物理化學(xué)第十二章ppt課件-wenkub
2023-05-16 12:09:26 本頁面
【正文】 3r r g? ? ? ???092 ( )r g????? ?斯托克斯 Stokes 方程 據(jù)此可測(cè)粒子半徑或溶液粘度 (落球式粘度計(jì) )。 2022/5/29 膠體化學(xué) 19 沉降平衡 sedimentation equilibrium： 沉降： 粒子因受重力作用而下沉的現(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。 膠粒在不同時(shí)刻以不同速率向不同方向作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。 分散相的折射率 分散介質(zhì)的折射率 大分子溶液因分散相（溶劑化）與分散介質(zhì)的折射率極接近，故乳光效應(yīng)也很弱。 它是強(qiáng)光源暗視野顯微鏡，看到的并非粒子本身，而是其乳光（光點(diǎn)），因此分辨率大大提高。 其它分散系也會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象，但遠(yuǎn)不如溶膠顯著，故丁鐸爾效應(yīng)是鑒別溶膠的最簡(jiǎn)便的方法。 滲析和超過濾不僅用于提純?nèi)苣z及高分子化合物，還廣泛用于污水處理，去除中草藥中的淀粉等高分子雜質(zhì)以提取有效成分。 ∞ 水 水 溶膠 + ? 2022/5/29 膠體化學(xué) 9 電滲析 可以說是一種除鹽技術(shù)，廣泛用于分離提純物質(zhì)，尤以制備純水和處理三廢最受重視。 膠體化學(xué) 即研究膠體和相近系統(tǒng)的形成、破壞及其物理化學(xué)性質(zhì)和變化規(guī)律的一門科學(xué)。 2022/5/29 膠體化學(xué) 5 1861， 格雷厄姆 Graham(英 )提出： 膠體 colloid——擴(kuò)散慢 、 不易結(jié)晶 、 易成粘稠狀； 晶體 crystal——擴(kuò)散快 、 易結(jié)晶 、 不易成粘稠狀 。 分散相 dispersed phase 分散介質(zhì) dispersing medium 不連續(xù)相 連續(xù)相 分散相 粒徑/nm 小分子溶液 膠體分散系(憎液溶膠 ) 粗分散系 大分子溶液(親液溶膠 ) 分子 /原子 /離子 1 集合體 100 集合體 1~100 大分子 1~100 均相系統(tǒng) (真溶液 ) 多相系統(tǒng) 穩(wěn)定性 熱力學(xué) 動(dòng)力學(xué) 穩(wěn)定 穩(wěn)定 穩(wěn)定 穩(wěn)定 不穩(wěn)定 不穩(wěn)定 不穩(wěn)定 穩(wěn)定 2022/5/29 膠體化學(xué) 3 膠體所涉及的 1~100nm的超細(xì)微粒 ， 介于宏觀和微觀之間 ， 屬于介觀 (mesoscopic)領(lǐng)域 ， 具有許多特殊的性質(zhì) 。 粒子 膜 絲 管 納米 macroscopic mesoscopic microscopic 宏觀 微觀 介觀 2022/5/29 膠體化學(xué) 4 溶膠的 基本特性： 特有的分散程度（高度分散性） 多相不均勻性 聚結(jié)不穩(wěn)定性 熱力學(xué)不穩(wěn)定而動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定。 膠體是幾乎任何物質(zhì)都可以存在的一種狀態(tài)。 Thomas Graham (18051869) 2022/5/29 膠體化學(xué) 6 1. 溶膠的制備和凈化 2. 溶膠的光學(xué)性質(zhì) 3. 溶膠的動(dòng)力性質(zhì) 4. 溶膠的電學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性 5. 乳狀液 6. 懸浮液 7. 泡沫和氣溶膠 8. 大分子溶液 9. 凝膠 * 2022/5/29 膠體化學(xué) 7 第一節(jié) 溶膠的制備和凈化 Preparation and purification of colloids 膠體分散系 1 r 100 nm 粗分散系 r 100 nm (小 )分子分散系 r 1 nm 分散法 大變小 凝聚法 小變大 ① 膠溶法（解膠法）： 新鮮沉淀中加少量穩(wěn)定劑（膠溶劑）后即得溶膠 ② 研磨法： 用于脆而易碎的物質(zhì) ③ 超聲波分散法： 用于制備乳狀液 ④ 電弧法： 用于制備金屬溶膠 ① 化學(xué)凝聚法： 通過化學(xué)反應(yīng)使生成物呈過飽和狀態(tài)，然后粒子再結(jié)合成溶膠 如將 H2S通入足夠稀 As2O3溶液制得 As2S3溶膠；將 FeCl3溶液滴到沸水中水解制得 Fe(OH)3溶膠 ② 物理凝聚法： 蒸氣驟冷、改換溶劑 2022/5/29 膠體化學(xué) 8 最初制備的溶膠常含有過多的電解質(zhì)或其它雜質(zhì)，不利于溶膠的穩(wěn)定，故需凈化處理。 特點(diǎn)： 可同時(shí)對(duì)電解質(zhì)水溶液起淡化、濃縮、分離、提純作用，也可用于蔗糖等非電解質(zhì)的提純，以除去其中的電解質(zhì)。 在生物化學(xué)中常用超過濾法測(cè)定蛋白質(zhì)、酶、病毒和細(xì)菌分子的大小。 2022/5/29 膠體化學(xué) 12 丁鐸爾效應(yīng)與分散相粒子的大小有關(guān)?，F(xiàn)已為電子顯微鏡所取代。 2022/5/29 膠體化學(xué) 14 散射光（乳光）強(qiáng)度可用 瑞利 Rayleigh 公式 表示（ 1871）： ? ?222222004 2 2 209 π1 c os22nnVCIIl n n???? ??? ?????單位體積溶膠的散射光強(qiáng)度 入射光強(qiáng)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(gè)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(zhǎng) 短波的藍(lán)紫光容易散射： 晴朗天空和海洋呈蔚藍(lán)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(xiǎn)信號(hào)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(qiáng) )。 2022/5/29 膠體化學(xué) 16 據(jù)分子運(yùn)動(dòng)論可得 愛因斯坦 布朗平均位移公式 （ 1905） ： 1 / 23 πR TtxLr ????????t 時(shí)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(yùn)動(dòng)就越激烈。一般地，應(yīng)用 菲克第二定律 Fick’s second law： 單位時(shí)間通過某截面的物質(zhì)的量 單位： m2 導(dǎo)致濃度差，導(dǎo)致擴(kuò)散。 一般，溶膠粒子太小，沉降速度過于緩慢以至無法測(cè)定。 ② 膠粒 表面分子電離 。 在外電場(chǎng)作用下，固 （分散相 ——膠粒） 、液 （分散介質(zhì)） 兩相可發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)： 電泳 electrophoresis 和 電滲 electroosmosis。 電泳現(xiàn)象說明膠粒是帶電的。 說明膠粒所帶電量相當(dāng)大，否則質(zhì)量比離子大得多的膠粒不可能具有與一般離子相近的運(yùn)動(dòng)速度。 電泳和電滲的應(yīng)用： 電泳涂漆、除塵、鍍橡膠、分離蛋白質(zhì)或氨基酸； 電滲脫水 （用于泥土和泥炭的脫水、染料的干燥） 。 例 2： 輸油管和運(yùn)送有機(jī)液體的管道要接地。 nI 正 （負(fù)） 溶膠是指膠粒帶正 （負(fù)） 電。 xNO3 AgI正溶膠： 硅酸溶膠： {[SiO2 2xH+ {[SiO2 xH+ 2nFe(OH)3溶膠： {[Fe(OH)3]m 2022/
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