软物质Chap_4_-1

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1、4.溶胶的运动性质¾扩散¾扩散¾布朗运动¾渗透压¾沉降¾布朗运动布朗运动公式（Einstein，1905）−RTtx=N3πηrA其中NA为Avogadro常数；η为黏度，r为颗粒的粒径。改式导出了位移与黏度、粒径、时间和温度的关系。布朗运动的验证J.PerrinSvedberg¾胶体体系的渗透压布朗运动的起因扩散的微观基础半透膜是一种可以透过溶剂但不能透过溶质的膜。对于理想的半透膜，渗透压服从：πV=nRTvan’tHoff公式π=cRT/M可以利用之测算热力学稳定胶体的胶束聚集数和高分子的相对分子量。最大的优点是不受小分子与盐分的干扰。（

2、无法测盐和小分子所引起的渗透压）¾沉降渗透压的应用对于大分子，如高分子和生物分子体系，只有在浓度极稀测定分子量：的情况下，才能满足理想溶液所要求的分子之间无相互作用的要求。如对于相对分子质量的50K的高聚物10g溶于1L水中，通常做法，对下式取若干个浓度对渗透压作图，然后将浓采用冰点降低法：度外推至0，求得分子量(Zimm作图法）。ΔT=Kg/M=1.86×10/50000=0.0037°Cff2π/c=RT(1/M+Ac+Ac+...)23如采用渗透压法：Au粒子的直径,nm沉降1cm所需的时间π=nRT/V=10×0.082×293/50

3、000=0.0048atm≈5cm水柱100nm16h其中c为溶液浓度(g/ml),A2和A3分别为第二和第三维里系数，分别表示10nm68d颗粒或大分子与溶剂的相互作用，颗粒和大分子之间的相互作用。1nm19a¾小颗粒的散射光•Reyleigh公式5.分散体系的光学性质前提条件：粒子为球形；非导体；粒子尺寸＜1/15～1/20波长；粒子间无作用òTyndall效应243c2⎛n2n2⎞2πυ−I=I=⎜21⎟ITyndall效应当一束强烈的光线射入溶胶后，在∫θ4⎜n22n2⎟0¾小颗粒的散射光λ+入射光的垂直方向或溶胶的侧面可⎝21⎠Re

4、yleigh公式以看到一发光的圆锥体（如图所式中，I：散射光强，I入射光强，c单位体积中的质点数，v单个粒子的体0：示）。这种被丁铎尔(Tyndall)首先积，λ：入射光波长，n,n为分散介质和分散相的折射率，并假定散射波和发现的现象称为"丁铎尔效应"。入射波光波长相等。12¾利用散射测量颗粒大小和浓度丁铎尔效应是光散射现象的结果。光散射是指当入射光的从Reyleigh公式可得出如下结论：4波长大于分散质粒子的尺寸时，在光的前进方向之外也能I∝1/λ，波长越短，散射越强；2¾胶体的光和色观察到的发光现象。反之，当入射光的波长小于分散质粒I∝υ

5、，但有一个范围，如果颗粒尺寸大于1/2λ，无散射；子的尺寸时，则发生光的反射。如悬浮液体系由于光的反I∝c，质点越多，散射光越强；n与n差别越大，散射光越强；射而呈混浊状。12cosθ=1的时候，散射光最强。¾利用散射测量颗粒大小和浓度ò粒度分析的种类激光粒度分析法ò显微镜法：光学显微镜的测量范围0.8～150um;可以直接观察颗在纳米材料的分析和研究中，经常遇到的纳米颗粒粒的形状，以及是否团聚等。缺点：代表性差，结果重复性差，测量速度慢。是指颗粒尺寸在纳米量级(1～100nm)的超细颗粒。ò沉降法：可以测量质量分布、代表性强、仪器价格相对较

6、低。缺由于这类材料的颗粒为纳米级，本身具有小尺寸效点：对于小粒子的测量速度慢而且重复性差、对非球形粒子的误差应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效大、不适合混合物料等。固体材料颗粒度的划分和尺度范围应，因此具有许多常规材料不具备的特性，因而在ò光散射法：目前最为主要的测试方法。具有样品用量少、测量快催化、非线性光学、磁性材料、医药以及新材料等速、重复性好并可在线分析等优点。根据被测体系的粒度范围，又领域有着广阔的应用前景。分为激光衍射式和激光动态光散射式粒度分析方法。在通常的材料粒度分析中，研究的粒度大小一般在100～ò电超声粒度分析法：

7、可以直接测量高浓度分散体系，精度和分析1000nm尺寸范围。而对于纳米材料研究，研究的粒度范纳米材料的粒度大小、分布、在介质中的分散性能范围宽围主要在1～500nm，尤其是1～20nm属于最为关注的尺以及二次粒子的聚集形态对纳米材料的性能具有重度范围。其他：基于布朗运动的分析方法、电泳法、Fisher法、质谱法等要的影响。激光衍射粒度分析法激光光散射粒度分析法¾胶体的光和色粒度分析中应用的光散射原理激光相关光谱粒度分析法散射光与粒径的关系质点的相对大小对散射类型的影响激光衍射粒度仪原理图不同大小粒子Ag溶胶的颜色由于尺寸上的巨大差异，纳米粒子

8、表现出介于相应的分子状态和宏观体相材料中间的性质。以半导体为例，当其尺寸小于材料的Bohr半径三种不同粒径的金溶胶不同大小金溶胶对光的吸收时，电子和孔穴的运动受限于