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第十二章 胶体化学 §12.1 溶胶的制备和净化 一、溶胶的制备 粗分散系统 胶体系统 分子分散系统 100nm 1~100nm 1nm 研磨/胶溶(解胶)/电弧 化学凝聚(复分解/水解/氧化还原) 超声波(频率16000Hz) 物理凝聚(蒸气骤冷/改换溶剂) 二、溶胶的净化 渗析法：将待净化的溶胶(溶胶粒子不能透过半透膜)和溶剂用半透膜隔开，并不断更换溶剂。 电渗析法：在半透膜两侧加一电场，以提高渗析速度。 水 水 + – 水 溶胶 水 水 水 §12.2 溶胶的光学性质 ——丁铎尔Dyndall效应 (又称乳光效应，英，1869) 在暗室里观察： 在光的垂直方向上发亮光锥 (在光的前进方向上透明) 其它分散系也有此现象，但远不如溶胶显著，故它是判别溶胶与真溶液的最简便的方法。 光在分散系上可发生：反射、折射、散射、吸收、透过。 粒子大 粒子小 频率同 无作用 丁铎尔效应的实质是光的散射。 散射光强度(即乳光强度或浊度turbidity)可用瑞利Rayleigh公式表示(1871)： 每个粒子的体积 单位体积中的粒子数 分散相的折射率 介质的折射率 单位体积溶胶的散射光强度 入射光波长 观察者与散射中心的距离 观察方向与入射光方向的夹角 入射光强度 利用丁铎尔效应可制得超显微镜，用以观测胶粒的运动、大小、形状，研究胶粒的聚沉过程、沉降速度、电泳现象等。 §12.3 溶胶的动力性质 一、布朗运动Brownian motion (1827，英) 分散相粒子在介质中不停的、无规则的运动即布朗运动 (P307图12.3.1(b)运动轨迹)。 布朗运动是介质分子热运动 的结果，是分散相粒子的热运动。 爱因斯坦—布朗平均位移公式(1905)： t时间间隔内粒子的平均位移 阿伏加德罗常数 粒子半径 介质粘度 二、扩散和渗透压diffusion osmotic pressure 粒子自发地从高浓度区域向低浓度区域定向迁移的现象即扩散。 扩散的推动力是浓度梯度。 菲克第一定律Fick’s first law (只适用于浓度梯度不变时)： 扩散系数D：单位浓度梯度下，单位时间通过单位截面积的物质的量，单位：m2·s –1 。 负号表示扩散方向和浓度梯度方向相反。 菲克第二定律Fick’s second law： 扩散系数可由爱因斯坦—斯托克斯Stokes方程计算： 介质粘度 结合爱因斯坦—布朗平均位移公式 得： 用来测量扩散系数D，再由斯托克斯方程求得粒子半径r，进而根据粒子密度ρ求得其摩尔质量M： 溶胶的渗透压： 一般只有几个Pa，很难测出。其凝固点降低和沸点升高值也很难测出。 三、沉降和沉降平衡sedimentation equilibrium 粒子因重力作用而下沉的现象即沉降。 沉降导致浓度差，导致扩散，当重力和扩散力相等时，即达沉降平衡。沉降平衡可用贝林Perrin高度分布定律表示： 高度h处单位体积的粒子数 粒子的摩尔质量 重力加速度 和气体随高度分布公式完全相同(对气体，C2/C1 = P2/P1，1 – ρ0/ρ = 1)。 粒子匀速沉降时，其粘滞阻力 = 重力 – 浮力，即 根据沉降速度υ计算粒子半径或溶液粘度 §12.4 溶胶的电学性质和稳定性 溶胶的动力稳定性，主要归因于其电学性质：胶粒带电(正溶胶和负溶胶)。 胶粒带电的原因：(1) 表面选择吸附(法扬斯Fajans规则)；(2) 表面分子电离(如蛋白质NH2—Pr—COOH，净电荷为零时的PH值即其等电点isoelectric point)。 因胶粒带电