第二讲胶体的性质ppt课件.ppt

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1、第二讲胶体的性质目录一、胶体的运动性质二、胶体的光学性质三、胶体的电学性质一、胶体的运动性质1.扩散扩散：从高浓度向低浓度的流动，直至“均匀”。Fick第一扩散定律：——单位时间内通过截面A扩散物质的数量；——浓度梯度；——扩散系数。由于在扩散方向上，浓度梯度为负值，故公式前加一负号。一、胶体的运动性质扩散系数的测量孔片光子相关谱法自由交界法最快捷最准确Einstein导出扩散系数D与质点运动的阻力系数f存在以下定量关系：NA——Avogadro(阿伏加德罗)常数k——Boltzman(玻兹曼)常数一、胶体的运动性质若粒子为球形，Stokes定律确定的阻力系数为：——介质粘度r——质点半

2、径由此求出的r称为粒子的流体力学半径(包括溶剂化膜)。流体力学半径对于研究有关的机理很有用。一、胶体的运动性质扩散系数的另一个用处是确定非球形粒子的轴比值，由此判断粒子的形状。首先，用其它方法测出待研究物质未溶剂化时的分子量M，由此计算等效圆球的阻力系数f0：式中，V——粒子比体积，即粒子密度的倒数1/。因为体系中含有大量的粒子，人们常以1mol粒子为基准，并求出粒子或大分子的摩尔质量。一、胶体的运动性质其二，按，自D求出阻力系数f，还可由D判断溶剂化膜的厚度(溶剂化量)。其三，自f与f0计算阻力系数比f/f0。非球形的胶粒的f/f0永远大于1，其值与轴比值(a/b)有关。胶粒越不对称，

3、则f/f0偏离1的程度越大。轴比值(a/b)是指椭圆平面饶自身的一个轴旋转而成的空间体的旋转半轴与最大旋转半径的比值。长椭球体(a＞b)扁椭球体(b＞a)一、胶体的运动性质2.布朗运动布朗运动：早期英国植物学家Brown观察到的植物花粉的运动，后扩展为其它微粒的无规则运动。布朗运动的起因：分子热运动。布朗运动示意图布朗运动是无规则的，向各方向运动的几率均等，但在浓度较高的区域，由于单位体积内质点数较周围多，因而必定是“出多进少”，使浓度降低，而低浓度则相反，这就表现为扩散。扩散是布朗运动的宏观表现，布朗运动是扩散的微观基础。一、胶体的运动性质3.沉降或上浮（1）在重力场中的沉降或上浮一个体

4、积为V，密度为ρ的颗粒，浸在密度为ρ0的介质中，在重力场中颗粒所受的力F应为重力Fg与浮力Fb之差：当ρ＞ρ0时，则下沉，当ρ＜ρ0时，则上浮。相对运动后颗粒产生一个加速度，同时由于摩擦而产生一个运动阻力FV，它与运动速度v成正比，当FV增大到F时，颗粒呈匀速运动，这时有:f为阻力系数一、胶体的运动性质若粒子为球形，Stokes导出：代入：V=4r3/3，得或这就是球形质点在液体中沉降或上浮的沉降公式。可见，在其它条件相同时，与半径成正比，即半径增加时，沉降速度显著增加。粒子越小，沉降速度将很快降低。（1）在重力场中的沉降或上浮一、胶体的运动性质粒子半径(m)v(cm/S)沉降1cm所需

5、时间10-510-610-710-810-97×10-11.7×10-31.7×10-51.7×10-71.7×10-95.9s9.8min16h68d19a球形金属微粒在水中的沉降速度(按=10g/cm3，0=1g/cm3，=1.15mPa·s计算)可以看到，粗分散体系很快沉降，存在动力学不稳定性，也说明布朗运动极其微弱。随着粒子的大小减小到胶体范围，沉降速度极慢。这时主要表现为扩散和布朗运动，动力稳定性明显增加。一、胶体的运动性质上述沉降公式只适用于不超过100m的颗粒分散体系，接近0.1m的小颗粒，还必须考虑扩散的影响。沉降速度与介质的粘度成反比，因此可以通过提高介质的粘度

6、来提高分散体系的稳定性。此外，还根据上述原理设计了落球式粘度计。（1）粒子速度很慢，保持层流状态；（2）粒子是刚性球，没有溶剂化作用；（3）粒子之间无相互作用；（4）与粒子相比，液体看作是连续介质。沉降公式适合条件一、胶体的运动性质等效球体的平均半径r的确定一方面，如果颗粒是多孔絮块或有溶剂化作用存在，由于阻力系数f的增大，沉降速度变慢。另一方面，在实际体系中，完全球形的质点是不多的，大都是不规则颗粒，Stokes定律的应用受到了限制。将以上两种情况都归结为使f增大，把按Stokes公式算出的颗粒半径r称为等效球半径。因此，我们用任何形状的溶剂化的颗粒，采用未溶剂化的密度数值，用沉降与扩散

7、实验进行的粒度分析，得到的是等效球体的平均半径r。一、胶体的运动性质（2）在离心场中的沉降设处于离心力场中的粒子质量为m，体积为V，离开旋转轴的距离为x，则三种力的作用大小为：如匀速运动，则Fc+Fb+Fv=0，所以，2xV(－0)=fv对球形粒子，V=4r3/3，f=6r，代入有：1离心力：Fc=m2x=V2x2浮力：Fb=－V02x3粒子移动时的阻力：Fv=－fv一、胶体的运动性质定积分:式中x