【正文】 這種織物不沾油、不沾水，永遠保持潔凈。 納米技術(shù)的概念 UV Vis IR FIR 150 400 800 /nm 紫外 可見光 紅外 遠紅外 ?納米材料 1 ~ 100 nm H 原子半徑約 nm 納米技術(shù)研究的顆粒粒徑一般為 ~100 nm，即從由單個原子或數(shù)個原子組成的小分子，到由幾百個原子甚至上千個原子組成的蛋白分子等。這種方法既適用于親液溶膠，也適用于憎液溶膠。 帶電粒子在膜兩邊的不均勻分布會產(chǎn)生膜電勢，會影響滲透壓的數(shù)值，導致所測的摩爾質(zhì)量不準。 ?? *4. Z均摩爾質(zhì)量 Mz BBBzZMMZ?? ? ??B B BZ m M?B B Bm n M? 在光散射法中利用 Zimm圖從而計算的高分子摩爾質(zhì)量稱為 Z均摩爾質(zhì)量，它的定義是 式中： 大分子溶液的黏度 設(shè)純?nèi)軇┑酿ざ葹? ，大分子溶液的黏度為 ，兩者不同的組合得到不同的黏度表示方法： 0? ?r 0/? ? ?? 1. 相對黏度 0s p r01??????? ? ? 2. 增比黏度 0sp01/ cc??????? 3. 比濃黏度 sp r00ln[]l im l imcccc? ?????? 4. 特性黏度 (這節(jié)內(nèi)容在教材中已刪除，僅供需要的教師參考 ) 大分子溶液的黏度 特性黏度 是幾種黏度中最能反映溶質(zhì)分子本性的一種物理量，由于它是外推到無限稀釋時溶液的性質(zhì)，已消除了大分子之間相互作用的影響 ，而且代表了無限稀釋溶液中，單位濃度大分子溶液黏度變化的分數(shù)。 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 2. 高分子化合物的影響 （ 2） 保護作用 將較多量的大分子溶液加入憎液溶膠，可以保護溶膠不被聚沉，這種現(xiàn)象稱為大分子溶液對溶膠的 保護作用 ； 大分子吸附在憎液溶膠膠粒的周圍，使膠粒不能直接接觸，可以保護溶膠不被聚沉。 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用 1. 溶膠的穩(wěn)定性 3. 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 2. 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響 溶膠的穩(wěn)定性 (1) Brown 運動 由于溶膠粒子小， Brown運動激烈，在重力場中不易沉降，使溶膠具有 動力穩(wěn)定性 。 在 AB線以左的部分稱為緊密層，以右至本體溶液部分稱為擴散層。 電泳 區(qū)帶 電泳 —— 紙上電泳 用濾紙作為支持物的電泳稱為紙上電泳 先將一厚濾紙條在一定 pH的緩沖溶液中浸泡，取出后兩端夾上電極，在濾紙中央滴少量待測溶膠 電泳速度不同的各組分即以不同速度沿紙條運動 電泳 區(qū)帶 電泳 —— 紙上電泳 經(jīng)一段時間后，在紙條上形成距起點不同距離的區(qū)帶，區(qū)帶數(shù)等于樣品中的組分數(shù)。 膠核優(yōu)先吸附與膠核本身結(jié)構(gòu)或組成相似的離子，利用同離子效應保護膠核不被溶解。如果溶液中沒有膠粒，視野將是一片黑暗。 光學性質(zhì) 光散射現(xiàn)象 （ 3）當光束通過 分子溶液時 ，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消， 看不見散射光。 是在觀察時間 t內(nèi)粒子沿 x軸方向的平均位移； x 動力性質(zhì) 2. 擴散與滲透壓 Einstein 對球形粒子導出了膠粒在時間 t內(nèi) ,平均位移與擴散系數(shù) D之間的定量關(guān)系 12( 2 )x D t?123R T txLr?????????因為 這就是 EinsteinBrown 位移方程。 溶膠的凈化 2HO2HO溶膠 溶膠的凈化 電滲析 為了加快滲析速度，在半透膜的兩側(cè)外 加電場 溶膠的凈化 使多余的電解質(zhì)離子向相應的電極作定向移動 溶劑水不斷自動更換，這樣可以提高凈化速度 2HO2HO2HO2HO? ?溶膠 用 半透膜作濾紙 ，利用吸濾或加壓的方法使膠粒與含有雜質(zhì)的介質(zhì)在壓差作用下迅速分離。 （ 3） 電弧法 電弧法主要用于制備金、銀、鉑等金屬溶膠。 3. 按膠體分散系統(tǒng)的性質(zhì)分類 （ 3）締合膠體 由表面活性物質(zhì)締合 形成膠束 ，分散在介質(zhì)中，膠束半徑已落在膠體粒子范圍內(nèi)。也有的將 1 ~ 1000 nm的粒子歸入膠體范疇。當分散相為固體或液體時，形成氣 固或氣 液溶膠 B. 氣 固溶膠 如青煙，含細塵的空氣 A. 氣 液溶膠 如霧，某些云 沒有氣 氣溶膠 ，因為不同的氣體混合后是單相均一系統(tǒng)，不屬于膠體范圍。 用化學或物理方法，將分子或離子凝聚成一定粒度的膠粒。 在水中加入少量 NaOH 作為穩(wěn)定劑。 后來又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、 化石、金屬等的粉末也都有類似的現(xiàn)象。由于憎液溶膠不穩(wěn)定，濃度不能太大，所以測出的滲透壓及其他依數(shù)性質(zhì)都很小。 Tyndall效應實際上已成為 判別溶膠與分子溶液的最簡便的方法 。 （ 2） 間接推測膠粒的形狀和不對稱性。 電泳 膠粒帶電的原因 (3) 電離 又如， 蛋白質(zhì)分子 有許多羧基和胺基，在 pH較高 的溶液中，離解生成 P–COO 而 負帶電 ；在 pH較低的溶液中，生成 PNH3+而 帶正電 。 凝膠電泳的分辨率極高。ckel公式計算電泳速率，即 6Eu ????? 可見，電泳速率 u 受介質(zhì)的黏度和介電常數(shù)的影響，受電場強度的影響，也受動電電勢的影響。 ? 膠粒帶相同的電荷，同性電荷相斥，使膠粒不易相互靠近，兩個膠粒要合并必須克服一個勢能壘 電勢越大，勢能壘也就越高，這也就是制備溶膠時必須加少量電解質(zhì)作為穩(wěn)定劑的原因 ? 電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響 1. DLVO 理論 兩個前蘇聯(lián)科學家和兩個荷蘭科學家分別從理論上闡明了溶膠的穩(wěn)定性及外加電解質(zhì)的影響，后來人們以他們名字的第一個字母稱為 DLVO 理論 在膠粒相距較遠時，主要以 van der Waals引力為主 當膠粒靠近到雙電層重疊時，主要以排斥力為主，形成一個勢能壘 DLVO 理論對這些作用能進行計算，從理論上說明了聚沉值與使溶膠聚沉的電解質(zhì)反號離子電價之間的關(guān)系。 一些有機化合物的離子都具有 很 強的吸附能力 ，所以有很 強的聚沉能力。 sp / c? rln / c?0?c[]? 從如下經(jīng)驗式求黏均摩爾質(zhì)量 。 根據(jù)含水量的多少、分散相質(zhì)點的剛?cè)嵝曰蛩男再|(zhì)有多種分類方法。 (3) 加入適量電解質(zhì) ，使膠粒的水化層變薄，使動電電位下降而交聯(lián)成凝膠 。 納米材料的特性 （ 2） 表界面效應 這種高比表面的納米粒子，具有很高的表面能，是熱力學上的不穩(wěn)定狀態(tài)。 香港科技大學用納米材料制成的薄膜對電磁輻射有很高的吸收率，可防止手機輻射對人的傷害。 例如，金屬鉑被稱為白金，而納米級的金屬鉑是黑色的，俗稱鉑黑，這種現(xiàn)象就是量子尺寸效應 納米材料的應用 1. 納米催化劑與環(huán)境保護 納米二氧化鈦 (TiO2 )是一種半導體光催化材料，在陽光照射下，會產(chǎn)生氧化能力很強的“空穴”，可以將吸附在上面的有機物、灰塵和細菌等氧化分解成二氧化碳和水。如果反應中有沉淀生成，則沉淀物基本上是存在于原位而難以移動，形成 Liesegang環(huán) 。 如：硅膠， V2O5干凝膠等。 Donnan平衡 由于大分子物質(zhì)的濃度不能配得很高，否則易發(fā)生凝聚，如等電點時的蛋白質(zhì)，所以產(chǎn)生的滲透壓很小，用這種方法測定大分子的摩爾質(zhì)量誤差太大。常用的有四種平均方法： 1. 數(shù)均摩爾質(zhì)量 Mn 11 2 21 2 iniin M n M nn n nM M? ? ??? ????BBBBBnMn???數(shù)均摩爾質(zhì)量可以用 端基分析法和滲透壓法 測定。 例如，對膠粒帶負電的溶膠，一價陽離子硝酸鹽的聚沉能力次序為 對帶正電的膠粒，一價陰離子的鉀鹽的聚沉能力次序為 這種次序稱為 感膠離子序（ lyotropic series)。 當介質(zhì)的流速很快時，有時會產(chǎn)生電火花。 電泳 影響電泳的因素有： 電泳的應用 : 濃縮天然橡膠的乳液，將橡膠鍍在金屬、布匹或木材上，電泳涂漆、精煉陶土、石油原油的破乳及不同蛋白質(zhì)的分離等 (1) 膠粒的大小、形狀和所帶表面電荷的數(shù)目 (2) 介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子強度和溶液的 pH (3) 電泳的溫度和外加電場強度等 外加電解質(zhì)會顯著影響電泳速率，使速率降低直至變?yōu)榱悖踔吝€會改變膠粒電泳的方向。 選擇合適的介質(zhì)，使電泳過程中保持液面清晰。 帶電膠粒在重力場的作用下發(fā)生沉降而產(chǎn)生 沉降電勢 ；帶電的介質(zhì)定向流動而產(chǎn)生 流動電勢。 光學性質(zhì) 2. Rayleigh 散射定律 在分散相與分散介質(zhì)都相同的情況下， Rayleigh導出了散射光強度的計算公式，稱為 Rayleigh公式 ,其簡化公式為 24nVIK??式中： I散射光強度 入射光波長 ?體積粒子數(shù) n每個粒子的體積 VK與折射率等有關(guān)的常數(shù) 光學性質(zhì) 2. Rayleigh 散射定律 24nVIK??從 Rayleigh 散射定律可以解釋： 為何當用白光照射溶膠時，正面和側(cè)面看到的光的顏色不一樣 危險訊號為何要用紅色 晴天的天空為何呈藍色 早霞和晚霞為何特別絢麗等 光學性質(zhì) 3. 超顯微鏡的原理 普通顯微鏡 分辨率不高，只能分辨出半徑在 200 nm以上 的粒子，所以看不到膠體粒子。 上層粒子小而稀疏，下層粒子大而密集。 其運動激烈的程度不隨時間而改變，但 隨溫度的升高而增加。 凈化的方法主要有 滲析法 和 超過濾法 。 憎液溶膠的制備 盤式膠體磨 憎液溶膠的制備 轉(zhuǎn)速約每分鐘 1萬 ～2萬轉(zhuǎn)。 （ B）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒 容 易聚結(jié) ， 而 發(fā)生 聚沉 現(xiàn)象 。2022/6/1 物理化學核心教程電子教案 第 10章 膠體分散系統(tǒng) 配有心形聚光器的顯微鏡 顯微鏡物鏡 膠體 2022/6/1 膠體分散系統(tǒng)概述 溶膠的動力和光學性質(zhì) 溶膠的電學性質(zhì) 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用 大分子概說 Donnan平衡 凝膠 納米技術(shù)與應用簡介 第 10章 膠體分散系統(tǒng) 2022/6/1 膠體分散系統(tǒng)概述 1. 分散系統(tǒng)的分類 2. 憎液溶膠的制備 3. 膠團的結(jié)構(gòu) 4. 溶膠的凈化 把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成散系統(tǒng)。 AgI(s) Au(s) 3F e ( OH ) ( s)3.