3-1 胶体基本性质.ppt

第三章 溶胶的基本性质动力学性质；光学性质；电学性质 一、胶体分散体系的动力学性质 胶体的扩散与渗透； 是胶体与分子分散体系所共有的性质。 布朗运动； 胶体分散体系独有的性质。 稳定与沉降； 是胶体与粗分散系所共有的性质。 1、胶体的扩散与渗透 ⑴ 扩散的定义与本质 扩散是分子热运动的必然结果。 分子热运动并不需要存在着浓度差才能发生； 但在浓度差存在下， 分子从高浓度向低浓度迁移的数目大于从低向高迁移的数目， ⑵胶粒的扩散 (diffusion) 斐克第一定律（Fick’s first law） ⑶ 胶体的渗透(osmosis)、渗透压与Donnan平衡 ① 渗透压是稀溶液的四个依数性之一， 半透膜：只能透过溶剂、不透过溶质。 对于理想稀溶液、理想半透膜： 渗透压π服从公式： πV＝nRT, π=P2-P1 实际情况：很难找到不能透过离子的半透膜 因此无法测定盐和小分子引起的渗透压。 ↓↓ 高分子和胶粒不能通过半透膜， 所以可利用此法测算高分子和稳定胶体的渗透压。 获得高分子的相对分子质量和胶体的胶束聚集数. ② 渗透的应用－－反渗透（超过滤） 利用超过渗透压的压力， 从相反方向将溶剂自溶液中压出， 称为反渗透。 ↓ 应用于海水淡化、浓缩溶液 （果汁、放射性污水）。 海水在25℃时的渗透压为25 atm， 相当于210m 高水柱， 半透膜如何选择？---胶体、大分子 ③ Donnan平衡，膜平衡 Donnan平衡针对的是带电粒子和带电高分子的渗透现象。 如果膜的一侧有胶粒或大分子，而且带有电荷， 则会产生Donnan平衡。 在含有凝胶的体系中，即使没有膜也一样， 各种凝胶的作用就像大分子，所结合的离子可以移动。 此时，即使没有膜的存在效果也是一样。 人的体液平衡 人体内存在的液体称为体液（body fluid）。 体液中有无机物和有机物， 无机物与部分以离子形式存在的有机物统称为电解质。 葡萄糖、尿素等不能解离的有机物称为非电解质。 体液以细胞膜为界，可分为两大部分， 细胞内液（ICF）和细胞外液（ECF）。 细胞外液又可分为血浆和细胞间液（如淋巴液）。 水平衡 成年人维持水的需要量，每日平均总进水量约2500ml， 通过饮水（约1200ml）， 摄食含的水（约1000ml） 体内氧化时释放出的水（约300ml） 摄入量等于排出量。 钠、氯平衡 氯和钠是细胞外液的主要阴阳离子。 体内Na+约50％于细胞外液，40％于骨骼，约10％于细胞内 K+主要分布在细胞内液 Donnan平衡与人体 夏日补盐还有很重要，否则就易产生头昏等症状。 这与人的脑脊液中的氯化物浓度多少有关； 人脑脊液与血液之间渗透压的平衡 2、胶体的沉降 分散于气体或液体介质中的颗粒，都受到两种相反方向作用力。 重力：溶胶中颗粒的密度大于介质时， 颗粒在重力场作用下有向下沉降的趋势；称为沉降。 沉降的结果使底部粒子浓度大于上部，即造成上下的浓差， 扩散力：由布朗运动引起，其作用促进介质中粒子浓度均匀； ⑴ 在重力场中的沉降； ⑵在离心力场中的沉降； 离心力场中的沉降主要是在离心机中进行 普通离心机：3000r/min, 产生的离心力比地心引力大2000倍 超速离心机：转速可达10－16万转/min, 产生的离心力约为重力的100万倍 3、布朗运动 ⑴ 胶体布朗运动的独特性 分子分散体系和粗分散系为什么没有布朗运动？ 胶体分散体系为什么能观察到布朗运动？ ↓ 布朗运动是分子热运动的必然结果。 大颗粒：每秒钟在各个方向上都承受数百万次撞击, 各个方向几率均等，相互抵消； 颗粒较大，难以发生位移。 粒子如果较小，受到分子热运动撞击的次数就要小的多，各个方向的撞击不能彼此抵消 小粒子就发生了不断改变方向的、无规则的运动。 ↓ 从运动性质来看，溶液与胶体无本质上的区别， 溶液中，是单个分子的热运动； 溶胶的布朗运动是许多分子热运动冲击的综合结果。 ⑵ 布朗运动是Robert Brown于1827年发现， 但是到了1905年Einstein和Smaluchowski由分子运动论观点分别提出了布朗运动理论。 爱因斯坦：一个世纪的神话 1905年，是堪称奇迹的一年。 这种年份仅在1665－1666年有过一次, (牛顿为了躲避黑死病而呆在自己的家乡，开始着手微积分、万有引力定律和颜色理论的基础工作) 除此之外，科学史上没有哪一阶段可以与1905年的科学成就相媲美。 Einstein的四篇著名论文 1.《关于光的产生和转化的一个有启发性观点》 论文完成于1905年3月，6月发表在德文刊物《物理学年鉴》(Annalen der Physik)上。 该文并且