1～100nm之间;③用光照射硅酸胶体时，胶体粒子会使光发生散射;④FeCl3溶液和Fe(OH)3胶体都能透过滤纸;⑤胶体、溶液和浊液属于不同的分散系，其中胶体最稳定;⑥常温下，pH=2的FeCl3的溶液和pH=2的盐酸中由水电离出的氢离子浓度之比为1010:1，其中正确的是

A.①④⑥B.②③⑤C.②③④⑥D.①②③④⑤⑥

解析：制备Fe(OH)3胶体是将FeCl3的浓溶液(或饱和FeCl3溶液)滴入沸水中，①错误;胶体粒子直径大小介于1～100nm之间，②正确;丁达尔效应是胶体具有的性质之一，是由于胶体粒子使光发生散射形成的，是鉴别溶液和胶体的一种常用物理方法，③正确;溶液和胶体都能透过滤纸，④正确;溶液是最稳定的分散系，⑤错误;强酸弱碱盐溶液中水电离出的氢离子的浓度等于溶液中氢离子的浓度，酸溶液中水电离出的氢离子浓度等于溶液中的氢氧根离子的浓度，分别为10-

2、10-12;⑥正确。

答案：C

点拨：胶体考查的重点是与常见分散系的比较与判断，以及胶体的概念、制备和性质，常将胶体的基础知识与科技、生活、生产相结合进行命题。胶体在高考题中并不常见，有时会出现在选择题的某个选项中。复习时注意识记胶体的概念、性质，注意与其它分散系的联系与区别。

【例题2】下列关于溶液和胶体的叙述，正确的是

A.溶液是电中性的，胶体是带电的

B.通电时，溶液中的溶质粒子分别向两极移动，胶体中的分散质粒子向某一极移动

C.溶液中溶质粒子的运动有规律，胶体中分散质粒子的运动无规律，即布朗运动

D.一束光线分别通过溶液和胶体时，后者会出现明显的光带，前者则没有

解析：胶体本身是不带电，只是其表面积较大，吸附了溶液中的离子而带了电荷，故A项错;溶液中的溶质，要看能否电离，若是非电解质，则不导电，也即不会移动，B项错;溶液中溶质粒子没有规律，C项错;丁达尔效应可以用来区分溶液和胶体，D项正确。答案：D

【例题3】下列实验操作或叙述正确的是

A.不能用丁达尔现象区别FeCl3溶液和Fe(OH)3胶体

B.欲制备Fe(OH)3胶体，将饱和FeCl3溶液加热煮沸

C.利用渗析法可以分离除去淀粉溶液中的Na+和Cl-

D.称取10gCuSO4·5H2O晶体溶解在40g水中既得质量分数为20%的CuSO4溶液

解析：胶体具有丁达尔效应，而溶液不具有，即可用丁达尔效应区分胶体和溶液;制备Fe(OH)3胶体，应将FeCl3的饱和溶液逐滴加入沸水中并加热煮沸而得到;胶体微粒不能通过半透膜，而小分子和离子可以通过半透膜，即利用渗析法可以分离提纯胶体;D项溶液中溶质的质量分数为：×100%=12.8%

答案：C

点拨：正确把握胶体、溶液等分散系的概念以及其性质是解决该题的关键。如胶体和溶液都是均匀稳定的混合物;溶液能通过半透膜，胶体粒子可以通过滤纸，而不能通过半透膜，浊液不能通过滤纸和半透膜;胶体具有丁达尔效应，而溶液不具有;分离提纯胶体可以利用渗析法等。

【例题4】“纳米材料”(1nm=10-9m)是当今材料科学研究的前沿，其研究领域及成果广泛应用于催化及军事科学中。“纳米材料”是指研究开发直径为几纳米至几十纳米的材料，如将“纳米材料”分散到液体分散剂中，对所得分散系的叙述正确的是

①一定是溶液②能全部通过半透膜③有丁达尔现象④可以全部通过滤纸

A.①②B.②③C.①④D.③④

解析：根据题给信息，“纳米材料”指的是直径为几纳米至几十纳米的材料，故“纳米材料”分散到液体分散剂中，所得的分散系是胶体，应具有胶体的性质，如丁达尔效应，粒子可以通过滤纸，但不能通过半透膜等。答案：D

点拨：解答该题关键是理解题给信息，获得相关知识，并迁移到胶体的相关性质来分析作答。掌握了胶体的性质就能顺利解决该题。

【例题5】已知土壤胶体粒子带负电，在土壤中施加含氮质量相同的下列化肥，肥效最差的是

A.(NH4)2SO4B.NH4HCO3C.NH4NO3D.NH4Cl

解析：土壤胶体粒子带负电，所以容易吸附阳离子，如果氮元素全部在阳离子中肥效就不会丢失。硝酸铵中有一部分氮元素在阴离子硝酸根中，而其它三个答案的氮元素全都在阳离子铵根中，故C答案肥效最差。

答案：C

点拨：本题考查里胶体具有介稳性的原因及其应用。只有对其原理理解透彻，才能作出正确选择。胶体粒子可以通过吸附而带电荷，因此胶粒可以吸附异性电荷。

【例题6】某种胶体在电泳时，它的粒子向阴极移动。在这胶体中分别加入下列物质：①蔗糖溶液②硫酸镁溶液③硅酸胶体④氢氧化铁胶体，不会发生凝聚的是

A.①③B.①④C.②③D.③④

解析：该胶体在电泳时，它的粒子向阴极移动，说明它带正电荷，蔗糖属于非电解质，硫酸镁属于电解质，硅酸胶体粒子带负电荷，氢氧化铁胶体粒子带正电荷。

答案：B

【例题7】在Fe(OH)3溶胶溶液中，逐滴加入HI稀溶液，会出现一系列变化。

(1)先出现红褐色沉淀，原因是___________________________________________

(2)随后沉淀溶解，溶液呈黄色，写出此反应的离子方程式___________________(3)最后溶液颜色加深，原因是___________________________________________

写出此反应的离子方程式_____________________________________________

(4)用稀盐酸代替HI稀溶液，能出现上述哪些相同的变化现象_______(写序号)

解析：HI既有酸性又有强还原性，I-能使Fe(OH)3胶粒聚沉，H+能使其溶解，生成Fe3+又能氧化I-成I2;而稀盐酸中的Cl—不能还原Fe3+，只能使其先聚沉后再溶解，导致现象不同。解答此题时不要仅把HI当作“电解质”，也不要仅把HI当作酸，更不能忽略I-的还原性。特别是在非填空型问答题中，由于没有像本题一样分层次设问，而是仅问：会发生哪些变化?为什么?这样极易以偏概全。

答案：(1)HI是电解质，电解质能使胶体聚沉。

(2)Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O

(3)有I2生成，2Fe3++2I-==2Fe2++I2

(4)(1)(2)。

【练习1】下列叙述正确的是

A.直径介于1nm～100nm之间的微粒称为胶体B.电泳现象可证明胶体属电解质溶液

C.利用丁达尔效应可以区别溶液与胶体D.胶体粒子很小，可以透过半透膜

解析：胶体是指分散质粒子直径在1nm～100nm之间的分散系;部分胶体粒子带有电荷，能在外加电场下发生定向移动，即电泳，而有的胶体的胶粒因为不带电所以不发生电泳;丁达尔现象是胶体的重要特征，可用来区别溶液和胶体;胶体粒子可以透过滤纸，但不能透过半透膜。

答案：C

【练习2】将某溶液逐滴加入Fe(OH)3溶胶内，开始时产生沉淀，继续滴加时沉淀溶解，该溶液是 A.2mol·L-1H2SO4溶液B.2mol·L-1NaOH溶液C.2mol·L-1MgSO4溶液D.硅酸溶胶

解析：H2SO4、NaOH、MgSO4均属电解质，都能使Fe(OH)3溶胶产生沉淀，硅酸溶胶带负电荷能使其聚沉，但2mol·L-1H2SO4溶液还能和Fe(OH)3发生中和反应。

第四篇：“胶体的性质”教学设计

文章编号:1005-6629(2010)07-0056-03 中图分类号:g633.8 文献标识码:b

[教学背景]

从教材内容安排上,“胶体”紧随“晶体结构”之后。从知识体系上,胶体与之前学过的溶液、浊液一起都属于“分散系”,而晶体结构与之前学过的分子结构、原子结构一起都属于“物质结构”体系,这看似分立的两块知识之间却有着深层的关系,因为一个研究的是物质的构成形式,一个研究的是物质的分散形式,都与“粒子”有关。因此,进行胶体一节的教学时,晶体结构自然成为胶体研究的基础之一。

2008化工班属非师范专业的学生,化学基础知识较薄弱,溶液、浊液是学生已有的认识,当然也是进行胶体教学的基础。为了有利学生作对比探究,引导学生对溶液和浊液进行了对比式的复习准备,通过这种准备:适量引出分散系的概念。

在整个探究过程中,为学生活动提供了一个宽松的对话交流环境,学生在交流、讨论过程中兴趣和能力都能得到发展。

[教学目标]

1.知识:(1)认识胶体的本质;

(2)建立分散系概念并初步建立分散系的知识结构。

技能:培养学生的实验设计能力和分析能力。

2.过程与方法:

(1)形成用“对比”和“实证”的方式探究问题的方法;

(2)学会从化学发展史中获得启发和灵感。

3.情感态度与价值观:

(1)让学生形成善于质疑和发现的品质;

(2)培养学生的创新精神。

[教学重难点]

[重点]胶体的本质

[难点]胶体中胶粒直径与溶液中分散介质粒子直径的比较。

[教学方法]对比法、实证法

[课时安排]1课时

1教学过程设计

教学过程主要分为五个部分:知识点回顾,导入新课、实例制作、归纳小结和练习实践。

第五篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第二单元 胶体的性质及其应用 第二节胶体的性质及其应用(备课资料)

●备课资料

一、胶体与溶液、浊液之间最本质的区别是什么？

胶体与溶液、浊液之间最本质的区别是分散质粒子的大小不同。溶液分散质直径＜ －9－10 m，浊液分散质的直径是＞107 m，而胶体的分散质直径介于二者之间。

溶液、胶体和浊液由于分散质粒子大小不同，而在性质上、外观上也有许多不同。比较如下：

二、胶体化学的研究历史

人们在古代就接触和利用过很多种胶体。例如，生活中遇到的面团、乳汁、油漆、土壤等，都属胶体范围。

1663年，卡西厄斯（Cassius）用氯化亚锡还原金盐溶液，制得了紫色的金溶胶。从十九世纪初，人们开始了对胶体的科学研究。1809年，列伊斯使用一支U型管，管底中部放一粘土塞子，盛水后通电。他观察到粘土的悬浮粒子向阳极移动，而阴极一臂中的水位则上升。这个实验证明了粘土粒和水两个相，带有相反的电荷，这种现象叫做“电泳”。1827年，英国植物学家R·布朗（R·Brown，1773～1858）用显微镜观察水中悬浮的藤黄粒子，发现粒子不停顿地在运动着，后来人们就把胶体粒子所呈现的这个重要现象称作“布朗运动”。

1838年，阿歇森（Ascherson，德）在鸡蛋白的水溶液中加入一些橄榄油，使之呈悬浮的微滴。他在研究这种油滴的行为时，看到鸡蛋白在油滴与水（介质）的界面上，形成了一层膜。这一实验表明，在这种情况下蛋白质形成了几分子厚度的一层薄膜，而变得不能溶于水了，这种现象叫做“变性”作用，他同时还发现油滴在蛋白质的“保护”下也不能“聚结”了。1845～1850年间，塞尔米（F·Selmi，意）对无机胶体作了系统的研究，包括AgCl溶胶的生成条件以及盐类对它的凝聚作用。

1857年，法拉第曾做试验，他使一束光线通过一个玫瑰红色的金溶胶。这个溶胶原来也像普通的溶液一样是清澈的，但当光线射过时，从侧面可以看到在此溶胶中呈现出一条光路。后来丁达尔（J·Tyndall，1820～1893，英）对此现象作了广泛的研究，以后人们就把这一现象称做“丁达尔效应”。此外，法拉第还曾做试验，他往无机溶液中先加入动物胶，再加入适当的沉淀剂时发现这时原来的沉淀作用不再发生了，这种作用后来被称做“保护”作用。

1861～1864年间，格雷哈姆（T·Graham，1805～1869，英）对胶体进行了大量的实验。为着区别胶体和晶体，他首先提出了胶体(colloid)这一名称。他指出动物胶是典型的胶体，不结晶，在水中扩散时要比晶体慢得多。他采用过以羊皮纸作半透膜的渗析法，膜的微孔只能让溶液中原为晶体物质的溶质粒子透过，而胶体粒子则穿透不过去。因此他就用这种方法来纯制胶体。他还发现虽然晶体物质的溶质粒子比动物胶类的胶体粒子小得多，但若有许多这类溶质粒子聚集在一起，也能形成一个胶体粒子，金溶胶的形成就属于这种情况。格

雷哈姆还区别了溶胶和凝胶，指出硅酸和氢氧化铝的沉淀就属于后者。他还研究了凝胶的“胶溶”现象和“脱水收缩”现象。他对胶体的这些方面的研究，导致建立了一门有系统性的学科——胶体化学。十九世纪末，人们对半透膜的渗析方法，又通以电流，发展成为电渗析法；另外还通过加压，发展为“超滤法”。1911年，唐南（T·G·Donnan，英）又提出了半透膜平衡的理论，并且为实验所证明。

关于胶体的定义，1907年法伊曼（П·П·Ваймарн，1879～1935，俄）明确地提出了胶体的概念，认为它是物质处在一定程度的分散状态，即粒子大小在十至一千多埃之间。同年，奥斯特瓦尔德进一步对胶体作出新的定义，认为胶体是一种多相体系，由分散相胶粒和分散介质所构成。前者可以是固、液或气体（溶胶、烟、雾、泡沫、膜等）。由于当物质处于高度分散的胶粒状态时，扩展出了很大的界面，因此胶体化学的研究又与表面化学密切联系起来了。

表面力导致吸附现象。J·W·吉布斯在1876年应用热力学，研究了等温吸附，指出，借测量溶液的表面张力，可以计算出液体表面的吸附量。但他的这一理论当时并未引起人们的注意，只是在三十多年后才由实验所证实。1906年，富朗特里希（H·Freundlish)研究了木炭等吸附剂从脂肪酸溶液中吸附溶剂的性质，总结出了经验公式，称做“富氏吸附公式”。1916年，朗缪尔（I·Langmuir，1881～1957，美）又从分子运动论推导出“朗氏吸附公式”，但这一公式只适用于单分子层。次年，他又设计一种“表面天平”，可以计量液面上散布的一层不溶物质的表面积，由此能计算后者的分子截面。1938年，布仑诺厄（S·Brunauer）、爱麦特（P·H·Emmett）和特勒（E·Teller）把朗氏公式推广到多分子层吸附现象，求得一个比较广泛适用的多分子层吸附等温线公式，即后来的所谓“BET公式”，从而建立了现代测定固体比表面的标准方法，它对于催化作用的定量研究起了重大的推进作用。

另一方面，对胶体粒子的直接观察，在二十世纪初也有了进展，1903年，西登托夫（H·Siedentopf，1872～1940）和齐格蒙第（R·Zsigmondy，1865～1929，瑞士）发明了观察胶体粒子运动的超显微镜，实际上观察到的是散射光，即胶粒以一个个亮点的形式而呈现。一般显微镜只能看到2000埃以上的物象，而超显微镜则可以观察到小至100埃的粒子。贝仑（J·B·Perrin，1870～1942，法）就曾借这种仪器进行试验，他把一定大小的藤黄小球悬浮在水中，由于受到地心引力的作用，形成了沉降平衡，由此可以求得阿伏加德罗常数。

1913年，德国鲁斯卡（E·Ruska)、麻尔和阿登内（V·Ardenne）发明了电子显微镜，用电子束代替普通光线，并运用磁镜聚焦，这样能达到三十万倍的线性放大，能观察到10埃以上大小的物像，这也就是胶粒大小的低限。电子显微镜通过复制技术，更可以用来观察表面膜内小至约10埃的胶粒。

为了能够确定一个胶体粒子的“分子量”，1923年，瑞典斯维德贝格（T·Svedberg,1884～）设计了超离心机，获得的引力常数达30万倍于地心引力常数，为测量蛋白质分子在水中的沉降速度创造了条件，从而能计算蛋白质的分子量。他的一些测定结果如下：

牛胰岛素

46，000 人血红朊

63，000 人血清球朊

153，000 章鱼血清朊

2，800，000 烟草花叶病毒

31，400，000 斯维德贝格的工作在亲液胶体方面取得了重大的成就，对蛋白质及高分子溶液的深入了解提供了有力的研究手段。

另一方面，由于憎液胶体具有很大的相界面，从热力学的观点来衡量，它是不稳定的体系。因此有关胶体稳定性的研究便成为胶体化学的中心课题之一。本世纪四十年代，苏联人

杰里雅金（Дерягин)、朗道（Ландау)、荷兰人费韦（Verwey），以及乌弗贝克（Overbeek)，各自独立地建立了胶体稳定性的理论，称做DLVO理论。这个理论考虑了质点之间由于双电层的存在而引起的斥力，以及质点之间的范德华力。这样，便第一次从理论上定量地解释了质点形状比较简单的胶体的稳定性，因此对胶体化学的发展有着重大的影响。

综观二十年代利用超离心机的实验，三十年代多层吸附理论和四十年代憎液胶体稳定理论的建立，可以说是最近半世纪中胶体化学领域内的三大成就。

有一类物质，如肥皂、染料，具有很奇特的性质。按其溶液的依数性，可以断定质点的数目很少，但其电导率却很高，并且其电导率与浓度的关系也与一般电解质很不一样。这类物质的另一特点是有增溶作用。麦克班（J·W·McBain，美）在本世纪初期，系统地研究了这类物质的性质，开辟了所谓胶态电解质的领域。他证明，在溶液中，这类物质的分子或离子能聚集成胶团，从而解释了它们的许多特性。近代表面活性剂的多样化应用，正是在这一理论基础上发展起来的。

1936年，缪勒（Erwin Wilhelm Müller，美籍德人）发明了场发射显微镜。他是利用一个高熔金属（钨、铂）的尖端为阴极，在高电场作用下，使该尖端发射出电子，并将其投射在荧光屏上，形成尖端上原子的电子投射象，分辨本领约达20埃。1951年，缪勒进一步将尖端改为阳极，令氦离子投射在屏上，成为场离子显微镜，分辨本领能达到2埃。这些仪器适用于观察表面原子的微观排列，包括被吸附的物质。再结合超高真空技术，它已成为现代研究固体表面结构的有力工具。

当前，胶体化学正在研究的课题大致有：（1）第一吸附层的本性，（2）电化学反应的机理，（3）湿润作用的本性等。此外，还有一些问题有待于创造研究条件，然后才能找到解决的途径。例如：从溶液中吸附的单分子层区；表面层机械性能的本性；泡沫和乳胶的本性等问题。

胶体化学的应用范围，涉及到很多工业部门。近年来对油漆膜的物化性能、催化剂的作用机理、生物膜及合成膜的选择性渗透机理等研究，都受到重视。胶体化学还深入到分子生物学的其他领域。大气污染中气溶胶的形成与破除又是一项重要的课题。自从塑料、橡胶、合成纤维工业兴起以来，胶体化学的研究与高分子化学的联系更加密切。

三、胶体的结构

当溶胶通以直流电时，可以看到胶粒向某一电极移动，这种现象叫做电泳。它说明胶体粒子是带电的。要认识胶体的结构，首先必须了解胶粒为什么会带电。胶粒带电的原因，是由于胶体是高分散的多相体系，具有巨大的界面（总表面积），因而有很强的吸附能力。它能有选择地吸附介质中的某种离子，而形成带电的胶粒。

关于胶体的结构，现在认为，在胶体粒子的中心，是一个由许多分子聚集而成的固体颗粒，叫做胶核。在胶核的表面常常吸附一层组成类似的、带相同电荷的离子。例如，硝酸银

－与氯化钾反应，生成氯化银溶胶，若氯化钾过量，则胶核氯化银吸附过量的Cl而带负电，＋若硝酸银过量，则氯化银吸附过量的Ag而带正电。

当胶核表面吸附了离子而带电后，在它周围的液体中，与胶核表面电性相反的离子会扩散到胶核附近，并与胶核表面电荷形成扩散双电层（如图）。扩散双电层由两部分构成：

扩散双电层

（1）吸附层

胶核表面吸附着的离子，由于静电引力，又吸引了一部分带相反电荷的离子（以下简称反离子），形成吸附层。

（2）扩散层

除吸附层中的反离子外，其余的反离子扩散分布在吸附层的外围。距离吸附层的界面越远，反离子浓度越小，到了胶核表面电荷影响不到之处，反离子浓度就等于零。从吸附层界面（图的虚线）到反离子浓度为零的区域叫做扩散层。

这里再以氯化银溶胶为例来说明。包围着氯化银胶核的是扩散双电层（吸附层和扩散层），胶核和吸附层构成了胶粒，胶粒和扩散层形成的整体为胶团，在胶团中吸附离子的电荷数与反离子的电荷数相等，因此胶粒是带电的，而整个胶团是电中性的。

由于胶核对吸附层的吸引能力较强，对扩散层的吸引能力较弱，因此在外加电场（如通直流电）作用下，胶团会从吸附层与扩散层之间分裂，形成带电荷的胶粒而发生电泳现象。

下图是硅酸胶团结构示意图。m个SiO2·nH2O分子聚集成胶核，胶核表面的H2SiO

32有微弱的电离，胶核选择吸附与其组成类似的n个SiO3，H为反离子，总数为2 n个，其

＋

2中2（n－x）个为带负电的SiO3所吸引，共同构成胶粒中的吸附层，其余的2x个H则分

＋布在扩散层中，它的胶团结构也可以用下面式子来表示。

硅酸溶胶是土壤胶体中的重要部分，而土壤胶体又是土壤中最重要、最活跃的部分，植物营养的吸收，土壤中的各种反应，大都集中在这一部分。

硅酸胶团结构示意图

胶体在土壤肥力上起着巨大作用，在工农业生产上有着重要意义。

四、高分子凝胶的智能化

高分子凝胶是指三维网络结构的高分子化合物与溶剂组成的体系，由于它是一种三维网络立体结构，因此它不被溶剂溶解，同时分散在溶剂中并能保持一定的形状。溶剂虽然不能将三维网状结构的高分子溶解，但高分子化合物中亲溶剂的基团部分却可以被溶剂作用而使高分子溶胀，这也是形成高分子凝胶的原因之一。

高分子凝胶的智能化表现在以下几方面。当外部环境的pH、离子强度、温度、电场以及环境中所含有的其他化学物质发生变化时，高分子凝胶即呈现出“刺激—应答”状态。例如在高分子凝胶中出现相转变，表现为网络的网孔增大、网络失去弹性、网络的体积急剧变化（可变化几百倍之多），甚至在三维网络结构中不再存在凝胶相。而且这些变化是可逆的和不连续的。

上述这些变化使高分子凝胶的体积既可以发生溶胀，又可以收缩，利用这种性质设计出一种装置，它具有肌肉的功能，这种人造肌肉制成机械手类似于智能机器人的手，能够拿东西。

我们可以看出，这种人造肌肉是被谁指令的呢？那就是上面指出的外部环境的各种物理性质和化学性质发生的变化。

这种具有三维网络结构的高分子凝胶的溶胀行为还可以由于糖类的刺激而发生突变，这样，高分子溶胀行为将受到葡萄糖浓度变化的指令。

葡萄糖浓度信息对于糖尿病患者是很重要的，如果以这种含葡萄糖的高分子凝胶作为负载胰岛素的载体，表面用半透膜包覆，在此体系中随着葡萄糖浓度的变化，高分子凝胶将作出响应，执行释放胰岛素的命令，从而有效地维持糖尿病患者的血糖浓度处于正常。

五、纳米材料

纳米材料是近年来受到人们极大重视的一个领域。它至少可以分为以下三类：

（1）金属与半导体的纳米颗粒。这种物质当颗粒尺寸减小到纳米级时，金属颗粒的能级，从准连续能级变为离散能级，最后达到类似分子轨道的能级。这时，它们的电学、磁学、光学性质都会发生突变。不同物质有不同的尺寸临界值。这类物质是物理学家研究的对象。

（2）Al2O3、MgO、某些硅酸盐等绝缘体，它们的纳米颗粒早已被人们研究（如催化剂、陶瓷材料等），在一般情况下并不呈现特殊的电学性能。

（3）化学家早已合成出的许多大分子、如冠醚化合物、树型化合物、多环化合物、超分子化合物、富勒烯等等，它们的分子尺寸可达几纳米，甚至几十纳米。一些生物活性的大分子也可以归入此类。这些化合物的电子能级一般都表现出分子轨道能级的特点，有时会出现离子导电。它们的导电性质与颗粒尺寸的关系不明显，与金属纳米颗粒的性质有很大的差别。但是，这一类大分子化合物，当分子结构达到一定尺寸和复杂程度时，会出现一些特殊性质，如自修复、自组合等，形成更复杂的结构。以富勒烯为例：

1985年，英国化学家Kroto，美国化学家Curl和Smalley在研究碳原子形成团簇（cluster)的条件和机制时，首次在质谱图上观察到C60和C70的存在。后来因为受到建筑学家Fuller所设计的拱形圆顶建筑的启发，想出了C60的结构应当和足球相似，是由12个五边形和20个六边形组成的中空的球形分子。

值得重视的是，富勒烯的合成也是以碳原子（用电弧放电法使石墨气化）为真正的原料。和人造金刚石的思路有异曲同工之妙，关键在于如何控制碳原子形成团簇时多种可能采取的结构途径之间的比例。

左下图是富勒烯家族中的一些“成员”的结构示意图。右下图是近年来倍受重视的碳纳米管的结构模型图。这种材料因为可以在管上的碳原子处通过形成化学键的方式和其他功能分子相连接，有可能成为一种比较容易制备且可多点连接的分子导线而受到关注。此外，利用它做一种模具，设法在其中充以金属氧化物（可通过硝酸盐的分解来得到），经过还原可制备出纳米量级的金属“细丝”。纳米材料是一个全新的材料科学领域，可作超导材料。

1991年日本Sumio Lijima用电弧放电法制C60得到的碳炱中发现管状的碳管碳的壁为类石墨二维结构，基本上由六元并环构成，按管壁上的碳碳键与管轴的几何关系可分为“扶手椅管”“锯齿状管”和“螺管”三大类，按管口是否封闭可分为“封口管”和“开口管”，按管壁层数可分为单层管（SWNT）和多层管（MWNT）。多层管有点像俄国玩具“套娃”，层

－间距为340 pm，比石墨的层间距335 pm略大。管碳的长度通常只达到纳米级（1 nm=109 m）。

C60自从发现以来，一直是科学家关注的物质。近年的研究发现，C60分子被发现及制备后，其独特的光电磁性引起科学家的浓厚兴趣。例如：C60的超导温度为18 K，当掺杂CHCl3后超导温度提高到80 K，当掺杂CHBr3后超导温度提高到117 K。另外，一般的高分子中引入少量C60后，能产生较好的光电导性能，可用于高效催化剂、紧凑型高能电池、光化学装置及化学传感器。水溶性的高分子C60衍生物将应用于生物与药物中，其抗病毒试验已得到令人惊奇的结果。据最近的研究结果表明，C60具有治疗艾滋病的功效。含C60衍生物能与许多物质发生化学反应。

六、趣味实验 胶体粒子的电泳 操作：

（1）用直径为12厘米培养皿作槽体，槽里加入0.1%的硝酸钾溶液，然后用滴管伸到硝酸钾稀溶液的下面，缓慢地加入硝酸钾饱和溶液，使稀、浓溶液之间形成一个界面。

（2）在槽中央硝酸钾稀溶液里轻轻滴入几滴氢氧化铁溶胶，使它在稀、浓溶液的界面处形成一个圆珠，如图所示。

（3）小心地插入两片碳电极，接通20～30伏的直流电源后，氢氧化铁胶粒逐渐向阴极移动，致使阴极附近溶液的颜色变深。说明氢氧化铁胶体粒子带正电。

七、卤水为什么可以点豆腐

答：豆浆是胶体，卤水是一种镁盐，这种盐使豆浆胶体发生凝聚，所以卤水能点豆腐，豆腐是一种凝胶。

解析：胶体中分散质的直径大小决定了胶体具有独特的性质。①丁达尔现象：此现象是胶体的光学性质，是胶体粒子对光的散射而形成的；②布朗运动：是胶体的力学性质，是胶体粒子受到分散剂分子在每一方向不均衡碰撞造成的；③电泳现象：是胶体的电学性质。这是由于胶体具有较大的表面积，能吸附阳离子或阴离子，使得胶粒带有正电荷或负电荷。在外加电场作用下带电胶粒向阴极或阳极作定向移动。④胶体粒子由于都带有相同电荷，它们之间相互排斥而达到相对稳定状态，当向胶体中加入某电解质时，破坏了胶粒之间的排斥力，使胶粒凝聚而沉积下来。卤水点豆腐就是这个原理，此过程称胶体的凝聚。

八、能否使用两种不同品牌的蓝黑墨水？

答：不能，同时使用两种不同牌子的墨水，会出现钢笔堵塞现象。

解析：墨水通常都是胶体，不同牌子的墨水往往含的胶粒所带电荷不同，当二者相遇时，相异电荷的互相吸引而破坏了胶体中胶粒之间的排斥力而发生胶体的凝聚，产生的固体沉积会堵塞钢笔。一般情况下：金属氢氧化物、金属氧化物的胶体粒子吸附阳离子，胶粒带正电荷；非金属氧化物、金属的硫化物的胶粒吸附阴离子，胶粒带负电荷。