分散系

分散系

分散系是混合分散體系的簡稱。

把一種(或多種)物質分散在另一種(或多種)物質中所得到的體系,叫做分散系。前者屬於被分散的物質,稱作 分散質;後者起納容分散質的作用,稱作分散劑。

基本介紹

相關概念,各種分散系的區別與聯繫,粗分子分散系,低分子分散系,膠體分散系,

相關概念

分散系是混合分散體系的簡稱。
分散系中被分散的物質叫做分散質,容納分散質的叫做分散劑。在水溶液中,溶質是分散質,水是分散劑。溶質在水溶液中以分子或離子狀態存在。
分散系=分散質(或分散相)+分散劑
(1)分散系:
把一種(或多種)物質分散在另一種(或多種)物質中所得到的體系,叫做分散系。
例如:
把NaCl溶於水形成的溶液;
把酒精溶於水形成的溶液;
把牛奶溶於水形成的乳濁液;
把泥土放入水中形成的懸濁液;
水蒸氣擴散到空氣中液化形成的霧。
這些混合物均被稱為分散系。
(2)分散質:
被分散的物質(可以是固體、液體、氣體)。
例如:
上述分散系中的NaCl、酒精、牛奶、泥土、水蒸氣都是分散質。
(3)分散劑:
起容納分散質作用的物質(可以是氣體、液體、固體)。
(4)介穩體系:
膠體的穩定性介於溶液和濁液之間,屬於介穩體系。
如上述分散系中的水、空氣都是分散劑。
分散系
注意:
①溶液這種分散系中,溶質是分散質,溶劑是分散劑。
②懸濁液或乳濁液中不存在溶質和溶劑的概念
即濁液中的分散質不能叫溶質,分散劑也不能叫溶劑。
③根據分散質與分散劑的狀態,它們之間可有9種組合方式:
氣體→氣體、氣體→液體、氣體→固體
液體→氣體、液體→液體、液體→固體
固體→氣體、固體→液體、固體→固體
④溶液不一定是液體,如合金屬於溶液;同理,濁液不一定是液體,不潔淨的空氣屬於濁液。
分散體系的某些性質常隨分散相粒子的大小而改變。因此,按分散相質點的大小不同可將分散系分為三類:低分子(或離子)分散系,其分散質粒子的線形大小在1nm以下,稱為溶液;膠體分散系,其分散質粒子的線形大小在1-100nm之間,稱為膠體;粗分子分散系,其分散質粒子的線形大小在100nm以上,稱為濁液。三者之間無明顯的界限。

各種分散系的區別與聯繫

分散系
分散系粒子
分子或離子
單個高分子、大分子或許多分子集合體
巨大數目的分子集合體
(大量分子集合而成的固體小顆粒或小液滴)
分散質粒子直徑
小於1nm
1至100nm
大於100nm
性質
外觀
均一、透明
均一、透明
不均一、不透明
穩定性
穩定
介穩定
不穩定
能否透過濾紙
能
能
不能
能否透過半透膜
能
不能
不能
鑑別
無丁達爾效應
有丁達爾效應
靜置分層或沉澱
對光的主要作用
實例
食鹽水、碘酒、硝酸鉀溶液
Fe(OH)3膠體、AgI膠體、澱粉溶膠
泥水、油水、石灰乳
聯繫
都是分散質分散到分散劑中形成的混合體系

粗分子分散系

在粗分散系中,分散相粒子大於100nm因其粒子較大用肉眼或普通顯微鏡即可觀察到分散相的顆粒。由於其顆粒較大,能阻止光線通過,因而外觀上是渾濁的,不透明的。另外,因分散相顆粒大,不能透過濾紙或半透膜。同時易受重力影響而自動沉降,因此不穩定。
粗分散系也叫濁液。按分散相狀態的不同又分為懸濁液(固體分散在液體中——如泥漿)和乳濁液(液體分散在液體中——如牛奶)。

低分子分散系

低分子分散系通常就是溶液。分散相粒子小於1nm,因分散相粒子很小,不能阻止光線通過,所以溶液是透明的。這種溶液具有高度穩定性,無論放置多久,分散相顆粒不會因重力作用而下沉,不會從溶液中分離出來。分散相顆粒能透過濾紙或半透膜,在溶液中擴散很快,例如鹽水和糖水等。 低分子分散系通常情況下是穩定的。

膠體分散系

膠體分散系即膠體溶液,分散相粒子大小在1-100nm之間,屬於這一類分散系的有溶膠和高分子化合物溶液。由於此類分散系的膠體粒子比低分子分散系的分散相粒子大,而比粗分散系的分散相粒子小,因而膠體分散系的膠體粒子能透過濾紙,但不能透過半透膜。外觀上膠體溶液不渾濁,用肉眼或普通顯微鏡均不能辨別。
膠體是物質的一種分散狀態,不論在任何物質,只要以1-100nm之間的粒子分散於另一物質中時,就稱為膠體,膠體是一種比較穩定的分散系。例如,氯化鈉在水中分散成離子時屬低分子分散系。而在苯中則分散成離子的聚集體,聚集體粒子的大小在1-100nm之間,屬膠體溶液。許多蛋白質、澱粉、糖原溶液及血液、淋巴液等屬於膠體溶液。膠體還可以按照分散劑的狀態分作固溶膠(比如煙水晶,有色玻璃),氣溶膠(霧,雲,煙)和液溶膠(如AgI膠體和Fe(OH)3膠體)。膠體粒子可以透過濾紙但不能透過半透膜,因而可以使用半透膜滲析的方法來精製。
分散系
由於膠體粒子直徑在1~100nm之間,會使光發生散射,可以使一束直射的光在膠體中顯示出光路。
可以通過超顯微鏡觀察到膠體粒子在不停地做無規則運動。(註:布朗運動的產生與分散劑分子對膠體無休止地撞擊有關,並不是膠體粒子本身固有的性質)
膠體粒子中有一部分通常情況下是帶電荷的,因為物體由一大塊分散為無數膠體粒子後,表面積急劇增大,所以膠體的微粒有很大的表面積,所以具有較強的吸附能力。一般情況下,金屬氫氧化物、金屬氧化物的膠體微粒易於吸附正電荷而帶正電,非金屬氧化物、金屬硫化物易於吸附負電荷而帶負電。當這些電荷在電場的作用下做定向移動的時候,就會出現電泳現象,即膠體粒子向兩極移動,使分散系發生顏色變化。
4.聚沉作用。
帶電的膠體粒子可以通過加電解質(多數為溶液)、加帶相反電荷的膠體以及加熱的方法使其凝聚,其原理是破壞膠體粒子之間的穩定關係,前兩種方法利用帶電膠體粒子的穩定一定程度上是由膠體粒子之間因為帶同種電荷而相互排斥所維持的,將這些電荷打亂,使其不再能維持這種穩定,從而使膠體凝聚。不帶電的膠體粒子通常只有加熱的方法。膠體凝聚一般生成沉澱,但有一些膠體微粒和分散劑凝聚在一起名稱為不流動的凍狀物,這是便稱作凝膠,常見的凝膠有矽膠和豆腐。
膠體與粗分散系:過濾。
膠體與低分子分散系:滲析。採用半透膜,流水環境。拓展:分散質成分與分散劑分離開的方法
因分散質微粒的大小或狀態而定:①懸濁液的分散質可用濾紙過濾的方法與分散劑分開;②乳濁液分散質與分散劑分層後,可通過分液漏斗分液的辦法分開;③膠體分散質則用半透膜使其與分散劑分開;④溶液的溶質與溶劑分開,只通過蒸發溶劑、溶質結晶等方法實現。
附:氫氧化鐵膠體的製備
由可溶性Fe(Ⅲ)鹽溶液加氨水沉澱來製取氫氧化鐵或由氯化鐵、硝酸鐵溶液加入氨水沉澱而製得或將氯化鐵飽和溶液逐滴加入沸水中繼續煮沸直至液體呈紅褐色。 其粒子大小在1nm到100nm之間時會形成膠體。
製備方法
可溶性鹼和鐵鹽溶液反應
例氫氧化鈉和硫酸鐵反應生成氫氧化鐵和硫酸鈉
6NaOH+Fe2(SO4)3=2Fe(OH)3↓+3Na2SO4
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
受熱分解產物及方程式
2Fe(OH)3==加熱==Fe2O3+3H2O
與非氧化性酸反應:
Fe(OH)3 + 3H+(氫離子) = Fe3+(鐵離子) +3H2O

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