表面现象及分散体系.pptVIP

§8.7 溶胶的光学及力学性质 1905年和1906年爱因斯坦（Einstein)和斯莫鲁霍夫斯基（Smoluchowski)分别阐述了Brown运动的本质。 认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和不同方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的，由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不规则运动。随着粒子增大，撞击的次数增多，而作用力抵消的可能性亦大。 当半径大于5 ?m，Brown运动消失。 §8.7 溶胶的光学及力学性质 （3）扩散 §8.7 溶胶的光学及力学性质 胶粒也有热运动，因此也具有扩散。只是溶胶的浓度较稀，这种现象很不显著。 如图所示，在CDFE的桶内盛溶胶，在某一截面AB的两侧溶胶的浓度不同，C1C2。 由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，可以观察到胶粒从C1区向C2区迁移的现象，这就是胶粒的扩散作用。 §8.7 溶胶的光学及力学性质 胶粒的扩散 §8.7 溶胶的光学及力学性质 设通过AB面的扩散质量为m，则扩散速度为 ，它与浓度梯度和AB截面积A成正比。 斐克第一定律（Fick’s first law） 如图所示，设任一平行于AB面的截面上浓度是均匀的，但水平方向自左至右浓度变稀，梯度为 。 §8.7 溶胶的光学及力学性质 这就是斐克第一定律。 式中D为扩散系数，其物理意义为：单位浓度梯度、单位时间内通过单位截面积的质量。 用公式表示为： 斐克第一定律（Fick’s first law） §8.7 溶胶的光学及力学性质 从上式可以求粒子半径 r。 已知 r 和粒子密度 ，可以计算粒子的摩尔质量。 Einstein-Brown位移方程 （4）沉降与沉降平衡 §8.7 溶胶的光学及力学性质 溶胶是高度分散体系，胶粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗运动促使浓度趋于均一。 当这两种效应相反的力相等时，粒子的分布达到平衡，粒子的浓度随高度不同有一定的梯度，如图所示。 这种平衡称为沉降平衡。 §8.5 表面活性剂及其作用 常用表面活性剂 两性表面活性剂 R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3 | R-N+-CH2COO- 甜菜碱型 | CH3 §8.5 表面活性剂及其作用 常用表面活性剂 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 烷基酚聚氧乙烯醚 非离子表面活性剂 R2N-(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基胺 R-CONH(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基酰胺 R-COOCH2(CHOH)3H 多元醇型 R-O-(CH2CH2O)nH 脂肪醇聚氧乙烯醚 (2)胶束和临界胶束浓度 §8.5 表面活性剂及其作用 胶束(micelle) 表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为胶束。 随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。 §8.5 表面活性剂及其作用 胶束(micelle) §8.5 表面活性剂及其作用 胶束(micelle) §8.5 表面活性剂及其作用 胶束(micelle) §8.5 表面活性剂及其作用 胶束(micelle) §8.5 表面活性剂及其作用 临界胶束浓度简称CMC 表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。 §8.5 表面活性剂及其作用 临界胶束浓度简称CMC (3)表面活性剂的作用 1、润湿作用 §8.5 表面活性剂及其作用 表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接触角的大小，从而达到所需的目的。 例如，要农药润湿带蜡的植物表面，要在农药中加表面活性剂； 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性剂，使接触角大于90°。 §8.5 表面活性剂及其作用 浮游选矿 首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加入捕集剂和起泡剂等表面活性剂。 搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。 不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除。 §8.5 表面活性剂及其作用 浮游选矿的原理图 选择合适的捕集剂，使它的亲水基团只吸在矿砂的表面，憎水