8.胶体分散系统 8.3动力性质.ppt

第三节 溶胶的动力性质 第三节 溶胶的动力性质 一. Browm运动与Einstein方程 一. Browm运动与Einstein方程 一. Browm运动与Einstein方程 二. 扩散和渗透 二. 扩散和渗透 二. 扩散和渗透 二. 扩散和渗透 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 三. 重力沉降与沉降平衡 药学院物理化学教研室 药学院物理化学教研室 制作：陈纪岳 热运动??扩散，布朗运动 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 Browm运动：溶胶粒子在介质中无规则运动 Browm运动：溶胶粒子在介质中无规则运动 Browm运动：溶胶粒子在介质中无规则的运动 原因：粒子受各个方向介质分子的撞击 撞击的动量不能完全抵消而移动 ?? 分子热运动的宏观表现。 Einstein公式：Brown运动平均位移的计算 x 其关系： 若在时间 t 内观察布朗运动位移 ， 很容易在显微镜下观察，由此可求得溶胶粒子半径 扩散：溶质从高浓度（?大）向低浓度（?小）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 扩散系数与Brown运动平均位移关系： 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（对溶质不通透）向溶质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 推导：渗透平衡时，溶剂A的化学势相等 p1 p2 ? = p2 – p1 ?A,1 = ?A,2 ?A?(T,p1 ) = ?A?(T,p2 ) + RT ln xA ?A?(T,p2 ) – ?A?(T,p1 ) = – RT ln xA ?Gm – RT ln( 1 – xB ) RTxB ?? T不变 dG = –SdT + Vdp 级数： ln (1– x) ? –x ( 当x很小时 ) nA n B nAVm?= nBRT ?V = nBRT ? = cRT 粒子扩散力F扩 ?= cRT 或 d? = RTdc 每个粒子贡献的渗透力 F渗= F扩 A d? dx 高浓度 例 金溶胶浓度为2 g?dm?3，介质粘度为0.00l Pa?s。已知胶粒半径为1.3 nm，金的密度为19.3?103 kg?m?3。计算金溶胶在25?C时 (1) 扩散系数，(2) 布朗运动移动0.5 mm的时间，(3) 渗透压。 解 (1) 扩散系数 (2) 例 金溶胶浓度为2 g?dm?3，介质粘度为0.00l Pa?s。已知胶粒半径为1.3 nm，金的密度为19.3?103 kg?m?3。计算金溶胶在25?C时 (1) 扩散系数，(2) 布朗运动移动0.5 mm的时间，(3) 渗透压。 解 (1) (2) (3) 将浓度2 g?dm?3转换为体积摩尔浓度， mol?m-3 ?=cRT=0.01870?8.314?298=46.34 Pa 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（10–4m）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 如果粒径不太大时 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 药学院物理化学教研室