胶体分散系-1

1、Chapter 8 Dispersion systemChapter 8 Dispersion systemcolloid：A suspension of finely divided particles in a continuous medium in which the particles are approximately 5 to 5,000 angstroms in size, do not settle out of the substance rapidly, and are not readily filtered. 2012年年5月月28日日 崔黎丽崔黎丽明矾为什么能净水？

2、明矾为什么能净水？鱼汤为什么能冻起来？鱼汤为什么能冻起来？长江三角洲如何形成的？长江三角洲如何形成的？为什么日落日出时天空是红色的？为什么日落日出时天空是红色的？白天天空是蓝色的？白天天空是蓝色的？第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统l1861年年Thomas Graham提出提出“胶体胶体” (Colloid)一词，标志一词，标志胶体化学的产生。胶体化学的产生。lColloid源自希腊文的源自希腊文的(胶胶)，意为粘稠状的物质。，意为粘稠状的物质。a nineteenth-century Scottish chemist who is best-rem

3、embered today for his pioneering work in dialysis and the diffusion of gases. 第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统胶体胶体colloid：A suspension of finely divided particles in a continuous medium in which the particles are approximately 5 to 5,000 angstroms in size, do not settle out of the substance rapidly, and are not

4、readily filtered. 在一连续介质中被细微分开的粒子形成的在一连续介质中被细微分开的粒子形成的悬浮状态，粒子尺度约悬浮状态，粒子尺度约5至至5,000埃，不会很快埃，不会很快从该物质中分离，也不易被滤出。从该物质中分离，也不易被滤出。 胶体化学胶体化学 研究胶体分散体系的形成、稳研究胶体分散体系的形成、稳定、破坏，以及它们的物理化学定、破坏，以及它们的物理化学性质的一门科学。性质的一门科学。第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统有史以前有史以前制陶制陶汉朝汉朝纤维造纸纤维造纸后汉后汉墨墨古埃及人古埃及人木材破裂岩石木材破裂岩石1809年，列伊斯年，列伊斯Electrophores

5、is 1827年，年，BrownBrownian motion1857年，年，Faraday, TyndallTyndall effect1861年，年，GrahamColloid Chemistry 胶体化学的历史胶体化学的历史第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 胶体化学与其他学科的联系胶体化学与其他学科的联系胶体胶体化学化学生命科学（人体组织、体液）生命科学（人体组织、体液） 农业科学（土壤胶体）农业科学（土壤胶体） 材料科学（纳米材料）材料科学（纳米材料）环境科学（气溶胶）环境科学（气溶胶）第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 胶体在生物医药学

6、方面的应用胶体在生物医药学方面的应用 液体药剂：液体药剂：胃蛋白酶合剂胃蛋白酶合剂 注射剂：注射剂：右旋糖酐右旋糖酐 滴眼剂：滴眼剂：荧光素钠荧光素钠 药物辅料药物辅料 片剂：片剂：淀粉浆淀粉浆 软膏：淀粉甘油软膏：淀粉甘油 栓剂：栓剂：甘油明胶甘油明胶 第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 HgNO3，明胶和明胶和NaCl 胶态甘汞，防腐胶态甘汞，防腐 作用大于甘汞粗粉作用大于甘汞粗粉 胶体胶体AgCl,AgI及蛋白银及蛋白银 有效的杀菌剂有效的杀菌剂 胶体胶体Cu 治疗癌症治疗癌症 胶体胶体Hg 用于梅毒治疗用于梅毒治疗 胶体胶体Au 轻瘫症的诊断剂等轻瘫症的诊断剂等第八章第八章 胶体分

7、散系统胶体分散系统 胶体胶体AuAu的研究热点的研究热点 用于放射治疗胸膜或腹膜的渗出物和膀胱癌用于放射治疗胸膜或腹膜的渗出物和膀胱癌 骨髓扫描或肝脏造影：将胶体金装满器官后，骨髓扫描或肝脏造影：将胶体金装满器官后， 用闪烁照像法进行观察用闪烁照像法进行观察 胶体胶体AuAu免疫结合实验：免疫学检测，如检测免疫结合实验：免疫学检测，如检测 HCG,HCG,甲胎蛋白，甲胎蛋白，C C反应蛋白等。反应蛋白等。 酶与酶与AuAu的纳米颗粒混合，制备生物传感器，电的纳米颗粒混合，制备生物传感器，电 流相应得到大大提高。流相应得到大大提高。第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统第八章第八章 胶体化学胶体

8、化学第一节第一节 分散系概述分散系概述第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质第四节第四节 溶胶的光学性质溶胶的光学性质第五节第五节 溶胶的电学性质溶胶的电学性质第六节第六节 溶胶的稳定性溶胶的稳定性第七节第七节 乳状液和泡沫乳状液和泡沫学习要求学习要求掌握分散系统的分类和胶体系统的制备；掌握分散系统的分类和胶体系统的制备；重点掌握胶体系统的光学、动力和电学性质及其应重点掌握胶体系统的光学、动力和电学性质及其应用；用；理解溶胶的稳定与聚沉的原理，学会书写胶团结构理解溶胶的稳定与聚沉的原理，学会书写胶团结构表示式，学会计算聚沉值和比较聚沉能力；表示

9、式，学会计算聚沉值和比较聚沉能力；了解悬浮液、乳状液、泡沫、气溶胶以及高分子化了解悬浮液、乳状液、泡沫、气溶胶以及高分子化合物溶液的性质和应用。合物溶液的性质和应用。第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第一节第一节 分散系概述分散系概述第一节第一节 分散系概述分散系概述 把一种或几种物质分散在另一种物质中把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系就构成分散体系(disperse system) 。1. 分散系的分类分散系的分类其中：其中： 被分散的物质称为被分散的物质称为分散相分散相(disperse phase)另一种物质称为另一种物质称为分散

10、介质分散介质(disperse medium)一、分散系的分类一、分散系的分类(classification)粗分粗分散系散系胶体胶体分散分散系系分子分子分散分散系系10-7m100nm100-1nm100nm100-1nm16000Hz 超声波发生器、超声波发生器、 换能器、换能器、 振幅杆组成振幅杆组成 分散制备乳液分散制备乳液第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化l 胶溶法胶溶法(peptizing) 胶溶法胶溶法又称又称解胶法解胶法，仅仅是将，仅仅是将新鲜新鲜的的凝聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶，并凝聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入

11、适当的稳定剂。加入适当的稳定剂。稳定剂又称胶溶剂稳定剂又称胶溶剂。 Fe(OH)3（新鲜沉淀）（新鲜沉淀） Fe(OH)3 ( (溶胶）溶胶）加加FeCl3AgCl ( (新鲜沉淀）新鲜沉淀） AgCl( (溶胶）溶胶）加加AgNO3或或KCl第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化l 电弧法电弧法AR100V 主要用于制备金、银、主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。铂等金属溶胶。 制备时在两电极上制备时在两电极上施加施加 100V 100V 左右的直流左右的直流电，调节电极之间的距电，调节电极之间的距离，使之发生电火花，离，使之发生电火花，这时表面

12、金属蒸发，接这时表面金属蒸发，接着金属蒸气立即被水冷着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。却而凝聚为胶粒。 第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化l 物理凝聚法物理凝聚法 蒸汽凝聚蒸汽凝聚雾的形成雾的形成人工降雨人工降雨 外滩的雾气外滩的雾气2. 凝聚法凝聚法第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 更换溶剂法更换溶剂法 利用物质在不同利用物质在不同溶剂中溶剂中溶解度的显溶解度的显著差别著差别来制备溶胶，来制备溶胶，而且两种溶剂要能而且两种溶剂要能完全互溶完全互溶。 松香的水溶胶松香的水溶胶 松香的乙松

13、香的乙醇溶液醇溶液水水第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 通过各种化学反应使生成物呈通过各种化学反应使生成物呈过饱和状过饱和状态态，使初生成的难溶物微粒，使初生成的难溶物微粒结合成胶粒结合成胶粒，在，在少量稳定剂存在下形成溶胶，这种少量稳定剂存在下形成溶胶，这种稳定剂一稳定剂一般是某一过量的反应物般是某一过量的反应物。l 化学凝聚法化学凝聚法第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 还原法还原法还原剂还原剂: H2 P 甲醛甲醛 CO 甘油甘油 有机酸有机酸制备制备: 单质单质 Au Ag PtO

14、HKHCOHCOOKAuCOKHCHOKAuOOHCOKAuOCOKOHAuKClCOOHAuOHCOKHAuCl23322222323232324323232)(242)(2120ml蒸馏水蒸馏水6g/l HAuCl44H2O 2.5ml0.18NK2CO3 3mlboilingquick boiling3-4ml甲醛分两次加入甲醛分两次加入stirring红色金溶胶红色金溶胶boiling反应完全反应完全,并除并除去过量甲醛去过量甲醛Zigmond金溶胶制备方法金溶胶制备方法第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化第八章第八章 胶体分散系统胶体

15、分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化1%柠檬酸三钠柠檬酸三钠(ml) 0.30 0.45 0.70 1.00 1.50 2.00金溶胶颜色金溶胶颜色 蓝灰蓝灰 紫灰紫灰 紫红紫红 红红 橙红橙红 橙橙吸收峰吸收峰(nm) 220 240 535 525 522 518粒径粒径(nm) 147 97.5 71.5 41 24.5 15 柠檬酸三钠制金溶胶柠檬酸三钠制金溶胶0.01%氯金酸水溶液氯金酸水溶液(金黄色金黄色)100ml 1%柠柠檬酸三钠檬酸三钠0.7ml 紫红色溶液紫红色溶液冷却冷却, 加蒸馏水至原体积加蒸馏水至原体积 Boiling 15minboiling第八

16、章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化金溶胶的粒径与颜色关系金溶胶的粒径与颜色关系第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化胰岛细胞与金溶胶标记的胰岛素抗体孵育后电镜图胰岛细胞与金溶胶标记的胰岛素抗体孵育后电镜图第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 氧化法氧化法氧化剂氧化剂: Cl2 Br2 I2 O2 H2SO3制备制备: 卤化物卤化物, Ag Hg Pb S等等 2H2S + H2SO3 3S + 3H2O 分解法分解法 Ni(CO)4 Ni + 4CO

17、 C6H6第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 复分解法复分解法 AgNO3 + KI KNO3 + AgI 水解法水解法制备制备: :Fe Al Cr Cu等氢氧化物的溶胶等氢氧化物的溶胶HClOHFeOHFeClboiling3)(3323稀溶液稀溶液 溶胶溶胶第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化二、溶胶的净化二、溶胶的净化1. 渗析法渗析法(dialysis method)半透膜只允许分子、半透膜只允许分子、离子通过，溶胶粒子离子通过，溶胶粒子无法透过。无法透过。普通渗析普通渗析 水点击此

18、处演示点击此处演示第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 电渗析电渗析 (electrodialysis)+-半透膜半透膜半透膜半透膜溶胶溶胶水水水水水水水水点击此处演示点击此处演示第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 加压或吸滤的方法除去小分子电解质，再加压或吸滤的方法除去小分子电解质，再用介质重新分散。用介质重新分散。 减压过滤减压过滤 加压过滤加压过滤 真空泵真空泵加压加压 超过滤法超过滤法(ultrafiltration)第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净

19、化溶胶的制备和净化 血液透析血液透析( hemodialysis ) 第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化39 粒度范围：粒度范围：1100 nm纳米粒子的特性：纳米粒子的特性：（1）表面效应）表面效应 极高的表面能和化学活性，不稳定极高的表面能和化学活性，不稳定 性质改变（表面原子运输、构型、自旋、电子能谱）性质改变（表面原子运输、构型、自旋、电子能谱）（2）体积效应）体积效应 性质改变（光、电、声、磁、热）性质改变（光、电、声、磁、热）（3）量子效应）量子效应 电子能级发生分裂，由连续变为不连续或变宽电子能级发生分裂，由连续变为不连续或变宽

20、（4）量子隧道效应）量子隧道效应 具有贯穿能垒的能力具有贯穿能垒的能力第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化40 粒度范围：粒度范围：1100 nm第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性，的话，我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会看到材料的性能产生丰富的变化。就会看到材料的性能产生丰富的变化。19591959年费曼在美国物理学会年会上发表了一年费曼在美国物理学会年

21、会上发表了一篇题为篇题为在末端处有足够的空间在末端处有足够的空间的讲演的讲演 人类一旦掌握了对原子逐一实行控制的技术后，人类一旦掌握了对原子逐一实行控制的技术后，能按自己的愿望人工合成物质的那一天也就为期不能按自己的愿望人工合成物质的那一天也就为期不远了。远了。 只要按化学家的要求把原子放在指定的位置，所只要按化学家的要求把原子放在指定的位置，所需的物质就制造出来了。需的物质就制造出来了。想象一下纳想象一下纳米有多大？米有多大？11纳米纳米, , 个别个别原子的直径只原子的直径只有几分之一有几分之一nm nm 1nm, 101nm, 10个氢个氢原子并列跨度原子并列跨度几千个几千个nm, nm

22、, 血血红细胞的直径红细胞的直径大约为几千大约为几千nm nm 纳米技术中的纳米技术中的“纳纳” ” (nano(nano) )来自于希腊文，本意是来自于希腊文，本意是“矮矮子子”或或”侏儒侏儒”(dwarf)(dwarf)的的意思。意思。“纳纳”在科学上意味在科学上意味着某单位的十亿分之一。着某单位的十亿分之一。几百万个几百万个nm,nm,拇指上的黑拇指上的黑点直径为几点直径为几百万百万nm nm 几十亿个纳米几十亿个纳米, , 一个身高一个身高2 2米的人就是米的人就是2020亿纳米高亿纳米高 第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化第八章第八

23、章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化任何物质到了纳米量级，其物理、化学性质都会任何物质到了纳米量级，其物理、化学性质都会发生巨大的变化，也会因此而具有一些新的特性。发生巨大的变化，也会因此而具有一些新的特性。例如，纳米铁粉，因具有了吸光性，而变成了黑例如，纳米铁粉，因具有了吸光性，而变成了黑色；它甚至于一改色；它甚至于一改“不怕火烧不怕火烧”的的“英雄本性英雄本性”，而变成一旦遇到空气，就能马上燃烧起来，生成而变成一旦遇到空气，就能马上燃烧起来，生成氧化铁。氧化铁。纳米感觉纳米感觉 纳米材料的表面效应纳米材料的表面效应纳米材料的表面效应是指纳纳米材料的表

24、面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。所引起的性质上的变化。第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化直径直径/nm1510100原子总数原子总数 N30400030000300000表面原子百分比表面原子百分比10040202粒子的大小与表面原子数的关系粒子的大小与表面原子数的关系第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 由于纳米粒子体积极小，所包含的原子数由于纳米粒子体积极小，所包含的原子数很少

25、，相应的质量极小。因此，许多现象就很少，相应的质量极小。因此，许多现象就不能用通常有无限个原子的块状物质的性质不能用通常有无限个原子的块状物质的性质加以说明，这种特殊的现象通常称之为体积加以说明，这种特殊的现象通常称之为体积效应。效应。第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化特殊的光学性质特殊的光学性质特殊的热学性质特殊的热学性质特殊的磁学性质特殊的磁学性质特殊的力学性质特殊的力学性质超导电性超导电性, ,介电性能介电性能, ,声学性能和化学声学性能和化学性能等性能等. .第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的

26、制备和净化第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 对介于原子、分子与大块固体之间的超微对介于原子、分子与大块固体之间的超微颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为分立的能级；能级间的间距随颗粒尺寸减小分立的能级；能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能或者磁场能比平均而增大。当热能、电场能或者磁场能比平均的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子尺寸物体截然不同的反常特性，称之为量子尺寸效应。效应。第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统

27、 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 对介于原子、分子与大块固体之间的超微对介于原子、分子与大块固体之间的超微颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为分立的能级；能级间的间距随颗粒尺寸减小分立的能级；能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能或者磁场能比平均而增大。当热能、电场能或者磁场能比平均的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子尺寸物体截然不同的反常特性，称之为量子尺寸效应。效应。

28、 使药物的生产实现使药物的生产实现低成本、高效率、自动化、大低成本、高效率、自动化、大规模规模，而药物的作用将实现，而药物的作用将实现器官靶向化。器官靶向化。 新型给药系统新型给药系统控缓释放；靶向制剂。控缓释放；靶向制剂。：纳米科技纳米科技 + 药学药学主要发展方向：主要发展方向：单分散性纳米药物的设计单分散性纳米药物的设计及制备技术及制备技术纳米药物单细胞级精度传纳米药物单细胞级精度传送定位技术送定位技术检测方法检测方法第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化纳米药物制剂：纳米药物制剂：在纳米尺度上设计制备的用于在纳米尺度上设计制备的用于预防、

29、诊断、治疗或辅助治疗的药物制剂。预防、诊断、治疗或辅助治疗的药物制剂。 纳米载体：纳米载体：溶解或分散药物的各种纳米粒，溶解或分散药物的各种纳米粒，如纳米脂质体、药质体、聚合物纳米囊、纳米如纳米脂质体、药质体、聚合物纳米囊、纳米球、聚合物胶束等。球、聚合物胶束等。 纳米粒：纳米粒：以高分子物质为辅料，将药物溶以高分子物质为辅料，将药物溶解、吸附或包裹于其中，分散后制成的纳米级解、吸附或包裹于其中，分散后制成的纳米级(1l00nm)的固态或液态微粒。的固态或液态微粒。纳米药物：纳米药物：直接将原料药物加工成的纳米粒。直接将原料药物加工成的纳米粒。第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二

30、节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 利用分子器具和分子知识对人体进行诊断、治疗，利用分子器具和分子知识对人体进行诊断、治疗，预防疾病与刨伤，减轻病痛，促进和保持健康的科学预防疾病与刨伤，减轻病痛，促进和保持健康的科学和技术。和技术。纳米手术刀纳米手术刀指尖上的指尖上的400支微型支微型针针纳米机器人在疏纳米机器人在疏通血管通血管第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化 将光学相干技术与激光扫描共聚焦技术相结合产将光学相干技术与激光扫描共聚焦技术相结合产生的一门新的成像技术，分辨率可达生的一门新的成像技术，分辨率可达10 mm，且无电，且无电离辐离

31、辐射等优点。射等优点。第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第二节第二节 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化纳米粒子的制备方法纳米粒子的制备方法物理方法：物理方法： 真空冷凝法真空冷凝法(真空蒸发、加热、高频感应等真空蒸发、加热、高频感应等)； 物理粉碎法物理粉碎法(机械粉粹、电火花爆炸等机械粉粹、电火花爆炸等)； 球磨法。球磨法。 化学方法：化学方法： 气相沉积法、沉淀法、水热合成法、溶胶气相沉积法、沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法、微乳液法、还原法。凝胶法、微乳液法、还原法。第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶

32、的动力性质The continuous random motion 第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质一、布朗运动一、布朗运动 Colloidal particles are found to be in a ceaseless random and swarming motion. This kinetic activity of particles suspended in a liquid is called Brownian motion. Britain Botanist (1773-1858)第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第

33、三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质Einstein的的Brown运动理论基本假定运动理论基本假定 适用条件：适用条件：主要用于胶体分散体系，粗分散主要用于胶体分散体系，粗分散体系中粒子布朗运动不明显。体系中粒子布朗运动不明显。 x = =RTL t3phphr1/2（1）Brown运动和分子运动完全类似；运动和分子运动完全类似；（2）Brown运动是不断热运动的液体对分子微粒运动是不断热运动的液体对分子微粒 冲击的结果；冲击的结果；（3）Brown运动使溶胶有一定的动力学稳定性。运动使溶胶有一定的动力学稳定性。 第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动

34、力性质19051905年年，关于热的分子运动论所关于热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的要求的静止液体中悬浮小粒子的运动运动 揭示布朗运动的本质，奠揭示布朗运动的本质，奠定统计力学基础定统计力学基础19051905年，光电效应的量子理论解年，光电效应的量子理论解释，释，19211921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖19051905年，提出狭义相对论年，提出狭义相对论岁年轻人的伟大论文岁年轻人的伟大论文第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质 在一定的浓度梯度在一定的浓度梯度(concentration gradient)下溶胶粒下溶胶粒子在介

35、质中由高浓度区自发地向低浓度区迁移的现象。子在介质中由高浓度区自发地向低浓度区迁移的现象。扩散扩散(Diffusion)Fick扩散第一定律扩散第一定律 (Ficks first law of diffusion)dndt= = - - DAdcdxArNRTDph=6扩散系数扩散系数D(diffusion coefficient): 溶胶动力性质的重溶胶动力性质的重要参数，它是溶胶粒子在介质中的要参数，它是溶胶粒子在介质中的扩散能力的大小扩散能力的大小标志标志。二、扩散与渗透现象二、扩散与渗透现象第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质二、扩散与渗透

36、二、扩散与渗透 扩散扩散(Diffusion) 在一定的浓度梯度在一定的浓度梯度(concentration gradient)下溶胶粒子在介质中由下溶胶粒子在介质中由高浓度区高浓度区自发地自发地向向低浓度区低浓度区迁移的现象。迁移的现象。 高浓度区高浓度区低浓度区低浓度区xzydx第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质Fick扩散第一定律扩散第一定律 (Ficks first law )dndt= - DAdcdx 扩散系数扩散系数D(diffusion coefficient): 溶溶胶动力性质的重要参数，它是溶胶粒子胶动力性质的重要参数，它是溶

37、胶粒子在介质中的扩散能力的大小标志。在介质中的扩散能力的大小标志。rNRTDph=第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质扩散系数的测定应用扩散系数的测定应用 对于球形粒子，由对于球形粒子，由D可以计算粒子的半径可以计算粒子的半径DNRTrAp ph h61 = =计算胶体粒子的质量和摩尔质量计算胶体粒子的质量和摩尔质量323)(16234DNRTrmAh hp p p p= = =)(16234223DRTNNrMAAh hp p p p= = =第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质一些物质的扩散系数一些

38、物质的扩散系数物质物质相对分子量相对分子量D20/10-10 m2 s-1甘氨酸甘氨酸蔗糖蔗糖核糖核酸酶核糖核酸酶胶态金胶态金牛血清蛋白牛血清蛋白纤维蛋白纤维蛋白胶态金胶态金胶态硒胶态硒7534213.683半径半径 = 1.3nm66,500330,000半径半径 = 40nm半径半径 = 56nm9.3354.5861.0681.630.6030.1970.0490.038第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质药物药物扩散系扩散系数数cmcm2 2/s/s渗透系数渗透系数(cm/s)(cm/s)扩散途径扩散途径温度温度苯甲酸苯甲酸对氨基苯甲酸对氨

39、基苯甲酸丁酯丁酯氯霉素氯霉素雌酮雌酮- -2.72.71 10 0-6-636.636.61010-4-41.871.8710106 65.025.0210106 62.072.0710106 6从鼠空肠吸收从鼠空肠吸收从水溶液通过从水溶液通过硅橡胶硅橡胶通过鼠皮肤通过鼠皮肤通过鼠皮肤通过鼠皮肤从鼠空肠吸收从鼠空肠吸收37373737252537373737一些药物从溶液中扩散通过天然或一些药物从溶液中扩散通过天然或合成膜的扩散系数和渗透系数合成膜的扩散系数和渗透系数 第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质Osmosis and osmotic pr

40、essure () 渗透渗透(osmosis)第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质渗透压渗透压的计算的计算V = nRT 或或 = cRT 溶胶的渗透压可以借用稀溶液渗透压公式溶胶的渗透压可以借用稀溶液渗透压公式计算：计算：c：胶粒的浓度：胶粒的浓度 大分子溶液或胶体的电解质溶液，可以配大分子溶液或胶体的电解质溶液，可以配制高浓度溶液，用渗透压法可以求它们的摩制高浓度溶液，用渗透压法可以求它们的摩尔质量。尔质量。第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质反渗透现象及其应用反渗透现象及其应用 渗透渗透 ( Os

41、mosis ) 反渗透反渗透( Reverse osmosis )第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质海水淡化海水淡化第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质 重力吸引：胶粒下降重力吸引：胶粒下降布朗运动：浓度趋于均一布朗运动：浓度趋于均一 沉降平衡时粒子的分布的沉降平衡时粒子的分布的情况符合高度分布定律。情况符合高度分布定律。三、沉降与沉降平衡（三、沉降与沉降平衡（sedimentation equilibrium）两种效应相反的力相等时，两种效应相反的力相等时，粒子的分布达到平衡，粒子粒子的分布达到平衡

42、，粒子的浓度呈梯度分布的浓度呈梯度分布沉降平衡。沉降平衡。第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质 重力沉降重力沉降分散相粒子在重力场中受到的下沉重力分散相粒子在重力场中受到的下沉重力粘滞阻力粘滞阻力 F = 6p p h h r v F1 = F2, 粒子匀速下降粒子匀速下降v = =2 r2 ( - - 0 0) g9h h重力沉降速度公式重力沉降速度公式grgvFFFbg)(34)(030 p p - -= =- -= =- -= =gr)(3403 p p- -= 6phphrv第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性

43、质溶胶的动力性质grgvFFFbg)(34)(030 p p - -= =- -= =- -= =分散相粒子在重力场中受到的下沉重力分散相粒子在重力场中受到的下沉重力扩散力扩散力dhdcLcRTF - -= =gr)(3403 p p- -dhdcLcRT - -= = = =- -2112)(3403hhcccdcLRTgdhr p pghhrRTLecc)()(34121203- - - - - -= = p pPerrinPerrin高度分布公式高度分布公式 重力沉降平衡与高度分布重力沉降平衡与高度分布第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质Pe

44、rrin高度分布定律高度分布定律分散体系分散体系 粒子直径粒子直径(m) 粒子浓度降低一半时的高度粒子浓度降低一半时的高度(m)藤黄悬浮液藤黄悬浮液粗分散金溶胶粗分散金溶胶金溶胶金溶胶高分散金溶胶高分散金溶胶氧气氧气2.3010-71.8610-78.3510-91.8610-92.710-10310-5210-7210-22.155000高度分布规律高度分布规律ghhrRTLecc)()(34121203- - - - - -= = p p第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质 离心力场中的沉降和沉降平衡下的沉降离心力场中的沉降和沉降平衡下的沉降

45、沉降速度法沉降速度法胶体粒子在超离心力场中受到的胶体粒子在超离心力场中受到的离心力离心力w w 2 2x : 粒子的离心加速度粒子的离心加速度粘滞阻力粘滞阻力203)(34xrFw w p p- -= =dtdxrF = =phph6)()()/ln(29122012ttxxr- - - = =w w h h203)(34xrw w p p- -dtdxr = =phph6第八章第八章 胶体分散系统胶体分散系统 第三节第三节 溶胶的动力性质溶胶的动力性质沉降系数：沉降系数：xdtdxS2/w w= =SrttxxSdtSxdxttxx - - = =- -= = = )(29)(ln01221222121 h