【正文】 209 π1 c os22nnVCIIl n n???? ??? ?????單位體積溶膠的散射光強度 入射光強度 觀察方向與入射光方向的夾角 觀察者與散射中心的距離 單位體積中的粒子數(shù) 單個粒子的體積 分散相的折射率 分散介質(zhì)的折射率 入射光波長 短波的藍紫光容易散射： 晴朗天空和海洋呈蔚藍色 (密度漲落引起折射率差異產(chǎn)生散射 )； 晨曦和晚霞呈橙紅色 (透過光 )； 旋光儀用鈉光，危險信號燈用紅光，汽車防霧燈用黃光，養(yǎng)路工、環(huán)衛(wèi)工衣服、校車用橙黃色 (黃紅光不易散射，穿透力強 )。 2022/5/29 膠體化學 15 第三節(jié) 溶膠的動力性質(zhì) Kiic properties of colloids 布朗運動 Brownian motion（英， 1827） ： 在超顯微鏡下可觀察到膠體粒子在介質(zhì)中不停地作無規(guī)則的運動，即 布朗運動 。若每隔一定時間記錄某特定膠粒的位置，則得一條完全不規(guī)則的運動軌跡 （一團亂麻，處處連續(xù)處處不可微） . 布朗運動是介質(zhì)分子熱運動的結(jié)果，可視為分散相粒子的熱運動。 膠粒在不同時刻以不同速率向不同方向作無規(guī)則運動。 2022/5/29 膠體化學 16 據(jù)分子運動論可得 愛因斯坦 布朗平均位移公式 （ 1905） ： 1 / 23 πR TtxLr ????????t 時間間隔內(nèi)粒子的平均位移 阿伏加德羅常數(shù) 粒子半徑 介質(zhì)粘度 溫度越高、粒子越小、介質(zhì)粘度越小，布朗運動就越激烈。 擴散和滲透壓 diffusion and osmotic pressure： 因溶膠粒子遠比小分子大且不穩(wěn)定，不能制成較高的濃度，故其擴散作用和滲透壓表現(xiàn)得很不顯著 （擴散慢，滲透壓低） 。 2022/5/29 膠體化學 17 擴散： 粒子自發(fā)從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)定向遷移的現(xiàn)象。 菲克第一定律 Fick’s first law： sddncDAtx??*菲克第一定律只適用于濃度梯度不變的情況。一般地，應用 菲克第二定律 Fick’s second law： 單位時間通過某截面的物質(zhì)的量 單位： m2s 1 濃度梯度 截面積 擴散方向和濃度梯度方向相反 擴散系數(shù) d d dd d dccDt x x??? ????22ddcDx假設擴散系數(shù)不受濃度影響 2022/5/29 膠體化學 18 球形粒子的擴散系數(shù)可由 愛因斯坦 斯托克斯方程 計算： 6 πRTDLr ??結(jié)合 愛因斯坦 布朗平均位移公式： 1 / 23 πR TtxLr ????????22xDt?它是愛因斯坦 布朗公式的另一種形式，據(jù)此可測量擴散系數(shù) D。 再由愛因斯坦 斯托克斯方程得粒子半徑，即可求得摩爾質(zhì)量： 34 π3M r L???溶膠的 滲透壓： nRTV??很小，一般只有幾個 Pa。 2022/5/29 膠體化學 19 沉降平衡 sedimentation equilibrium： 沉降： 粒子因受重力作用而下沉的現(xiàn)象。 導致濃度差，導致擴散。 重力和擴散力相等時，達 沉降平衡： 粒子沿高度方向形成一定的濃度梯度，系統(tǒng)呈動力穩(wěn)定性。 貝林 Perrin 高度分布定律： 0221130 2 1l n 1 ( )4π3 ( ) ( )C MghhC RTr L ghhRT??????? ? ? ?????? ? ? ?C1(2)是高度 h1(2)處單位體積中的粒子數(shù)， M是粒子的摩爾質(zhì)量， g是重力加速度， ρ0和 ρ分別是介質(zhì)和粒子的密度 h1 h2 h 2022/5/29 膠體化學 20 貝林 Perrin 高度分布定律： 0221130 2 1l n 1 ( )4π3 ( ) ( )C MghhC RTr L ghhRT??????? ? ? ?????? ? ? ?C1(2)是高度 h1(2)處單位體積中的粒子數(shù)， M是粒子的摩爾質(zhì)量， g是重力加速度， ρ0和 ρ分別是介質(zhì)和粒子的密度 此式和氣體隨高度分布公式完全相同。 對氣體 2211CpCp?011???? ? ?2211ln p Mg hhp RT? ? ? 0 M ghRTp p e ??h1 h2 h 2022/5/29 膠體化學 21 粒子勻速沉降時，其 粘滯阻力 = 重力 – 浮力 ： 3046 π π ( )3r r g? ? ? ???092 ( )r g????? ?斯托克斯 Stokes 方程 據(jù)此可測粒子半徑或溶液粘度 (落球式粘度計 )。 一般，溶膠粒子太小，沉降速度過于緩慢以至無法測定。用轉(zhuǎn)速極高的 “ 超離心機 ” 可大大加速沉降，擴大測量范圍。 h1 h2 h 2022/5/29 膠體化學 22 第四節(jié) 溶膠的電學性質(zhì)和穩(wěn)定性 Electrical properties and stability of colloids 溶膠的穩(wěn)定性主要取決于其電學性質(zhì)：膠粒帶電 （同電相斥） 。 正溶膠 負溶膠 ： 氫氧化鐵，氫氧化鋁，氧化釷 (鋯 ) ： 金 /銀 /鉑，硫 /碳 /硒，硅酸，硫化物 (As2S3)，氧化釩 (錫 ) 膠粒帶電的原因： ① 膠粒 表面選擇吸附 溶液中含相同元素的離子 （ Fajans 規(guī)則） 。 ② 膠粒 表面分子電離 。 如 AgI 溶膠： AgNO3 + KI == KNO3 + AgI(溶膠 ) 如硅酸溶膠：表面 H2SiO3 分子電離出 SiO32 而帶負電。 大分子如蛋白質(zhì)溶膠： H2NPrCOOH == H3N+PrCOO 凈電荷為零時的 pH值稱為蛋白質(zhì)的 等電點 isoelectric point。 2022/5/29 膠體化學 23 因膠粒帶電，故介質(zhì)必帶等量相反電荷 （整個溶膠為電中性） 。 在外電場作用下，固 （分散相 ——膠粒） 、液 （分散介質(zhì)） 兩相可發(fā)生相對運動： 電泳 electrophoresis 和 電滲 electroosmosis。 在外力作用下，迫使固、液兩相作相對運動時又可產(chǎn)生電勢差：沉降電勢 sedimentation potential 和 流動電勢 streaming potential。 這些現(xiàn)象 (含 電動電勢 )統(tǒng)稱 電動現(xiàn)象 electrokiic phenomenon。 2022/5/29 膠體化學 24 電泳裝置 電泳和電滲 electrophoresis and electroosmosis： + ? NaCl稀溶液 Fe(OH)3溶膠 清晰界面 在外電場作用下，膠體粒子在分散介質(zhì)中定向移動的現(xiàn)象。 電泳現(xiàn)象說明膠粒是帶電