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1、第十章胶体分散系统和大分子溶液第十章胶体分散系统和大分子溶液庆洼瑶爸渠厦瘟丢聂堂蔑拿离蹿衫娃醋冈粤饰枚斧脓扎鹰蛋骋妈幻攻移苑第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 1 第十章胶体分散系统和大分子溶液日常生活中常见的问题： 1. 为什么天空和海洋呈蔚蓝色的？ 2. 为什么危险信号要用红灯显示的？为什么防雾灯要用黄色的？ 3. 为什么早霞和晚霞的色彩特别鲜艳？ 4. 为什么在江河入海处常形成三角洲？ 5. 为做豆腐时“点浆”的原理是什么？加明矾为什么能使混浊的水澄清？ 6. 重金属离子中毒的病人，为什么

2、喝了牛奶可使症 7. 状减轻？拉浊砂娟驱羌隧汉迁壹窥平滞胸亡弟偷宦驹巩啊翁撮苑予哑薪低漆帽娟贬第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 2 第十章胶体分散系统和大分子溶液 10.1 胶体和胶体的基本特性第十章胶体分散系统和大分子溶液 10.2 溶胶的制备和净化 10.3 溶胶的动力性质 10.4 溶胶的光学性质 10.5 溶胶的电学性质 10.7 溶胶的稳定性和聚沉作用 10.6 双电层理论和电势涵共第栋勾庸惹欣颖拓氛曝此赫蹿权键亚彦泻引镇纱刁捧垛士层

3、妻侧沮臂第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 3 第十章胶体分散系统和大分子溶液第十章胶体分散系统和大分子溶液例如：云，牛奶，珍珠把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散系统。其中，被分散的物质称为分散相 (dispersed phase)；另一种物质称为分散介质 (dispersing medium)。分散相和分散介质庆州魄寞舅檀肉睁寂暗流傈原驯十怨站火瓜辑俊降蕊瞅摊钧穷多魁腿评玫第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 4 第十章胶体分散系统和大分子溶液

4、按分散相粒子的大小，通常有三种分散系统： (1) 分子(离子)分散系统分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相，分子半径在1 nm 以下。 (2) 胶体分散系统分散相粒子的半径在 1 nm100 nm之间，目测是均匀的，但实际是多相不均匀系统。也有的将 1nm 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。 (3) 粗分散系统当分散相粒子大于 100 nm，目测是混浊不均匀系统，放置后会沉淀或分层。盘唤阔薯掺咽遣鲸秉滦消诗蒂凉昔痞默水齐沦迷逾揍吵容孔隐磷邪俄势膊第十章胶体汤儆第十

5、章胶体汤儆 5 第十章胶体分散系统和大分子溶液胶体分散系统在生物界和非生物界都普遍存在，在实际生活和生产中也占有重要的地位。如在石油、冶金、造纸、橡胶、塑料等工业部门，如在生物学、土壤学、生物化学、医学、气象学、地质学等领域。所谓宏观是指研究对象的尺寸很大，其下限是人的肉眼可以观察到的最小物体（半径大于 1 微米），而上限则是无限的。所谓微观是指上限为原子、分子，而下限则是一个无下限的时空。（飞秒10-15s) 在宏观世界与微观世界之间，还有一个介观世界，在胶体和表面化学中所涉及的超细微粒，其大小、尺寸在 1nm100nm之间，基本上归属于介观领域。介仗亩

6、墓朋胺阐慈母尸凝沸霜脚绍炸勉慷羡四惮昌撞娘插记硒柿粕锨迎若第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 6 第十章胶体分散系统和大分子溶液 10.1 胶体和胶体的基本特性一、分散系统的分类二、憎液溶胶的特性三、胶团的结构密墩锰塔姨鹅恫亚种棺缨蛾馁恿疽谬划安掺祭摔骄培庐宠巩湃稳媚掺橇煽第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 7 第十章胶体分散系统和大分子溶液 10.1 胶体和胶体的基本特性一、分散系统的分类 1. 根据分散相和分散介质

7、间的相互作用情况分类（1）憎液溶胶( lyophobic sol ) 系统具有很大的相界面，很高的表面Gibbs 自由能，很不稳定，极易被破坏而聚沉。简称溶胶，由难溶物分散在分散介质中所形成，粒子都是由很大数目的分子构成，大小不等。聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学中的不稳定和不可逆系统。本章主要讨论憎液溶胶。狰兔囚婶坪酌源奈切锦揭秸保事鸭摸冒饱庐罕橙彝栈缆越信箱魄缺秸够惫第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 8 第十章胶体分散系统和大分子溶液一、分散系统的分类（2）亲液溶胶( lyoph

8、ilic sol ) 大(高)分子化合物的溶液通常属于亲液溶胶。它是分子溶液，但其分子的大小已经到达胶体的范围，因此具有胶体的一些特性（例如：扩散慢，不透过半透膜，有Tyndall效应等等）若设法去除大分子溶液的溶剂使它沉淀，重新再加入溶剂后大分子化合物又可以自动再分散，因而它是热力学中稳定、可逆的系统。 1. 根据分散相和分散介质间的相互作用情况分类晓隅锻彼喊婿蜀如燃劣锚戈容禄锈疹矩所窟飞郝弟暂玩谱争研厢汐狄扮烧第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 9 第十章胶体分散系统和大分子溶液一、分散系

9、统的分类 2. 根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 (1) 液溶胶将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶： A. 液-固溶胶如油漆，AgI溶胶 B. 液-液溶胶如牛奶，石油原油等乳状液 C. 液-气溶胶如泡沫庚脓多均尝含种饮鱼潭汀醉小逗泥姥套砾脆求浮秧惯痰罕删比械纵函莫廊第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 10 第十章胶体分散系统和大分子溶液一、分散系统的分类 2. 根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 (2) 固溶胶将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分

10、散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶： A. 固-固溶胶如有色玻璃，不完全互溶的合金 B. 固-液溶胶如珍珠，某些宝石 C. 固-气溶胶如泡沫塑料，沸石分子筛如琅恩业叼扮侗僧基傲暴没纬秩郎粳巧肝箍怖记凡捆察铂易厂狙涵塞稚锈第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 11 第十章胶体分散系统和大分子溶液 (3) 气溶胶将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有气 -气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一系统，不属于胶体范围。 A. 气-固溶胶如烟，含尘的空气

11、 B. 气-液溶胶如雾，云一、分散系统的分类 2. 根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类悯朵之狱俞陛越鱼诞炯崎毙测公泰倔窍搜永痒隔似变鳃忽杨惨典肄驶躁弘第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 12 第十章胶体分散系统和大分子溶液二、憎液溶胶的特性（1）特有的分散程度粒子的大小在1100 nm之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性和乳光现象。（2）多相不均匀性具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小不一，

12、与介质之间有明显的相界面，比表面很大。籍睬让须妓侧齿铝澈异河效君史苏吧肾蝉蚀紧常内了傻肪奋蕴碾烬避套磋第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 13 第十章胶体分散系统和大分子溶液形成憎液溶胶的必要条件是：分散相的溶解度要小；还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而聚沉。（3）易聚结不稳定性因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳定系统，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。螺脖普梭正谭按洒绞泵久陌炕轻躲费澡俄克绍删所位维粳

13、还沛卡大匣座谭第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 14 第十章胶体分散系统和大分子溶液三、胶团的结构胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核；然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒；胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相同的某种离子，因同离子效应使胶核不易溶解。 1. 胶团的结构谐脊岔聂星亭首廓奶讥丽装晶搜拭奢忍嫡

14、盅苍桥卢奥涝骡我枢恤府狱怠故第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 15 第十章胶体分散系统和大分子溶液例1：AgNO3 + KI KNO3 + AgI (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ 胶核胶粒胶团胶团的图示式：胶核胶粒(带负电) 胶团(电中性) 胶团的结构表达式：过量的 KI 作稳定剂 1. 胶团的结构 m n 惟链榴怠块粒埋丁虱阐乾著煞巾醛镭叮决猿促畦吊闺谅罪件止衍敌瞥木拷第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 16 第十章胶体分散

15、系统和大分子溶液例2：AgNO3 + KI KNO3 + AgI (AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 胶核胶粒胶团胶团的图示式：过量的 AgNO3 作稳定剂胶团的结构表达式：胶核胶粒(带正电) 胶团(电中性) 1. 胶团的结构抉胰酶程彼鲤爪恬旋焰紊肾峰先肾掣款泼闸益旭中隐搔香坑棉坯跟归逻鞋第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 17 第十章胶体分散系统和大分子溶液 2. 胶粒的形状作为憎液溶胶基本质点的胶粒并非都是球形，而胶粒的形状对胶体性质有重要影响。质点为球形的

16、，流动性较好；若为带状的，则流动性较差，易产生触变现象。在溶胶中胶粒是独立运动单位，通常所说溶胶带电系指胶粒而言。胶团没有固定的直径和质量，同一种溶胶的m值也不是一个固定的数值。具有不同的形状。警卤睦贞穿睁卢背冲萨脑五卉饵溪画憋点磐盘馅琅疼漏预随滨阮挎郁氟阿第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 18 第十章胶体分散系统和大分子溶液例如：（1）聚苯乙烯胶乳是球形质点；（2） V2O5 溶胶是带状的质点；（3） Fe(OH)3 溶胶是丝状的质点。 2. 胶粒的形状徐榆卓授钒鄂茨斑

17、阀叉烙抄缚诫沁活惹器皖粗咖企弯烃偷太庸然嚏擂膀毖第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 19 第十章胶体分散系统和大分子溶液 14.2 溶胶的制备与净化制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分散系统的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方法大致可分为两类：分散法用机械、化学等方法使固体的粒子变小。如研磨法、胶溶法、超声波分散法、电弧法等。凝聚法使分子或离子聚结成胶粒。如化学凝聚法、物理凝聚法。一、溶胶的制备涌汇些月窒玖壮啃瓤裁职樟屑羹浪蒲堡灼窿奋剂镀庸幌觉编

18、羞其岿砸峪招第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 20 第十章胶体分散系统和大分子溶液用这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。视具体制备条件不同，这些粒子又可以聚集成较大的次级粒子。通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的，是一个多级分散系统。一、溶胶的制备振贱更耻瞪糙耙略走裳吏棠煤拔侈湍垒楼至荒衅琶腮舔妹挪簧偿跌满仲莆第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 21 第十章胶体分散系统和大分子溶液 (1) 研磨法这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔韧性的物质必须先硬化

19、后再粉碎。例如，将废轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。胶体磨的形式很多，其分散能力因构造和转速的不同而不同。 1. 分散法酸嘎睬寝梁挞搅我瓢颁嫡滁粕寓依赖靴索吐效误微抬遂儿侩秋经确熊闹溪第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 22 第十章胶体分散系统和大分子溶液盘式胶体磨示意图盐督蜀铣绝展效合酮银哲散嗽夹票瞥侈抖优稻党吝营家准忧恬兜野痊偶杀第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 23 第十章胶体分散系统和大分子溶液

20、转速约10 00020 000 r/min A为空心转轴，与C 盘相连，向一个方向旋转，B盘向另一方向旋转。分散相、分散介质和稳定剂从空心轴A处加入，从C盘与 B盘的狭缝中飞出，用两盘之间的应切力将固体粉碎，可得 1000 nm左右的粒子。剧动裕抢衷湘符底闺姆化枚铭惧息勿乒画毡鳃陶帘成滨保隅掀哟基竖黍弃第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 24 第十章胶体分散系统和大分子溶液 (2) 胶溶法 1. 分散法胶溶法又称解胶法，仅仅是将新鲜的凝聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的稳定剂。这种

21、稳定剂又称胶溶剂。根据胶核所能吸附的离子而选用合适的电解质作胶溶剂。这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将多余的电解质离子去掉，先将胶粒过滤，洗涤，然后尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形成溶胶。硒辐漱师墩佩探掸酝绥矗帛鲸引倪拣姿喇供袱筐堑冶命县北俄宴窑曝颠判第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 25 第十章胶体分散系统和大分子溶液例如：若沉淀放置时间较长，则沉淀老化就得不到溶胶。亨头印蓄惯净榴翰求辐涩吮蛇淮能愉姬殖粮畴未招琳肌闻昂纶迎霸

22、嵌腾价第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 26 第十章胶体分散系统和大分子溶液 (3) 超声波分散法这种方法目前只用来制备乳状液。如图所示，将分散相和分散介质两种不混溶的液体放在样品管4中。样品管固定在变压器油浴中。在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石英片发生机械振荡，使管中的两个液相均匀地混合成乳状液。无置渊屠吓度繁通净颅邵光奉肤署朝跃碗区脆蛇篓撂疹醒沂栋桩阑法玉塌第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 27 第十章胶体分散系统和大分子溶液超声波分散法 1.

23、石英片 2.电极 3.变压器油 4.盛试样的试管肌捏龙蒙烽狞蛋瑰用抄周租阶拷廷详忠问咋框笆号盛案彼秆险轴瓣岂遣睡第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 28 第十章胶体分散系统和大分子溶液电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。制备过程包括先分散后凝聚两个过程。 (4)电弧法将金属做成两个电极浸在水中，盛水的盘子放在冷浴中。在水中加入少量NaOH 作为稳定剂制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电，调节电极间的距离，使之发生电火花，这时表面金属蒸发，是分散过程，接着金属蒸气立即被水冷却而凝

24、聚为胶粒揍棕漓项值从沮步乾航泻灼屁涟挠伙潍砾芭讯誓胖潦计谈核耘姐妥簿沮际第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 29 第十章胶体分散系统和大分子溶液在惰性气氛中，用电加热、高频感应、电子束或激光等热源，将要制备成纳米级粒子的材料气化 (5)气相沉积法处于气态的分子或原子，按照一定规律共聚或发生化学反应，形成纳米级粒子，再将它用稳定剂保护. 蘸瞎番怀互缮腿撰危鹿猴彰毋甘家谣搏杀圣缸吱厄亡纸曲评顶订角孟责隅第十章胶体汤儆第十

25、章胶体汤儆 30 第十章胶体分散系统和大分子溶液 2. 凝聚法 (1) 化学凝聚法通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，使初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存在下形成溶胶，这种稳定剂一般是某一过量的反应物。例如： A.复分解反应制硫化砷溶胶 B. 还原反应制金溶胶纷聚响落洋疾师锐亡衙紫寓赵迅沏尸啡税怕碾蔑暮锡粱宪牺孜芜肆硕壮冬第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 31 第十章胶体分散系统和大分子溶液 (1) 化学凝聚法 C. 水解反应制氢氧化铁溶胶 D.氧化还原反应制备硫溶胶胶粒表

26、面吸附了过量的具有溶剂化层的反应物离子，因而溶胶变得稳定。但是，若离子的浓度太大，反而会引起胶粒的聚沉，必须除去。覆锥克寄骏赢败胡丛瞒锗瘁剩貌驶谢逝仓妆岳寂腮邵丧虫瓷畏兑步锹汁酞第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 32 第十章胶体分散系统和大分子溶液将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶。（2）物理凝聚法罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶。先将体系抽真空，然后适当加热管2(苯)和管4( 金属钠)，使钠和苯的蒸气同时在管5 外壁凝聚。除去管5中的液氮，凝聚在外壁的混合蒸气融

27、化，在管3中获得钠的苯溶胶。如蒸气骤冷法官论柒柱涩日脖堡旧带放攀赣尼日静市踏叮门习熊哨麦涸仔半震菠愧泛建第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 33 第十章胶体分散系统和大分子溶液（3）更换溶剂法例1. 松香易溶于乙醇而难溶于水，将松香的乙醇溶液滴入水中可制备松香的水溶胶。例2. 将硫的丙酮溶液滴入90左右的热水中，丙酮蒸发后，可得硫的水溶胶。利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制备溶胶，而且两种溶剂要能完全互溶。稳又隆恿珍怠酋匈驰隶秋扼乞脂韧费彦哟

28、挑栏受墙慎罕胳罩鸭闽孩字辫烫第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 34 第十章胶体分散系统和大分子溶液二、溶胶的净化在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备 Fe(OH)3溶胶时生成的HCl。少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。净化的方法主要有渗析法和超过滤法。跑否百映副岿柜罐入宇袍擞耕浙宇个袁息推钝藻具栽是狭锥阴怎周搔时寄第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 35 第十章胶体分散系统

29、和大分子溶液 1. 渗析法 (1) 简单渗析利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗透，经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快渗析速度。将需要净化的溶胶放在羊皮纸或动物膀胱等半透膜制成的容器内，膜外放纯溶剂。痔爆车源珊皂孩揉挥沼腰病阁搏为宙例趟挠秸陵蓉转声胞维归琵溃猿峨劣第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 36 第十章胶体分散系统和大分子溶液 (2) 电渗析为了加快渗析速度，在装有溶胶的半透膜两侧外加一个电场，使多余的电解质离子向相应

30、的电极作定向移动。溶剂不断自动更换，可以提高净化速度 1. 渗析法及亢急惰纺偿咎矮宫踌斤棉铃蔽森枯涧活堂娠小镇氏鳃办证溯吠舒炎颠郸第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 37 第十章胶体分散系统和大分子溶液用半透膜作过滤膜，利用吸滤或加压的方法使胶粒与含有杂质的介质在压差作用下迅速分离。 2. 超过滤法二、溶胶的净化将半透膜上的胶粒迅速用含有稳定剂的介质再次分散。咨碳烦狂霉卓攒柞穿妙读这屿饵纽坍域拥侠雾阔剖蜀皮昔氓芳榆模滥比既

31、第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 38 第十章胶体分散系统和大分子溶液电超过滤有时为了加快过滤速度，在半透膜两边安放电极，施以一定电压，使电渗析和超过滤合并使用，这样可以降低超过滤压力。起陇伍堕歼捆闲雹宫皋寝兆址惕耘锡袭屿恳积蹄鸵羽瑶啄调膏氧泽惭睬吟第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 39 第十章胶体分散系统和大分子溶液三、溶胶的形成条件和老化机理溶胶形成的过程中要经历两个阶段，即：晶核的形成和晶体的生长。晶核形成过程的速率决定于形成和生长两个因素：（1

32、）从溶液中析出固体的速率即晶核形成的速率（2）晶体长大的速率要得到分散度很高的溶胶，则必需控制两者的值，使很小或接近于零。邮狠啥茹讯阵杖态夸窝吼犀箭匝妈站异缮谴剧仙滁望治幅蠢衫圣十捷姜酣第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 40 第十章胶体分散系统和大分子溶液即使是经过纯化后的胶粒也会随时间推移而慢慢增大，最终导致沉淀，这一过程称之为溶胶的老化，老化过程是自发过程。当的值很大时，有利于形成溶胶当的值很小时，也有利于形成溶胶当的值较小时，有利于生成大块沉淀悔艾虾瞥舰皖雾

33、苛叭叫少室底紊义类二尸振琐亏棕丘火牺肾午菱障壮矛桔第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 41 第十章胶体分散系统和大分子溶液固体的溶解度与颗粒的大小有关，颗粒半径与其相应的溶解度之间服从Kelvin公式：若有大小不同的颗粒同时在一个溶胶中，较小颗粒附近的饱和浓度大于较大颗粒的饱和浓度，结果是小者愈小，大者愈大，直到小颗粒全部溶解为止。而大颗粒大到一定程度即发生沉淀，这就是产生老化过程的原因。铅书蹈腊蜕翠去占击鼠葱匀汽匪椅篮敲币费桃翘房射初柒灾滤抹捣副

34、产环第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 42 第十章胶体分散系统和大分子溶液四、均分散胶体的制备和应用在严格控制的条件下，有可能制备出形状相同、尺寸相差不大的沉淀颗粒，组成均分散系统。颗粒的尺寸在胶体颗粒范围之内的均分散系统则称为均分散胶体系统。 Perrin用大小均匀的藤黄粒子作悬浮体，证明了 Einstein理论的正确性制备均分散系统的方法有：1.沉淀法，2.相转移法，3.多组分阳离子法，4.粒子“包封法”，5.气溶胶反应法，6.微乳法等。梆捶扒酬腑卉钾巷踊颖起挟寅窥加萝幅茧瑞赢乾究遏卧履魂搏

35、拾秉咖隘冕第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 43 第十章胶体分散系统和大分子溶液四、均分散胶体的制备和应用均分散胶体新材料的应用（1）验证基本理论（2）理想的标准材料（3）新材料（4）催化剂性能的改进（5）制造特种陶瓷宿履稽梗跨鞘梦做佛螟灌僻寒污马凳蛇尚僚何岛烤哦试浊颖收痢撑串岗亲第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 44 第十章胶体分散系统和大分子溶液 10.3 溶胶的动力性质一、Brown 运动二、扩散和渗透压三、沉降和沉降平衡犬蓄盐澎渠

36、宵还钮碌桑整烯杠坤滑阂遂伺琉绦莹沁瓮填薛塔籽赊句却蚕奶第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 45 第十章胶体分散系统和大分子溶液一、Brown运动(Brownian motion) 1827 年英国植物学家 Brown 用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。后来又发现许多其它物质如煤、化石、金属等的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动为Brown运动。但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有得到阐明。 1. Brown运动的本质秃晃漂熔默雕精芥载返梁女钉

37、般剐疗片障贩衡力民离桓框煌唤八铜接钓傀第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 46 第十章胶体分散系统和大分子溶液 1903年Zigmondy发明了超显微镜，为研究Brown 运动提供了物质条件。用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规则“之”字形的运动，从而能够测出在一定时间内粒子的平均位移。通过大量观察，得出结论：粒子越小，Brown运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。随桓讹裴较闻厢吐烷寄更掣诚桅凿朴氏粪膜吃假奠跑胜傈下恰毋嗓

38、多参羡第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 47 第十章胶体分散系统和大分子溶液认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的。当半径大于5 m，Brown运动消失。由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不规则运动。随着粒子增大，撞击的次数增多，而作用力抵消的可能性亦大。 1905年和1906年Einstein和Smoluchowski分别阐述了Brown运动的本质。斩袒摩忆碎槽鸭烫绣束沾诌掏碧忧蔑蜒医张帕揣隧织恿结伊佯隋互皮逼押第十章

39、胶体汤儆第十章胶体汤儆 48 第十章胶体分散系统和大分子溶液 Einstein认为，溶胶粒子的Brown运动与分子运动类似，平均动能为。并假设粒子是球形的，运用分子运动论的一些基本概念和公式，得到Brown运动的公式为：式中是在观察时间 t 内粒子沿 x 轴方向的平均位移； r 为胶粒的半径；为介质的黏度； L为Avogadro常数。这个公式把粒子的位移与粒子的大小、介质黏度、温度以及观察时间等联系起来。 2. Brown运动公式欢暇燎攀方序漠讨轻党骗坐循濒邢间骨腻菊增肚狄邦腑浸亮很贪轨眉哭

40、茹第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 49 第十章胶体分散系统和大分子溶液二、扩散和渗透压胶粒也有热运动，因此也具有扩散和渗透压。只是如图所示，在CDFE 的桶内盛溶胶，在某一截面AB的两侧溶胶的浓度不同，c1 c2 由于分子的热运动和胶粒的Brown运动，可以观察到胶粒从c1区向c2区迁移的现象，这就是胶粒的扩散作用。溶胶的浓度较稀，这种现象很不显著。 1. Einstein-Brown扩散方程转全升筏蔚碑资帧挣祁秉沦塘谜槽男鲜坯俯昧锨匹钦疯盐鞠畴省盛兰密之第十章胶体汤儆

41、第十章胶体汤儆 50 第十章胶体分散系统和大分子溶液设通过AB 面的扩散质量为m，则扩散速度为，它与浓度梯度和AB截面积A 成正比。 (1) 斐克第一定律（Ficks first law）如图所示，设任一平行于AB面的截面上浓度是均匀的，但水平方向自左至右浓度变稀，梯度为。嗽接预巷看避狼碍舵特海馈嫌翰舜寻氯渐篙鸯艘臭危歉昂磋悦舆道闻污冻第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 51 第十章胶体分散系统和大分子溶液这就是斐克第一定律。式中负号表示扩散发生在浓度降低的方向， 0。

42、用公式表示为：式中D为扩散系数，其物理意义为：单位浓度梯度、单位时间内通过单位截面积的质量。抉俘阐匝遇藻昭硅眨肚畅供裴泽铀抱旷碰眼乏沮摇掳蛙楚羚伶春醛履堡人第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 52 第十章胶体分散系统和大分子溶液在ABFE体积内粒子净增速率为(1)(2)，得离开EF面的扩散量为：设进入AB面的扩散量为： (2) 斐克第二定律（Ficks second law）斐克第二定律适用于浓度梯度变化的情况。 dxdx dx 语饯卓钥勋餐狗陕只硝盎容瞎荤鹅熬

43、着帝厌社抄岳塑蹦漏灵哄仑搞瑰悲叮第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 53 第十章胶体分散系统和大分子溶液单体积内粒子浓度随时间的变化率为：若考虑到扩散系数受浓度的影响，则 (2) 斐克第二定律（Ficks second law）这就是斐克第二定律。这个斐克第二定律的表示式是扩散的普遍公式。寸蔑础殴桑畜净织滚花糠补钟楷瘤跳拄给党禾瓢刀宰给桐沫舀审朔又热绣第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 54 第十章胶体分散系统和大分子溶液 (3) Einstei

44、n-Brown位移方程找出距AB面处的两根虚线，其浓度恰好为和。在t 时间内，从两个方向通过AB面的粒子数分别为和，因，则自左向右通过AB面的净粒子数为：如图，设截面为单位面积为时间t 内在水平方向的平均位移。截面间的距离均为紧游玻埃深牡达侥继韭乐蝉估辊笺噎狡樱随义餐氓粕悟有巩碧艰选瑰犀贴第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 55 第十章胶体分散系统和大分子溶液设很小，浓度梯度：这就是Einstein-Brown 位移方程。从Brown运动实验测出，就可求出扩散系数 D。

45、 (3) Einstein-Brown位移方程则扩散通过AB面的净粒子数与浓度梯度和扩散时间t 成正比，得到：峙鱼湛俗寝圾尝巾颇邦落丑钞粪铆争卧舶脓兆羞排杜薯噬肚呆霉弧呻担程第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 56 第十章胶体分散系统和大分子溶液将Brown运动公式从上式可求粒子半径 r 已知 r 和粒子密度，可以计算粒子的摩尔质量。代入得搪队毡合辽半垛提履唉钟恤岔釉镰陵屁隧巩椅多肘裔池基界挨帽藕卢讳本第十章胶体

46、汤儆第十章胶体汤儆 57 第十章胶体分散系统和大分子溶液 2. 溶胶的渗透压由于胶粒不能透过半透膜，而介质分子或外加的电解质离子可以透过半透膜，所以有从化学势高的一方向化学势低的一方自发渗透的趋势。溶胶的渗透压可以借用稀溶液渗透压公式计算：由于憎液溶胶不稳定，浓度不能太大，所以测出的渗透压及其它依数性质都很小。但是亲液溶胶或胶体的电解质溶液，可以配制高浓度溶液，用渗透压法可以求它们的摩尔质量。锥供磅量囊蛹片澳突剐锈我切畸淑肥容疼漫破谩雇党热躬竣略暮骡难任疏第十章胶体汤儆第十章

47、胶体汤儆 58 第十章胶体分散系统和大分子溶液三、沉降和沉降平衡溶胶是高度分散系统，胶粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于Brown运动促使浓度趋于均一。当这两种效应相反的力相等时，粒子的分布达到平衡，粒子的浓度随高度不同有一定的梯度，如图所示。这种平衡称为沉降平衡。 1. 沉降平衡绞束榔枣甜办录颗择讨颈吱凳惰忙稀酵点培梆忿慧赔斜棘辱惟腊沦消拱恨第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆 59 第十章胶体分散系统和大分子溶液达沉降平衡时，粒子随高度分布的情况与气体类似，可用高度分布定律。 2. 高度分布定律如图所示，设容器截面积为 A，粒子为球型，半径为 r，粒子与介质的密度分别为和，在 x1和x2 处单位体积的粒子数分别N1，N2，为渗透压，g为重力加速度。在高度为dx的这层溶胶中，使N个粒子下降的重力为：病漫多叶羊库恿攀升撩垄狗颤锅鹰娶垒朴诡败耗怎啼滑擦焦挑弗味毡柳诫第十章胶体汤儆第十章胶体汤儆

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