第六章 胶体分散体系分子动力学性质
或离心场中，粒子沉降力与黏滞阻力达到平衡，此时 粒子以恒定速度v下沉的现象；而沉降平衡是指当沉降
与扩散达到平衡时，粒子表观运动速度为0的现象。 在多分散体系中： 对于大粒子，以沉降为主； 极小的粒子，以扩散为主； 因此，只有处于适中尺寸的粒子才存在
明显的沉降平衡问题 。
多分散体系的沉降平衡
2012-11-26
v 在重力场中的沉降
v 在离心力场中的沉降
在重力场中的沉降
以球形粒子为例，密度为ρ2的粒子，处于密 度为ρ1的介质中。粒子所受到的净力为：
FN = Fg Fb = V(2 1 )g
当粒子向下运动时将受到流体摩擦产生的阻
力，且随运动速度的增大，阻力也增大： FV = fv
f = 6r 比例系数f：粒子在给定介质中的阻力因子。
在重力场中的沉降
在沉降时，以m对t作图，得沉降曲线。
在离心力场中的沉降
对于细小的颗粒，其沉降速度很慢，因此需要增 加离心力场以增加其速度。此外，在重力场下用沉 降分析来做颗粒分布时，往往由于沉降时间过长， 在测量时间内产生了颗粒的聚集，影响了测定的正 确性。
以理想单分散体系为例，利用光学方法(如折光率
通过爱因斯坦-布朗位移实验计算粒子半径 r 及质量m： 得： 6 r 球体阻力
已知 r 和粒子密度 ，可以计算粒子的摩尔质量：
扩散的应用
例：某溶胶中粒子的平均直径为4.2 nm，设其粘度与 纯水相同，为0.001 Pa · s。试计算： （1）298 K时，胶体的扩散系数D; （2）在1 s的时间内，由于布朗运动，粒子沿x轴 方向的平均位移。 根据Fick第一扩散定律：
沉降－扩散平衡
不同直径的银溶胶，通过显微镜观察到下表列出 的结果。
银颗粒在1 s内的运动距离
r < 0.1 μm的微小银粒子，布朗作用明显强于沉降作 用，以扩散为主，粒子在体系中可均匀分布。 r > 10 μm的银粒子，布朗作用明显弱于沉降作用， 以沉降为主，粒子基本沉于容器底部。
沉降－扩散平衡
f = 6πη r
扩散的应用
例： 已知某溶胶粘度为0.001 Pa · s，其粒子的密度近 似为1×10-3 kg/m3，在1 s时间内粒子在x轴方向的
平均位移是1.4×10-5 m。试计算：
（1）298 K时，胶体的扩散系数D; （2）胶粒的平均直径d。 （3）胶团的摩尔质量M。
6.2 分散体系的沉降
Brown运动(Brownian motion)
1827 年植物学家布朗(Brown)用显微镜观察到
悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。 后来又发现许多其它物质如煤、化石、金属等 的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动 为布朗运动。
但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有 得到阐明。
Fick第一定律描述物质从高浓度向低浓度部分扩散的现象。 如图所示，设任一平行于AB面的截面上浓度是均匀 的，但水平方向自左至右浓度变稀，梯度为dc/dx
设通过AB面的扩散质量为m，则扩散速度为dm/dt， 它与浓度梯度和AB截面积A成正比。
斐克第一定律（Fick’s first law）
用公式表示为：
若将位移方程整理即得：
如果用实验方法测知在时间 t 内的粒子的平均位移 x ， 那么就可求出扩散系数D。实验测定扩散系数D的简便 方法。 布朗运动的平均速率反比于平均位移，即平均位移越 大，则平均位移速率越低；相反平均位移越小，则平 均位移速率越高。
Einstein-Brown位移方程
驱使粒子扩散的力FD可用化学势梯度表示：
扩散系数D与 r 成反比。 对于液体小分子≈10-5 cm2/s，对于胶体粒子≈10-7 cm2/s
Einstein-Brown位移方程
所谓布朗位移，是指溶液中某粒子在所测时间间 隔 t 内在指定方向上的位移 x 。
x 与粒子在这段时间内所走 过路程的总长或说轨迹不同。 实际上，介质分子对分散相
分子的碰撞频率数量级为1020 s-1， 因此实验人员无法跟踪粒子的所 有运动轨迹，而只能测定在时间间隔 t 的位移移动的
① 粒子沉降速率v；② 阻力因子f。
当ρ2与ρ1为定值时，v的大小只取决于m/f的值，如果粒 子是溶剂化的，粒子的下沉速率必然因为溶剂化层的 影响而降低，即 f 增加。 如果粒子溶剂化后的阻力因子为 f，而未溶剂化干粒子 的为 f 0，则必然 f ＞ f 0 。故有： f / f 0 ≥1 ，比值越大， 则分散相溶剂化程度越高。
分散体系的沉降－扩散平衡
随着时间的推移及扩散速率的 不断提高，最终形成了如图所示的 平衡状态，即粒子不再运动，实际 上是粒子上下运动趋势相等的结果。 当这两种效应相反的力相等时，粒 子的分布达到平衡，粒子的浓度随 高度不同有一定的梯度。
这种平衡称为沉降平衡。
沉降－扩散平衡
注意：沉降与沉降平衡是两个概念，前者是指在重力
斐克第二定律（Fick’s second law）
单体积内粒子浓度随时间的变化率为
这就是斐克第二定律。
若考虑到扩散系数受浓度的影响，则
这个斐克第二定律的表示式是扩散的普遍公式。
ห้องสมุดไป่ตู้
斐克第二定律（Fick’s second law）
Fick第一定律描述物质从高浓度向低浓度扩散的现象
Fick第二定律适用于浓度梯度变化的情况。
在离心力场中的沉降
由下式可算出相对分子 量：
在离心力场中的沉降
沉降系数：
意义：单位离心加速度下的沉降速率，其单位是s。
6.3 分散体系的沉降－扩散平衡
在分散体系中，沉降与扩散是两个相反的过程。 溶胶是高度分散体系，胶粒一方面受到重力吸引而下 降，另一方面由于布朗运动促使浓度趋于均一。 当将均匀分散的溶胶放入 量筒中静置(a)，粒子将发生沉 降(b)，由上到下粒子浓度逐渐 增大。随着粒子在量筒中浓度 均分散体系的沉降与扩散 梯度的形成，也必定发生由高 浓度向低浓度扩散的反过程，即粒子趋于由下向上运 动。但沉降速率大于扩散速率，表现为粒子向下迁移。
这就是斐克第一定律。 式中D为扩散系数，其物理意义为：单位浓度梯 度、单位时间内通过单位截面积的质量。 式中负号表示扩散发生在浓度降低的方向，
斐克第二定律（Fick’s second law）
斐克第二定律适用于浓度梯度变化的情况。
设进入AB面的扩散速率为： （1） 离开EF面的扩散速率为： （2） 在ABFE体积内粒子净增速率为(1)-(2)，即： （3）
除了粒子尺寸外，实验手段也影响平衡的发生。
如在离心力场中，由于沉降速率的加大，发生平衡的 粒子尺寸范围向小粒径偏移；（当离心加速度≧105 g
时，可不考虑扩散问题。当离心加速度=104 g时，仍需 要考虑扩散与沉淀平衡问题。）
式中 k =
R
NA
为波尔兹曼常数。
在稳定条件下，扩散力应等于黏滞阻力Fv = f v，则
Einstein-Brown位移方程
根据Fick第一扩散定律：
因此：
f = 6πη r
将Einstein布朗位移公式与Stokes公式结合起来的结果：
Einstein公式的验证
J.Perrin及其同事利用较为均匀的藤黄粉所做得布朗位 移测试实验，在显微镜下测量一个质点在时间 t 内的 实际位移，计算出扩散系数D与Avgadro常数。
在重力场中的沉降
影响的另一因素是粒子的不对称性（非球形）包围球
的半径要大于原粒子的当量半径 。
因r＞r 0， f＞ f 0，故显然粒子的不对称性（非球性） 越大则 f 越大，阻力因子比
f / f 0亦越大。 对球形粒子的比值为1。
阻力因子比 f / f 0 既衡量了 粒子的水化程度，又衡量了 粒子的不对称性。
胶粒的扩散
胶粒也有热运动，因此也具有扩散和渗透压。只 是溶胶的浓度较稀，这种现象很不显著。 如图所示，在CDFE的桶 内盛溶胶，在某一截面AB的两 侧溶胶的浓度不同，C1>C2。 由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，可以观察到 胶粒从C1区向C2区迁移的现象，这就是胶粒的扩散作用
斐克第一定律（Fick’s first law）
法)可测出清晰界面，记录不同时间(t1，t2)的界面位置 (x1，x2)，可算出颗粒大小。
在离心力场中的沉降
设处于离心力场中的粒子的质量为m，体积为V，
离开旋转轴的距离为x。粒子同时受三种力的作用：(1) 离心力Fc＝mω2x；(2)浮力Fb＝ -m0ω2x，m0为粒子置换 介质的质量；(3)粒子移动时所受摩擦力F＝-fυ， υ为粒 子运动速度，f 为摩擦阻力系数。如果粒子匀速运动， 有：
度的升高而增加。
当半径大于5μ m，Brown运动消失。
1905年和1906年爱因斯坦和斯莫鲁霍夫斯基分别
阐述了Brown运动的本质。
Brown运动的本质
Brown运动是分散介质分子以不同大小和不同方向 的力对胶体粒子不断撞击而产生的，由于受到的力不 平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不规则运动。 随着粒子增大，撞击的次数增多，而作用力抵消的可 能性亦大。
在重力场中的沉降
① v ∝r2 即粒子越大，稳定沉降速率越大；
② v∝（ρ2-ρ1），即密度越大的粒子沉降越快； ③ v∝1/η，介质黏度越大，粒子沉降越慢；
④ 若已知密度和粘度，通过测定粒子的沉降速率，就
可以计算粒子的半径，反之若已知粒子大小，通过测 定沉降速率可算介质粘度。
在重力场中的沉降
影响沉降阻力的因素有两个：
Brown运动的本质
Einstein认为，溶胶粒子的Brown运动与分子运动类似， 平均动能为 。并假设粒子是球形的，运用分子运 动论的一些基本概念和公式，得到Brown运动的公式为：
式中： x 是在观察时间 t 内粒子沿x轴方向的平均位移； r为胶粒的半径； η为介质的粘度
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胶体的性质及其应用
（胶体）
原因：胶粒直径大小与光的波长相近,胶粒对 光有散射作用；而溶液分散质的粒子太 小，不发生散射。 应用：鉴别溶胶和溶液。 练习:不能发生丁达尔现象的分散系是（A B ） A、碘酒 B、无水酒精 C、蛋白质溶液 D、钴玻璃
2、 布朗运动(动力学性质)
在超显微镜下观察胶体溶液可以看到胶体颗粒 不断地作无规则的运动。
实例：
①浑浊的井水中加入少量石灰能使水变澄清； ②豆浆里加盐卤(MgCl2· 6H2O)或石膏 (CaSO4· 2H2O)溶液使之凝聚成豆腐； ③水泥里加石膏能调节水泥浆的硬化速率； ④在江河与海的交汇处形成的沙洲。
(2)加入胶粒带相反电荷的胶体
带不同电荷的胶体微粒相互吸引发生电性中和， 从而在胶粒碰撞时发生凝聚，形成沉淀或凝胶。 实验：将Fe(OH)3胶体溶液与硅酸胶体溶液 现象：形成大量的沉淀. 结论：Fe(OH)3胶粒与H2SiO3胶粒带相反电荷.
△
Fe(OH)3（胶体）+3HCl
红褐色
注意：不能过度加热，以免出现Fe(OH)3胶体凝聚。 FeCl3溶液中存在微弱的水解,生成极少量的Fe(OH)3 , 加热, 加大水解程度, 使Fe(OH)3聚集成较大颗粒 ——胶体
条件：饱和FeCl3溶液、沸水
②复分解法
AgNO3+KI=AgI（胶体）+KNO3 浅黄色
许多分子 集合体
浊液 >100 nm
大量分子 集合体
< 1nm
单个分子或离子
能 能 稳定
能 不能 较稳定
不能 不能 不稳定
三、胶体的性质
1、丁达尔现象(光学性质) 实验：光束分别通过AgI胶体和CuSO4溶液，观察现象。 现象：一束光通过胶体时，从侧面可观察到胶体里 产生一条光亮的“通路”。
胶体分散体系的动力学性质
dx)
dm dm' DA ( 2c dx) dt （1）
x 2
7
dm
dm'
DA
2c ( x2
dx)
dt
（1）
显然，x→x+ dx 的浓差为
dc dm dm' (2) A dx
由 (1)、(2) 式：
dc dt
D
2c x 2
（Fick第二定律）
8
dc dt
D
2c x2
（Fick第二定律）
其中: dc 为x处浓度c随时间的变化率，实验可测； dt
2c x 2
为 x 处浓度梯度
dc dx
随 x 的变化率，实验可测
；
• 由Fick 第二定律可求得扩散系数 D； • D 不随时间和浓度而变化 （只是温度的函数） • Fick 第二定律是扩散的普遍公式。
10
二、布朗运动
1. Brown运动的发现
1827年，英国植物学家Brown发现，在显微镜 下能观察到悬浮在液面（水）上的花粉末不断 地作不规则的运动。
后来又发现其它细粉末（如煤、化石、金属等 粉末）也如此，这种无规则运动即Brown运动。
在很长一段时间里，Brown运动现象的本质没 有得到阐明。
胶体质点的运动形式
热运动：扩散现象、布朗运动 在外力场中做定向运动：在重力场及离心
力场中的沉降作用 某些电动现象、流变性质……
——与质点的大小及形状有关
1
一、扩散现象
当存在浓差时，物质由高浓区域自发地移向 低浓区域，此即扩散现象。
在扩散传质过程中，遵守 Fick 定律。
胶体分散系统
基本内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
胶体分散系统 溶胶的动力性质 溶胶的光学性质 溶胶的电学性质 溶胶的稳定和聚沉
Chapter Nine
1
第一节 分散系统 (dispersed system)
一、分散系统分类 把一种或几种物质分散在另一种物质 中就构成分散系统。
1、分散相与分散介质 分散相(dispersed phase)：被分散的物质；
分散介质(dispersing medium)。
Chapter Nine
2
如：盐水、糖水、牛奶、云层等。
Chapter Nine
3
2、分散系统分类 （1）、按分散相粒子的大小分类
•分子分散系统 <1nm
白酒
•胶体分散系统 1 ~100 nm 金溶胶
•粗分散系统 >1000 nm 黄河水
Chapter Nine
梯度，且这种浓度梯度不随时间
而变。这种平衡称为沉降平衡。
fd fw
注意沉降平衡不是热力学平衡态，是一 种稳定态，一旦外力(重力)消失，系统 将回到平衡态(均匀分布)。
Chapter Nine
24
第三节 溶胶的光学性质
1、光散射现象
当光束通过分散体系时，一部分自由地 通过，一部分被吸收、反射或散射。可 见光的波长约在400~700 nm之间。
然后胶核选择性地吸附稳定剂中的一 种离子，形成紧密吸附层；
Chapter Nine
14
由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成 反号离子的包围圈，形成了带电荷的胶 粒（电荷正负性与紧密层相同）；
胶粒与扩散层中的反号离子，形成 一个电中性的胶团。
Chapter Nine
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
胶体分散系统 溶胶的动力性质 溶胶的光学性质 溶胶的电学性质 溶胶的稳定和聚沉
Chapter Nine
1
第一节 分散系统 (dispersed system)
一、分散系统分类 把一种或几种物质分散在另一种物质 中就构成分散系统。
1、分散相与分散介质 分散相(dispersed phase)：被分散的物质；
分散介质(dispersing medium)。
Chapter Nine
2
如：盐水、糖水、牛奶、云层等。
Chapter Nine
3
2、分散系统分类 （1）、按分散相粒子的大小分类
•分子分散系统 <1nm
白酒
•胶体分散系统 1 ~100 nm 金溶胶
•粗分散系统 >1000 nm 黄河水
Chapter Nine
梯度，且这种浓度梯度不随时间
而变。这种平衡称为沉降平衡。
fd fw
注意沉降平衡不是热力学平衡态，是一 种稳定态，一旦外力(重力)消失，系统 将回到平衡态(均匀分布)。
Chapter Nine
24
第三节 溶胶的光学性质
1、光散射现象
当光束通过分散体系时，一部分自由地 通过，一部分被吸收、反射或散射。可 见光的波长约在400~700 nm之间。
然后胶核选择性地吸附稳定剂中的一 种离子，形成紧密吸附层；
Chapter Nine
14
由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成 反号离子的包围圈，形成了带电荷的胶 粒（电荷正负性与紧密层相同）；
胶粒与扩散层中的反号离子，形成 一个电中性的胶团。
Chapter Nine
化学《分散系及胶体》ppt
分散系的应用
总结词
在多个领域有广泛应用
详细描述
分散系在多个领域有广泛应用，如化学、材料科学、生物学、医学、环境科学等。在化学和材料科学中，分散 系常用于制备涂料、颜料、催化剂等；在生物学和医学中，分散系常用于药物输送、基因治疗等；在环境科学 中，分散系常用于水处理、大气污染控制等。
分散系的重要性
环境监测
分散系在环境监测中可以用于检测污染物和有害物质，评估环境污染程度。
污染治理
分散系也可以用于环境治理，如利用胶体吸附和沉降等方法处理污水和废气等。
07
结论与展望
分散系和胶体的研究结论
1
分散系和胶体在化学领域中具有重要的地位和 应用价值。
2
分散系和胶体具有多种特性和应用，如溶液、 乳浊液、溶胶等。
稳定性与聚沉
胶体粒子的电荷可以使其相互排斥，保持分散状 态不聚集成大颗粒，这种现象称为稳定性。
胶体的动力学性质
布朗运动
由于胶体粒子不断进行无规则运动，使其受到的来自各个方 向的撞击不均匀，从而产生布朗运动。
扩散现象
由于胶体粒子具有布朗运动，因此它们会从高浓度区域向低 浓度区域扩散，这种现象称为扩散现象。
05
胶体的制备和纯化
胶体的制备
制备方法
包括凝聚法、分散法、包覆法等，凝聚法是最常用的制备方法之一，将离子 或分子混合在一起，通过控制反应条件和添加剂，形成胶体粒子。
影响因素
制备过程中的温度、浓度、搅拌速度、添加剂等都会影响胶体的粒径和稳定 性。
胶体的纯化
纯化目的
去除杂质和未反应的原料，使胶体粒子具有更好的分散性和稳定性。
改进产品性能
通过分散系对物质的改性，可以改善化学工业产品的性能， 如表面活性剂、涂料等。
高三化学胶体的性质及其应用知识规律总结
2009年高三化学－胶体的性质及其应用知识规律总结一、分散系相关概念1. 分散系：一种物质（或几种物质）以粒子形式分散到另一种物质里所形成的混合物，统称为分散系。
2. 分散质：分散系中分散成粒子的物质。
3. 分散剂：分散质分散在其中的物质。
4、分散系的分类：当分散剂是水或其他液体时，如果按照分散质粒子的大小来分类，可以把分散系分为：溶液、胶体和浊液。
分散质粒子直径小于1nm 的分散系叫溶液，在1nm －100nm 之间的分散系称为胶体，而分散质粒子直径大于100nm 的分散系叫做浊液。
⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎩⎨⎧→→⎩⎨⎧→→→→⎥⎦⎤乳浊液悬浊液浊液胶气溶胶；液溶胶；固溶粒子胶体：分子胶体胶体溶液分散系分散剂分散质 下面比较几种分散系的不同：二、胶体1、胶体的定义：分散质粒子直径大小在10-9~10-7m 之间的分散系。
2、胶体的分类：①. 根据分散质微粒组成的状况分类：如：3)(OH Fe 胶体胶粒是由许多3)(OH Fe 等小分子聚集一起形成的微粒，其直径在1nm ～100nm 之间，这样的胶体叫粒子胶体。
又如：淀粉属高分子化合物，其单个分子的直径在1nm ～100nm 范围之内，这样的胶体叫分子胶体。
②. 根据分散剂的状态划分：如：烟、云、雾等的分散剂为气体，这样的胶体叫做气溶胶；AgI 溶胶、3)(OH Fe 溶胶、3)(OH Al 溶胶，其分散剂为水，分散剂为液体的胶体叫做液溶胶；有色玻璃、烟水晶均以固体为分散剂，这样的胶体叫做固溶胶。
3、胶体的制备A . 物理方法① 机械法：利用机械磨碎法将固体颗粒直接磨成胶粒的大小② 溶解法：利用高分子化合物分散在合适的溶剂中形成胶体，如蛋白质溶于水，淀粉溶于水、聚乙烯熔于某有机溶剂等。
B. 化学方法① 水解促进法：FeCl 3+3H 2O （沸）= 3)(OH Fe （胶体）+3HCl② 复分解反应法：KI+AgNO 3=AgI （胶体）+KNO 3 Na 2SiO 3+2HCl=H 2SiO 3（胶体）+2NaCl思考：若上述两种反应物的量均为大量，则可观察到什么现象？如何表达对应的两个反应方程式？提示：KI+AgNO 3=AgI↓+KNO 3（黄色↓） Na 2SiO 3+2HCl=H 2SiO 3↓+2NaCl （白色↓）4、胶体的性质：① 丁达尔效应——丁达尔效应是粒子对光散射作用的结果，是一种物理现象。
物理化学第7版胶体分散系
c2
c1
dc 4 3 L r 0 g c 3 RT
h2
h1
dh
c2 4 3 L ln r 0 g h2 h1 c1 3 RT
（1）相同粒度r，h，c （2）相同高度h，r，c
c2
h2
h2 h1
小粒 大粒
c1
h1
第四节
第九章
胶体分散系统
分散系（ dispersed system ）：一种或几种物质分散 在另一种物质中所形成的系统。被分散的物质叫分散 相，容纳分散相的介质称为分散介质。 分散系的分类：
均相分散系（只有一相） 分散系 非均相分散系（两相及以上）
真溶液（分散相粒子<1nm） 分散系 胶体（分散相粒子1-100nm） 粗分散系（分散相粒子>100nm）
半透膜 真空泵 压缩空气
半透膜
第三节 溶胶的动力学性质-----布朗(Brown)运动
一、布朗运动(Brownian movement） 溶胶粒子在介质中无规则热运动称为布朗运动， 是溶胶稳定的一个因素。
粒子越小，温度越高，布朗运动越激烈。某一时 间内粒子平移距离可用爱因斯坦-布朗运动方程描述：
x
p1 p2
渗透压 = 渗透压 p2 – p1
溶剂
溶液
半透膜 （只容许溶剂通过）
例 金溶胶浓度为2gdm-3,介质粘度为0.00l Pas。已知 胶粒半径为1.3nm，金的密度为19.3103 kgm3。计算 金溶胶在 25C 时 (1) 扩散系数， (2) 布朗运动移动 0.5 mm的时间，(3) 渗透压。 解
9π V C I 2 λ4 l 2
2
2
n n n 2 2n
物理化学胶体化学知识点
溶胶带电的原因： a）固体的溶胶粒子，可从溶液中选择性地吸附某种离子
而带电。 其规则是：离子晶体表面从溶液中优先吸附能与它晶格上
离子生成难溶或电离度很小化合物的离子。
如：
AgI KI AgI I Ag
m
m1
可见在KI溶液中，AgI颗粒易带负电（可理解为AgI局部溶解）。
AgI AgNO3 AgI Ag I
分散相：被分散的物质 分散介质：另一种连续分布的物质
分散系统
粗分散系统 ( d > 103 nm) 胶体系统（1 nm < d < 103 nm) 真溶液（d < 1nm)
(氢原子半径 0.05 nm)
高度分散的多相性和热力学不稳定性是胶体系统的主要特点
光学性质 动力性质
热力学稳定性
真溶液
透明，无 （微弱）光 散射
ln C2
C1
Mg RT
1
ρo ρ
(h2 h1 )
其中：
C1，C2 为高度h1 ,h2 处粒子的数密度； M为粒子的摩尔质量；g 重力加速度；
0 分散介质密度； 粒子密度；
1) 该式只适用于粒子大小相等的体系，但形状不限； 2) 粒子越重（M大），随 h 增加，浓度降低越快。 3) 实际上达到沉降平衡需要很长时间,温度波动引起对流会妨 碍沉降平衡建立。
（2） 扩散双电层理论
1910年，Goay和查普曼考虑离 子热运动提出了扩散双电层理论：
1）反电荷的离子不是整齐排列 在一个平面上，而是扩散分布在溶 液中的。静电力，使反离子趋向表 面；热运动：使反离子趋于均匀分 布。总结果：反离子扩散分布。
2）离固体表面越远，反离子浓度小，形成一个反离子的扩散 层。即，只有一部反粒子排列在固体表面（为厚度约为1-2个离子 厚度）称为“紧密层”，另一部分离子则由紧密层扩散到溶液中 称为“扩散层” 。
3-1 胶体的基本性质
① 渗透压是稀溶液的四个依数性之一， 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。 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： 对于理想稀溶液、理想半透膜： 渗透压π服从公式： 渗透压π服从公式： πV＝nRT, π=P2-P1
P1 T
纯溶剂
P2
溶液 半透膜
总结果使物系呈现出从高浓度向低浓度的净迁移， 总结果使物系呈现出从高浓度向低浓度的净迁移，这就是扩散 净迁移 扩散的本质是分子的热运动， 扩散的本质是分子的热运动，扩散推动力是浓度梯度
⑵胶粒的扩散 (diffusion) 胶粒的扩散
胶粒也有热运动，因此也具有扩散现象。 胶粒也有热运动，因此也具有扩散现象。 胶体粒子的热运动，在微观上表现为Brown运动， 胶体粒子的热运动，在微观上表现为Brown运动， Brown运动 在宏观上表现为扩散。 在宏观上表现为扩散。 溶胶粒子从高浓度区间向低浓度区间迁移的现象称为 胶粒的扩散。 胶粒的扩散。 物质的扩散可用斐克第一定律和第二定律描述. 物质的扩散可用斐克第一定律和第二定律描述.
-----------------------------------------------
R－ Na＋ c1 (c1+x) Cl-(x) (1)
Na+
Cl-
(c2-x) (c2-x) (c2(c2-
碱液中的蛋白质为Na碱液中的蛋白质为Na-R, 两容器间的膜可以透过Na 两容器间的膜可以透过Na＋,
(2)
但不能通过R 但不能通过R－；
据电中性原则， 据电中性原则， (1)区中的Na＋离子无法向(2)区扩散； (1)区中的 区中的Na 离子无法向(2)区扩散 区扩散； (2)区中的 区中的Na 可以扩散到(1)区 但(2)区中的Na＋、Cl－可以扩散到(1)区。 由于膜的一侧有了大分子，使能透过盐的膜变成了半透膜 由于膜的一侧有了大分子， Donnan平衡就是研究此种情况下的渗透压 Donnan平衡就是研究此种情况下的渗透压。 平衡就是研究此种情况下的渗透压。
P1 T
纯溶剂
P2
溶液 半透膜
总结果使物系呈现出从高浓度向低浓度的净迁移， 总结果使物系呈现出从高浓度向低浓度的净迁移，这就是扩散 净迁移 扩散的本质是分子的热运动， 扩散的本质是分子的热运动，扩散推动力是浓度梯度
⑵胶粒的扩散 (diffusion) 胶粒的扩散
胶粒也有热运动，因此也具有扩散现象。 胶粒也有热运动，因此也具有扩散现象。 胶体粒子的热运动，在微观上表现为Brown运动， 胶体粒子的热运动，在微观上表现为Brown运动， Brown运动 在宏观上表现为扩散。 在宏观上表现为扩散。 溶胶粒子从高浓度区间向低浓度区间迁移的现象称为 胶粒的扩散。 胶粒的扩散。 物质的扩散可用斐克第一定律和第二定律描述. 物质的扩散可用斐克第一定律和第二定律描述.
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R－ Na＋ c1 (c1+x) Cl-(x) (1)
Na+
Cl-
(c2-x) (c2-x) (c2(c2-
碱液中的蛋白质为Na碱液中的蛋白质为Na-R, 两容器间的膜可以透过Na 两容器间的膜可以透过Na＋,
(2)
但不能通过R 但不能通过R－；
据电中性原则， 据电中性原则， (1)区中的Na＋离子无法向(2)区扩散； (1)区中的 区中的Na 离子无法向(2)区扩散 区扩散； (2)区中的 区中的Na 可以扩散到(1)区 但(2)区中的Na＋、Cl－可以扩散到(1)区。 由于膜的一侧有了大分子，使能透过盐的膜变成了半透膜 由于膜的一侧有了大分子， Donnan平衡就是研究此种情况下的渗透压 Donnan平衡就是研究此种情况下的渗透压。 平衡就是研究此种情况下的渗透压。
胶体的动电性质
溶胶的制备 举例 1
超声波分散法：
将 两 电 极 与 106Hz 的高频电接通，在石 英片上产生 106Hz的 振荡，高频率的机械 波经过油及容器传入 试管。由于机械波产 生的密度疏密交替， 对被分散的物质产生 强烈的撕碎作用。
1 —— 石英片 2 —— 电极 3 —— 变压器油 4 —— 试样
—— 余波 2001年3月18日《新民晚报》绿色论坛
今年全国“两会”开幕之际，又一场铺天盖地的沙尘暴袭击 了首都北京。
然而，在上海，似乎市民们对今年已有两次沙尘暴来袭并未 表现出足够的关注，给人一种隔岸观火的感觉：沙尘暴远在几千 公里之外的甘肃、内蒙地区，离我们还远着呢！
其实不然。这场沙尘暴3月2日从甘肃、内蒙古等地刮起，3 日下午就袭击了北京，并于6日晚悄悄抵达上海——各位是否还 记得6日晚下了一场“泥雨”，7日晨各种车辆上都溅满了泥点儿？ 再远些，去年差不多也是这个时候，上海也下了一场泥雨。只不 过，气象部门并未宣布沙尘暴光临了上海，而是说天降“泥雨”。 今年1月1日头场沙尘暴袭击北京时，有专家预测沙尘暴将袭击南 京，话音未落，南京于1月3日受到沙尘暴的光顾。
3 rL
布朗运动 或平动
可由平均位移求得颗粒半径和扩散系数。
胶体动力学性质——沉降速度（１） 斯托克斯定律：
1）球形质点的运动速度极慢，即保持层流 状态。
2）溶液或悬浮液是无限稀释的，质点间无 作用力。
3）与质点大小相比，液体介质（0）可以 看作是连续的。
胶体动力学性质——沉降速度（２）
h1)
式中n1和n2是h1和h2处颗粒的分子浓度。
胶体分散系统的动力稳定性
• 以粒子浓度下降一半所需高度来衡量分散系统的 动力稳定性。
n2 n1
胶体的性质和结构
Fe(OH)3 溶胶 (丝状)
溶胶的稳定性
① 胶粒的 Brown 运动使溶胶不致因重力而沉降， 即所谓的动力稳定性。
②由于胶团双 电层结构的存在， 胶粒都带有相同的 电荷，相互排斥， 故不易聚结。这是 使溶胶稳定存在的 最重要原因。
③在胶团的双电层中的反离子都是水化的，水化 膜阻止了胶粒互相碰撞而使胶粒合并变大。
3.20 102 解： u 1.47 105 m s-1 ( 36 60 12)
210 -1 E 545 Vm 38.5 10 2
κ取4，代入得：
1.03 103 1.47 105 2 3 . 87 10 V 12 81.1 8.85 10 545
聚沉值与聚沉能力
聚沉值：使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉 所需电解质的最小浓度。对同一溶胶，外加电解质 的离子价数越低，其聚沉值越大。 聚沉能力：是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质， 聚沉能力越小；反之，聚沉能力越强。 表： 不同电解质的聚沉值（mmol. dm-3） AgI（负溶胶） Al2O3（正溶胶） NaNO3 140 NaCl 43.5 Ca(NO3)2 2.40 K2SO4 0.30 Al(NO3)3 0.067 K3[Fe(CN)6] 0.08
由于溶胶界面向阳极移动，故胶粒带负电，因而
38.7mV
胶粒的结构
胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚 结形成胶粒的中心，称为胶核；然后胶核选择性的吸 附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、 负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从 而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒；胶粒与扩散层 中的反号离子，形成一个电中性的胶团 胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相 同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。若无 相同离子，则首先吸附水化能力较弱的负离子，所以 自然界中的胶粒大多带负电，如泥浆水、豆浆等都是 负溶胶。