【正文】 易相互靠近，兩個(gè)膠粒要合并必須克服一個(gè)勢(shì)能壘 電勢(shì)越大，勢(shì)能壘也就越高，這也就是制備溶膠時(shí)必須加少量電解質(zhì)作為穩(wěn)定劑的原因 ? 電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響 1. DLVO 理論 兩個(gè)前蘇聯(lián)科學(xué)家和兩個(gè)荷蘭科學(xué)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(lái)人們以他們名字的第一個(gè)字母稱為 DLVO 理論 在膠粒相距較遠(yuǎn)時(shí)，主要以 van der Waals引力為主 當(dāng)膠?？拷诫p電層重疊時(shí)，主要以排斥力為主，形成一個(gè)勢(shì)能壘 DLVO 理論對(duì)這些作用能進(jìn)行計(jì)算，從理論上說(shuō)明了聚沉值與使溶膠聚沉的電解質(zhì)反號(hào)離子電價(jià)之間的關(guān)系。但合格的溶膠在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)可以保持不聚沉，這主要有兩個(gè)因素： 溶膠的穩(wěn)定性 膠粒都是帶電的，同一種膠粒都帶相同的電荷。 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。 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)。 在重力場(chǎng)的作用下，帶電的分散相 粒子 ，在分散介質(zhì)中 迅速沉降 時(shí)，使底層與表面層的粒子濃度懸殊，從而產(chǎn)生電勢(shì)差，這就是 沉降電勢(shì) 。 當(dāng)介質(zhì)的流速很快時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花。 在外力作用 (如加壓 )下，迫使液體流經(jīng)毛細(xì)管或通過(guò)由粉末壓成的多孔膜時(shí)，在毛細(xì)管的兩端或在多孔膜的兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種電勢(shì)差稱為流動(dòng)電勢(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)。 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。ckel公式計(jì)算電泳速率，即 6Eu ????? 可見(jiàn)，電泳速率 u 受介質(zhì)的黏度和介電常數(shù)的影響，受電場(chǎng)強(qiáng)度的影響，也受動(dòng)電電勢(shì)的影響。 雙電層和動(dòng)電電勢(shì) 影響電泳速率的因素太多，所以很難用統(tǒng)一的公式來(lái)計(jì)算。 緊密層 雙電層和動(dòng)電電勢(shì) x + + + + + + + + + + + + A B 0?擴(kuò)散層 ? 為熱力學(xué)電勢(shì) 0? 是 AB線以右的擴(kuò)散層的電勢(shì)差 ?但無(wú)法解釋為何 電勢(shì)受外加電解質(zhì)影響 ? 雙電層和動(dòng)電電勢(shì) Stern雙電層 x + + + + + + + + + + + + A B 0??1?將 AB面稱為 Stern面 AB面以左為 Stern層 層中離子會(huì)水合 ,切動(dòng)面是個(gè)曲面 是曲面以右的電勢(shì)差 ? 雙電層和動(dòng)電電勢(shì) x + + + + + + + + + + + + A B 0??1? 從固體表面到緊密層電勢(shì)直線下降 ,用 ?1表示 ?0 是熱力學(xué)電勢(shì) ?1的值要比 ?0小 帶電的膠粒只有在移動(dòng)時(shí)才會(huì)顯示出切動(dòng)面，才會(huì)有 電勢(shì)，所以 電勢(shì)稱為動(dòng)電電勢(shì) ?? 電勢(shì)越大，膠粒越穩(wěn)定 ,不容易凝聚 ? 雙電層和動(dòng)電電勢(shì) 當(dāng)有外來(lái)電解質(zhì)加入時(shí)，與固體所帶電荷相反的離子（稱為異電性離子）會(huì)進(jìn)入溶劑化層，使整個(gè)雙電層變薄。 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。 Gouy和 Chapman提出的 擴(kuò)散雙電層模型 如下所示。 電泳 影響電泳的因素有： 電泳的應(yīng)用 : 濃縮天然橡膠的乳液，將橡膠鍍?cè)诮饘?、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(qiáng)度和溶液的 pH (3) 電泳的溫度和外加電場(chǎng)強(qiáng)度等 外加電解質(zhì)會(huì)顯著影響電泳速率，使速率降低直至變?yōu)榱?，甚至還會(huì)改變膠粒電泳的方向。 裝置中用的是鉑黑電極，樣品放在作為觀察管的玻璃毛細(xì)管內(nèi)，電泳池是封閉的。 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。 凝膠電泳的分辨率極高。 電泳 凝膠電泳 用淀粉凝膠、瓊膠或聚丙烯酰胺等凝膠作為載體，則稱為凝膠電泳。 將該濾紙干燥后再浸入染料液中，由于各不同組分對(duì)染料的選擇吸附不同而顯示不同的顏色，從而可以區(qū)分不同的組分。 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 區(qū)帶 電泳 區(qū)帶電泳實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便、易行，樣品用量少，分離效率高，是分析和分離蛋白質(zhì)等的生物膠體的基本方法。 選擇合適的介質(zhì)，使電泳過(guò)程中保持液面清晰。 如 界面電泳儀 ，適用于溶膠量較大的系統(tǒng) 區(qū)帶電泳、凝膠電泳等適用于生物膠體 顯微電泳儀適用于樣品極少或個(gè)別膠粒的觀察 電泳 界面移動(dòng)電泳儀 先在漏斗中裝入待測(cè)溶膠 打開活塞，使溶膠進(jìn)入 U型管 溶膠在左、右兩臂的液面與活塞等高時(shí)，關(guān)閉活塞 在活塞上部的管中加入超濾液或等滲溶液 電泳 小心打開活塞 ，接通電源，觀察液面的變化。 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 。 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(fù)帶電 ；在 pH較低的溶液中，生成 PNH3+而 帶正電 。 (2) 同晶置換 電泳 膠粒帶電的原因 (3) 電離 離子型固體電解質(zhì)形成溶膠時(shí)，由于正、負(fù)離子的溶解量不同，擴(kuò)散速率不同 ,使膠粒帶電。 電泳 如黏土和分子篩等由硅氧四面體和鋁氧四面體組成，由 H+ ， Na+等離子來(lái)平衡電荷，當(dāng)離子擴(kuò)散到介質(zhì)中時(shí)，黏土和分子篩等微粒就帶負(fù)電。 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 。電泳和電滲是因電而動(dòng)。 帶電膠粒在重力場(chǎng)的作用下發(fā)生沉降而產(chǎn)生 沉降電勢(shì) ；帶電的介質(zhì)定向流動(dòng)而產(chǎn)生 流動(dòng)電勢(shì)。 （ 4） 觀察膠粒的布朗運(yùn)動(dòng) 、電泳、沉降和凝聚等 現(xiàn)象。 （ 3） 判斷粒子分散均勻的程度。 （ 2） 間接推測(cè)膠粒的形狀和不對(duì)稱性。 顯微鏡物鏡 膠體 心形聚光器 光學(xué)性質(zhì) 這種超顯微鏡有一個(gè) 心形腔 ，上部視野涂黑，強(qiáng)烈的照射光通入心形腔后不能直接射入目鏡，而是在腔壁上幾經(jīng)反射，改變方向，最后從側(cè)面會(huì)聚在試樣上。 顯微鏡 可調(diào)狹縫 碳弧電源 膠體 光學(xué)性質(zhì) 照射光從碳弧光源射出，經(jīng)可調(diào)狹縫后，由透鏡會(huì)聚，從側(cè)面射到盛膠體的樣品池中。 (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 。 超顯微鏡觀察的不是膠粒本身，而是觀察膠粒發(fā)出的散射光。 光學(xué)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(dǎo)出了散射光強(qiáng)度的計(jì)算公式，稱為 Rayleigh公式 ,其簡(jiǎn)化公式為 24nVIK??式中： I散射光強(qiáng)度 入射光波長(zhǎng) ?體積粒子數(shù) n每個(gè)粒子的體積 VK與折射率等有關(guān)的常數(shù) 光學(xué)性質(zhì) 2. Rayleigh 散射定律 24nVIK??從 Rayleigh 散射定律可以解釋： 為何當(dāng)用白光照射溶膠時(shí)，正面和側(cè)面看到的光的顏色不一樣 危險(xiǎn)訊號(hào)為何要用紅色 晴天的天空為何呈藍(lán)色 早霞和晚霞為何特別絢麗等 光學(xué)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。 2. 分散相與分散介質(zhì)的折射率相差越顯著，則散射作用也越顯著。入 射光波長(zhǎng)越短，散射越顯著。 Tyndall效應(yīng)實(shí)際上已成為 判別溶膠與分子溶液的最簡(jiǎn)便的方法 。 光學(xué)性質(zhì) 1. Tyndall 效應(yīng) 1869年， Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會(huì)聚光通過(guò)溶膠 從側(cè)面（與光束垂直的方向）可以看到一個(gè)發(fā)光的圓錐體，這就是 Tyndall效應(yīng) 。 光散射現(xiàn)象的本質(zhì) 光是一種電磁波，照射溶膠時(shí)，分子中的電子分布發(fā)生位移而產(chǎn)生偶極子，這種偶極子像小天線一樣向各個(gè)方向發(fā)射與入射光頻率相同的光，這就是散射光。 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。 （ 1）當(dāng)光束通過(guò) 粗分散系統(tǒng) ，由于粒子大于入射光的波長(zhǎng)，主要發(fā)生 反射 ，系統(tǒng)呈現(xiàn)混濁。 上層粒子小而稀疏，下層粒子大而密集。 動(dòng)力性質(zhì) 3. 沉降與沉降平衡 達(dá)到沉降平衡時(shí) ， 粒子隨高度分布的情況與大氣在地球表面分布類似，可以用高度分布定律。 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。由于憎液溶膠不穩(wěn)定，濃度不能太大，所以測(cè)出的滲透壓及其他依數(shù)性質(zhì)都很小。 動(dòng)力性質(zhì) 2. 擴(kuò)散與滲透壓 由于膠粒不能透過(guò)半透膜，而介質(zhì)分子或外加的電解質(zhì)離子可以透過(guò)半透膜，所以有從化學(xué)勢(shì)高的一方向化學(xué)勢(shì)低的一方自發(fā)滲透的趨勢(shì)。 代入得 16RTDLr??? 動(dòng)力性質(zhì) 2. 擴(kuò)散與滲透壓 16RTDLr??? 從 Brown 運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)出平均位移，就可求出擴(kuò)散系數(shù) D 有了擴(kuò)散系數(shù)，就可以從上式求粒子半徑 r。 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)。 認(rèn)為 Brown運(yùn)動(dòng)是分散介質(zhì)分子以不同大小和不同方向的力對(duì)膠體粒子不斷撞擊而產(chǎn)生的 . 由于受到的力不平衡 ，所以連續(xù)以不同方向、不同速度作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。 其運(yùn)動(dòng)激烈的程度不隨時(shí)間而改變，但 隨溫度的升高而增加。 用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則 “之” 字形的運(yùn)動(dòng) 從而能夠測(cè)出在一定時(shí)間內(nèi)粒子的平均位移。 但在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒(méi)有得到闡明。 后來(lái)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。 電超過(guò)濾： 有時(shí)為了加快過(guò)濾速度，在半透膜兩邊安放電極，施以一定電壓， 將電滲析和超過(guò)濾合并使用，這樣可以降低超過(guò)濾壓力。 2. 超過(guò)濾法 將半透膜上的膠粒迅速用含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)再次分散。 經(jīng)常更換溶劑，就可以凈化半