胶体化学 优秀课件

爱因斯坦-布朗平均位移公式
12
x
RTt
3Lr
平均位移公式有力地证明了分子运动论完 全适用于溶胶分散系统。就质点运动而言，溶 胶分散系统与分子分散系统并无本质区别。
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2. 扩散
对存在浓度梯度的溶胶分散系统，由较 高浓度一侧进入较低浓度一侧的质点数更多， 总的净结果是溶胶粒子由高浓度向低浓度定 向迁移，即为溶胶粒子的扩散。
胶体化学 优秀课件
胶体化学和人类生活密切相关，如江河 湖海、工业废水是液溶胶系统，大气是气溶 胶系统，人体各部分组织是含水的胶体。此 外，人类的衣、食、住、行等无不与胶体相 关，随着科技的发展，胶体化学发挥越来越 重要的作用。
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胶体化学研究的对象是高度分散的多相 系统。把一种或几种物质分散在一种介质中 所构成的系统，称为分散系统。被分散的物 质称为分散相，而令一种呈连续分布的物质 称为分散介质。
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§12.4 溶胶的电学性质
1. 电动现象
在外电场或外力作用下，溶胶中固、液两 相发生与电势差有关的相对运动称为电动现象。
(1) 电泳：在外电场的作用下，溶胶粒子 在分散介质中定向移动的现象。
(2)电渗：在外电场作用下，若溶胶粒子 不动(吸附固定于棉花或多孔物质)，而液体介 质定向移动的现象。
2. 瑞利公式
(1) 只有溶胶有明显的丁铎尔效应； (2) 蓝、紫光散射最强，红光散射最弱； (3) 分散相和分散介质折射率相差越大，乳光 效应越强； (4) 乳光强度又称为浊度。
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3. 超显微镜
超显微镜在黑暗的视野下，从垂直于入射光 的方向上观察，可以在整个黑暗的背景内看到一 个个闪闪发光、不断移动的光点，恰似黑夜观天 可见满天星斗闪烁。
菲克第一定律：
dn
dc
dt DAs dx
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扩散系数D的物理意义：单位浓度梯度下，
单位时间通过单位面积的物质的量。单位为 m2·s-1。
对于球形粒子，扩散系数D可由爱因斯坦-斯 托克斯方程计算：
D RT
6Lr
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3. 沉降与沉降平衡
多相分散系统中的粒子，由于重力的作 用而下沉的过程，称为沉降。分散相粒子所 受作用力情况分为两方面：① 重力的沉降作 用；② 浓差导致的扩散作用。
超显微镜可以近似测定粒子大小，
r
13
43m
43BC13
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§12.3 溶胶的动力学性质
1. 布朗运动
在溶胶分散系统中，溶胶粒子处于永不 停息、无规则的运动之中，这种运动称为布 朗运动。是分子热运动的必然结果，是胶粒 的热运动。
与真溶液中的分子热运动无本质区别， 符合分子运动规律。
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当被分散物质，以分子、原子或离子 (质点直径d<1 nm)形式均匀地分散在分散 介质中时，形成的系统即为真溶液。
真溶液分为固态溶液、液态溶液和气相 溶液。
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分散相粒子直径d>1000nm的分散系 统称为粗分散系统。包括悬乳液、乳状液、 泡沫、粉尘等。有明显的相界面。是热力学 不稳定系统。
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分散相粒子直径介于1~1000 nm之间 的高分散系统即为胶体系统。分散相可以是 多原子或分子(103 ~ 106 个)组成的有界面 的粒子，也可以是没有相界面的大分子或胶 束，前者称为溶胶，后者称为高分子溶液或 缔合胶体。
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（1）溶胶：由而溶胶是热力学不稳定系统。 其有许多不同于真溶液和粗分散系统的性质。
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(3) 流动电势：在外力的作用下，迫使 流体通过多孔隔膜(或毛细管)定向流动，多 孔隔膜两端所产生的电势差，称为流动电势。
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§12.1 溶胶的制备
粗 分 散 系 统 分 大 散 变 法 小胶 体 系 统小 聚 变 集 大 法 分 子 分 散 系 统
d > 1 0 0 0 n m
1 0 0 0 n m > d > 1 n m
d < 1 n m
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1. 分散法
利用机械设备，将粗分散的物料分散成高分 散的胶体。分散过程所消耗的电功或机械功，远 大于系统的表面吉布斯函数变，大部分能量以热 的形式传导给环境。 (1) 胶体磨：分干法和湿法。 (2) 气流粉碎机：粉碎程度1um以下。 (3) 电弧法：制备金属水溶胶。
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§12.2 溶胶的光学性质
1. 丁铎尔效应
在暗室里，将一束经聚集的光线投射到 溶胶上，在与入射光垂直的方向上，可以看 到一个发亮的光锥，此为丁铎尔效应。丁铎 尔效应的实质是光的散射。丁铎尔效应又称 乳光效应，散射光的强度可以用瑞利公式计 算。
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2. 凝聚法
由分子(或原子、离子)的分散状态凝聚为 胶体分散状态的一种方法。 (1) 物理凝聚法：将蒸气或溶解状态物质凝聚。 分为①蒸气凝聚法；② 过饱和法。 (2) 化学凝聚法：利用生成不溶性物质的化学反 应，通过控制析晶，使其停留在胶核尺度。
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3. 溶胶的净化
过量的电解质或杂质影响溶胶的稳定性， 需要去除。常用渗析法。该法利用胶粒不能透 过半透膜的特点，分离出电解质或杂质。如用 羊皮纸、动物的膀胱膜、硝酸或醋酸纤维素制 成的半透膜，将溶胶装入膜内，在放入流动的 水中，经过一定时间的渗透作用，可达到净化 的目的。
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（2）高分子溶液：它们的分子大小虽 然已经达到1~1000 nm范围，但由于不存 在相界面，且不会自动发生聚沉，因而属于 均相热力学稳定系统。高分子溶液也称为亲 液胶体(没有相界面，分散相以分子形式溶 解，亲和力较强)。
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（3）缔合胶体：或称为胶体电解质， 分散相是由表面活性剂缔合形成的胶束。通 常以水作为分散介质，分散相和分散介质有 很好的亲和性，因此也是热力学稳定系统。
粒子小，扩散作用为主；粒子大，沉降 作用为主；粒子大小相当，重力作用与扩散 作用相近，构成沉降平衡。
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3. 沉降与沉降平衡
微小粒子在重力场中的沉降平衡，
lnC C1 2 M RT g10h2h1
大气分子的浓度随距地面高度而变化， 亦可建立重力场中的沉降平衡，
ln
p2 p1
M RTgh2