物化-《膠體》講義全面版課件

1、 物理化學(xué)()PHYSICAL CHEMISTRY(24) 第十二章 膠體化學(xué)簡介 Introduction of colloid chemistry12.1 分散系統(tǒng)和膠體 ( dispersed system and colloid) 一種或多種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中所構(gòu)成的系統(tǒng)稱為分散系統(tǒng)。前者稱為分散相，后者稱為分散介質(zhì)。分散系統(tǒng)的分類：分散系統(tǒng)均相分散系統(tǒng) (溶液、氣體混合物）多相分散系統(tǒng)粗分散系統(tǒng)(d 10-7m)膠體( 10-7m d 10-9 m)膠體溶膠（sol)大分子溶液(親液溶膠）（憎液溶膠） 憎液溶膠的基本特征：高度的分散性，多相性，熱力學(xué)不穩(wěn)定性12.2 溶膠的動(dòng)力性

2、質(zhì) Dynamic properties of sol 1. 布朗運(yùn)動(dòng)(Brownian motion ,1827) 膠體粒子由于分散介質(zhì)分子的撞擊而引起的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。vEinstein 方程(球形粒子運(yùn)動(dòng)公式)X : 時(shí)間t 內(nèi)粒子沿 x 方向移動(dòng)的平均距離r : 粒子的半徑: 分散介質(zhì)的粘度L: Avogadro常數(shù)2 . 擴(kuò)散(Diffusion ) 由于布朗運(yùn)動(dòng)的存在,當(dāng)溶膠中的膠粒存在濃度梯度時(shí),就會(huì)發(fā)生擴(kuò)散.Ficks first law dm/dt : 擴(kuò)散速率(單位時(shí)間通過某一截面的膠 粒的質(zhì)量)D : 擴(kuò)散系數(shù)(單位濃度梯度下在單位時(shí)間 內(nèi)通過單位面積截面的膠粒的質(zhì)量) A

3、: 膠粒擴(kuò)散通過截面的面積dc/dx : 在 x 方向上的濃度梯度Ficks Second law(適用于球形粒子)3. 沉降與沉降平衡(sedimentation and sedimentation equilibrium)當(dāng)溶膠中粒子的密度大于分散介質(zhì)的密度時(shí),在重力作用下,就會(huì)發(fā)生沉降.從而產(chǎn)生由下而上的濃度梯度fwfd當(dāng)作用于粒子上的重力fw 與擴(kuò)散力fd 相等時(shí),溶膠的濃度梯度不再隨時(shí)間而變,稱系統(tǒng)達(dá)到了沉降平衡。fwh1h2溶膠中的粒子在高度h 處的重力勢能r：粒子半徑粒子，介質(zhì)：分別為粒子和介質(zhì) 的密度 Boltzmann 分布定律：溶膠粒子隨高度的分布公式在粗分散系統(tǒng)中,當(dāng)擴(kuò)散

4、力不足以抗衡重力時(shí),粒子將發(fā)生沉降。當(dāng)沉降速率達(dá)一定值時(shí)，重力與阻力相等，此時(shí)沉降速率為：應(yīng)用： 落球式粘度計(jì) 沉降分析扭力天平wt4.滲透壓n: 溶膠中所含膠粒的摩爾數(shù)。V: 溶膠的體積 一般溶膠的滲透壓 大分子溶液的滲透壓Virial 方程B2、 B3 virial 系數(shù)。 c：kg/m3 /c 對c作圖，由截距可得分子量M（或數(shù)均分子量） 聚電解質(zhì)的滲透壓-Donnan 平衡天然的生物聚合體大多是聚電解質(zhì)PXz P z+ +zX-P- (c1) Cl- (c2)Na+ (zc1) Na+ (c2)P- (c1) Cl- (c2-x)Na+ (zc1+x) Na+ (c2-x)Cl- (x

5、) 內(nèi) （膜） 外滲透平衡時(shí)為了保持電中性c： 蛋白質(zhì)濃度 g ml-1M: 蛋白質(zhì)分子量y： 膜內(nèi)Na+的濃度12.3 膠體的電學(xué)性質(zhì) Electric properties of colloid 1. 電動(dòng)現(xiàn)象(1) 電泳(electrophoresis)(+) (-) 在外加電場作用下，膠體粒子在分散介質(zhì)中定向移動(dòng)的現(xiàn)象稱為電泳(2) 電滲(electro-osmosis)粘土 (+) (-) 在外加電場作用下，分散介質(zhì)的定向移動(dòng)現(xiàn)象稱為電滲。 在外加電場作用下，分散相和分散介質(zhì)的相對移動(dòng)現(xiàn)象統(tǒng)稱為電動(dòng)現(xiàn)象。2. 膠粒的帶電特征(1) 吸附 由于膠粒顆粒度小,具有巨大的表面能,因此有吸附

6、分散介質(zhì)中的離子,以降低其表面能的趨勢。Fajans Rule 具有與膠粒化學(xué)組成相同的離子優(yōu)先被吸附。例： AgNO3 + KI AgI + KNO3 若 AgNO3過量，則AgI膠粒吸附Ag 而帶正電 若 KI過量，則AgI膠粒吸附I 而帶負(fù)電。(2) 電離SiO2 溶膠表面水解 SiO2 H2O H2SiO3 若溶液顯酸性 H2SiO3 HSiO2+ + OH- OH進(jìn)入溶液，而使膠粒帶正電 若溶液顯堿性 H2SiO3 HSiO3+ + H H進(jìn)入溶液，而使膠粒帶負(fù)電 3. 膠粒的雙電層結(jié)構(gòu)Helmholtz 平板電容器理論+_GouyChapman 擴(kuò)散雙電層模型 + +_ _ _ _

7、 _ _ 緊密層擴(kuò)散層電勢Stern擴(kuò)散雙電層模型 反號離子溶劑分子擴(kuò)散層緊密層（Stern層）滑移界面（Stern面）擴(kuò)散雙電層模型膠粒表面吸附離子反號離子緊密層擴(kuò)散層(離子和溶劑化分子）電勢： 膠粒表面滑移界面處的電勢。膠粒表面熱力學(xué)電勢和電動(dòng)電勢（電勢）的區(qū)別： 發(fā)生在不同的部位； 大小不同，一般情況下電勢只是熱力學(xué)電勢的一部分，其絕對值小于。 只取決于被吸附的離子和溶膠中的反號 離子的活度,而電勢的值還與溶膠中外加 電解質(zhì)有關(guān)。 當(dāng)溶膠中有外加電解質(zhì)存在時(shí)，可使緊密 層中反粒子濃度增加，擴(kuò)散層變薄， 電 勢的絕對值減小，甚至變?yōu)榱慊蛳喾吹闹怠?膠粒的電泳速率與電勢的關(guān)系：分散介質(zhì)的介電

8、常數(shù)：分散介質(zhì)的粘度E ： 外加電場強(qiáng)度4. 溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)(AgI)mI-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+AgNO3 + KI AgI + KNO3KI過量(AgI)m nI-,(n-x)K+x- xK+膠核膠粒膠團(tuán)緊密層擴(kuò)散層膠粒 = 膠核 +被吸附離子 + 緊密層反離子膠團(tuán) = 膠粒 + 擴(kuò)散層反離子12.4 溶膠的光學(xué)性質(zhì) Optical property of solTyndall Effect 當(dāng)一束可見光射入分散體系時(shí),若分散相粒子直徑大于入射光波長,則發(fā)生反射;若分散相粒子的直徑小于光的波長,則發(fā)生光的散射（散射光又稱為乳光）?？梢姽獠ㄩL：

9、400nm Cs+ Rb+ NH4+ K+ Na+ Li+對一價(jià)陰離子： F- Cl- Br- NO3- I-(c) 與膠粒電性相同的離子，一般說來，價(jià)數(shù) 越高，水合半徑越小，聚沉能力越弱。(2) 溶膠的相互聚沉作用 當(dāng)兩種帶相反電荷的溶膠所帶電量相等時(shí)， 相互混合也會(huì)發(fā)生聚沉。 (3) 高分子化合物的作用 在溶膠中加入少量高分子化合物可使溶膠聚沉，稱為敏化作用(絮凝作用)。 在溶膠中加入足夠多的高分子化合物，則會(huì)阻止溶膠的聚沉，稱為空間保護(hù)作用。3. 膠體的聚沉理論-DLVO理論 (Deijaguin-Landau-Verwey-Ovenbeek)(1) 質(zhì)點(diǎn)間的范德華吸引能膠粒之間的相互作

10、用可看作是分子作用的加和H: 兩球表面之間的最短距離r : 膠粒半徑A：Hamaker常數(shù) （與物質(zhì)有關(guān) 10-1910-20 J) 在介質(zhì)中， 若兩個(gè)球形粒子體積相等只要我們堅(jiān)持了，就沒有克服不了的困難?；蛟S，為了將來，為了自己的發(fā)展，我們會(huì)把一件事情想得非常透徹，對自己越來越嚴(yán)，要求越來越高，對任何機(jī)會(huì)都不曾錯(cuò)過，其目的也只不過是不讓自己隨時(shí)陷入逆境與失去那種面對困難不曾屈服的精神。但有時(shí)，“千里之行，始于足下。”我們更需要用時(shí)間持久的用心去做一件事情，讓自己其中那小小的淺淺的進(jìn)步，來擊破打破突破自己那本以為可以高枕無憂十分舒適的區(qū)域，強(qiáng)迫逼迫自己一刻不停的馬不停蹄的一直向前走，向前看，向

11、前進(jìn)。所有的未來，都是靠腳步去丈量。沒有走，怎么知道，不可能；沒有去努力，又怎么知道不能實(shí)現(xiàn)？幸福都是奮斗出來的。那不如，生活中、工作中，就讓這“幸福都是奮斗出來的”完完全全徹徹底底的滲入我們的心靈，著心、心平氣和的去體驗(yàn)、去察覺這一種靈魂深處的安詳，側(cè)耳聆聽這僅屬于我們自己生命最原始最動(dòng)人的節(jié)奏。但，這種聆聽，它絕不是僅限于、執(zhí)著于“我”，而是觀察一種生命狀態(tài)能夠擴(kuò)展和超脫到什么程度，也就是那“幸福都是奮斗出來的”深處又會(huì)是如何？生命不止，奮斗不息！又或者，對于很多優(yōu)秀的人來說，我們奮斗了一輩子，拼搏了一輩子，也只是人家的起點(diǎn)。可是，這微不足道的進(jìn)步，對于我們來說，卻是幸福的，也是知足的，因

12、為我們清清楚楚的知道自己需要的是什么，隱隱約約的感覺到自己的人生正把握在自己手中，并且這一切還是通過我們自己勤勤懇懇努力，去積極爭取的!“寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來?！碑?dāng)我們坦然接受這人生的終局，或許，這無所皈依的心靈就有了歸宿，這生命中覓尋處那真正的幸福、真正的清香也就從此真正的燦爛了我們的人生。一生有多少屬于我們的時(shí)光？陌上的花，落了又開了，開了又落了。無數(shù)個(gè)歲月就這樣在悄無聲息的時(shí)光里靜靜的流逝。童年的玩伴，曾經(jīng)的天真，只能在夢里回味，每回夢醒時(shí)分，總是多了很多傷感。不知不覺中，走過了青春年少，走過了人世間風(fēng)風(fēng)雨雨。愛過了，恨過了，哭過了，笑過了，才漸漸明白，酸甜苦辣咸才是人生的真味

13、！生老病死是自然規(guī)律。所以，面對生活中經(jīng)歷的一切順境和逆境都學(xué)會(huì)了坦然承受，面對突然而至的災(zāi)難多了一份從容和冷靜。這世上沒有什么不能承受的，只要你有足夠的堅(jiān)強(qiáng)！這世上沒有什么不能放下的，只要你有足夠的胸襟！一生有多少屬于我們的時(shí)光？當(dāng)你為今天的落日而感傷流淚的時(shí)候，你也將錯(cuò)過了明日的旭日東升；當(dāng)你為過去的遺憾郁郁寡歡，患得患失的時(shí)候，你也將忽略了沿途美麗的風(fēng)景，淡漠了對未來美好生活的憧憬。沒有十全十美的生活，沒有一帆風(fēng)順的旅途。波平浪靜的人生太乏味，抑郁憂傷的人生少歡樂，風(fēng)雨過后的彩虹最絢麗，歷經(jīng)磨礪的生命才豐盈而深刻。見過了各樣的人生：有的輕浮，有的踏實(shí)；有的喧嘩，有的落寞；有的激揚(yáng)，有的低

14、回。肉體凡胎的我們之所以苦惱或喜悅，大都是緣于生活里的際遇沉浮，走不出個(gè)人心里的藩籬。也許我們能挺得過物質(zhì)生活的匱乏，卻不能抵擋住內(nèi)心的種種糾結(jié)。其實(shí)幸福和歡樂大多時(shí)候是對人對事對生活的一種態(tài)度，一花一世界，一樹一菩提，就是一粒小小的沙子，也有自己精彩的乾坤。如果想到我們終有一天會(huì)灰飛煙滅，一切象風(fēng)一樣無影亦無蹤，還去爭個(gè)什么？還去抱怨什么？還要煩惱什么？未曾生我誰是我？生我之時(shí)我是誰？長大成人方是我，合眼朦朧又是誰？一生真的沒有多少時(shí)光，何必要和生活過不去，和自己過不去呢。你在與不在，太陽每天都會(huì)照常升起；你愁與不愁，生活都將要繼續(xù)。時(shí)光不會(huì)因你而停留，你卻會(huì)隨著光陰而老去。有些事情注定會(huì)發(fā)

15、生，有的結(jié)局早已就預(yù)見，那么就改變你可以改變的，適應(yīng)你必須去適應(yīng)的。面對幸與不幸，換一個(gè)角度，改變一種思維，也許心空就不再布滿陰霾，頭上就是一片蔚藍(lán)的天。一生能有多少屬于我們的時(shí)光，很多事情，很多人已經(jīng)漸漸模糊。而能隨著歲月積淀下來，在心中無法忘卻的，一定是觸動(dòng)心靈，甚至是刻骨銘心的，無論是傷痛是歡愉。人生無論是得意還是失意，都不要錯(cuò)過了清早的晨曦，正午的驕陽，夕陽的絢爛，暮色中的朦朧。經(jīng)歷過很多世態(tài)炎涼之后，你終于能懂得：誰會(huì)在乎你？你又何必要?jiǎng)e人去在乎？生于斯世，赤條條的來，也將身無長物的離開，你在世上得到的，失去的，最終都會(huì)化作塵埃。原本就不曾帶來什么，所以也談不到失去什么，因此，對自己

16、經(jīng)歷的幸與不幸都應(yīng)懷有一顆平常心有一顆平常心，面對人生小小的不如意或是飛來橫禍就能坦然接受，知道人有旦夕禍福，這和命運(yùn)沒什么關(guān)系；有一顆平常心，面對臺(tái)下的鮮花掌聲和頭上的光環(huán)，身上的浮名都能清醒看待?；ú怀ｉ_，人不常在。再熱鬧華美的舞臺(tái)也有謝幕的時(shí)候；再奢華的宴席，悠揚(yáng)的樂曲，總有曲終人散的時(shí)刻。春去秋來，我們無法讓季節(jié)停留；同樣如同季節(jié)一樣無法挽留的還有我們匆匆的人生。誰會(huì)在乎你？生養(yǎng)我們的父母。縱使我們有千般不是，縱使我們變成了窮光蛋，唯有父母會(huì)依然在乎！為你愁，為你笑，為你牽掛，為你滿足。這風(fēng)云變幻的世界，除了父母，不敢在斷言還會(huì)有誰會(huì)永遠(yuǎn)的在乎你！看慣太多海誓山盟的感情最后星流云散；看

17、過太多翻云覆雨的友情灰飛煙滅。你春風(fēng)得意時(shí)前呼后擁的都來錦上添花；你落寞孤寂時(shí)，曾見幾人焦急趕來為你雪中送炭。其實(shí)，誰會(huì)在乎你？除了父母，只有你自己。父母待你再好，總要有離開的時(shí)日；再恩愛夫妻，有時(shí)也會(huì)勞燕分飛，孩子之于你，就如同你和父母；管鮑貧交，俞伯牙和鐘子期，這樣的肝膽相照，從古至今有幾人？不是把世界想的太悲觀，世事白云蒼狗，要在紛紛擾擾的生活中，懂得愛惜自己。不羨慕如曇花一現(xiàn)的的流星，雖然燦爛，卻是驚鴻一瞥；寧愿做一顆小小的暗淡的星子，即使不能同日月爭輝，也有自己無可取代的位置其實(shí)，也不該讓每個(gè)人都來在乎自己，每個(gè)人的人生都是單行道，世上絕沒有兩片完全相同的樹葉。大家生活得都不容易，都有自己方向。相識(shí)就是緣分吧，在一起的時(shí)候，要多想著能為身邊的人做點(diǎn)什么，而不是想著去得到和索取。與人為善，以直報(bào)怨，我們就會(huì)內(nèi)心多一份寧靜，生活多一份和諧沒有誰會(huì)在乎你的時(shí)候，要學(xué)會(huì)每時(shí)每刻的在乎自己。在不知不覺間，已經(jīng)走到了人生的分水嶺，回望過去生活的點(diǎn)滴，路也茫茫，心也茫茫。少不更事的年齡，做出了一件件現(xiàn)在想來啼笑皆非的事情：斜陽芳草里，故作深沉地獨(dú)對晚風(fēng)夕照；風(fēng)蕭蕭兮，渴望成為一代俠客；一遍遍地唱著羅大佑的童年，期待著做那個(gè)高年級的師兄；一天天地幻想，生活能轟轟烈烈。沒有刀光劍影，沒有死去活來，青春就在渾渾噩噩、懵懵懂懂中悄然滑過。等到發(fā)覺逝去的美好，年華的