溶胶的动力学性质和光学性质
溶胶的物理化学性质
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三、 溶胶的电学性质
(一) 电动现象 (1) 电泳
在外加电场作用下，带电 在外加电场作用下， 的分散相粒子在分散介质 中向相反符号电极移动的 现象叫电泳。 现象叫电泳。
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外加电势梯度越大，胶粒带电越多，胶粒越小， 介质的粘度越小，则电泳速度越大。 通过电泳试验可以确定胶粒的电荷符号。 溶胶的电泳现象证明了胶粒是带电的，实验证明， 若在溶胶中加入电解质，则对电泳会有显著影响。 随溶胶中外加电解质的增加，电泳速度常会降低 以致变为零(等电点)，甚至改变胶粒的电泳方向， 外加电解质可以改变胶粒带电的符号。 研究胶粒电泳的仪器称为电泳仪。
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沉降速率公式的应用： 沉降速率公式的应用：
2 2 g υ = r ( ρ ρ0 ) 9 η
粘度测定
在被测液体中让一定半径一定密度的小球降落， 在被测液体中让一定半径一定密度的小球降落， 测定通过一定距离的时间求得沉降速度， 测定通过一定距离的时间求得沉降速度，由沉降 速率公式计算粘度η 速率公式计算粘度
沉降分析装置图
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一、 溶胶的运动性质
(2) 在离心力场中的沉降
胶粒很小，在重力场中的沉降速度极为缓慢，有时无法测 定其沉降速度。 1924年，瑞典人Svedberg发明了超离心机，转速10～16 万 r/min，离心力约为地心引力的106倍。 （普通离心机转速一般为3000～5000 r/min） 利用超离心机加快沉降速率，大大扩大了测定沉降速率的 范围。可把它应用于胶团的摩尔质量或高聚物的摩尔质量 的测定上。
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一、 溶胶的运动性质
1905年，Einstein研究了布朗运动中，粒子的平均位移与 粒子半径、介质粘度、温度和位移时间之间的关系，得到 著名的“Einstein布朗运动”公式。
第八章 溶胶
3cV r 4n
1/ 3
超显微镜是根据丁铎尔效应而设计的可看到胶体粒子 的存在及运动的显微镜. 与普通显微镜的差别是强光源照射, 在与入射光垂直的方向上及黑暗视野条件下观察.
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第四节
溶胶的动力学性质
用分子运动论的观点, 研究胶体粒子的无规则运动以及由 此而产生的扩散, 渗透等现象, 研究胶粒在重力场作用下, 粒子 浓度随高度的变化规律. 一、布朗(Brown)运动: 溶胶中的分散相粒子的不停息地作无 规则的运动，这种现象是植物学家(Brown)于1827年首先从水 中悬浮花粉的运动中观察到的. 用超显微镜可以观察布朗运动.
四、超显微镜测定胶体粒子的大小
在超显微镜下看到的是粒子的散射光的影像, 其大小比胶 体粒子本身的投影大数倍之多. 粒子的平均大小可以估算. 设用超显微镜测出体积为V的溶胶中粒子数为n ，而已 知分散相的浓度为c ，则在所测体积V中，胶粒的总质量为 cV ，每个胶粒的质量为cV/n ；假设粒子是半径为r 的球形, 粒子密度为 ，则由 cV/n = (4/3) r3 即可求得胶粒的平均半径:
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丁铎尔效应
由于溶胶的高度分散性和多相不均匀性, 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－丁铎尔现象.
透 镜 光 源
溶胶
• 丁铎尔效应
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第三节 溶胶的光学性质
一、光的吸收、散射和反射 • 当入射光的频率与分子的固有频率相同时, 发生光的吸收. • 当光束与体系不发生任何相互作用时, 则可透过. • 当入射光的波长小于分散粒子的尺寸时, 则发生光的反射. • 若入射光的波长大于分散粒子的尺寸时, 则发生光的散射. 可见光波长在400~700nm范围内, 大于一般胶体粒子的尺寸 (1~100)nm, 可发生光的散射. 光的振动频率高达1015Hz, 光的照射相当于外加电磁场作用于 胶体粒子, 使围绕分子或原子运动的电子被迫产生振动, 而质量达 大于电子的原子核是无法跟上如此高频率的振动的, 这样被光照射 的微小晶体上的每个分子, 便以一个次级光源的形式, 向四面八方 辐射出与入射光有相同频率的次级光波. 丁铎尔现象的实质是光 的散射作用. 丁铎尔效应又称为乳光效应, 散射光的强度可由瑞利 00-7-28 10 公式计算.
溶胶的动力性质
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1．重力场中的沉降速度（ ）
介质中质点在重力场中的受净力： V ( - 0 ) g； 其中，， 0 分别为质点和介质的密度 沉降中粒子所受的阻力： f = 6 r ( Stokes 定律 ) 当两力平衡（只需几个s ~几个ms），粒子以 稳态速率 沉降：
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三、沉降和沉降平衡
沉降运动：
胶体质点在外力场中的定向运动叫沉降运动，外力
可以是重力、离心力等。
例如，我们熟知的粗分散体系（泥沙悬浊液）中的 粒子由于重力的作用最终逐渐全部沉淀下来（肉眼 能看见）。 沉降与扩散是两个相对抗的过程：
质点小, 力场弱 扩散优势 质点大, 力场强 沉降优势 沉降平衡
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1908年，Perrin 等作了各种条件下的观察实验，根
据 Einstein 公式求算的常数 L 值为 5.51023 ~ 81023，
结果已相当精确。
这说明用分子运动理论来阐明布朗运动十分成功， Browm 运动的本质是质点的热运动。
相应地，Perrin 的实验结果也为分子运动理论提供 了实验依据，从而使分子运动论成为被普遍接受的 理论，推动了科学的发展。
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3）分散相的折射率 n1 与分散介质的 n2 相差越大， I散 越强
分散相与分散介质间界面越明显，I散 越强；例如： 但 BaSO4、S 的折射率较大，所以散射也较蛋白质 溶液强；
a）蛋白质溶液与 BaSO4（或 S ）的溶胶粒子大小相近，
b）纯液体或气体由于密度的涨落，局部的折射率会
有某些改变，因此也会产生散射作用 —— 即光
灯，以减少散射，照得远；
iii) 早晨和傍晚的太阳光需穿过很厚的大气照到地球表 面，由于散射作用，照到地球表面的阳光呈红色 （此为透射光）。
药剂学知识点归纳：溶胶剂的概念、构造及性质
药剂学知识点归纳：溶胶剂的概念、构造及性质
药剂学虽然是基础学科，但是很多学员都觉得药剂学知识点特别多，不好复习。
今天就带着大家总结归纳一下药剂学各章节的重点内容，以便大家更好地记忆。
溶胶剂的概念
系指由多分子聚集体作为分散相的质点，分散在液体分散介质中组成的胶体分散体系，微粒大小一般在1-100nm之间，属于非均相分散体系。
溶胶的构造与性质
1.溶胶的双电层构造
溶胶剂中的固体微粒具有双电层结构，双电层之间的电位差称作电位，溶胶剂电位越大，其物理稳定性越好。
电位降低至25mv 以下时，胶粒间产生聚结，稳定性下降。
2.溶胶剂的性质
(1)光学性质
具有丁达尔效应，即对光的散射作用。
(2)电学性质
具有电动(电泳)现象与动电(流动电位)现象，其根本原因是微粒因吸附带电，具有双电层结构。
(3)动力学性质
因溶胶剂微粒粒径小(纳米级)，因而表现出激烈的布朗运动，溶胶粒子的扩散速度、沉降速度与介质的黏度都与溶胶的动力学性质有关。
(4)稳定性
溶胶剂属于热力学不稳定体系，对电解质非常敏感，少量电解质可供其产生聚沉，其原因是电解质的加入破坏或降低溶胶微粒的电位。
例题：
下列关于溶胶剂的正确叙述是?
A.溶胶剂属于热力学不稳定体系
B.溶胶剂中加入电解质会产生盐析作用
C.溶胶粒子具有双电层结构
D. 电位越大，溶胶剂的稳定性越差
E.溶胶粒子越小，布朗运动越激烈，因而沉降速度越小正确答案:ACE。
胶体的基本性质PPT课件
根据Donnan平衡， 脑脊液中的蛋白质含量较少，故氯化物较高
正常人脑脊液中的氯化物含量比血液高约20%左右， 但脑脊液中的氯化物浓度随血液中氯化物浓度而变；
在正常人血液中，血钠为130～150mmol/L， 血钾为3.5～5.3mmol/L，血钙为..25～2.75mmol/L， 血镁为0.75～1.25mmol/L。氯化钠是其主要成分。 为维持脑脊液与血液之间渗透压的平衡，应当及时适度补盐
↓↓
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.
.
7
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）。
淡水井
海水在25℃时的渗透压为25 atm， 相当于210m 高水柱，
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
P1
纯溶剂
P2 T
溶液
.
半透膜 6
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。
.
4
斐克第一定律（Fick’s first law）
设任一截面A上浓度是均匀的，垂直A方向上的浓度梯度为dc/dx 设通过A面的物质质量为m，则扩散速度为dm/dt， 它与浓度梯度和截面积A成正比。
斐克第一定律：
dm = -DA dc
dt
dx
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
溶胶的制备和性质实验操作方法
溶胶的制备及性质一．实验目的1.熟悉用凝聚法制备溶胶的操作；2.了解溶胶的光学性质和电学性质；3.了解电解质对溶胶的凝结作用及高分子溶液对溶胶的保护作用等。
二．实验原理1.溶胶的定义及其特征胶粒直径为1~100 nm，扩散慢，不能透过半透膜，动力学稳定性强，具高度分散性，多相性和聚结不稳定性等特征。
2.溶胶的制备方法溶胶的制备方法有分散法和凝聚法。
以氢氧化铁溶胶的制备为例：取150 mL 蒸馏水，置于300 mL烧杯中，先煮沸2 min，用刻度吸管移去10%FeCl3溶液30 mL，逐滴加入沸水中，并不断搅拌，继续煮沸3 min，得到棕红色Fe(OH)3溶胶，其结构式为：{m[Fe(OH)3]•nFeO+•(n-x)Cl-}x+•xCl-。
3.溶胶的净化制成的溶胶常含有其他杂质，影响胶体的性质，故必须净化。
溶胶的净化是根据离子或分子可以通过半透膜而胶粒不能透过半透膜的特性进行的。
本实验采用的透析袋。
4.溶胶的电学性质以电泳现象为例，在外加电场作用下，溶胶粒子在分散介质中定向移动的现象称为电泳。
通过电泳可以测知溶胶粒子所带电荷的符号，亦可以测定溶胶的ζ电位。
其原理是：式中K为与胶粒形状有关的常数（球形为5.4×1010 V2•S2•kg-1•m-1，棒状粒子为3.6×1010 V2•S2•kg-1•m-1，η为分散介质的粘度（Pa•s），ε为分散介质的相对介电常数，E为加于电泳测定管二端的电压（V），l为两电极之间的距离（m），d 为电泳管中胶体溶液界面在t时间（s）内移动的距离（m），E/l表示两电极间场强，d/t表示电泳速度（m•s-1）。
式中d、t、E和l均可由实验测得。
5.溶胶的光学性质用一束会聚光线通过溶胶，在光前进方向的侧面可看到光柱，这一现象称为丁达尔现象，可用于鉴别胶体。
6.电解质的聚沉作用和高分子溶液的保护作用电解质中与胶粒所带相反电荷的离子可引起溶胶的聚沉。
溶胶
性质
特征 光学性质
动力学性质 电学性质
溶胶一般有三个特征：
图1溶胶具有丁达尔效应的光学性质，即用一束光从侧面照射溶胶，在与光路垂直的方向可以清楚地看见一条 发亮的光柱，这种现象称为丁达尔效应，又称丁铎尔(Tyndall)效应，如右图1所示。
丁达尔效应就是光的散射现象，它的产生与分散质离子的大小和入射光的波长有关。当溶质粒子大于入射光 波长，如粗分散系主要发生光的反射，观察不到散射光，所以无丁达尔现象；当溶质粒子小于入射光的波长，如 胶体溶液中溶胶粒子直径为1~100nm，小于可见光波长(400~760nm)，当可见光通过溶胶时，散射现象十分明显。 真溶液中由于分散粒子太小，散射现象很弱。所以丁达尔效应是溶胶独有的光学性质。
由表可见，一价、二价三价无机离子的聚沉能力的差别。电解质的聚沉能力主要由异号离子的价态决定，价 态越高聚沉能力越大。这一规律称为叔尔采—哈迪（Schulze—Hardy）规则。
两种电解质的混合物对溶胶的聚沉的研究指出，两种与溶胶粒子相反电荷的离子对溶胶的聚沉作用有时有加 和性，有时又是相互对抗的。例如，向As2S3负溶胶中加入少量的LiCl后再加入MgCl2使As2S3聚沉，发现这时 MgCl2用量远远大于单独使用MgCl2。说明锂离子和镁离子对于As2S3聚沉作用是彼此对抗的
用各种方法制得的溶胶都会含有一定的电解质分子或离子的杂质。这些杂质会影响溶胶的稳定性，因而需要 净化。一般有两种方法：
透析法：利用溶胶粒子不能透过半透膜的性质，分离出电解质。透析时将溶胶装在透析袋中，并将其放入流 水。长时间后，大部分电解质穿过膜随水流去。可以通过检查膜外流水中的离子来监视透析情况。
图2在超显微镜下观察胶体，可以看到代表溶胶离子的发光点在不断地做不规则运动，这种运动称为布朗运动。 如图2所示
溶胶剂相关资料
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（二）溶胶剂的制备
1.分散法
【 补充：电泳——在外加直流电源的作用下，胶体微粒在分散介质里向阴极或阳极作定向移动，这种现象叫做电泳。】
（3）动力学性质：溶胶剂中的胶粒在分散介质中有不规则的运动，这种运动称为 布朗运动。这种运动是由于胶粒受溶剂水分子不规则的撞击产生的。溶胶离子的扩散速度、沉降速度及分散介质的黏度等都与溶胶的动力学性质有关。
（一）溶胶的构造和性质
1.溶胶的双电层构造
溶胶剂中固体微粒由于本身的解离或吸附溶液中某种离子而带有电荷，带电的微粒表面必然吸引带相反电荷的离子，称为反离子。吸附的带电离子和反离子构成了吸附层。少部分反离子扩散到溶液中，形成扩散层。吸附层和扩散层分别是带相反电荷的带点层称为双电层，也称扩散双电层。
2.溶胶的性质
（1）光学性质：当强光线通过溶胶剂时从侧面可见到圆锥形光束称为 丁铎尔效应。【这玩意儿各种译法都有= =】这是由于胶粒大小小于自然光波长引起光散射所产生的。溶胶剂的浑浊程度用 浊度 表示，浊度愈大表明散射光愈强。溶胶剂的颜色与光线的吸收和散射有密切关系。
（2）电学性质：溶胶剂由于双电层结构而荷电，可以荷正电，也可以荷负电。在电场作用下胶粒或分散介质产生移动，在移动过程中产生电位差，这种现象称为 界面动电现象。溶胶的电泳现象就是界面动电现象所引起的。【书上这段话竟然和度娘百科一样= =而且度娘百科还错了个字】
（3）超声分散法：用 20000Hz 以上超声波所产生的能量使粗分散粒子分散成溶胶剂的方法。
1溶胶2004-1
<1nm
1~100 nm
>100 nm
布朗运动
1827年布朗 年布朗(R.Brown)发现：悬浮在液体中的微 发现： 年布朗 发现 小颗粒总是不停的作微小的无规则的运动。 小颗粒总是不停的作微小的无规则的运动。 布朗运动是由于悬浮颗粒受到周围的液体分子不 断的随机撞击引起的。 断的随机撞击引起的。 1905年，爱因斯坦 年 爱因斯坦(A.Einstein)从分子运论出发 从分子运动论出发 对布朗运动提出了完整的理论。 对布朗运动提出了完整的理论。 1908年，佩林 年 佩林(J.B.Perrin)用实验证实了爱因斯坦 用实验证实了爱因斯坦 的理论结果，并求出了阿伏伽得罗常数N0为 的理论结果，并求出了阿伏伽得罗常数 (5.5~7.2)*1023摩尔-1。
Schulze-Hardy（叔采-哈迪）规则：反离子电荷越高， （叔采 哈迪 规则：反离子电荷越高， 哈迪） 对溶胶的聚沉能力越强。 对溶胶的聚沉能力越强。 感胶离子序：对同价反离子， 感胶离子序：对同价反离子，聚沉能力随离子水合半径 的减少而增加。 的减少而增加。
溶胶聚沉实例
溶胶的相互聚沉 明矾K 明矾 2SO4·Al2 (SO4) 3·24H2O净水 净水 泥沙三角洲 加热使溶胶聚沉 加热Fe(OH)3溶胶，产生红棕色沉淀。 溶胶，产生红棕色沉淀。 加热 浓缩使溶胶聚沉 一般很难制得较高浓度（ 以上 的溶胶。 以上） 一般很难制得较高浓度（1%以上）的溶胶。
电解质对溶胶的聚沉作用
加入强电解质后，溶胶中反离子浓度增加， 加入强电解质后，溶胶中反离子浓度增加，反离 子进入吸附层，中和了电位离子， 电势降低， 子进入吸附层，中和了电位离子，使 ⌧电势降低， 胶粒的带电量降低，溶胶的聚结稳定性降低， 胶粒的带电量降低，溶胶的聚结稳定性降低，发 生聚沉。 生聚沉。 电解质的聚沉能力用聚沉值表示。 电解质的聚沉能力用聚沉值表示。 电解质的聚沉能力大小主要取决于与反离子： 电解质的聚沉能力大小主要取决于与反离子：
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第二节溶胶的动力学性质和光学性质
胶体系统是介于真溶液和粗分散系统之间的一种特殊分散系统。
由于胶体系统中粒子分散程度很高，具有很大的比表面积，表现出显著的表面特性，如胶体具有特殊的力学性质、光学性质和电学性质。
1.溶胶的力学性质
1827年，英国植物学家布朗（Brow）在显微镜下，观察悬浮在液体中的花粉颗粒时，发现这些粒子永不停息地做无规则运动。
后来还发现所有足够小的颗粒，如煤、化石、矿石、金属等无机物粉粒，也有同样的现象。
这种现象是布朗发现的，故称布朗运动，但在很长一段时间中，这种现象的本质没有得到阐明。
1903年，齐格蒙德（Zsigmondy）发明了超显微镜，用超显微镜观察溶胶，可以发现溶胶粒子在介质中不停地做无规则的运动。
对于一个粒子，每隔一定时间纪录其位置，可得到类似图9-13所示的完全不规则的运动轨迹，这种运动称为溶胶粒子的布朗运动。
图9-13 布朗运动示意图
粒子做布朗运动无需消耗能量，而是系统中分子固有的热运动的体现。
固体颗粒处于液体分子包围之中，而液体分子一直处于不停的、无序的热运动状态，撞击着固体粒子。
如果浮于液体介质中的固体远较溶胶粒子大（直径约大于5μm），一方面由于不同方向的撞击力大体已互相抵消，另一方面由于粒子质量大，其运动极不显著或根本不动。
但对于胶体分散程度的粒子（直径小于5μm）来说，每一时刻受到周围分子的撞击次数要少得多，那么在某一瞬间粒子各方向所受力不能相互抵消，就会向某一方向运动，在另一瞬间又向另一方向运动，因此形成了不停的无规则运动。
布朗运动的速率取决于粒子的大小、温度及介质黏度等，粒子越小、温度越高、黏度越小则运动速率越快。