物理化學(xué)章膠體化學(xué)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1物理化學(xué)物理化學(xué)(w l hu xu)章膠體化學(xué)章膠體化學(xué)第一頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17膠粒的結(jié)構(gòu)(jigu)分散相與分散介質(zhì)分散體系分類 （1）按分散相粒子(lz)的大小分類 （2）按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類 （3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類憎液溶膠的特性膠粒的形狀第1頁(yè)/共118頁(yè)第二頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-171 分散相與分散介質(zhì)分散相與分散介質(zhì) 把一種或幾種物質(zhì)分散(fnsn)在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成分散(fnsn)體系。其中，被分散(fnsn)的物質(zhì)稱為分散(fnsn)相（dispersed phase），另一種物質(zhì)稱為分散(fnsn)介質(zhì)（dispersing me

2、dium)。例如(lr)：云，牛奶，珍珠第2頁(yè)/共118頁(yè)第三頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-172 分散體系分散體系(tx)分類分類分類(fn li)體系通常有三種分類(fn li)方法：分子分散(fnsn)體系膠體分散(fnsn)體系粗分散(fnsn)體系按分散相粒子的大小分類：按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類：液溶膠固溶膠氣溶膠按膠體溶液的穩(wěn)定性分類： 憎液溶膠親液溶膠第3頁(yè)/共118頁(yè)第四頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17（1）按分散相粒子的大小）按分散相粒子的大小(dxio)分類分類 1.分子(fnz)分散體系 分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，沒(méi)有(mi yu)界面，是均勻的單相

3、，分子半徑大小在10-9 m以下 。通常把這種體系稱為真溶液，如CuSO4溶液。2.膠體分散體系 分散相粒子的半徑在1 nm100 nm之間的體系。目測(cè)是均勻的，但實(shí)際是多相不均勻體系。也有的將1 nm 1000 nm之間的粒子歸入膠體范疇。3.粗分散體系 當(dāng)分散相粒子大于1000 nm,目測(cè)是混濁不均勻體系，放置后會(huì)沉淀或分層，如黃河水。第4頁(yè)/共118頁(yè)第五頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)(zhungti)分類分類1.液溶膠(rngjio) 將液體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠(rngjio)。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時(shí)，則形成不同的液溶膠(rng

4、jio)：A.液-固溶膠 如油漆，AgI溶膠B.液-液溶膠 如牛奶，石油原油等乳狀液C.液-氣溶膠 如泡沫第5頁(yè)/共118頁(yè)第六頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17（2）按分散相和介質(zhì)聚集）按分散相和介質(zhì)聚集(jj)狀態(tài)分類狀態(tài)分類2.固溶膠(rngjio) 將固體(gt)作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時(shí)，則形成不同的固溶膠：A.固-固溶膠 如有色玻璃，不完全互溶的合金B(yǎng).固-液溶膠 如珍珠，某些寶石C.固-氣溶膠 如泡沫塑料，沸石分子篩第6頁(yè)/共118頁(yè)第七頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)(zhungti)分類分類3.氣溶膠

5、將氣體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為固體或液體時(shí)，形成氣-固或氣-液溶膠，但沒(méi)有(mi yu)氣-氣溶膠，因?yàn)椴煌臍怏w混合后是單相均一體系，不屬于膠體范圍.A.氣-固溶膠(rngjio) 如煙，含塵的空氣B.氣-液溶膠 如霧，云第7頁(yè)/共118頁(yè)第八頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17（3）按膠體溶液）按膠體溶液(jiotrngy)的穩(wěn)定性分類的穩(wěn)定性分類1.憎液溶膠(rngjio) 半徑在1 nm100 nm之間的難溶物固體粒子分散在液體介質(zhì)(jizh)中，有很大的相界面，易聚沉，是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系。 一旦將介質(zhì)蒸發(fā)掉，再加入介質(zhì)就無(wú)法再形成溶膠，是 一個(gè)不可逆體系，如氫氧化鐵溶膠

6、、碘化銀溶膠等。 這是膠體分散體系中主要研究的內(nèi)容。第8頁(yè)/共118頁(yè)第九頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17（3）按膠體溶液）按膠體溶液(jiotrngy)的穩(wěn)定性分類的穩(wěn)定性分類2.親液溶膠(rngjio) 半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的大分子溶解在合適的溶劑中，一旦將溶劑蒸發(fā)(zhngf)，大分子化合物凝聚，再加入溶劑，又可形成溶膠，親液溶膠是熱力學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系。第9頁(yè)/共118頁(yè)第十頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-173 憎液溶膠憎液溶膠(rngjio)的特性的特性（1）特有(t yu)的分散程度 粒子的大小在10-910-7 m之間，因而(yn r)擴(kuò)散較慢，不能透過(guò)半透膜，滲透壓低但有

7、較強(qiáng)的動(dòng)力穩(wěn)定性 和乳光現(xiàn)象。（2）多相不均勻性 具有納米級(jí)的粒子是由許多離子或分子聚結(jié)而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有的保持了該難溶鹽的原有晶體結(jié)構(gòu)，而且粒子大小不一，與介質(zhì)之間有明顯的相界面，比表面很大。（3）熱力學(xué)不穩(wěn)定性 因?yàn)榱Ｗ有?，比表面大，表面自由能高，是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，有自發(fā)降低表面自由能的趨勢(shì)，即小粒子會(huì)自動(dòng)聚結(jié)成大粒子。第10頁(yè)/共118頁(yè)第十一頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17溶膠(rngjio)的制備 （1）分散法 1.研磨(ynm)法 2.膠溶法 3.超聲波分散法 4.電弧法（2）凝聚法 1.化學(xué)凝聚法 2.物理凝聚法溶膠的凈化 （1）滲析法（2）超過(guò)濾法第11頁(yè)/共118頁(yè)第十二

8、頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-171 溶膠溶膠(rngjio)的制備的制備 制備溶膠必須使分散相粒子(lz)的大小落在膠體分散體系的范圍之內(nèi)，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。制備方法大致可分為兩類： （1）分散法 用機(jī)械、化學(xué)等方法(fngf)使固體的粒子變小。 （2）凝聚法 使分子或離子聚結(jié)成膠粒第12頁(yè)/共118頁(yè)第十三頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17用這兩種方法(fngf)直接制出的粒子稱為原級(jí)粒子。 1 溶膠溶膠(rngjio)的制備的制備 視具體制備條件不同，這些粒子又可以聚集成較大(jio d)的次級(jí)粒子。 通常所制備的溶膠中粒子的大小不是均一的，是一個(gè)多級(jí)分散體系。第13頁(yè)/共118頁(yè)第十

9、四頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-171 溶膠的制備溶膠的制備(zhbi)-研磨法研磨法1.研磨(ynm)法 用機(jī)械粉碎的方法將固體磨細(xì)。 這種方法適用于脆而易碎的物質(zhì)，對(duì)于柔韌性的物質(zhì)必須先硬化后再粉碎(fn su)。例如，將廢輪胎粉碎(fn su)，先用液氮處理，硬化后再研磨。 膠體磨的形式很多，其分散能力因構(gòu)造和轉(zhuǎn)速的不同而不同。第14頁(yè)/共118頁(yè)第十五頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-171 溶膠溶膠(rngjio)的制備的制備-研磨法研磨法盤(pán)式膠體磨第15頁(yè)/共118頁(yè)第十六頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-171 溶膠的制備溶膠的制備(zhbi)-研磨法研磨法轉(zhuǎn)速(zhun s)約每分鐘1

10、萬(wàn) 2萬(wàn)轉(zhuǎn)。 A為空心(kng xn)轉(zhuǎn)軸，與C盤(pán)相連，向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，B盤(pán)向另一方向旋轉(zhuǎn)。 分散相、分散介質(zhì)和穩(wěn)定劑從空心軸A處加入，從C盤(pán)與B盤(pán)的狹縫中飛出，用兩盤(pán)之間的應(yīng)切力將固體粉碎，可得1000 nm左右的粒子。 第16頁(yè)/共118頁(yè)第十七頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-171 溶膠溶膠(rngjio)的制備的制備-膠溶法膠溶法 膠溶法又稱解膠法，僅僅是將新鮮的凝聚膠粒重新分散在介質(zhì)(jizh)中形成溶膠，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。 這種穩(wěn)定劑又稱膠溶劑。根據(jù)(gnj)膠核所能吸附的離子而選用合適的電解質(zhì)作膠溶劑。 這種方法一般用在化學(xué)凝聚法制溶膠時(shí)，為了將多余的電解質(zhì)離子去掉，先將膠粒過(guò)濾

11、，洗滌，然后盡快分散在含有膠溶劑的介質(zhì)中，形成溶膠。 第17頁(yè)/共118頁(yè)第十八頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17例如(lr)：1 溶膠溶膠(rngjio)的制備的制備-膠溶法膠溶法AgCl (新鮮沉淀） AgCl(溶膠）AgNOKCl3加或 Fe(OH)3（新鮮沉淀） Fe(OH)3 (溶膠）3FeCl加第18頁(yè)/共118頁(yè)第十九頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-171 溶膠的制備溶膠的制備氣流氣流(qli)粉碎法粉碎法 3.氣流(qli)粉碎法 這種方法使用的設(shè)備稱為(chn wi)噴射磨。 噴射磨有一粉碎室，在粉碎室的邊緣上，裝有與周邊成一定角度的兩個(gè)高壓噴嘴，分別將高壓空氣及物料以接近或超

12、過(guò)音速的速度噴入粉碎室，這兩股高速旋轉(zhuǎn)的氣流在粉碎室相遇，而形成渦流，由于粒子間的相互碰撞、摩擦及剪切作用而被粉碎。粉碎程度可達(dá)1m以下。 由于旋轉(zhuǎn)的離心作用，較大的粒子被拋向周邊而繼續(xù)被粉碎，細(xì)小微粒則隨氣流走向中心，受到擋板的攔截而落入布袋之中。該設(shè)備連續(xù)操作，效率較高。第19頁(yè)/共118頁(yè)第二十頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-171 溶膠溶膠(rngjio)的制備的制備-電弧法電弧法 電弧法主要用于制備(zhbi)金、銀、鉑等金屬溶膠。制備(zhbi)過(guò)程包括先分散后凝聚兩個(gè)過(guò)程。4.電弧(dinh)法 將金屬做成兩個(gè)電極，浸在水中，盛水的盤(pán)子放在冷浴中。在水中加入少量NaOH 作為穩(wěn)定劑

13、。 制備時(shí)在兩電極上施加 100V 左右的直流電，調(diào)節(jié)電極之間的距離，使之發(fā)生電火花，這時(shí)表面金屬蒸發(fā)，是分散過(guò)程，接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。第20頁(yè)/共118頁(yè)第二十一頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-174.電弧(dinh)法1 溶膠的制備溶膠的制備(zhbi)-電弧法電弧法 第21頁(yè)/共118頁(yè)第二十二頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-171 溶膠的制備溶膠的制備(zhbi)-凝聚法凝聚法 1.化學(xué)(huxu)凝聚法 通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)使生成物呈過(guò)飽和狀態(tài)，使初生成的難溶物微粒結(jié)合(jih)成膠粒，在少量穩(wěn)定劑存在下形成溶膠，這種穩(wěn)定劑一般是某一過(guò)量的反應(yīng)物。例如：A.復(fù)分解反應(yīng)制硫化

14、砷溶膠 2H3AsO3（?。? 3H2S As2S3（溶膠）+6H2OB.水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠 FeCl3 （?。?3H2O （熱） Fe(OH)3 （溶膠）+3HCl第22頁(yè)/共118頁(yè)第二十三頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 C.氧化還原反應(yīng)制備(zhbi)硫溶膠 2H2S(?。? SO2(g) 2H2O +3S (溶膠） Na2S2O3 +2HCl 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶膠） E.離子反應(yīng)(l z fn yn)制氯化銀溶膠 AgNO3（稀）+ KCl（?。?AgCl (溶膠） +KNO3D.還原反應(yīng)制金溶膠 2HAuCl4(?。? 3HCHO +11KOH 2Au

15、(溶膠）+3HCOOK + 8KCl + 8H2O 1 溶膠溶膠(rngjio)的制備的制備-凝聚法凝聚法第23頁(yè)/共118頁(yè)第二十四頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 2.物理(wl)凝聚法 A. 更換溶劑法 利用物質(zhì)在不同溶劑中溶解度的顯著差別(chbi)來(lái)制備溶膠，而且兩種溶劑要能完全互溶。 例1.松香(sngxing)易溶于乙醇而難溶于水，將松香(sngxing)的乙醇溶液滴入水中可制備松香(sngxing)的水溶膠 。 例2.將硫的丙酮溶液滴入90左右的熱水中，丙酮蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。1 溶膠溶膠的制備的制備-凝聚法凝聚法第24頁(yè)/共118頁(yè)第二十五頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-

16、17例圖：1 溶膠溶膠(rngjio)的制備的制備-凝聚法凝聚法第25頁(yè)/共118頁(yè)第二十六頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17將汞的蒸氣通入冷水中就可以得到(d do)汞的水溶膠。4金屬鈉，2苯,5液氮。 B.蒸氣(zhn q)驟冷法1 溶膠的制備溶膠的制備(zhbi)-凝聚法凝聚法羅金斯基等人利用下列裝置，制備堿金屬的苯溶膠。 先將體系抽真空，然后適當(dāng)加熱管2和管4，使鈉和苯的蒸氣同時(shí)在管5 外壁凝聚。除去管5中的液氮，凝聚在外壁的混合蒸氣融化，在管3中獲得鈉的苯溶膠。第26頁(yè)/共118頁(yè)第二十七頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17蒸氣(zhn q)驟冷法1 溶膠溶膠(rngjio)的制備的制

17、備-凝聚法凝聚法第27頁(yè)/共118頁(yè)第二十八頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-172 溶膠溶膠(rngjio)的凈化的凈化 在制備溶膠(rngjio)的過(guò)程中，常生成一些多余的電解質(zhì)，如制備 Fe(OH)3溶膠(rngjio)時(shí)生成的HCl。 少量(sholing)電解質(zhì)可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過(guò)多的電解質(zhì)存在會(huì)使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。 凈化的方法主要有滲析法和超過(guò)濾法。 第28頁(yè)/共118頁(yè)第二十九頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 （1）滲析法簡(jiǎn)單滲析 將需要(xyo)凈化的溶膠放在羊皮紙或動(dòng)物膀胱等半透膜制成的容器內(nèi)，膜外放純?nèi)軇? 溶膠溶膠(rngjio)的凈化的凈化 利

18、用濃差因素，多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲透，經(jīng)常更換溶劑，就可以(ky)凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。 如將裝有溶膠的半透膜容器不斷旋轉(zhuǎn)，可以加快滲析速度。第29頁(yè)/共118頁(yè)第三十頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17簡(jiǎn)單(jindn)滲析2 溶膠溶膠(rngjio)的凈化的凈化第30頁(yè)/共118頁(yè)第三十一頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17電滲析 為了加快滲析速度，在裝有溶膠的半透膜兩側(cè)外加一個(gè)電場(chǎng)，使多余的電解質(zhì)離子向相應(yīng)的電極作定向移動(dòng)。溶劑水不斷自動(dòng)(zdng)更換，這樣可以提高凈化速度。這種方法稱為電滲析法。（1）滲析法 2 溶膠溶膠(rngjio)的凈化的凈化第31頁(yè)/共118頁(yè)第三十二頁(yè)，

19、共118頁(yè)。2022-4-17電滲析2 溶膠溶膠(rngjio)的凈化的凈化第32頁(yè)/共118頁(yè)第三十三頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 用半透膜作過(guò)濾膜，利用吸濾或加壓的方法使膠粒與含有雜質(zhì)的介質(zhì)在壓差(y ch)作用下迅速分離。（2）超過(guò)濾法2 溶膠溶膠(rngjio)的凈化的凈化 將半透膜上的膠粒迅速用含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)再次(zi c)分散。第33頁(yè)/共118頁(yè)第三十四頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-171）超過(guò)濾裝置(zhungzh)：2 溶膠溶膠(rngjio)的凈化的凈化第34頁(yè)/共118頁(yè)第三十五頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-172）電超過(guò)濾：2 溶膠溶膠(rngjio)的凈化的凈

20、化 有時(shí)為了加快過(guò)濾速度，在半透膜兩邊安放電極(dinj)，施以一定電壓，使電滲析和超過(guò)濾合并使用，這樣可以降低超過(guò)濾壓力。第35頁(yè)/共118頁(yè)第三十六頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-171 光散射(snsh)現(xiàn)象2 光散射(snsh)的本質(zhì)3 Tyndall效應(yīng)4 Rayleigh公式 乳光計(jì)原理5 超顯微鏡第36頁(yè)/共118頁(yè)第三十七頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-171 光散射光散射(snsh)現(xiàn)象現(xiàn)象 當(dāng)光束通過(guò)分散體系時(shí)，一部分自由地通過(guò)，一部分被吸收(xshu)、反射或散射。可見(jiàn)光的波長(zhǎng)約在400700 nm之間。 （1）當(dāng)光束通過(guò)粗分散體系，由于粒子大于入射光的波長(zhǎng)，主要發(fā)生反射，使

21、體系呈現(xiàn)(chngxin)混濁。 （2）當(dāng)光束通過(guò)膠體溶液，由于膠粒直徑小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)，主要發(fā)生散射，可以看見(jiàn)乳白色的光柱。 （3）當(dāng)光束通過(guò)分子溶液，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，看不見(jiàn)散射光。第37頁(yè)/共118頁(yè)第三十八頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-172 光散射光散射(snsh)的本質(zhì)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(fshng)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。 分子溶液十分均勻，這種散射光因相互干涉而完全(wnqun)抵消，看不到散射光。 溶膠是多相不均勻體系，在膠粒和介質(zhì)分子上產(chǎn)生的散射

22、光不能完全抵消，因而能觀察到散射現(xiàn)象。第38頁(yè)/共118頁(yè)第三十九頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-173 Tyndall效應(yīng)效應(yīng)(xioyng) Tyndall效應(yīng)實(shí)際上已成為判別(pnbi)溶膠與分子溶液的最簡(jiǎn)便的方法。 1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會(huì)聚光通過(guò)溶膠，從側(cè)面（即與光束(gungsh)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)。其他分散體系也會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)散射光，但遠(yuǎn)不如溶膠顯著。 第39頁(yè)/共118頁(yè)第四十頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-174 Rayleigh公式公式(gngsh) 1871年，Rayleigh研究了大量的光散射現(xiàn)象，對(duì)于粒子(lz)半徑

23、在47nm以下的溶膠，導(dǎo)出了散射光強(qiáng)度I 的計(jì)算公式，稱為Rayleigh公式：22222200222049() (1 cos)22nnV CIIlnn式中：C 單位體積中粒子數(shù)，V 每個(gè)粒子的體積 入射光波長(zhǎng)(bchng)， l 觀察者與散射中心的距離 n 分散相折射率， n0 分散介質(zhì)的折射率 I0 入射光強(qiáng)度， 散射角第40頁(yè)/共118頁(yè)第四十一頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-174 Rayleigh公式公式(gngsh) 從Rayleigh公式(gngsh)可得出如下結(jié)論：2. 散射(snsh)光總能量與入射光波長(zhǎng)的四次方成反比。入 射光波長(zhǎng)愈短，散射(snsh)愈顯著。所以可見(jiàn)光中，藍(lán)

24、、 紫色光散射(snsh)作用強(qiáng)。3. 分散相與分散介質(zhì)的折射率相差愈顯著，則散射作 用亦愈顯著。4. 散射光強(qiáng)度與單位體積中的粒子數(shù)成正比。1. 散射光強(qiáng)度與每個(gè)粒子體積的平方成正比。第41頁(yè)/共118頁(yè)第四十二頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17乳光乳光(r un)計(jì)原理計(jì)原理 當(dāng)分散相和分散介質(zhì)等條件(tiojin)都相同時(shí)，Rayleigh公式可改寫(xiě)成：24CVIK3(4/3)Vr323121rrII保持粒子數(shù)密度相同，1122ICIC保持粒子大小相同3IKCr代入上式可得： 如果已知一種溶液(rngy)的散射光強(qiáng)度和粒子半徑（或濃度），測(cè)定未知溶液(rngy)的散射光強(qiáng)度，就可以知道其

25、粒徑（或濃度），這就是乳光計(jì)。第42頁(yè)/共118頁(yè)第四十三頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-175 超顯微鏡的特點(diǎn)及粒子大小的近似超顯微鏡的特點(diǎn)及粒子大小的近似(jn s)測(cè)定測(cè)定 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(lz)，所以看不到膠體粒子(lz)。 超顯微鏡分辨率高，可以研究半徑為5150 nm的粒子。但是， 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。是目前(mqin)研究憎液溶膠非常有用的手段之一。 假設(shè)膠粒為圓球，半徑為r，密度為，質(zhì)量m由數(shù)密度求出，則 343mr1/334mr第43頁(yè)/共118頁(yè)第四十四頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 從超顯微

26、鏡可以獲得的有用(yu yn)信息：（1） 可以測(cè)定球狀膠粒的平均(pngjn)半徑。（2） 間接推測(cè)膠粒的形狀和不對(duì)稱性。例如，球狀 粒子(lz)不閃光，不對(duì)稱的粒子(lz)在向光面變化時(shí)有 閃光現(xiàn)象。（3） 判斷粒子分散均勻的程度。粒子大小不同，散 射光的強(qiáng)度也不同。（4） 觀察膠粒的布朗運(yùn)動(dòng) 、電泳、沉降和凝聚等 現(xiàn)象。5 超顯微鏡的特點(diǎn)及粒子大小的近似測(cè)定超顯微鏡的特點(diǎn)及粒子大小的近似測(cè)定第44頁(yè)/共118頁(yè)第四十五頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17超顯微鏡的類型超顯微鏡的類型(lixng) 1. 狹縫式 照射光從碳弧光源射擊，經(jīng)可調(diào)狹縫后，由透鏡(tujng)會(huì)聚，從側(cè)面射到盛膠體溶

27、液的樣品池中。 超顯微鏡的目鏡看到的是膠粒的散射光。如果溶液中沒(méi)有膠粒，視野(shy)將是一片黑暗。第45頁(yè)/共118頁(yè)第四十六頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17超顯微鏡的類型超顯微鏡的類型(lixng) 2. 有心形聚光器 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(fnsh)，改變方向，最后從側(cè)面會(huì)聚在試樣上。目鏡(mjng)在黑暗的背景上看到的是膠粒發(fā)出的的散射光。第46頁(yè)/共118頁(yè)第四十七頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 Brown 運(yùn)動(dòng) 膠粒的擴(kuò)散 溶膠的滲透壓 沉降平衡 高度分布(fnb)定律第47頁(yè)/共118頁(yè)第四十

28、八頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17Brown運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(yndng)(Brownian motion) 1827 年植物學(xué)家布朗（Brown)用顯微鏡觀察(gunch)到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。 后來(lái)又發(fā)現(xiàn)許多其它(qt)物質(zhì)如煤、 化石、金屬等的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運(yùn)動(dòng)為布朗運(yùn)動(dòng)。 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。 第48頁(yè)/共118頁(yè)第四十九頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17Brown運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(yndng)(Brownian motion) 1903年發(fā)明了超顯微鏡，為研究(ynji)布朗運(yùn)動(dòng)提供了物質(zhì)條件。 用超顯微鏡可以觀察(gu

29、nch)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。 通過(guò)大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。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。第49頁(yè)/共118頁(yè)第五十頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17Brown運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(yndng)的本質(zhì)的本質(zhì) 1905年和1906年愛(ài)因斯坦（Einstein)和斯莫魯霍夫斯基（Smoluchowski)分別闡述了Brown運(yùn)動(dòng)(yndng)的本質(zhì)。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(fngxing)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(fngxing)

30、、不同速度作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。隨著粒子增大，撞擊的次數(shù)增多，而作用力抵消的可能性亦大。當(dāng)半徑大于5 m，Brown運(yùn)動(dòng)消失。第50頁(yè)/共118頁(yè)第五十一頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17Brown運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(yndng)的本質(zhì)的本質(zhì) Einstein認(rèn)為，溶膠粒子的Brown運(yùn)動(dòng)與分子運(yùn)動(dòng)類似，平均動(dòng)能為 。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：32kT式中 是在觀察時(shí)間t內(nèi)粒子沿x軸方向的平均位移；xr為膠粒的半徑(bnjng)；為介質(zhì)的粘度；L為阿伏加德羅常數(shù)(chngsh)。 213rtLRTx 這個(gè)公式把粒子的位移與粒子的大小、介質(zhì)粘度、溫度以及觀

31、察時(shí)間等聯(lián)系起來(lái)。第51頁(yè)/共118頁(yè)第五十二頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17膠粒的擴(kuò)散膠粒的擴(kuò)散(kusn) 膠粒也有熱運(yùn)動(dòng)，因此也具有擴(kuò)散和滲透壓。只是(zhsh)溶膠的濃度較稀，這種現(xiàn)象很不顯著。 如圖所示，在CDFE的桶內(nèi)盛溶膠，在某一截面(jimin)AB的兩側(cè)溶膠的濃度不同，C1C2。 由于分子的熱運(yùn)動(dòng)和膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)，可以觀察到膠粒從C1區(qū)向C2區(qū)遷移的現(xiàn)象，這就是膠粒的擴(kuò)散作用。第52頁(yè)/共118頁(yè)第五十三頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17設(shè)通過(guò)AB面的擴(kuò)散質(zhì)量為m，則擴(kuò)散速度為 ，它與濃度梯度和AB截面積A成正比。ddmt斐克第一斐克第一(dy)定律（定律（Ficks fi

32、rst law） 如圖所示，設(shè)任一平行于AB面的截面上濃度是均勻的，但水平方向自左至右濃度變稀，梯度為 。ddcx第53頁(yè)/共118頁(yè)第五十四頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17斐克第一斐克第一(dy)定律（定律（Ficks first law）這就是斐克第一定律。 式中D為擴(kuò)散系數(shù)，其物理意義為：?jiǎn)挝粷舛忍荻?、單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)(tnggu)單位截面積的質(zhì)量。 式中負(fù)號(hào)表示擴(kuò)散發(fā)生在濃度降低的方向， 0。ddcxddmtdd= -ddmcDAtx 用公式(gngsh)表示為：第54頁(yè)/共118頁(yè)第五十五頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17在ABFE體積內(nèi)粒子凈增速率為(1)-(2)，即： DA （3

33、）dd()d ddcxxx離開(kāi)EF面的擴(kuò)散量為 -DA （2）ddd()d dddccxxxx設(shè)進(jìn)入AB面的擴(kuò)散量為： -DA （1）ddcx斐克第二斐克第二(d r)定律（定律（Ficks second law）斐克第二定律(dngl)適用于濃度梯度變化的情況。第55頁(yè)/共118頁(yè)第五十六頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17單體積內(nèi)粒子濃度隨時(shí)間的變化率為這就是斐克第二定律。22dd()d dddddddcDAxccxxDtA xx若考慮到擴(kuò)散系數(shù)受濃度的影響，則這個(gè)斐克第二定律的表示式是擴(kuò)散的普遍公式。ddd()dddccDtxx斐克第二斐克第二(d r)定律（定律（Ficks second

34、 law）第56頁(yè)/共118頁(yè)第五十七頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 如圖，設(shè)截面為單位面積， 為時(shí)間t 內(nèi)在水平方向的平均位移。截面間的距離均為 。xxEinstein-Brown位移位移(wiy)方程方程 找出距AB面 處的兩根虛線，其濃度恰好為 和 。12x2c1c 在t 時(shí)間內(nèi)，從兩個(gè)方向通過(guò)AB面的粒子數(shù)分別為 和 ，因 ，則自左向右通過(guò)AB面的凈粒子數(shù)為：221cx21cc 112xc2121111()222ccxcxxc第57頁(yè)/共118頁(yè)第五十八頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17設(shè) 很小，濃度梯度：x12ddcccxxtxccDccx)()(21212122xDt這就是Ei

35、nstein-Brown 位移方程。從布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)測(cè)出 ，就可求出擴(kuò)散系數(shù)D。xEinstein-Brown位移位移(wiy)方程方程則擴(kuò)散通過(guò)AB面的凈粒子數(shù)與濃度梯度和擴(kuò)散時(shí)間(shjin)t 成正比，得到 ：第58頁(yè)/共118頁(yè)第五十九頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17將布朗運(yùn)動(dòng)(b ln yn dn)公式代入：)(321rtLRTx16RTDLr從上式可以求粒子(lz)半徑 r。已知 r 和粒子密度 ，可以計(jì)算粒子的摩爾質(zhì)量。343MrLEinstein-Brown位移位移(wiy)方程方程第59頁(yè)/共118頁(yè)第六十頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17沉降沉降(chnjing)平衡（平衡

36、（sedimentation equilibrium） 溶膠是高度分散體系，膠粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于(yuy)布朗運(yùn)動(dòng)促使?jié)舛融呌诰弧?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(pnghng)，粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，如圖所示。 這種平衡稱為沉降平衡。第60頁(yè)/共118頁(yè)第六十一頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 達(dá)到沉降平衡時(shí)，粒子隨高度分布的情況與氣體類似，可以(ky)用高度分布定律。高度高度(god)分布定律分布定律 如圖所示，設(shè)粒子為球型，半徑為r，粒子與介質(zhì)的密度(md)分別為 和0 ，在 h1和h2處粒子的數(shù)密度(md)分別C1，C2，M為粒子的

37、摩爾質(zhì)量，g為重力加速度。 022111()lnCMghhCRT 貝林導(dǎo)出的平衡時(shí)粒子數(shù)密度隨高度分布的分布定律為：第61頁(yè)/共118頁(yè)第六十二頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 貝林公式也適用于在重力場(chǎng)作用下地球表面上大氣分子的濃度隨距地面高度(god)變化的計(jì)算。高度高度(god)分布定律分布定律 氣體壓力不大，可近似看作理想氣體，若不考慮大氣溫度隨高度的變化，則不同高度處p2/p1=C2/C1，介質(zhì)密度(md)為零 1-0 / = 1，貝林公式變?yōu)?211()lnpMg hhpRT 海平面處高度為零，氣體壓力為101.325kPa，大氣壓力隨海拔高度變化的公式為ln(/101.325kP

38、a)MghpRT 第62頁(yè)/共118頁(yè)第六十三頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 膠粒帶電(di din)的本質(zhì) 電動(dòng)(din dn)現(xiàn)象（2）電滲（3）流動(dòng)電勢(shì)（4）沉降電勢(shì) 雙電層 動(dòng)電電位(1) 電泳Tiselius電泳儀 界面移動(dòng)電泳儀顯微電泳儀區(qū)帶電泳第63頁(yè)/共118頁(yè)第六十四頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17膠粒帶電膠粒帶電(di din)的本質(zhì)的本質(zhì) （1）膠粒在形成過(guò)程）膠粒在形成過(guò)程(guchng)中，膠核優(yōu)先吸附某種離子，使膠粒帶電。中，膠核優(yōu)先吸附某種離子，使膠粒帶電。 （2） 離子型固體電解質(zhì)形成溶膠時(shí)，由于正、負(fù)離子溶解量不同，使膠粒帶電。離子型固體電解質(zhì)形成溶膠時(shí)

39、，由于正、負(fù)離子溶解量不同，使膠粒帶電。 例如例如(lr)：將：將AgI制備溶膠時(shí)，由于制備溶膠時(shí)，由于Ag+較小，活動(dòng)能力強(qiáng)，比較小，活動(dòng)能力強(qiáng)，比I-容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使膠粒帶負(fù)電。容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使膠粒帶負(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+離子，使膠粒帶正電；如果KI過(guò)量，則優(yōu)先吸附I -離子，膠粒帶負(fù)電。第64頁(yè)/共118頁(yè)第六十五頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 （3） 可電離的大分子溶膠，由于大分子本身發(fā)生可電離的大分子溶膠，由于大分子本身發(fā)生(fshng)電離，而使膠粒帶電。電離，而使膠粒帶電。膠粒帶電膠粒帶電(di d

40、in)的本質(zhì)的本質(zhì) 例如蛋白質(zhì)分子，有許多羧基和胺基，在pH較高的溶液(rngy)中，離解生成PCOO-離子而負(fù)帶電；在pH較低的溶液(rngy)中，生成P-NH3+離子而帶正電。 在某一特定的pH條件下，生成的-COO-和-NH3+數(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的凈電荷為零，這pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn) 。第65頁(yè)/共118頁(yè)第六十六頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 當(dāng)固體與液體接觸時(shí)，可以是固體從溶液中選擇性吸附某種離子，也可以是固體分子本身發(fā)生電離作用而使離子進(jìn)入溶液，以致使固液兩相分別帶有不同(b tn)符號(hào)的電荷，在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。 對(duì)于雙電層的具體結(jié)構(gòu)，一百多年來(lái)不同學(xué)者(xuzh)

41、提出了不同的看法。最早于1879年Helmholz提出平板型模型；雙電層（雙電層（double layer) ) 1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板(pngbn)型模型，提出了擴(kuò)散雙電層模型；后來(lái)Stern又提出了Stern模型。第66頁(yè)/共118頁(yè)第六十七頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17平板平板(pngbn)型模型型模型 亥姆霍茲認(rèn)為固體的表面電荷與溶液(rngy)中帶相反電荷的（即反離子）構(gòu)成平行的兩層，如同一個(gè)平板電容器。整個(gè)(zhngg)雙電層厚度為0 。 固體表面與液體內(nèi)部的總的電位差即等于熱力學(xué)電勢(shì)0 ，在雙電層內(nèi)，熱力學(xué)電勢(shì)呈直線下降。 在電場(chǎng)作用下，帶電質(zhì)

42、點(diǎn)和溶液中的反離子分別向相反方向運(yùn)動(dòng)。 這模型過(guò)于簡(jiǎn)單，由于離子熱運(yùn)動(dòng)，不可能形成平板電容器。第67頁(yè)/共118頁(yè)第六十八頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17擴(kuò)散擴(kuò)散(kusn)雙電層模型雙電層模型 Gouy和Chapman認(rèn)為，由于正、負(fù)離子靜電吸引和熱運(yùn)動(dòng)兩種效應(yīng)(xioyng)的結(jié)果，溶液中的反離子只有一部分緊密地排在固體表面附近，相距約一、二個(gè)離子厚度稱為緊密層； 另一部分離子按一定的濃度梯度擴(kuò)散到本體溶液(rngy)中，離子的分布可用玻茲曼公式表示，稱為擴(kuò)散層。雙電層由緊密層和擴(kuò)散層構(gòu)成。移動(dòng)的切動(dòng)面為AB面。第68頁(yè)/共118頁(yè)第六十九頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17Stern模型

43、模型(mxng) Stern對(duì)擴(kuò)散雙電層模型(mxng)作進(jìn)一步修正。 他認(rèn)為(rnwi)吸附在固體表面的緊密層約有一、二個(gè)分子層的厚度，后被稱為Stern層； 由反號(hào)離子電性中心構(gòu)成的平面稱為Stern平面。第69頁(yè)/共118頁(yè)第七十頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 由于離子的溶劑化作用，膠粒在移動(dòng)時(shí)，緊密層會(huì)結(jié)合一定數(shù)量的溶劑分子一起移動(dòng)，所以滑移(hu y)的切動(dòng)面由比Stern層略右的曲線表示。Stern模型模型(mxng)從固體表面(biomin)到Stern平面，電位從0直線下降為 。第70頁(yè)/共118頁(yè)第七十一頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17電動(dòng)電動(dòng)(din dn)電勢(shì)（電勢(shì)

44、（electrokinetic potential） 在Stern模型中，帶有溶劑化層的滑移界面與溶液之間的電位差稱為 電位。電動(dòng)電勢(shì)亦稱為 電勢(shì)。 在擴(kuò)散雙電層模型中，切動(dòng)面AB與溶液本體之間的電位差為 電位； 電位總是比熱力學(xué)電位低，外加電解質(zhì)會(huì)使 電位變小甚至改變符號(hào)。只有在質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)才顯示出 電位，所以又稱電動(dòng)電勢(shì)。 帶電的固體或膠粒在移動(dòng)時(shí)，移動(dòng)的切動(dòng)面與液體本體(bnt)之間的電位差稱為電動(dòng)電勢(shì)。第71頁(yè)/共118頁(yè)第七十二頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17電動(dòng)電動(dòng)(din dn)電勢(shì)電勢(shì)KE式中：為電泳或電滲速率(sl)，m/s； E為電勢(shì)梯度，V/m； 為介質(zhì)黏度，Pas=kg

45、/(ms)； 為介質(zhì)的介電常數(shù)，C/(Vm)=F/m； 當(dāng)粒子半徑 r 較小， r1時(shí)K=1.5， 是離子氛半徑的倒數(shù)；當(dāng)粒子半徑 r 較大， r1時(shí)K=1。電動(dòng)電勢(shì)(dinsh)的計(jì)算第72頁(yè)/共118頁(yè)第七十三頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17電動(dòng)電動(dòng)(din dn)現(xiàn)象現(xiàn)象 膠粒在重力場(chǎng)作用下發(fā)生膠粒在重力場(chǎng)作用下發(fā)生(fshng)沉降，而產(chǎn)生沉降電勢(shì)；帶電的介質(zhì)發(fā)生沉降，而產(chǎn)生沉降電勢(shì)；帶電的介質(zhì)發(fā)生(fshng)流動(dòng)，則產(chǎn)生流動(dòng)電勢(shì)。這是因動(dòng)而產(chǎn)生電。流動(dòng)，則產(chǎn)生流動(dòng)電勢(shì)。這是因動(dòng)而產(chǎn)生電。 以上四種現(xiàn)象(xinxing)都稱為電動(dòng)現(xiàn)象(xinxing)。 由于膠粒帶電，而溶膠是電中

46、性的，則介質(zhì)帶與膠粒相反的電荷。在外電場(chǎng)作用下，膠粒和介質(zhì)分別向帶相反電荷的電極移動(dòng)，就產(chǎn)生了電泳和電滲的電動(dòng)現(xiàn)象，這是因電而動(dòng)。第73頁(yè)/共118頁(yè)第七十四頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17電泳電泳(din yn)（electrophoresis） 影響電泳的因素有：帶電粒子的大小(dxio)、形狀；粒子表面電荷的數(shù)目；介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度，pH值和粘度；電泳的溫度和外加電壓等。 帶電膠?；虼蠓肿釉谕饧与妶?chǎng)的作用下向帶相反電荷的電極作定向帶電膠?；虼蠓肿釉谕饧与妶?chǎng)的作用下向帶相反電荷的電極作定向(dn xin)移動(dòng)的現(xiàn)象稱為電泳。移動(dòng)的現(xiàn)象稱為電泳。 從電泳現(xiàn)象可以獲得膠?；虼蠓肿拥?/p>

47、結(jié)構(gòu)、大小和形狀等有關(guān)信息。第74頁(yè)/共118頁(yè)第七十五頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17界面界面(jimin)移動(dòng)電泳儀移動(dòng)電泳儀 首先在漏斗中裝上待測(cè)溶膠，U型管下部(xi b)活塞內(nèi)徑與管徑相同。 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，打開(kāi)底部活塞，使溶膠進(jìn)入實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，打開(kāi)底部活塞，使溶膠進(jìn)入(jnr)U型管，當(dāng)液面略高于左、右兩活塞時(shí)即關(guān)上，并把多余溶膠吸走。在管中加入分散介質(zhì)，使兩臂液面等高。型管，當(dāng)液面略高于左、右兩活塞時(shí)即關(guān)上，并把多余溶膠吸走。在管中加入分散介質(zhì)，使兩臂液面等高。第75頁(yè)/共118頁(yè)第七十六頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17界面界面(jimin)移動(dòng)電泳儀移動(dòng)電泳儀 小心打開(kāi)活塞小心打

48、開(kāi)活塞 ，接通，接通(ji tn)電源，在電泳過(guò)程中可以清楚的觀察到界面的移動(dòng)。從而可以判斷膠粒所帶電荷和測(cè)定電泳速度等。如電源，在電泳過(guò)程中可以清楚的觀察到界面的移動(dòng)。從而可以判斷膠粒所帶電荷和測(cè)定電泳速度等。如Fe(OH)3溶膠向陰極方向移動(dòng)，說(shuō)明此溶膠粒子帶正電。溶膠向陰極方向移動(dòng)，說(shuō)明此溶膠粒子帶正電。 根據(jù)通電時(shí)間和液面升高根據(jù)通電時(shí)間和液面升高(shn o)或下降的刻度計(jì)算電泳速度或下降的刻度計(jì)算電泳速度。 另外要選擇合適的介質(zhì)，使電泳過(guò)程中保持液面清晰。 第76頁(yè)/共118頁(yè)第七十七頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 沿aa,bb和cc都可以水平(shupng)滑移。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，

49、從bb處將上部移開(kāi)，下面A，B部分裝上溶膠，然后將上部移到原處，在C部裝上超濾液，在bb處有清晰界面。Tiselius電泳儀電泳儀提賽留斯電泳儀的縱、橫剖面圖如圖所示。 接通直流電源，在電泳過(guò)程中可以清楚(qng chu)的觀察到界面的移動(dòng)。從而可以判斷膠粒所帶電荷和測(cè)定電泳速度等。第77頁(yè)/共118頁(yè)第七十八頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17顯微顯微(xin wi)電泳儀電泳儀 該方法簡(jiǎn)單、快速，膠體(jio t)用量少，可以在膠粒所處的環(huán)境中測(cè)定電泳速度和電動(dòng)電位。但只能測(cè)定顯微鏡可分辨的膠粒，一般在200nm以上。 裝置中用的是鉑黑電極，觀察管用玻璃(b l)制成。電泳池是封閉的，電泳和

50、電滲同時(shí)進(jìn)行。 物鏡觀察位置選在靜止層處（即電滲流動(dòng)與反流動(dòng)剛好相消），這時(shí)觀察到的膠粒運(yùn)動(dòng)速度可以代表真正的電泳速度。第78頁(yè)/共118頁(yè)第七十九頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 區(qū)帶電泳實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便、易行，樣品(yngpn)用量少，分離效率高，是分析和分離蛋白質(zhì)的基本方法。 常用(chn yn)的區(qū)帶電泳有：紙上電泳，圓盤(pán)電泳和板上電泳等。區(qū)帶電泳區(qū)帶電泳(din yn) 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。 第79頁(yè)/共118頁(yè)第八十頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 a.紙上電泳(din yn) 區(qū)帶電泳區(qū)帶電泳(din yn

51、)用濾紙(lzh)作為支持物的電泳稱為紙上電泳。 先將一厚濾紙條在一定pH的緩沖溶液中浸泡，取出后兩端夾上電極，在濾紙中央滴少量待測(cè)溶液，電泳速度不同的各組分即以不同速度沿紙條運(yùn)動(dòng)。 經(jīng)一段時(shí)間后，在紙條上形成距起點(diǎn)不同距離的區(qū)帶，區(qū)帶數(shù)等于樣品中的組分?jǐn)?shù)。將紙條干燥并加熱，將蛋白質(zhì)各組分固定在紙條上，再用適當(dāng)方法進(jìn)行分析。第80頁(yè)/共118頁(yè)第八十一頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 b.凝膠電泳 用淀粉凝膠、瓊膠或聚丙烯酰胺等凝膠作為載體(zit)，則稱為凝膠電泳。 將凝膠裝在玻管中，電泳后各組分在管中形成(xngchng)圓盤(pán)狀，稱為圓盤(pán)電泳； 凝膠電泳的分辨率極高。例如，紙上電泳只能將

52、血清分成五個(gè)組分(zfn)，而用聚丙烯酰胺凝膠作的圓盤(pán)電泳可將血清分成25個(gè)組分(zfn)。區(qū)帶電泳區(qū)帶電泳第81頁(yè)/共118頁(yè)第八十二頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17區(qū)帶電泳區(qū)帶電泳(din yn)如果將凝膠鋪在玻板上進(jìn)行(jnxng)的電泳稱為平板電泳。 C.板上電泳(din yn)第82頁(yè)/共118頁(yè)第八十三頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 在外加電場(chǎng)作用下，帶電的介質(zhì)通過(guò)(tnggu)多孔膜或半徑為110 nm的毛細(xì)管作定向移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電滲。 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(zngji)，電滲速度降低，甚至?xí)淖冸姖B的方向。 電滲方法有許多實(shí)際應(yīng)用，如溶膠

53、凈化、海水淡化、泥炭和染料(rnlio)的干燥等。（2）電滲電滲（electro-osmosis)第83頁(yè)/共118頁(yè)第八十四頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 在U型管1,2中盛電解質(zhì)溶液，將電極5,6接通直流電后，可從有刻度的毛細(xì)管 4中，準(zhǔn)確(zhnqu)地讀出液面的變化。 電滲實(shí)驗(yàn)電滲實(shí)驗(yàn)(shyn) 圖中，3為多孔膜，可以用濾紙、玻璃(b l)或棉花等構(gòu)成；也可以用氧化鋁、碳酸鋇、AgI等物質(zhì)構(gòu)成。 如果多孔膜吸附陰離子，則介質(zhì)帶正電，通電時(shí)向陰極移動(dòng)；反之，多孔膜吸附陽(yáng)離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向陽(yáng)極移動(dòng)。第84頁(yè)/共118頁(yè)第八十五頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 含有離子的液體在加壓

54、或重力(zhngl)等外力的作用下，流經(jīng)多孔膜或毛細(xì)管時(shí)會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。（3）流動(dòng)）流動(dòng)(lidng)電勢(shì)（電勢(shì)（streaming potential) 這種因流動(dòng)而產(chǎn)生(chnshng)的電勢(shì)稱為流動(dòng)電勢(shì)。第85頁(yè)/共118頁(yè)第八十六頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 因?yàn)楣鼙跁?huì)吸附某種離子(lz)，使固體表面帶電，電荷從固體到液體有個(gè)分布梯度。 在用泵輸送原油或易燃化工原料時(shí)，要使管道接地或加入油溶性電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，防止流動(dòng)(lidng)電勢(shì)可能引發(fā)的事故。（3）流動(dòng)）流動(dòng)(lidng)電勢(shì)（電勢(shì)（streaming potential) 當(dāng)外力迫使擴(kuò)散層移動(dòng)時(shí)，流動(dòng)層與固體表面之間

55、會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，當(dāng)流速很快時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花。 第86頁(yè)/共118頁(yè)第八十七頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 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(chnshng)電勢(shì)差，這就是沉降電勢(shì)。 貯油罐中的油內(nèi)常會(huì)有水滴，水滴的沉降會(huì)形成很高的電勢(shì)差，有時(shí)會(huì)引發(fā)事故。通常在油中加入(jir)有機(jī)電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，降低沉降電勢(shì)。 (4)沉降沉降(chnjing)電勢(shì)電勢(shì) (sedimentation potential)第87頁(yè)/共118頁(yè)第八十八頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17膠粒的結(jié)構(gòu)膠粒的結(jié)構(gòu)(jigu) 形成(xngchng

56、)憎液溶膠的必要條件是： （1）分散相的溶解度要??； （2）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則(fuz)膠粒易聚結(jié)而 聚沉。 第88頁(yè)/共118頁(yè)第八十九頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17膠粒的結(jié)構(gòu)膠粒的結(jié)構(gòu)(jigu) 膠粒的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，先有一定量的難溶物分子(fnz)聚結(jié)形成膠粒的中心，稱為膠核； 然后(rnhu)膠核選擇性的吸附穩(wěn)定劑中的一種離子，形成緊密吸附層；由于正、負(fù)電荷相吸，在緊密層外形成反號(hào)離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電荷的膠粒；膠粒與擴(kuò)散層中的反號(hào)離子，形成一個(gè)電中性的膠團(tuán)。第89頁(yè)/共118頁(yè)第九十頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17膠粒的結(jié)構(gòu)膠粒的結(jié)構(gòu)(jigu) 膠核吸

57、附(xf)離子是有選擇性的，首先吸附(xf)與膠核中相同的某種離子，用同離子效應(yīng)使膠核不易溶解。 若無(wú)相同離子(lz)，則首先吸附水化能力較弱的負(fù)離子(lz)，所以自然界中的膠粒大多帶負(fù)電，如泥漿水、豆?jié){等都是負(fù)溶膠。 第90頁(yè)/共118頁(yè)第九十一頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17膠粒的結(jié)構(gòu)膠粒的結(jié)構(gòu)(jigu)例1：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 過(guò)量(guling)的 KI 作穩(wěn)定劑 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式 ： (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |_|膠核膠粒（帶負(fù)電）膠團(tuán)（電中性）膠核膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)的圖示式：第91頁(yè)/共118頁(yè)第九十二頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4

58、-17膠粒的結(jié)構(gòu)膠粒的結(jié)構(gòu)(jigu)例2：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 過(guò)量(guling)的 AgNO3 作穩(wěn)定劑 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式： (AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 |_|_|膠核膠粒（帶正電）膠團(tuán)（電中性）膠核膠粒膠團(tuán) 膠團(tuán)的圖示式：第92頁(yè)/共118頁(yè)第九十三頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17膠粒的形狀膠粒的形狀(xngzhun) 作為憎液溶膠(rngjio)基本質(zhì)點(diǎn)的膠粒并非都是球形，而膠粒的形狀對(duì)膠體性質(zhì)有重要影響。 質(zhì)點(diǎn)(zhdin)為球形的，流動(dòng)性較好；若為帶狀的，則流動(dòng)性較差。第93頁(yè)/共118頁(yè)第九十四頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-

59、17膠粒的形狀膠粒的形狀(xngzhun)例如(lr)：（1）聚苯乙烯膠乳是球形質(zhì)點(diǎn)（2） V2O5 溶膠(rngjio)是帶狀的質(zhì)點(diǎn)（3） Fe(OH)3 溶膠是絲狀的質(zhì)點(diǎn)第94頁(yè)/共118頁(yè)第九十五頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17 溶膠(rngjio)的穩(wěn)定性理論DLVO理論 影響(yngxing)溶膠穩(wěn)定性的因素 聚沉值與聚沉能力 Schulze-Hardy規(guī)則 電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響 不同膠體的相互作用1.敏化作用2.保護(hù)作用第95頁(yè)/共118頁(yè)第九十六頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17溶膠溶膠(rngjio)的穩(wěn)定性理論的穩(wěn)定性理論DLVO理論理論抗聚結(jié)穩(wěn)定性 膠粒之間有相互吸引

60、的能量EA和相互排斥(pich)的能量ER，總作用能 為EA+ ER 。如圖所示：動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性 由于溶膠粒子小，布朗運(yùn)動(dòng)激烈，在重力場(chǎng)中不易沉降，使溶膠具有(jyu)動(dòng)力穩(wěn)定性。 當(dāng)粒子相距較大時(shí)，主要為吸力，總勢(shì)能為負(fù)值；當(dāng)靠近到一定距離，雙電層重疊，排斥力起主要作用，勢(shì)能升高。要使粒子聚結(jié)必須克服這個(gè)勢(shì)壘。第96頁(yè)/共118頁(yè)第九十七頁(yè)，共118頁(yè)。2022-4-17影響影響(yngxing)溶膠穩(wěn)定性的因素溶膠穩(wěn)定性的因素2.濃度的影響(yngxing)。濃度增加，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多。3.溫度的影響(yngxing)。溫度升高，粒子碰撞機(jī)會(huì)增多，碰撞強(qiáng)度增加。4.膠體體系的相互作用。帶不同