物理化学第十二章
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物理化学12章化学动力学基础
f f'
1
f ' kBT
1 exp( h )
h
kBT
k
K
c
k BT h
f ' exp(E0 )
f A fBC
RT
Kc
f ' f A fBC
exp(E0 ) RT
k
kBT h
K
c
g
Kc
K
c
(C g
)n1
n 为所有反应物的计量系数之和
rG
g
m
(C
g
)
RT
ln[K
c
(C
g
)n1
]
g
K
c
令∠ABC=180°,即A与BC发生共线碰撞,活化 络合物为线型分子，则EP=EP(rAB,rBC),就可用 三维图表示。
三原子分子反应的势能面
反应坐标: 在势能面上，反应沿着RT→TP 的虚线进行，是一条最低能量 的反应途径
三、由过渡态理论计算反应速率常数 1、公式推导和公式
A B Kc [ AL BL C] A B C
缺点：模型过于简单，所以要引入概率因子，且概 率因子的值很难具体计算。阈能还必须从实验活化 能求得，碰撞理论还是半经验的。
12.2 过渡态理论(transition state theory)
一、理论模型 1、 由反应物分子变成生成物分子,中间要经过一个过
渡态,而形成这个过渡态需要一定的活化能，这个过 渡态就称为活化络合物，所以过渡态里理论又称为活 化络合物理论。
k
d
2 L(8RT
AB
)1/
2
dcA dt
d
2 AB
L(8RT
物理化学第12章
分子分散系统
d < 1 nm
1．分散法：利用机械设备，将粗分散的物料分散成为高 分散的胶体
（1）胶体磨 （2）气流粉碎机（又称喷射磨） （3）电弧法——用于制备贵金属的水溶胶
6
2. 凝聚法：由分子或原子、离子的分散状态凝聚成胶体分散 状态的一种方法。
（1）物理凝聚法 ①蒸气凝聚法 ②过饱和法
将蒸气状态的物质或溶解状态的物质凝聚为胶体状态。
2 0
2n
2 0
(1 + cos2 a )I 0
由 Rayleigh 公式可知： (1) I µ V 2
可用来鉴别小分子真溶液与溶胶系统； 如已知 n 、n0 ，可测 I 求粒子大小V 。 (2) I µ 1 l 4 波长越短的光，散射越强。 例如，用白光照射溶胶，散射光呈淡蓝色，
透射光呈橙红色。
13
电渗可用于纸浆脱水、陶坯脱水等。
31
（3）流动电势
在外力作用下，迫使液体通 过多孔隔膜（或毛细管）定向流 动，在多孔隔膜两端所产生的电 势差，称为流动电势。 ——电渗的逆过程
（4）沉降电势
分散相粒子在重力场或离心 力场的作用下迅速移动时，在移 动方向的两端所产生的电势差， 称为沉降电势。 ——电泳的逆过程
第十二章 胶体化学
1
胶体化学是物理化学的一个重要分支。研究领 域是化学、物理、材料、生物等诸多学科的交叉与 重叠，已成为这些学科的重要基础理论。
胶体化学的理论和技术现在已广泛应用于化工、 石油开采、催化、涂料、造纸、农药、纺织、食品、 化妆品、染料、医药和环境保护等工业部门和技术 领域。
2
胶体化学主要研究的对象是多相分散系统。
对于球形粒子，D 可由爱因斯坦–斯托克斯方程计 算：
物理化学(第五版傅献彩)第12_化学动力学基础2
k
=ν
K
≠ c
=
kBT h
f fA
≠'
fBC
exp
−
E0 RT
一般基元反应 k 的计算式为
k
=
kBT h
f ≠' ΠfB
exp
−
E0 RT
常温
kBT ≈ 1013 s−1 h
36
A (单原子) + B(单原子) ‡ˆˆˆ†ˆ[ALB]≠ (双原子)
( ) k = kBT ( ) ( ) h
25
势能面
Ep
OT ≠
rAB
A+RBC
D
P
rBC
AB+C
A+B+C
26
R点：是反应物A+BC分子的基态。随A原子靠近， 势能沿RT 升高，到T点形成活化络合物 随C原子离去，势能沿TP线下降
P点：是生成物AB+C分子 的基态
D点：是离解为A，B，C原 子时的势能
OEP一侧是原子间 的相斥能，很高
f
3 t
fr2
≠
f
3 t
A
f
3 t
B
exp
−
E0 RT
1个振动自由度用于活化络合物的分解
37
A
(
N
，非线型多原子分子
A
)
+
B
(
N
，非线型多原子分子
B
)
‡ˆˆˆ†ˆ[ALB]≠ ( NA + NB,非线型多原子分子)
( ) k = kBT
( ) ( ) h
物理化学第十二章胶体化学
第十二章 一门古老 而又年轻的科学。
有史以前，我们的祖先就会制造陶器；汉 朝已能利用纤维造纸；后汉时又发明了墨； 其他像做豆腐、面食以及药物的制剂等等在 我国都有悠久的历史，这些成品及其制作过 程都与胶体化学密切相关。
1809年，俄国化学家Scheele发现了土粒 的电泳现象；
1871年 Rayleigh 对非导电的、球形粒子的 稀溶胶系统，导出了单位体积溶胶的散射强度：
I＝9π 2V 2C 24l 2
n2 n02 n2 2n02
2
1
cos2
I0
I ：散射光强 ；
I0 : 入射光强；
V ：一个粒子的体积； C ：单位体积中的粒子数；
3）缔合胶体— 分散相为表面活性剂缔合形成的 胶束，分散相与分散介质间有很好的亲和性， 也是均相热力学稳定系统。
表 12.0.2 分散系统按聚集状态分类
分散介质 气 液
固
分散相
液 固
气 液 固
气 液 固
名称 气溶胶
泡沫 乳状液 溶胶或悬浮液
固溶胶
实例
云、雾、喷雾 烟、粉尘
肥皂泡沫 牛奶、含水原油 金溶胶、油墨、泥浆
1829年英国植物学家Brown观察到花粉的 布朗运动。次后，许多人相继制备了各种溶 胶，并研究了它们的性质。
胶体化学作为一门学科来说，它的历史 比较一致的看法是从1861年开始的，创始人 是英国科学家Thomas Graham，他系统研究 过许多物质的扩散速度，并首先提出晶体和 胶体（colloid）的概念，制定了许多名词用 来形容他所发现的事实。
泡沫塑料 珍珠、蛋白石 有色玻璃、某些合金
憎液溶胶 分散相与分散介质之间有相界面 液溶胶
有史以前，我们的祖先就会制造陶器；汉 朝已能利用纤维造纸；后汉时又发明了墨； 其他像做豆腐、面食以及药物的制剂等等在 我国都有悠久的历史，这些成品及其制作过 程都与胶体化学密切相关。
1809年，俄国化学家Scheele发现了土粒 的电泳现象；
1871年 Rayleigh 对非导电的、球形粒子的 稀溶胶系统，导出了单位体积溶胶的散射强度：
I＝9π 2V 2C 24l 2
n2 n02 n2 2n02
2
1
cos2
I0
I ：散射光强 ；
I0 : 入射光强；
V ：一个粒子的体积； C ：单位体积中的粒子数；
3）缔合胶体— 分散相为表面活性剂缔合形成的 胶束，分散相与分散介质间有很好的亲和性， 也是均相热力学稳定系统。
表 12.0.2 分散系统按聚集状态分类
分散介质 气 液
固
分散相
液 固
气 液 固
气 液 固
名称 气溶胶
泡沫 乳状液 溶胶或悬浮液
固溶胶
实例
云、雾、喷雾 烟、粉尘
肥皂泡沫 牛奶、含水原油 金溶胶、油墨、泥浆
1829年英国植物学家Brown观察到花粉的 布朗运动。次后，许多人相继制备了各种溶 胶，并研究了它们的性质。
胶体化学作为一门学科来说，它的历史 比较一致的看法是从1861年开始的，创始人 是英国科学家Thomas Graham，他系统研究 过许多物质的扩散速度，并首先提出晶体和 胶体（colloid）的概念，制定了许多名词用 来形容他所发现的事实。
泡沫塑料 珍珠、蛋白石 有色玻璃、某些合金
憎液溶胶 分散相与分散介质之间有相界面 液溶胶
大学《物理化学》12.溶胶
若按分散相的大小来分类， 若按分散相的大小来分类，可将分散体系分成三大类 类型
粗分散体系 （悬浮液） 悬浮液） 胶体分散系 （溶胶、高分 溶胶、 子溶液） 子溶液）
颗粒 大小 > 10-7 m
例子
泥浆 牛奶 Fe(OH)3溶
特
性
粒子不能透过滤纸，不扩散， 粒子不能透过滤纸，不扩散， 在一般显微镜下可见， 在一般显微镜下可见，多相 态。 粒子能透过滤纸， 粒子能透过滤纸，不能透过
可见光的波长范围为 : 450 nm ～ 700 nm ,
4 .5 × 10 −7 ～ 即
胶粒的大小范围大致为: 胶粒的大小范围大致为
7 ×10
～
−7
m m
10
−7
10
−9
由于胶粒的大小小于入射光的波长, 因此, 由于胶粒的大小小于入射光的波长 因此 观察 光的散射作用引起的。 到的光锥是由光的散射作用引起的 到的光锥是由光的散射作用引起的。
2） 对粗分散体系，由于粒子较大，来自四面八方的撞 ） 对粗分散体系，由于粒子较大， 击力大致相互抵消，因此，布朗运动不明显； 击力大致相互抵消，因此，布朗运动不明显； 3） 对分子分散系，由于分子剧烈的热运动，无法观察 ） 对分子分散系，由于分子剧烈的热运动， 到分子的运动轨迹，因此，也没有布朗运动。 到分子的运动轨迹，因此，也没有布朗运动。 在超显微镜下能够清楚看出粒子走过的路径， 在超显微镜下能够清楚看出粒子走过的路径，因此 能够测出在一定时间内粒子的平均位移。粒子越小， 能够测出在一定时间内粒子的平均位移。粒子越小，布 朗运动越激烈，其激烈程度不随时间而改变， 朗运动越激烈，其激烈程度不随时间而改变，但随温度 的升高而加剧。 的升高而加剧。
光源 光源
物理化学12章_化学动力学基础(二)
低通道，但必须越过势能垒
Eb。Eb。是活化络合物与反应物最 低势能之差，E0是两者零点能
之间的差值。
这个势能垒的存在说明了实验活化能的实质。
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2021/1/16
势能面剖面图
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2021/1/16
三原子系统振动方式
式中r0是分子中双原子分子间的平衡核间 距,De是势能曲线的井深,a为与分子结构有 关的常数.
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2021/1/16
双原子分子的莫尔斯势能曲线
AB双原子分子根据该公式 画出的势能曲线如图所示。
当r>r0时,有引力,即化学键力。 当r<r0时，有斥力。 0时的能级为振动基态能级，E0为零点能。
物理化学12章_化学动力学基础（二 ）
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物理化学电子教案—第十二章
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2021/1/16
第十二章 化学动力学基础(二)
§12.1 碰撞理论 *§12.2 过渡态理论
§12.3 单分子反应理论 * §12.4 分子反应动态学简介
§12.5 在溶液中进行的反应 * §12.6 快速反应的几种测试手段
Ea≈ E
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2021/1/16
概率因子（probability factor）
由于简单碰撞理论所采用的模型过于简单， 没有考虑分子的结构与性质，所以用概率因子 来校正理论计算值与实验值的偏差。
P=k(实验)/k(理论)
概率因子又称为空间因子或方位因子。
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Eb。Eb。是活化络合物与反应物最 低势能之差，E0是两者零点能
之间的差值。
这个势能垒的存在说明了实验活化能的实质。
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势能面剖面图
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三原子系统振动方式
式中r0是分子中双原子分子间的平衡核间 距,De是势能曲线的井深,a为与分子结构有 关的常数.
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双原子分子的莫尔斯势能曲线
AB双原子分子根据该公式 画出的势能曲线如图所示。
当r>r0时,有引力,即化学键力。 当r<r0时，有斥力。 0时的能级为振动基态能级，E0为零点能。
物理化学12章_化学动力学基础（二 ）
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第十二章 化学动力学基础(二)
§12.1 碰撞理论 *§12.2 过渡态理论
§12.3 单分子反应理论 * §12.4 分子反应动态学简介
§12.5 在溶液中进行的反应 * §12.6 快速反应的几种测试手段
Ea≈ E
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概率因子（probability factor）
由于简单碰撞理论所采用的模型过于简单， 没有考虑分子的结构与性质，所以用概率因子 来校正理论计算值与实验值的偏差。
P=k(实验)/k(理论)
概率因子又称为空间因子或方位因子。
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物理化学 第十二章 胶体化学
制金溶胶 KAuO2+3HCHO+K2CO3 →2Au+3HCOOK+KHCO3 制硫化砷溶胶 2H3AsO3 + 3H2S → As2S3溶胶 + 6H2O 制氢氧化铁溶胶 FeCl3+3H2O(沸水) → Fe(OH)3溶胶 + 6H2O
3. 溶胶的净化
渗析法
三. 溶胶系统的性质
1.光学性质
丁铎尔效应：当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射 光照射到溶胶系统，可发生散射现象。
从雷利散射公式可知，散射强度与入射光的波长四次 方成反比，即波长越短的光散射越多。在可见光中，蓝色 光的波长较红光和黄色光的波长短，因此，大气层这个气 溶胶对蓝色光产生强烈的散射作用，而波长较长的黄色光 则被散射少而透过的多。这就是为什么万里晴空呈现蔚蓝 色和雾天行驶的汽车必须用黄色灯的原因。
2. 动力学性质
8. 电解质溶液的摩尔电导可以看作是正负离子的摩尔电 导之和，此规律仅适用于( )
(a) 强电解质
(b) 弱电解质
(c) 无限稀溶液 (d) 摩尔浓度为1 mol∙dm-3的溶液
9. 丁铎尔效应是光的什么作用引起的？其强度与入射 光有什么关系？粒子大小范围落在什么区间内可观察 到丁铎尔效应？
10.已知298K时，(NH4)2SO4、NaOH、Na2SO4的Λ∝分别 为3.064 × 10-2、2.451 × 10-2、2.598 × 10-2 S·m2·mol-1， 则NH4OH的Λ∝为：（单位 S·m2·mol-1）
布朗运动:溶胶中分散相粒子由于受到做热运动的分散介 质的撞击而引起的无规则的运动。
扩散 沉降:多相分散系统中的粒子，因受重力作用而下降的过 程。沉降平衡：分散相粒子自身重力使粒子沉降；而介质的 粘度及布朗运动引起的扩散作用阻止粒子沉降；两种作用相 当时达到平衡。
3. 溶胶的净化
渗析法
三. 溶胶系统的性质
1.光学性质
丁铎尔效应：当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射 光照射到溶胶系统，可发生散射现象。
从雷利散射公式可知，散射强度与入射光的波长四次 方成反比，即波长越短的光散射越多。在可见光中，蓝色 光的波长较红光和黄色光的波长短，因此，大气层这个气 溶胶对蓝色光产生强烈的散射作用，而波长较长的黄色光 则被散射少而透过的多。这就是为什么万里晴空呈现蔚蓝 色和雾天行驶的汽车必须用黄色灯的原因。
2. 动力学性质
8. 电解质溶液的摩尔电导可以看作是正负离子的摩尔电 导之和，此规律仅适用于( )
(a) 强电解质
(b) 弱电解质
(c) 无限稀溶液 (d) 摩尔浓度为1 mol∙dm-3的溶液
9. 丁铎尔效应是光的什么作用引起的？其强度与入射 光有什么关系？粒子大小范围落在什么区间内可观察 到丁铎尔效应？
10.已知298K时，(NH4)2SO4、NaOH、Na2SO4的Λ∝分别 为3.064 × 10-2、2.451 × 10-2、2.598 × 10-2 S·m2·mol-1， 则NH4OH的Λ∝为：（单位 S·m2·mol-1）
布朗运动:溶胶中分散相粒子由于受到做热运动的分散介 质的撞击而引起的无规则的运动。
扩散 沉降:多相分散系统中的粒子，因受重力作用而下降的过 程。沉降平衡：分散相粒子自身重力使粒子沉降；而介质的 粘度及布朗运动引起的扩散作用阻止粒子沉降；两种作用相 当时达到平衡。
物理化学 12章_化学动力学基础(二)
如把势能面比作马鞍的话， 则马鞍点处在马鞍的中心
Ep 0 D0 E0
r0
0
r
De
双原子分子的莫尔斯势能曲线
以三原子反应为例：
A B C[ A B C ] A B C
当A原子与双原子分子BC反应时，首先形成三 原子分子的活化络合物，该络合物的势能是3个内 坐标的函数
E PE P(rA B,rB C,rC A)
ur
b 值愈小，碰撞愈激烈
bB
迎头碰撞 b 0
迎头碰撞最激烈
bmax dAB
d AB
A
b
硬球碰撞理论
bmax > dAB 不发生碰撞
碰撞截面
分子c碰撞的0bm相ax 2对平bd动b能为bm 21ax
2
dA 2B
u
2 r
相对平动能在连心线上的分量
' r
r' 12ur cos2 12ur2 1sin2
碰撞理论说明了经验式中的指前因子相当于 碰撞频率，故又称为频率因子
k dA2BL
8RTeRET
将上式写为
k
A'T12e
E RT
将上式取对数 再对温度微分
lnklnA' 1lnTE
2 RT
d ln k dT
E
1 RT 2
RT 2
当 1 RT E 2
dln k dT
E RT 2
这就是Arrhenius经验式。
*硬球碰撞模型——碰撞截面与反应阈能
设A和B为没有结构的硬球分子，质量分别为 m A
和 m B ，折合质量为 ，运动速度分别为 u A
Ep 0 D0 E0
r0
0
r
De
双原子分子的莫尔斯势能曲线
以三原子反应为例：
A B C[ A B C ] A B C
当A原子与双原子分子BC反应时，首先形成三 原子分子的活化络合物，该络合物的势能是3个内 坐标的函数
E PE P(rA B,rB C,rC A)
ur
b 值愈小，碰撞愈激烈
bB
迎头碰撞 b 0
迎头碰撞最激烈
bmax dAB
d AB
A
b
硬球碰撞理论
bmax > dAB 不发生碰撞
碰撞截面
分子c碰撞的0bm相ax 2对平bd动b能为bm 21ax
2
dA 2B
u
2 r
相对平动能在连心线上的分量
' r
r' 12ur cos2 12ur2 1sin2
碰撞理论说明了经验式中的指前因子相当于 碰撞频率，故又称为频率因子
k dA2BL
8RTeRET
将上式写为
k
A'T12e
E RT
将上式取对数 再对温度微分
lnklnA' 1lnTE
2 RT
d ln k dT
E
1 RT 2
RT 2
当 1 RT E 2
dln k dT
E RT 2
这就是Arrhenius经验式。
*硬球碰撞模型——碰撞截面与反应阈能
设A和B为没有结构的硬球分子，质量分别为 m A
和 m B ，折合质量为 ，运动速度分别为 u A
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净电荷为零时的pH值称为蛋白质的等电点 isoelectric point。
2013-11-15
胶体化学
22
因胶粒带电，故介质必带等量相反电荷（整个溶胶为电中性）。 在外电场作用下，固（分散相——胶粒）、液（分散介质）两相 可发生相对运动：电泳 electrophoresis 和电渗 electro-osmosis。 在外力作用下，迫使固、液两相作相对运动时又可产生电势差： 沉降电势 sedimentation potential 和流动电势 streaming potential。 这些现象(含电动电势)统称电动现象 electrokinetic phenomenon。
第十二章 胶体化学 Colloidal Chemistry
2013-11-15
胶体化学
1
分散系统 dispersion system： 一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统。
分散相 dispersed phase 不连续相
分散介质 dispersing medium 连续相
稳定性 粒径 分散系统 分散相 /nm 热力学 动力学 小分子溶液 分子/原子/离子 < 1 稳定 稳定 均相系统 大分子溶液 (真溶液) 大分子 1~100 稳定 稳定 (亲液溶胶) 胶体分散系 多相系统 (憎液溶胶) 集合体 1~100 不稳定 稳定
2013-11-15
胶体化学
6
第一节 溶胶的制备和净化 Preparation and purification of colloids
粗分散系 r > 100 nm 分散法 大变小 胶体分散系 凝聚法 (小)分子分散系 1 < r < 100 nm 小变大 r < 1 nm ① 化学凝聚法： 通过化学反应使生成物呈过饱和 状态，然后粒子再结合成溶胶 如将H2S通入足够稀As2O3溶液 制得As2S3溶胶；将FeCl3溶液滴 到沸水中水解制得Fe(OH)3溶胶 ② 物理凝聚法： 蒸气骤冷、改换溶剂
可溶性杂质能透过滤板而被除去，所得胶粒则应立即分散在新的 分散介质中，以免聚结成块。
+ −
半透膜 负极
渗析和超过滤不仅用于提纯溶胶及高分子化 合物，还广泛用于污水处理，去除中草药中 的淀粉等高分子杂质以提取有效成分。 在生物化学中常用超过滤法测定蛋白质、 酶、病毒和细菌分子的大小。 人们还利用渗析和超过滤原理，用人工合 成的高分子膜制成人工肾，帮助肾功能衰 竭患者去除血液中的毒素，即血液透析。
2013-11-15
胶体化学
10
第二节 溶胶的光学性质 Optical property of colloids
溶胶的光学性质是其特有分散程度和多相不均匀性特点的反映。
丁铎尔效应 Dyndall effect（英，1869）：
其它分散系也会产生这种现象，但远不如溶胶显著， 故丁铎尔效应是鉴别溶胶的最简便的方法。
第三节 溶胶的动力性质 Kinetic properties of colloids
布朗运动 Brownian motion（英，1827）：
在超显微镜下可观察到胶体粒子在介质中不停地作无规则的运动， 即布朗运动。若每隔一定时间记录某特定胶粒的位臵，则得一条 完全不规则的运动轨迹（一团乱麻，处处连续处处不可微）. 布朗运动是介质分子热运动的结果， 可视为分散相粒子的热运动。
胶体化学
① 胶溶法（解胶法）： 新鲜沉淀中加少量稳定剂 （胶溶剂）后即得溶胶 ② 研磨法： 用于脆而易碎的物质 ③ 超声波分散法： 用于制备乳状液
④ 电弧法：用于制备金属溶胶
2013-11-15
7
最初制备的溶胶常含有过多的电解质或其它杂质，不利于溶胶的 稳定，故需净化处理。常用的方法有渗析法 dialysis method 和超 过滤法 ultra-filtration method。 渗析法：将待净化的溶胶与溶剂用半透膜（羊皮纸/膀胱膜/硝酸 纤维/醋酸纤维）隔开，因溶胶粒子不能通过半透膜，而溶胶中 的电解质和其它杂质（分子/离子）则可透过半透膜进入到溶剂 一侧，如不断更换溶剂，即可达到净化的目的。
假设扩散系数 不受浓度影响
d 2c D 2 dx
2013-11-15
胶体化学
17
球形粒子的扩散系数可由爱因斯坦-斯托克斯方程计算：
RT D 6 Lπr
RTt 结合爱因斯坦-布 x 朗平均位移公式： 3Lπr
1/ 2
x D 2t
2
它是爱因斯坦-布朗公式的另一种形式，据此可测量扩散系数D。
2013-11-15
胶体化学
12
散射光（乳光）强度可用瑞利 Rayleigh 公式表示（1871）：
单个粒子 单位体积中 分散相的 分散介质 的体积 的粒子数 折射率 的折射率 单位体积溶胶 的散射光强度
9π V C n n I 1 cos 2 I 0 4 2 2 2 l n 2 n
粗分散系
2013-11-15
集合体
胶体化学
> 100 不稳定 不稳定
2
胶体所涉及的1~100nm的超细微粒，介于宏观和微观之间，属于 介观(mesoscopic)领域，具有许多特殊的性质。
macroscopic 宏观
mesoscopic 介观
粒子 膜 丝 管
胶体化学
microscopic 微观
纳米
C1(2)是高度h1(2)处单位体积中的粒子数，M是粒子的摩尔 质量，g是重力加速度，ρ0和ρ分别是介质和粒子的密度
2013-11-15
胶体化学
19
h
贝林 Perrin 高度分布定律：
h1
h2
0 C2 Mg ln 1 ( h2 h1 ) C1 RT 4 3 πr Lg 3 ( 0 )( h2 h1 ) RT
胶粒带电的原因： ① 胶粒表面选择吸附溶液中含相同元素的离子（Fajans 规则）。
如 AgI 溶胶：AgNO3 + KI == KNO3 + AgI(溶胶)
② 胶粒表面分子电离。 如硅酸溶胶：表面 H2SiO3 分子电离出 SiO32- 而带负电。 大分子如蛋白质溶胶：H2N-Pr-COOH == H3N+-Pr-COO-
菲克第一定律 Fick’s first law：
单位时间通过某截面的物质的量
dn dc DAs dt dx
s 扩散系数 单位：m2·-1
*菲克第一定律只适用于浓度梯度不变的情况。一般地，应用 菲克第二定律 Fick’s second law：
dc d dc D dt dx dx
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胶体化学
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丁铎尔效应与分散相粒子的大小有关。 当光束投射到分散系统上时可以发生：
光的反射/折射、
粒子大 粗分散系
散射、
吸收、
透过
粒子小 频率同 无作用 胶体分散系 小分子分散系
丁铎尔效应实质是光的散射（散射光即乳光），又称乳光效应。 利用丁铎尔效应可制得超显微镜，用以观测胶粒的运动、大小、 形状，研究胶粒的聚沉过程、沉降速度、电泳现象等。 它是强光源暗视野显微镜，看到的并非粒子本身，而是其乳光 （光点），因此分辨率大大提高。现已为电子显微镜所取代。
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溶胶的基本特性： 特有的分散程度（高度分散性）
多相不均匀性
聚结不稳定性
热力学不稳定而动力学稳定。 如，金溶胶可以存放几十年。
溶胶的许多性质如扩散慢、不能通过半透膜、渗透压低、乳光亮 度强等，都与其特有的分散程度密切相关。
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1861，格雷厄姆 Graham(英)提出： 胶体 colloid——扩散慢、不易结晶、易成粘稠状； 晶体 crystal——扩散快、易结晶、不易成粘稠状。 胶体是几乎任何物质都可以存在的一种状态。
观察方向与入射 入射光强度 光方向的夹角
短波的蓝紫光容易散射： 晴朗天空和海洋呈蔚蓝色(密度涨落引起折射率差异产生散射)； 晨曦和晚霞呈橙红色(透过光)；
旋光仪用钠光，危险信号灯用红光，汽车防雾灯用黄光，养路工、 环卫工衣服、校车用橙黄色(黄红光不易散射，穿透力强)。
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h
重力和扩散力相等时，达沉降平衡：粒子沿高度 方向形成一定的浓度梯度，系统呈动力稳定性。
贝林 Perrin 高度分布定律：
h1
h2
0 C2 Mg ln 1 ( h2 h1 ) C1 RT 4 3 πr Lg 3 ( 0 )( h2 h1 ) RT
C1(2)是高度h1(2)处单位体积中的粒子数，M是粒子的摩尔 质量，g是重力加速度，ρ0和ρ分别是介质和粒子的密度
此式和气体随高度分布公式完全相同。 Mgh 0 p2 Mg C2 p2 ln 1 1 h2 h1 p p0e RT 对气体 p1 RT C1 p1
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h
粒子匀速沉降时，其粘滞阻力 = 重力 – 浮力：
4 3 6πr πr ( 0 ) g 3
r
h1
h2
9 斯托克斯 2 ( 0 ) g Stokes 方程
据此可测粒子半径或溶液粘度(落球式粘度计)。 一般，溶胶粒子太小，沉降速度过于缓慢以至无法测定。用 转速极高的“超离心机”可大大加速沉降，扩大测量范围。
+
水
∞ 溶胶
水
−
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电渗析可以说是一种除盐技术，广泛用于分离提纯物质，尤以 制备纯水和处理三废最受重视。
特点：可同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用， 也可用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质。