溶胶的物理化学性质课件.ppt

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1、溶胶的物理化学性质一、溶胶的运动性质二、溶胶的光学性质三、溶胶的电学性质11.扩散由于溶胶中体积粒子数梯度的存在引起的粒子从体积粒子数高区域向低区域的定向迁移现象叫扩散。扩散属于物质在无外力场时的传质过程，即自发过程。一、溶胶的运动性质2溶胶中的分散相粒子的扩散遵守费克定律。(dm/dt)为单位时间内通过截面积A扩散的粒子数。一、溶胶的运动性质3应用：(1)应用Einstein第一扩散公式，可以求出扩散系数D(m2/s)。反之，若有了D和η，则可算出r（r为胶粒的流体力学半径，r为平均值）。(2)计算非球形胶粒的轴比值(

2、a/b)NA为Avogadro常数6.022×1023mol-1；η为介质粘度；r为球形胶粒半径。阻力系数：f＝6πηr一、溶胶的运动性质41827年，英国植物学家布朗（Brown）在显微镜下观察到花粉在水面上不停地做无规则运动。布朗运动：微粒的连续、无规则运动。扩散是布朗运动的宏观表现，而布朗运动是扩散的微观基础。溶胶中分散相粒子的扩散作用是由布郎运动引起的。2.布朗运动一、溶胶的运动性质51905年，Einstein研究了布朗运动中，粒子的平均位移与粒子半径、介质粘度、温度和位移时间之间的关系，得到著名的“Einst

3、ein布朗运动”公式。式中各变量均可由实验确定，故利用此式可以求出微粒半径r，也可求得Avogadero常数NA。适用条件：主要用于胶体分散体系，粗分散体系中粒子布朗运动不明显。一、溶胶的运动性质6意义：悬浮在液体介质中微粒的平均自由路程与观察时间和扩散系数的关系。适用条件：与前式相同，实际上D=(RT)/(6πηrNA)一、溶胶的运动性质7爱因斯坦关于布朗运动的理论说明了布朗运动的实质就是质点的热运动。反过来，布朗运动也成为分子热运动的强有力的实验证明。总之，在运动性质方面，胶体体系和分子分散体系并无本质区别，其中的质

4、点运动都服从同样的普遍规律——分子运动理论。8溶胶中的分散相粒子由于受自身的重力作用而下沉的过程称为沉降。沉降是溶胶动力学不稳定性的主要表现。两种方向相反的作用力:(1)重力；(2)扩散力(由布朗运动引起)。重力使粒子沉降；而介质的粘度及布朗运动引起的扩散作用阻止粒子下沉。沉降与扩散相互抗衡，达到稳定状态，称为沉降平衡或沉积平衡。3.沉降一、溶胶的运动性质9胶体粒子的布朗运动与气体分子的热运动实质上相同，因此，沉降平衡时胶粒随高度变化的分布规律可以用大气压随高度的分布形式描述。式中，ρ为胶粒密度，ρ0为介质密度。10(a

5、)沉降速率(sedimentationvelocity)球形颗粒所受下沉力按Stokes定律颗粒将受到反方向的摩擦力当，加速沉降将变为匀速运动，沉降速率(1)在重力作用下的沉降（沉降公式）一、溶胶的运动性质111213沉降速率公式的应用：粘度测定在被测液体中让一定半径一定密度的小球降落，测定通过一定距离的时间求得沉降速度，由沉降速率公式计算粘度η14沉降分析装置图在量筒中充满已匀化的粗分散系统样品，测定小盘中沉降的物质量随时间的变化，由沉降速率公式计算颗粒半径。(b)沉降分析－称重法沉降分析主要是考察粒度分布。通常使用沉

6、降天平进行沉降分析。常用的沉降天平是一种扭力天平。一、溶胶的运动性质15胶粒很小，在重力场中的沉降速度极为缓慢，有时无法测定其沉降速度。1924年，瑞典人Svedberg发明了超离心机，转速10～16万r/min，离心力约为地心引力的106倍。（普通离心机转速一般为3000～5000r/min）利用超离心机加快沉降速率，大大扩大了测定沉降速率的范围。可把它应用于胶团的摩尔质量或高聚物的摩尔质量的测定上。(2)在离心力场中的沉降一、溶胶的运动性质16式中x1和x2分别为离心时间t1和t2时从旋转轴到溶胶中某一平面的距离。1

7、7溶胶的物理化学性质一、溶胶的运动性质二、溶胶的光学性质三、溶胶的电学性质18(1)丁达尔效应(Tyndalleffect)当一束会聚的光线透过溶胶时，在入射光的垂直方向可看到一个光亮的圆锥体，这称为丁达尔现象或丁达尔效应。丁达尔效应是溶胶的特征。用丁达尔效应可鉴别小分子溶液、大分子溶液和溶胶。（小分子溶液无丁达尔效应，大分子溶液丁达尔效应微弱）原因：是胶粒对光散射的结果(散射是指除入射光方向外，四面八方都能看到发光的现象)。1.光散射二、溶胶的光学性质19(2)Rayleigh散射定律式中，I为散射光强度；I0为入射光

8、强度；c为单位体积中的质点数；v为单个粒子的体积；λ为入射光波长；n1和n2分别为分散介质和分散相的折射率。散射光强度与入射光波长的4次方成反比。散射光强度与单位体积中的质点数c成正比。（“浊度计”的设计原理）散射光强度与粒子体积的平方成正比。散射光的强度可用瑞利公式表示：20瑞利(LordJ.W.Rayleigh)