8.3动力性质讲解.ppt

第三节 溶胶的动力性质 第三节 溶胶的动力性质 一. Brown运动与Einstein方程 一. Brown运动与Einstein方程 二. 扩散和渗透 二. 扩散和渗透 三. 重力沉降与沉降平衡 三. 重力沉降与沉降平衡 三. 重力沉降与沉降平衡 三. 重力沉降与沉降平衡 热运动??布朗运动，扩散，渗透 重力场??重力降沉和平衡 离心力场??离心降沉和平衡 电学性质 光学性质 动力性质 溶胶性质 Brown运动：溶胶粒子在介质中无规则运动 Brown运动：溶胶粒子在介质中无规则的运动 是分子热运动的宏观表现 Einstein公式：Brown运动平均位移的计算 x 若在时间 t 内观察布朗运动位移 r很大：x非常小，粒子几乎静止不动； r很小：小分子的运动无法用肉眼观察； r: 1~100nm：肉眼可观察到布朗运动。 布朗运动是溶胶的特征 扩散：溶质从高浓度向低浓度移动的现象。 结果Gibbs能G?，熵S?，是自发进行的过程 。 扩散速度与浓梯关系??Fick第一定律 mol?s–1 扩散系数 面积 浓度梯度 1．扩散 扩散系数D：在单位浓度梯度下、单位时间内通过单位截面积的粒子的量，表征粒子在介质中的扩散能力。 浓度梯度是扩散的驱动力 扩散系数与Brown运动平均位移关系： D随温度上升而增大； 在恒温下，粒子半径越小、介质粘度越小，D越大，粒子越容易扩散。 一般分子或离子的D为10-9 溶胶粒子的D为10-11~10-13 渗透压：半透膜两侧的压差 ?=p2–p1 平衡时两侧化学势相等 可导出稀溶液的? ? = cRT ( c: mol/m3 ) 2．渗透 渗透：溶剂通过半透膜（对溶胶粒子不通透）向溶胶高浓度区移动的现象 （对溶剂而言，浓度从高?低） 溶剂 溶液 半透膜 （只容许溶剂通过） 渗透压 p1 p2 渗透压 ? = p2 – p1 反渗透：施加外压(pp2-p1)，使溶剂分子从溶液一侧透过半透膜进入纯溶剂一侧 溶胶的渗透压一般很小 溶胶粒子在外力场定向移动称沉降 沉降??粒子浓集 扩散??粒子分散 粒子小，力场小??扩散 粒子大或力场大??沉降 扩散－沉降相当??平衡 沉降与扩散是两个相对抗的运动 两者对抗有三种形态 1. 重力沉降 重力场：不强的力场，粗分散系（100μm）可有明显沉降 平衡力： F沉 = F阻 F沉 = F重 – F浮= V?g – V?0g F沉 F阻 F阻= 6?r?v 6?r?v 沉降速度 沉降分析法，测v求粒径r (2) 落球式粘度计，测v求? 应用 2. 沉降平衡 粒径100μm的溶胶，同时考虑沉降和扩散作用 平衡力： F沉 = F扩 平衡浓度： F沉 F扩 2. 沉降平衡 平衡浓度： 此式表明 相同粒度r，h?，c? 相同高度h，r?，c2/c1? 小粒 h1 h2 大粒 h1 c1 h2 c2