胶体与界面化学解析

= nidi3
6 ni
=
6
fid3i
1
体积平均直径 dv =(
f
i
d
3 i
)
3
制备 净化
例图：
例图：
析出物质浓度
溶解度S
相对过饱和度
D= RT
6 • L
沈钟二版P16－19
简单渗析 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。
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。
2016.3.3-6.24
《界面化学基础》 朱步瑶，赵振国 化学工业出版社 《表面化学》 顾惕人、邓季铭等编 科学出版社 《应用胶体化学》 候万国等编 科学出版社
主要介绍内容
第一章 绪论 第二章 胶体分散体系的制备和性质 第三章 界面现象和吸附 第四章 表面活性剂 第五章 乳状液 第六章 凝胶 第七章 常用吸附剂的结构、性能和改进
如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快 渗析速度。
小结：溶胶的净化
将胶体中的电解质及杂质除去 与粗粒分开 1. 沉淀 胶体不沉
2. 过滤 胶体通过
与分子离子分开 1. 超离心机 胶体沉淀 2. 超过滤 胶体不通过 3. 渗析作用 4. 层析………..
超过滤装置
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。
• Rayleigh散射定律
• 乳光计原理 • 浊度 • 其他光散射理论 • 溶胶的颜色
四、超显微镜与粒子大小的近似测定
• 超显微镜的特点 • 超显微镜的类型
（沈钟P41 2-26）
I
24 3N 2 4
(
n12 n22 n12 2n22
)2
I
0
（P422-27） （沈钟P42
区别）
I
24 3N 2 4
成都科技大学罗澄源（物化实验）
D= RT
6 • N0
爱因斯坦第一扩散公式
M=（
4 3
3）N0
（沈钟P30）
文献:
当胶团形状为长椭球体时，流体力学半径与 椭球体长短轴存在如下关系:
Einstein认为，溶胶粒子的Brown运动与分 子运动类似，平均动能为 3 kT。并假设粒子 是球形的，运用分子运动论的2 一些基本概念 和公式，得到Brown运动的公式
计算出对应的F（r）
F(r) lim p2 p1 r0 r2 r1
Hale Waihona Puke t2 rd2p dt 2⑧ 质量分数――半径分布曲线 F（r） r
（某一定大小粒子所占质量分数――即沉降分析）
应用广泛：颜料、土壤学、硅酸盐等工业。
§2.4 溶胶的光学性质
一、Tyndall效应 二、光散射现象 三、经典光散射理论
9
(
0 )g
=k'r 2
吊杆 沉降分析装置示意图：
液面
悬
浮h
砝码
液
称盘 容器
步骤：①将称盘浸入悬浮液中立即记时；
②记录不同时间称盘内的沉淀量P
t1 t 2 t 3…… (开始间隔10－15S ,以后每 P1 P2 P3 ……隔20－30S,最后每隔5min)
③量出h，测量悬浮液温度 数据处理：
可知 等数据
（推导过程复旦物化实验）
③在沉降曲线上，取若干点：各点切线斜率为 dp
dt
④
dp dt
--t
作图，得一曲线，再取若干点， 求切线斜率 d2p
dt 2
⑤
i
h ti
（液面至称盘高度除称量时间）
⑥ i 求 ri
（用
2r 2
9
(
0 )g
）
-t ⑦ d2p dt 2
作图，在此曲线上选取若干点读出
d2p dt 2
① P→t 作曲线 （胶粒沉淀量―时间关系）
② 在ti 处作切线，交纵轴Pi
Pi表示在时间ti时，半径大于ri的微粒完全沉降的 沉降量。 P2与P1之差是半径介于r1与r2所有胶粒的沉淀量。
r=r2 -r1 0时 该区间的质量分数
F (r)
lim
r 0
p2 r2
p1 r1
2t2 r
d2p dt 2
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。
达沉降平衡时，粒子浓度－高度分布：
RT D=
6 N0
贝林高度 分布公式
对多级分散体系(粒子有大有小) ，沉降分析求其 中某一定大小粒子所占的质量分数（粒度分布）
沉降速度
2r 2
1
x
RT N0
t
3r
2
RT D=
6 N0
1
x 2Dt 2
爱因斯坦第 二扩散公式
1
x
RT N0
t
3
r
2
x
2Dt
1 2
（沈钟P32例）
多相分散系统中的物质粒子，因受重力作用而下沉过程称为沉降。
斯托克斯定律
沉降公式 沈钟P35
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。
界面化学也是一门古老而又年轻的科学
§2-1 概述 §2-2 胶体系统的制备和净化 §2-3 溶胶的动力性质 §2-4 溶胶的光学性质 §2-5 溶胶的电学性质 §2-6 胶体的稳定性 §2-7 胶体分散体系的流变性质
§2-1 概述
一、分散体系的分类及特点 二、质点的大小和分散度 三、质点的形状
面均直径 ds：表面积平均直径
测定胶粒总数后，自吸附实验求得胶粒的平均表面 积 A ，再由表面积折算胶粒直径。
A＝ n i Ai ni
＝n i di 2
ni
＝
fidi2
1
A＝（ds )2 表面积平均直径 ds＝( fidi2 )2
体均直径 dv
V= (dv )3
6
V=
ni vi ni
(
n12 n22 n12 2n22
――指扩散、布朗运动、沉降与沉降平衡
一、扩散
扩散速度
Fick第一扩散定律 Fick第二扩散定律
扩散系数 D的应用
二、布朗运动 三、沉降与沉降平衡
沉降速度 沉降平衡 沉降分析
扩散速率
负值
D= RT
6r • N0
爱因斯坦第一扩散公式
结论：①就体系而言：浓度梯度越大，质点扩散越快 ②就质点而言：半径越小，扩散能力越强，扩散速度越快。
第一章 绪论
§1-1 课程简介 §1-2 学科发展史
一、发展历史简介 二、发展动力 三、特点 四、近代胶体与界面化学的研究特点
从历史角度看，界面化学是胶体化学的一 个最重要的分支，两者间关系密切。而随着 科学的发展，现今界面化学已独立成一门科 学。 有关“界面现象”或“胶体与界面现象” 的专著在国内外已有多种版本。