胶体与固体表面化学.pptVIP

绪 论 一、概述 胶体化学是胶体与界面化学的简称，是物理化学的一个分支科学，或者说是一个专业方向。既涉及物理，又覆盖着化学，因此应用非常广泛。 §1.1 胶体的运动性质 胶体的运动性质包括：分散相沉降与扩散 ? 对于制备或破坏胶体非常重要 例如： 牛奶或丙烯酸酯乳液，沉降与扩散涉及体系稳定性； 云，人工降雨，涉及破坏胶体稳定性问题； 雾，气溶胶—胶体体系。 1.1.1 分散相的沉降与上浮 设：分散相颗粒：V，ρ；分散介质： ρ0 F:分散相颗粒受的力 F=Fg-Fb=V(ρ-ρ0)g (1.1) Fg:重力；Fb:浮力；g:重力加速度 当ρρ0时，FgFb 分散相沉降，如：涂料体系，反之，则上浮，如：凝胶中液体的析出 。 如果粒子为球形，Stokes公式：f=6пηr r—粒子半径，η—介质粘度 将球体积 代入式(1.3)得: (1.4) (1.5) (1.6) (1.7) 使用条件： 1. 粒子运动很慢，保持层流状态。 2. 粒子是刚性球，无溶剂化作用。 3. 粒子之间无相互作用。 4. 将液体看成连续介质。 则式（1.4）有限制：（a）颗粒不能太大，100μm. （b）颗粒不能太小，100nm,否则考虑扩散。 在实际体系中，等效半径可代替r，则式（1.5）,(1.7)可进行粒度分析。 因为粒度与沉降、上浮有关，即与稳定性有关，由此可以得出体系的稳定性信息。 1.1.2分散相的扩散 如果从分子水平上观察，分散相颗粒的主要运动方式是布朗运动。布朗运动会使细小的颗粒从高浓度区向低浓度区运动，从而形成扩散。 Fick第一、二定律对平动扩散进行了描述 Fick第二定律： 在扩散方向上某一位置的浓度c随时间t的变化率存在以下偏微分关系： （1.10） 式（1.10）由(1.9)式演变而来 那么由Fick第一定律，即式(1.9)可得： D=- 扩散系数： 单位浓度梯度、单位时间内通过单位界面积扩散的物质量。 一些简单体系的扩散系数可以从化工手册上查阅，稍微复杂体系的可由孔片法、自由交界法和光子相关光谱法测定。 孔片法: 隔膜，孔径5～15μm. 自由交界法(自由扩散法)：使被测物质溶液与溶剂形成明显的界面. 光子相关光谱法： 原理：在光散射过程中，布朗运动使得粒子的散射光频率与入射光频率相比产生一个展宽效应。 可测：扩散系数，粒子的流体力学半径（可测分子量，激光光散射仪） §1.2 胶体的光学性质 胶体的光学性质是高度分散性和不均匀性的反映，可借以确定胶粒的大小和形状。 1.2.1 光散射现象 胶体的光学性质 Tyndall现象 当一束光线通过胶体时， 在入射光的垂直方向可 以看到一个混浊发亮的 光柱，称为Tyndall现象， 是胶粒对光散射的结果。 2. 散射光的测量Rayleigh比值 在许多现代测试仪器中，常常内含测量散射光的 仪器（即光散射光度计），如下所示： 光源大多为激光光源。散射池，比较方便的 是八角形池，在0、45、90、135和1800处均为平面。 被测样品必须纯净。 散射光强度与入射光强度、检测器离散射源的距离及检测角度有关。 Rayleigh比（ ），可描述体系的散射能力： (m-1) (1.29) I0---入射光强度；I