第二章 纳米粉体分散的胶体科学基本原理

x－－观察时间t内的平均位移 r－－微粒的半径 η－－介质的粘度 NA－－阿伏加德罗常数
这个公式把粒子的位移与粒子的大小、介质粘度 、温度以及观察时间等联系起来。
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沉降平衡
溶胶是高度分散体系，胶
粒一方面受到重力吸引而下降，
另一方面由于布朗运动促使浓 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，
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作业
1、名词解释： 分散体系、分散相、分散介质 2、根据分散相粒子大小不同，举例说明 分散体系可区分为那些类型，各自的 特性有哪些？ 3、根据分散相是否亲液，胶体可以区分 为哪两种类型？判断依据是什么？分 别具有哪些特点？
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第2节 胶体的动力学性质
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（1）按分散相粒子的大小分类
1.分子分散体系 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，分子半径大小在10-9 m以 下 。通常把这种体系称为真溶液，如CuSO4溶液。 2.胶体分散体系 分散相粒子的半径在1 nm~1000nm之间的体系。目 测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。 3.粗分散体系 当分散相粒子大于1000 nm，目测是混浊不均匀体 系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。
气-固溶胶 烟，含尘的空气
气-液溶胶 雾，云
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第二章 第1节
胶体的本质：是物质以一定分散程度 而存在的一种状态，而不是一种特殊 物质的固有状态
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胶体体系的3个特征
1、高度分散的多相性 2、动力源自文库稳定 3、热力学不稳定性
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（3）按胶体溶液的稳定性分类
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Brown运动的本质
1905年和1906年爱因 斯坦（Einstein)和斯莫鲁霍 夫斯基（Smoluchowski)分 别阐述了Brown运动的本质。 认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和不同方向的力 对胶体粒子不断撞击而产生的，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。
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（2）按分散相和介质聚集状态分类
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：
液-固溶胶： 油漆、AgI溶胶等
液-液溶胶： 牛奶、石油原油等乳状液
液-气溶胶： 泡沫
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（2）按分散相和介质聚集状态分类
2.固溶胶
将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为 不同状态时，则形成不同的固溶胶：
2.亲液溶胶 胶体中的分散相粒子与分散介质是彼此润湿的。 一旦将溶剂蒸发，分散相粒子便会析出，再加入 溶剂，又可形成溶胶。 亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。
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第二章 第1节
亲液溶胶和疏液溶胶 根据分散相是否亲液 判断依据是体系经干燥后能否被再次分散。 亲液溶胶是热力学稳定、可逆的体系 疏液溶胶属于热力学不稳定体系。即需要外力来 破坏粒子间的团聚，才能稳定存在一段时间。同 时其稳定向受体系盐浓度的影响。 如果用水作为分散介质（溶剂），则胶体被分成 亲水体系和疏水体系。 本课程研究的纳米粉体的分散属于疏水体系
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布朗运动
1903年发明了超显微 镜，为研究布朗运动提供 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，布朗运动 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。（播放短片）
固-固溶胶 固-液溶胶 有色玻璃，不完全互溶的合金 珍珠，某些宝石
固-气溶胶 泡沫塑料，沸石分子筛
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（2）按分散相和介质聚集状态分类
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 气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均体系 ，不属于胶体范围
1.憎液溶胶
半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子
分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是
热力学上的不稳定体系。
一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成
溶胶，是 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘
化银溶胶等。 这是胶体分散体系中主要研究的内容。
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（3）按胶体溶液的稳定性分类
当半径大于5 m，Brown运动消失。
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Brown运动的本质
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第二章 第2节
爱因斯坦利用分子运动论，并假定胶体粒子是球 形的，得到粒子作布朗运动移动的平均位移公示
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纳米粉体的分散 及表面改性
材料学院 王晓冬
第二章 纳米粉体分散的胶体科学基本原理
1
胶体状态的本质
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胶体的动力学性质
胶体的表面电荷及双电层结构
胶体的电动现象
胶体的稳定与失稳
分子间作用力及宏观物体的相互作用能
纳米材料导论-第一章
第二章 纳米粉体分散的胶体科学基本原理
胶体的动力学性质
• Brown 运动 • 胶粒的扩散
• 溶胶的渗透压
• 沉降平衡
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布朗运动
1827 年植物学家布朗(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
为布朗运动。 但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有 得到阐明。
第1节 胶体状态的本质
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第二章 第1节
分散体系：把一种物质或几种物质分散在 另一种物质中所构成的体系
分 散 相：分散体系中被分散的物质
分散介质：分散相所分散其中的物质
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常见的分散体系
云 牛奶 珍珠
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分散体系分类
分类体系通常有三种分类方法： •分子分散体系 按分散相粒子的大小分类： •胶体分散体系 •粗分散体系 •液溶胶 按分散相和介质的聚集状态分类： •固溶胶 •气溶胶 •憎液溶胶 按胶体溶液的稳定性分类： •亲液溶胶