物理化學公式-資料下載頁
2025-08-05 09:27本頁面
【正文】 子產(chǎn)率 第十二章 膠體化學主要公式及其適用條件1． 膠體系統(tǒng)及其特點膠體：分散相粒子在某方向上的線度在1～100 nm 范圍的高分散系統(tǒng)稱為膠體。對于由金屬及難溶于水的鹵化物、硫化物或氫氧化物等在水中形成膠體稱憎液溶膠（簡稱為膠體）。憎液溶膠的粒子均是由數(shù)目眾多的分子構(gòu)成，存在著很大的相界面，因此憎液溶膠具有高分散性、多相性以及熱力學不穩(wěn)定性的特點。2． 膠體系統(tǒng)的動力學性質(zhì)（1） 布朗運動 體粒子由于受到分散介質(zhì)分子的不平衡撞擊而不斷地作不規(guī)則地運動，稱此運動為布朗運動。其平均位移可按下列愛因斯坦－布朗位移公式計算式中：t為時間，r為粒子半徑，η為介質(zhì)的粘度。（2） 擴散、沉降及沉降平衡擴散是指當有濃度梯度存在時，物質(zhì)粒子（包括膠體粒子）因熱運動而發(fā)生宏觀上的定向位移之現(xiàn)象。沉降是指膠體粒子因重力作用而發(fā)生下沉的現(xiàn)象。沉降平衡：當膠體粒子的沉降速率與其擴散速率相等時，膠體粒子在介質(zhì)的濃度隨高度形成一定分布并且不隨時間而變，這一狀態(tài)稱為膠體粒子處于沉降平衡。其數(shù)密度C與高度h的關(guān)系為式中ρ及ρ0分別為粒子及介質(zhì)的密度，M為粒子的摩爾質(zhì)量，g為重力加速度。此式適用于單級分散粒子在重力場中的沉降平衡。3． 光學性質(zhì)當將點光源發(fā)出的一束可見光照射到膠體系統(tǒng)時，在垂直于入射光的方向上可以觀察到一個發(fā)亮的光錐，此現(xiàn)象稱為丁達爾現(xiàn)象。丁達爾現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是膠體粒子大小，小于可見光的波長，而發(fā)生光的散射之結(jié)果。散射光的強度I可由下面瑞利公式計算：式中：I0及λ表示入射光的強度與波長；n及n0分別為分散相及分散介質(zhì)的折射率；α為散射角，為觀測方向與入射光之間的夾角；V為單個分散相粒子的體積；C為分散相的數(shù)密度；l為觀測者與散射中心的距離。此式適用粒子尺寸小于入射光波長，粒子堪稱點光源，而且不導(dǎo)電，還有不考慮粒子的散射光互相不發(fā)生干涉。4． 電學性質(zhì)膠體是熱力學不穩(wěn)定系統(tǒng)，其所以能長期存在的重要因素就是膠體粒子本身帶電的結(jié)果。證明膠體粒子帶電的有：電泳、電滲、流動電勢和沉降電勢等電動現(xiàn)象。電泳與電滲是指在外電場作用下，膠體中分散相與分散介質(zhì)發(fā)生相對運動；流動電勢與沉降電勢則是當外力場作用于膠體上時，使得分散相與分散介質(zhì)發(fā)生相對移動而產(chǎn)生電勢差。產(chǎn)生上述電動現(xiàn)象的原因是因為膠體粒子具雙電層結(jié)構(gòu)的緣故。5． 斯特恩雙電層模型有關(guān)膠粒帶電的雙層模型中以斯特恩雙電層模型使用較廣。其雙電層結(jié)構(gòu)可用下面模型（圖12－1）表示。圖中：熱力學電勢：表示固體表面與溶液本體的電勢差。斯特恩電勢：斯特恩面與容液本體的電勢差。ζ電勢（流動電勢）：當分散相與分散介質(zhì)發(fā)生相對移動時，滑動面與溶液本體的電勢差。從電泳速率或電滲速率計算電勢的公式如下：式中：ε為介質(zhì)的介電常數(shù)，ε0為真空介電常數(shù)；v為電泳速率，單位為；E為電勢梯度，單位為V m－1；η為介質(zhì)的粘度，單位為Pa s。6． 膠團結(jié)構(gòu)根據(jù)吸附與斯特恩雙電層結(jié)構(gòu)可知，溶膠的膠團結(jié)構(gòu)分為膠核、膠粒及膠團三個層次。以AgCl溶膠為例，當用KCl與AgNO3制備AgCl溶膠時，若AgNO3是略微過量的，則若干個AgCl粒子組成的固體微粒優(yōu)先吸附與其自身有相同元素的離子（Ag＋）而形成膠核。再按雙電層結(jié)構(gòu)分別寫出膠粒與膠團部分，即膠粒帶正電荷。但若制備AgCl時是采用KCl稍微過量，則其膠團結(jié)構(gòu)為膠粒帶負電荷。7． 溶膠的穩(wěn)定與聚沉（1）溶膠穩(wěn)定的原因有三：膠體粒子帶電、溶劑化作用以及布朗運動。（2）聚沉：是指溶膠中膠?；ハ嗑劢Y(jié)變成大顆粒，直到發(fā)生沉淀的現(xiàn)象。導(dǎo)致溶膠聚沉的因素很多，但是電解質(zhì)加入時溶膠發(fā)生聚沉的作用是顯著的，為比較不同電解質(zhì)對溶膠的聚沉作用大小而引進聚沉值，聚沉值是指令溶膠發(fā)生明顯的聚沉所需之電解質(zhì)最小濃度。聚沉值的倒數(shù)稱為聚沉能力。應(yīng)指出：起聚沉作用的主要是與膠粒帶相反電荷的離子（即反離子），反離子價數(shù)越高則聚沉值越小。離子價數(shù)及個數(shù)均相同的不同反離子，其聚沉能力亦不相同，如
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