【正文】 勢(shì) 流動(dòng)電勢(shì) 毛細(xì)管壁與液體的界面也是雙電層結(jié)構(gòu) 處于擴(kuò)散層中的反號(hào)離子作定向移動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這就是流動(dòng)電勢(shì)。 但是，如果 Brown運(yùn)動(dòng)太激烈，增加了粒子互碰的機(jī)會(huì)，一旦粒子合并變大，在重力場(chǎng)中就會(huì)沉降。 電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響 3. 與膠粒帶相反電荷離子的影響 與膠粒帶相反電荷離子的 價(jià)數(shù)越高 ，其聚沉值越小， 聚沉能力越強(qiáng) 。 敏化作用 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 2. 高分子化合物的影響 金值（ gold number） 齊格蒙弟提出的金值含義： 用“金值”作為大分子化合物保護(hù)金溶膠能力的一種量度， 金值越小，保護(hù)劑的能力越強(qiáng)。 大分子溶液的特點(diǎn) （ 1）類似于小分子溶液的特點(diǎn) （ 2）類似于憎液溶膠的特點(diǎn) （ 3）大分子溶液自身的特點(diǎn) 溶液類型 性質(zhì) 憎液溶膠 大分子溶液 小分子溶液 膠粒大小 1~100 nm 1~100nm 1nm 分散相存在單元 多分子組成的膠粒 單分子 單分子 能否透過(guò)半透膜 不能 不能 能 是否熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng) 不是 是 是 丁鐸爾效應(yīng) 強(qiáng) 微弱 微弱 黏度 小，與介質(zhì)相似 大 小 對(duì)外加電解質(zhì) 敏感 不太敏感 不敏感 聚沉后再加分散介質(zhì) 不可逆 可逆 可逆 三種溶液性質(zhì)的比較 大分子物質(zhì)的摩爾質(zhì)量 1. 數(shù)均摩爾質(zhì)量 2. 質(zhì)均摩爾質(zhì)量 3. 黏均摩爾質(zhì)量 由于聚合過(guò)程中，每個(gè)分子的聚合程度可以不一樣，所以聚合物的摩爾質(zhì)量只能是一個(gè)平均值。 實(shí)驗(yàn)方法是用黏度計(jì)測(cè)出溶劑和溶液的黏度 和 ，計(jì)算相對(duì)黏度 和增比黏度 。 由于膜兩邊要保持電中性，達(dá)到滲透平衡時(shí)小離子在兩邊的濃度不等，這種平衡稱為膜平衡或 Donnan平衡 。 1R ( )c?1N a ( )c? 滲透壓法測(cè)電離大分子的摩爾質(zhì)量 達(dá)到膜平衡時(shí)，為了保持電中性，有相同數(shù)量的Na+ 和 Cl 同時(shí)擴(kuò)散到了左邊。 剛性凝膠具有多孔性，吸附無(wú)選擇性，只要能潤(rùn)濕它的液體，均能被吸收。 另一種是從干凝膠出發(fā)，使之吸收合適的介質(zhì)發(fā)生溶脹而變成凝膠。例如，血液放置后會(huì)膠凝，并有血清滲出 脫液收縮可看作是溶脹的逆過(guò)程 彈性凝膠的離漿作用是可逆的，而剛性凝膠的離漿作用是不可逆的 凝膠的性質(zhì) 3. 凝膠中的擴(kuò)散與化學(xué)反應(yīng) 凝膠介于液體和固體之間，小分子在凝膠中的擴(kuò)散速率幾乎與在純?nèi)軇┲邢嗤?鹽橋 凝膠有一定的孔結(jié)構(gòu)，有吸附作用，可以起到篩分分子的作用，如 凝膠色譜 在凝膠中可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 ｛ 納米材料的分類 三維：納米顆粒 二維：納米膜 一維：納米絲，納米管 ｛ 納米金屬 納米氧化物、硫化物、氮化物等 納米含氧酸鹽和納米復(fù)合材料等 ｛ 半導(dǎo)體型納米材料 光敏型納米材料 增強(qiáng)型和磁性納米材料等 納米材料的制備方法 (1) 物理氣相沉積法 (PVD) (2) 化學(xué)氣相沉積法 (CVD) 將要制成納米粒子的金屬在惰性氣氛中加熱氣化，然后氣相分子共聚或沉積成納米粒子或納米膜 將要制成納米粒子的原材料加熱氣化，然后氣相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，成核生長(zhǎng)為納米粒子 (3) 水熱合成法 在一定的溫度和壓力下，在水溶液中或蒸氣流中，將反應(yīng)物混合并發(fā)生反應(yīng)，使之形成納米級(jí)晶?；虺恋?，如分子篩的合成 納米材料的制備方法 (4) 溶膠 凝膠法 (5) 微乳液或反相膠束法 將有機(jī)或無(wú)機(jī)鹽類首先水解制成溶膠，然后將溶膠轉(zhuǎn)化成凝膠，再?zèng)龈伞⒎鬯?、煅燒得納米粒子等 將互不相溶的 “ 油 ” 和水在表面活性劑的作用下形成納米級(jí)的 微乳液 ，使每一個(gè)納米級(jí)的液滴成為一個(gè) “ 微反應(yīng)器 ” ， 從而可制備納米粒子，用合適的表面活性劑作為穩(wěn)定劑 如果在溶液中加入足量合適的表面活性劑和助劑，形成反相膠束，這樣可以控制水相微區(qū)的形狀，起到“模板”的作用 納米材料的制備方法 利用膠束的各種形狀，可以制備出相應(yīng)的球狀、棒狀、碟狀等納米粒子。 當(dāng)粒徑小到幾個(gè)納米時(shí)，由于所含電子數(shù)少，電子能級(jí)形成分立的能級(jí) 。如果需要洗滌，在清水中漂洗即可，既節(jié)省了大量洗滌劑，又可防止環(huán)境污染。 地面上的汽車使用氫 氧燃料電池的最大困難是儲(chǔ)氫問(wèn)題，用鋼瓶不經(jīng)濟(jì)、不安全，用液氫成本太高 碳納米管的問(wèn)世給綠色汽車的研制帶來(lái)了巨大的希望 也可以使用儲(chǔ)氫金屬來(lái)儲(chǔ)氫，但成本較高 也可以使用鋰的納米材料制備高電容量的鋰離子電池，作為自行車、汽車的能源，減少環(huán)境污染 納米材料在日常生活中的應(yīng)用： 1. 防紫外線 TiO2 SiO2 ZiO MgO 2. 納米燈泡 節(jié)電 15% 3. 納米布 制“雙疏”界面 防水、防油、防塵 4. 納米涂料 玻璃不凝水蒸氣， 殺菌、抗靜電、保暖、改善微循環(huán) 減小輸油管內(nèi)磨擦力 自潔玻璃、墻磚等 5. 納米冰箱、洗衣機(jī)、餐具、醫(yī)療器械 6. 保護(hù)環(huán)境 廢水處理，吸收廢氣，產(chǎn)生負(fù)離子 納米材料的應(yīng)用 。 23F e O? ? 納米材料的應(yīng)用 1. 納米催化劑與環(huán)境保護(hù) 將含有納米二氧化鈦的特殊材料噴涂在棉、毛和化纖等織物的表面，可以形成超常的疏水、疏油 (雙疏性 )性質(zhì)，制成免洗布。 顆粒直徑 比表面 表面原子 比表面會(huì)隨著顆粒的變小而迅速增加，表面原子數(shù)占總原子數(shù)的比例也會(huì)急劇增加。 對(duì)自然界物質(zhì) 在原子、分子的基礎(chǔ)上對(duì)其本質(zhì)進(jìn)行 研究，希望能任意操縱它們，按人類的意愿 設(shè)計(jì)出全新的物質(zhì)，給人類社會(huì)帶來(lái)全新的變化 。 凝膠的性質(zhì) 1. 凝膠的溶脹 彈性凝膠選擇吸收某種溶劑而使自身體積增大，稱為凝膠的溶脹 第一步：介質(zhì)分子與大分子形成溶劑化層 第二步：介質(zhì)分子的滲透作用，使凝膠體積增大 溶脹時(shí)產(chǎn)生的壓力稱為 溶脹壓， 如 濕木裂石 溶脹可以是有限的，也可以是無(wú)限的。 凝膠的制備 形成凝膠主要有兩種途徑： 一種是從溶膠出發(fā)，使之發(fā)生膠凝而得到凝膠 。 凝膠的分類 1. 彈性凝膠和剛性凝膠 由柔性大分子形成的彈性凝膠具有彈性，在一定范圍內(nèi)變形后 能自動(dòng)恢復(fù)原狀； 如：橡膠，明膠，肌肉等。 R?R? 膜電勢(shì)在生理上起著重要作用 ， 不同的細(xì)胞膜上的電勢(shì)差是不同的 ， 維持一定的膜電勢(shì)就維持了生命 。 在半透膜兩邊，一邊放大分子電解質(zhì)，一邊放純水。 式中 為與溶劑、大分子化合物和溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn) 常數(shù)，常見物質(zhì)的 值有表可查。 2 4 3A l (S O ) 3A l(O H ) 大分子概說(shuō) 1. 大分子的概念 2. 大分子溶液的特點(diǎn) 3. 大分子物質(zhì)的摩爾質(zhì)量 大分子的概念 Staudinger 把相對(duì)分子質(zhì)量大于 104 的物質(zhì)稱之為大分子，主要有： 人工合成大分子： 如合成橡膠、聚烯烴、樹脂和合 成纖維等。 例如，對(duì) SiO2進(jìn)行重量分析時(shí)，在 SiO2的溶膠中加入少量明膠，使 SiO2 的膠粒黏附在明膠上而聚沉，便于過(guò)濾，減少損失，使分析更準(zhǔn)確。 對(duì)同一溶膠，外加電解質(zhì)的離子價(jià)數(shù)越低，其聚沉值越大。 沉降電勢(shì) 通常在油中 加入有機(jī)電解質(zhì) ，增加介質(zhì)的電導(dǎo)，降低沉降電勢(shì)。 外加電解質(zhì)對(duì)電滲速度影響顯著，隨著電解質(zhì)濃度的增加，電滲速度降低，甚至?xí)淖冸姖B的方向。 設(shè)膠粒帶正電荷，相同數(shù)量的負(fù)電荷以擴(kuò)散雙電層的形式分布在膠粒周圍。 電泳 板上電泳 如果將凝膠鋪在玻板上進(jìn)行的電泳稱為平板電泳。 將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、負(fù)電極，在其上面進(jìn)行電泳，從而將電泳速度不同的各組成分離。 電泳 帶電 膠粒 或大分子在外加電場(chǎng)的作用下，向帶相反電荷的電極作 定向移動(dòng) 的現(xiàn)象稱為 電泳 。 例如： 在 AgI溶膠的制備過(guò)程中，如果 AgNO3過(guò)量 ，則膠核優(yōu)先吸附 Ag+，使膠粒 帶正電 ； 如果 KI過(guò)量 ，則優(yōu)先吸附 I ，膠粒 帶負(fù)電 。 （ 3） 判斷粒子分散均勻的程度。 (1) 狹縫式超顯微鏡 超顯微鏡的目鏡看到的是膠粒的 散射光 。入 射光波長(zhǎng)越短，散射越顯著。 當(dāng)光束通過(guò)分散系統(tǒng)時(shí)，一部分自由地通過(guò)，一部分被吸收、反射或散射。 當(dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相等時(shí)，粒子的分布達(dá)到平衡，粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，如圖所示。 32kT并假設(shè)粒子是球形的 運(yùn)用分子運(yùn)動(dòng)論的一些基本概念和公式，得到 Brown運(yùn)動(dòng)的公式為 123R T txLr ????? ???? 動(dòng)力性質(zhì) 123R T txLr????? ????r 為膠粒的半徑； ? 為介質(zhì)的黏度； L 為 Avogadro 常量 這個(gè)公式把粒子的位移與粒子的大小、介質(zhì)黏度、溫度以及觀察時(shí)間等聯(lián)系起來(lái)。 但在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒有得到闡明。 經(jīng)常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。 憎液溶膠的制備 2. 凝聚 法 通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)，使生成物 呈過(guò)飽和狀態(tài) ， （ 1） 化學(xué)凝聚法 通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)或物理方法，使分子或離子凝聚成一定粒度的膠粒 使初生成的難溶物微粒結(jié)合成膠粒，在少量穩(wěn)定劑存在下形成溶膠。 憎液溶膠的制備 （ 2） 噴射磨 在裝有兩個(gè)高壓噴嘴的粉碎室中，一個(gè)噴高壓空氣，一個(gè)噴物料，兩束超音速物流以一定角度相交，形成渦流，將粒子粉碎。兩個(gè)磨盤之間的距離極小，使從頂部加入的粗分散粒子在強(qiáng)大的應(yīng)切力下被粉碎。 分散相分子本身的大小已達(dá)到膠粒范圍，它的擴(kuò)散速率小、不能透過(guò)半透膜等性質(zhì)與膠體系統(tǒng)相似。 一旦將介質(zhì)蒸發(fā)，再加入介質(zhì)就無(wú)法再形成溶膠，是 一個(gè)不可逆系統(tǒng)，如氫氧化鐵溶膠、碘化銀溶膠等。目測(cè)是均勻的，但實(shí)際是多相不均勻系統(tǒng)。 （ 2）膠體分散系統(tǒng) 分散相粒子的半徑在 1~100 nm的系統(tǒng)。 3. 按膠體分散系統(tǒng)的性質(zhì)分類 （ 1）憎液溶膠 半徑為 1 ~100 nm的難溶物固體粒子保持了原有的性質(zhì)，分散在液體介質(zhì)中，有很大的相界面，易聚沉， 是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定系統(tǒng)。 一旦將溶劑蒸發(fā)，大分子化合物凝聚，再加入溶劑，又可形成溶膠。 憎液溶膠的制備 1. 分散法 這種磨的轉(zhuǎn)速極快，每分鐘高達(dá) 1萬(wàn)轉(zhuǎn)以上。 這種方法可制備 1000 nm左右的粒子。 這時(shí)表面金屬蒸發(fā)，是 分散過(guò)程 接著金屬蒸氣立即被水冷卻而 凝聚為膠粒 。 將溶膠放在羊皮紙或動(dòng)物膀胱等半透膜制成的容器內(nèi)，膜外放純水。人們稱微粒的這種運(yùn)動(dòng)為 Brown運(yùn)動(dòng) 。 動(dòng)力性質(zhì) Einstein認(rèn)為，溶膠粒子的 Brown運(yùn)動(dòng)與分子運(yùn)動(dòng)類似，平均動(dòng)能為 。 動(dòng)力性質(zhì) 3. 沉降與沉降平衡 溶膠的膠粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于Brown運(yùn)動(dòng)促使?jié)舛融呌诰弧?