物理化學(xué)第十二章ppt課件-在線瀏覽
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【正文】 也很弱。 2022/5/29 膠體化學(xué) 15 第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì) Kiic properties of colloids 布朗運(yùn)動(dòng) Brownian motion（英， 1827） ： 在超顯微鏡下可觀察到膠體粒子在介質(zhì)中不停地作無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，即 布朗運(yùn)動(dòng) 。 膠粒在不同時(shí)刻以不同速率向不同方向作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。 擴(kuò)散和滲透壓 diffusion and osmotic pressure： 因溶膠粒子遠(yuǎn)比小分子大且不穩(wěn)定，不能制成較高的濃度，故其擴(kuò)散作用和滲透壓表現(xiàn)得很不顯著 （擴(kuò)散慢，滲透壓低） 。 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。s 1 濃度梯度 截面積 擴(kuò)散方向和濃度梯度方向相反 擴(kuò)散系數(shù) d d dd d dccDt x x??? ????22ddcDx假設(shè)擴(kuò)散系數(shù)不受濃度影響 2022/5/29 膠體化學(xué) 18 球形粒子的擴(kuò)散系數(shù)可由 愛(ài)因斯坦 斯托克斯方程 計(jì)算： 6 πRTDLr ??結(jié)合 愛(ài)因斯坦 布朗平均位移公式： 1 / 23 πR TtxLr ????????22xDt?它是愛(ài)因斯坦 布朗公式的另一種形式，據(jù)此可測(cè)量擴(kuò)散系數(shù) D。 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。 重力和擴(kuò)散力相等時(shí)，達(dá) 沉降平衡： 粒子沿高度方向形成一定的濃度梯度，系統(tǒng)呈動(dòng)力穩(wěn)定性。 對(duì)氣體 2211CpCp?011???? ? ?2211ln p Mg hhp RT? ? ? 0 M ghRTp p e ??h1 h2 h 2022/5/29 膠體化學(xué) 21 粒子勻速沉降時(shí)，其 粘滯阻力 = 重力 – 浮力 ： 3046 π π ( )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) )。用轉(zhuǎn)速極高的 “ 超離心機(jī) ” 可大大加速沉降，擴(kuò)大測(cè)量范圍。 正溶膠 負(fù)溶膠 ： 氫氧化鐵，氫氧化鋁，氧化釷 (鋯 ) ： 金 /銀 /鉑，硫 /碳 /硒，硅酸，硫化物 (As2S3)，氧化釩 (錫 ) 膠粒帶電的原因： ① 膠粒 表面選擇吸附 溶液中含相同元素的離子 （ Fajans 規(guī)則） 。 如 AgI 溶膠： AgNO3 + KI == KNO3 + AgI(溶膠 ) 如硅酸溶膠：表面 H2SiO3 分子電離出 SiO32 而帶負(fù)電。 2022/5/29 膠體化學(xué) 23 因膠粒帶電，故介質(zhì)必帶等量相反電荷 （整個(gè)溶膠為電中性） 。 在外力作用下，迫使固、液兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)又可產(chǎn)生電勢(shì)差：沉降電勢(shì) sedimentation potential 和 流動(dòng)電勢(shì) streaming potential。 2022/5/29 膠體化學(xué) 24 電泳裝置 電泳和電滲 electrophoresis and electroosmosis： + ? NaCl稀溶液 Fe(OH)3溶膠 清晰界面 在外電場(chǎng)作用下，膠體粒子在分散介質(zhì)中定向移動(dòng)的現(xiàn)象。 影響因素： 膠粒大小、形狀、電荷數(shù)，電解質(zhì)種類、離子強(qiáng)度、 pH值、溫度、場(chǎng)強(qiáng)。s1）相近。 電泳： 2022/5/29 膠體化學(xué) 25 電泳觀察的是膠粒的運(yùn)動(dòng)。 電滲： 電滲現(xiàn)象說(shuō)明分散介質(zhì)也是帶電的。 血清蛋白分離 白蛋白 球蛋白 + ? 2022/5/29 膠體化學(xué) 26 例 1： 貯油罐中通常要加入少量有機(jī)電解質(zhì)，否則有爆炸的危險(xiǎn)。加入有機(jī)電解質(zhì)，可增加油的電導(dǎo)，減小沉降電勢(shì)，防止事故發(fā)生。 在用泵輸送石油或其它碳?xì)浠衔飼r(shí)，由于壓差迫使液體流動(dòng)，在擴(kuò)散層和管道表面會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)電勢(shì)，在高壓下會(huì)產(chǎn)生火花。 2022/5/29 膠體化學(xué) 27 膠團(tuán)結(jié)構(gòu) micellar structure（雙電層 double layer） ： 以 AgI負(fù)溶膠為例，其膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 示意圖： K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ I I I I I I I I [AgI]m 膠核 電位離子 反離子 吸附層 膠粒 擴(kuò)散層 膠團(tuán) 寫成 結(jié)構(gòu)式： { [AgI]m (nx)K+ }x 膠粒是荷電的，膠團(tuán)、溶膠是電中性的。 2022/5/29 膠體化學(xué) 28 其它溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式： {[AgI]m (nx)NO3}x+ yH2O]m 2(nx)H+}2x yH2O]m (nx)H+}x nFeO+ xCl 書寫膠團(tuán)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng) 注意： ① 膠核下標(biāo)“ m”不能漏掉，因它是大量分子、原子的集合體； ② 膠團(tuán)是電中性的。 聚苯乙烯膠乳是球形質(zhì)點(diǎn) V2O5溶膠是帶狀質(zhì)點(diǎn) Fe(OH)3溶膠是絲狀質(zhì)點(diǎn) 2022/5/29 膠體化學(xué) 30 x + + + + + + + + + + + + A B 0??電動(dòng)電勢(shì) electrokiic potential 和溶膠的穩(wěn)定性： 雙電層模型 吸附層 擴(kuò)散層 e2022/5/29 膠體化學(xué) 31 e 可見： 0 e????熱力學(xué)電勢(shì) 吸附層內(nèi)電勢(shì) 擴(kuò)散層內(nèi)電勢(shì) 相應(yīng)電荷 ： n nx x 電泳時(shí)，運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)是膠粒，決定其所受電場(chǎng)力作用大小的電荷是膠粒所帶的電荷 x，也即擴(kuò)散層內(nèi)的電勢(shì) ζ 。 2022/5/29 膠體化學(xué) 32 ζ電勢(shì)可通過(guò)測(cè)定電泳或電滲的速度用 斯莫魯霍夫斯基 Smoluchowski 公式 計(jì)算： E?????介質(zhì)粘度， Pas1 介質(zhì)介電常數(shù)， Fm1 該式適用于 kr 1，即一般電解質(zhì)的水溶液：粒子半徑 r 較大，雙電層厚度或離子氛半徑 k1 較小。 Fe(OH)3： 44 mV 2022/5/29 膠體化學(xué) 33 顯然， ζ越大，表明膠粒帶電越多，擴(kuò)散層越厚，溶膠越穩(wěn)定。 隨電解質(zhì)濃度的增加，擴(kuò)散層受擠壓而變薄， ζ 降低，溶膠穩(wěn)定性變小。 溶膠的穩(wěn)定還有一個(gè)原因，就是 溶劑化作用 。 溶膠（動(dòng)力） 穩(wěn)定性的原因： ① 膠粒帶電； 一切可以減少膠粒所帶電荷、降低溶劑化作用的因素都會(huì)使溶膠失穩(wěn)而聚沉。 2022/5/29 膠體化學(xué) 34 溶膠的聚沉 coagulation of colloids： ① 增大濃度、加熱、輻射 （均加劇粒子互碰） ② 加相反電荷溶膠 （電性中和） ③ 加電解質(zhì) （足量） ④ 加大分子 （少量） 敏化作用 （少量時(shí)）
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