物理化学简明教程(第八章)(j山东大学).ppt

* * §8.7 溶胶的光学及力学性质 * §8.7 溶胶的光学及力学性质 * §8.7 溶胶的光学及力学性质 2. 布朗运动 * §8.7 溶胶的光学及力学性质 3. 扩散 溶胶在有浓差的情况下，会发生由高浓度处向低浓度处的扩散。 扩散服从菲克（Fick）定律： 即单位时间内通过某截面的扩散量dm/dt与该截面面积A及浓度梯度dc/dx成正比。比例常数D称为“扩散系数”，其值与粒子的半径r、介质粘度η及温度T有关。 * §8.7 溶胶的光学及力学性质 4. 沉降与沉降平衡 在重力场作用下粒子就有向下沉降的趋势。沉降的结果将使底部粒子浓度大于上部，即造成上下浓差，而扩散将促使浓度趋于均一。 粒子体积大小均一的溶胶达到沉降平衡时，其浓度随高度分布的规律符合下列关系： 其中n1和n2分别是高度为h1和h2处粒子的浓度（数密度），?和?0分别是分散相和分散介质的密度，V是单个粒子的体积，g是重力加速率。 * §8.8 溶胶的电性质 布朗运动、溶剂化和粒子带电是溶胶相对稳定的重要因素。 1　电动现象 电动现象主要有电泳和电渗。 在电场作用下，固体的分散相粒子在液体介质中作定向移动，称为“电泳”。 * §8.8 溶胶的电性质 * §8.8 溶胶的电性质 Tank of electrophoretic painting * §8.8 溶胶的电性质 使固体胶粒不动而液体介质在电场中发生定向移动的现象称为“电渗”。 * §8.8 溶胶的电性质 * §8.8 溶胶的电性质 2. 溶胶粒子带电的原因 主要有两种可能的原因： (1) 吸附。 法扬斯（Fajans）规则表明：与溶胶粒子有相同化学元素的离子能优先被吸附。以AgI溶胶为例，当用AgNO3和KI溶液制备AgI溶胶时，若KI过量，则AgI粒子会优先吸附I－，因而荷负电；若AgNO3过量，AgI粒子则优先吸附Ag＋，因而荷正电。 (2) 电离。 固体表面分子发生电离，有一种离子溶于液相，因而使固体粒子带电。 * §8.8 溶胶的电性质 3. 溶胶粒子的双电层 图8.19 双电层示意图——电解质对电动电势的影响 * §8.8 溶胶的电性质 溶胶的电泳或电渗速率与热力学电势ε无直接关系，而与电动电势ζ直接相关。电泳速率u（单位m·s–l）与电动电势ζ(单位V)的定量关系为： 其中εr是介质相对于真空的介电常数，ε0是真空的介电常数（8.85?10–l2 F·m–l），η是介质的粘度（单位Pa·s），E是电势梯度（单位V·m–l）。 * §8.8 溶胶的电性质 4. 溶胶粒子的结构 Cross-section of AgI micelles * §8.8 溶胶的电性质 固体粒子AgI称为“胶核”。胶核、被吸附的离子以及在电场中能被带着一起移动的紧密层共同组成“胶粒”，而“胶粒”与“分散层”一起组成“胶团”。 * §8.9 溶胶的聚沉和絮凝 溶胶颗粒聚集到一定程度，就要沉降下来，称为“聚沉过程”。为促进聚沉过程，可外加聚沉剂。聚沉过程所得的沉淀物，称为“聚沉物”。 * §8.9 溶胶的聚沉和絮凝 加入聚沉剂可以促进和产生聚沉过程 * §8.9 溶胶的聚沉和絮凝 1. 外加电解质对溶胶聚沉的影晌 电解质对溶胶稳定性的影响具有两重性。当电解质浓度较小时，有助于胶粒带电形成ζ电势，使粒子之间因同性电荷的斥力而不易聚结，对溶胶起稳定作用。但是，当电解质浓度足够大时，使分散层变薄而ζ电势下降，因此能引起溶胶聚沉。 关于外加电解质对溶胶聚沉的影响有以下规则： (1) 外加电解质需要达到一定浓度方能使溶胶发生明显聚沉。使溶胶发生明显聚沉所需电解质的最低浓度称为“聚沉值”。 * §8.9 溶胶的聚沉和絮凝 图8.21 聚沉速率与电解质浓度的关系 * §8.9 溶胶的聚沉和絮凝 (2) 电解质使溶胶发生聚沉，主要起作用的是与胶粒带相反电荷的离子，称为“反离子”。 反离子价数越高，聚沉能力越强，聚沉值越小。这一规律称为哈迪－叔采（Hardy Schulze）规则。 聚沉能力与反离子价数的关系： * §8.9 溶胶的聚沉和絮凝 (3) 同价反离子的聚沉能力虽然相近，但依离子的大小不同其聚沉能力也略有不同。 一价离子的聚沉能力： Cs+＞Rb+＞K+＞Na+＞Li+ Cl－＞Br－＞NO3－＞I－ 这种顺序称为“感胶离子序”。 (4) 与胶粒带有相同电荷的离子对溶胶的聚沉也略有影响。当反离子相同时，同离子的价数越高，聚沉能力越弱。 * §8.9 溶胶的聚沉和絮凝 2. 溶胶的相互聚沉 将两种电性相反的溶胶混合，能发生相互聚沉的作用。 3. 大分子化合物对溶胶稳定性的影晌 大分子化合物对溶胶稳定性的