胶体化学第3章 胶体的基本性质ppt课件.ppt

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1、讲述的主要内容溶胶的运动性质溶胶的光学性质溶胶的电学性质溶胶的稳定性质溶胶的流变性质1、溶胶的运动性质胶体的运动性质主要表现在分散相粒子在分散介质中的热运动（布朗运动是其微观表现，扩散作用是其宏观表现）和在重力场中的沉降作用。有些电动现象和流变性质也是在一定条件下粒子运动性质的表现。在溶液中胶体粒子主要受三种力的作用：①重力。粒子在重力作用下是下沉或是上浮取决于其对溶剂的相对密度；②粒子运动时受到的粘滞力；③粒子和分子的固有动能。Brown运动1827年,植物学家布朗(Brown)在显微镜下,看到悬浮在水中的花粉

2、粒子处于不停息的无规则运动状态。布朗运动即为悬浮于液体中的小粒子和分子因液体分子热运动所引起的无规则运动。Brown运动产生的本质分散介质分子以大小不同和方向不同的力对胶体粒子不断撞击而产生的。由于受到的力不平衡，连续地以不同方向、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也变大。粒子越小，布朗运动越激烈。运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。粒子半径大于5μm后，Brown运动就会消失。Brown运动的特点Einstein布朗运动公式平均位移球形粒子——介质的粘度，

3、Pa·s；r——粒子的半径，m；L——阿伏加德罗常数。——在时间间隔t内粒子的平均位移，m；Svedberg用超显微镜,对金溶胶作不同时间间隔t与平均位移测定的实验,验证爱因斯坦-布朗平均位移公式：布朗运动是扩散的微观原因扩散理论在有浓度梯度存在时，物质粒子因热运动而发生宏观上的定向迁移，称为扩散。也就是说粒子从高浓度区向低浓度区迁移的宏观现象。单位时间通过某一截面的物质的量dn/dt与该处的浓度梯度dc/dx及面积大小As成正比，其比例系数D称为扩散系数，负号是因为扩散方向与浓梯方向相反。Fick扩散定律扩散速

4、率浓度梯度扩散系数AB截面面积扩散系数D扩散系数单位浓度梯度下，单位时间通过单位面积的物质的量。是描述体系中粒子扩散能力的物理量。单位：m2s-1对于球形粒子，D可由爱因斯坦－斯托克斯方程计算：可见，粒子越小，扩散系数越大，扩散能力越强。胶体粒子扩散速率要比真溶液小几百倍。D测量孔片法；自由交界法；光子相关谱法。注意1)当胶体粒子为多级分散时，由公式求得的为粒子平均半径；2）若粒子非球形，则算得半径为表观半径；3）若粒子有溶剂化，算出半径为溶剂化粒子半径。在重力作用下沉降在重力场中，分散相粒子和分散介质可因密

5、度不同而分离：分散相粒子密度比分散介质密度大，粒子将沉降；反之，则上浮。在发生沉降作用时，分散相粒子的浓度随距体系上界面距离不同而不同，即有浓度梯度。多相分散系统中的粒子，因受重力作用而下沉的过程，称为沉降。沉降与布朗运动所产生的扩散为一对矛盾的两个方面。在重力作用下沉降应用介质中粒子所受重力的作用,得到了球形粒子沉降速度公式为在其他条件相同时，半径增大，沉降速度显著增加。粒子越小，沉降速度将很快降低。增加粘度，提高分散粒子的介质中的稳定性，加入增稠剂。球形金属微粒在水中的沉降速度(按=10g/cm3,0=1

6、g/cm3,=1.15mPas时的计算值)粒子半径/cms-1沉降1cm所需时间10-3cm1.7×10-15.9s10-4cm1.7×10-39.8min100nm1.7×10-516h10nm1.7×10-768d1nm1.7×10-919a在离心力场中的沉降在离心力场中，沉降公式仍可用，只是离心加速度2x代替重力加速度。同时，粒子在沉降过程中，x会改变，也是一个变值，将改成dx/dt。x1和x2分别为离心时间t1和t2时界面和旋转轴之间的距离。沉降平衡计算公式C1,C2——在高度h1,h2处粒

7、子的数密度；M——摩尔质量；,0——粒子、介质的密度。平衡时粒子数密度随高度分布的分布定律1)该式只适用于粒子大小相等的体系，但形状不限；2)粒子越重（M大），随h增加，浓度降低越快。3)实际上达到沉降平衡需要很长时间,温度波动引起对流会妨碍沉降平衡建立。适用范围粒子浓度随高度的变化体系粒子直径/nm粒子浓度降低一半时的高度氧气0.275km高度分散的金溶胶1.86215cm粗分散金溶胶1862×10-5cm藤黄悬浮体2302×10-3cm沉降与沉降平衡沉降扩散分散相分布真溶液均相粗分散系统沉于底部胶

8、体系统平衡形成浓梯当分散相粒子足够小时，扩散作用使粒子在介质中趋于均匀分布：沉降与扩散是两个互相对抗的作用。在具体体系中，沉降与扩散哪种作用占优势视粒子大小和力场强弱而定。粒子粗大，力场强时，沉降作用占主导地位；粒子小，力场弱，扩散作用起主导作用；这两种作用接近时，形成沉降－扩散平衡状态。2、溶胶的光学性质www.themegallery.com丁达尔效应溶胶丁达