溶胶的动力学性质

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⎛ RTt x = ⎜ ⎜ 3 L π rη ⎝
RT t RT = × 2t = 2 D t 3 Lπrη 6 Lπrη
x2 D= 2t
3
爱因斯坦－布朗位移方程
测出D、介质的粘度η和分散 相粒子的密度ρ，计算球形 稀溶胶粒子的质量：
4 3 ρ ⎛ RT ⎞ ⎟ ⎜ m = πr ρ = 2 ⎜ 3 162 π ⎝ Lη D ⎟ ⎠
§12.3 溶胶的动力学性质
1. 布朗运动 微粒在分散介质中呈现不规则的运动状态称之。
●若粒子较大，某瞬间液体分子从各方向对粒子的撞击可彼此抵 消； ●当粒子较小（胶粒），撞击可以是不均衡的。 ●某瞬间，粒子从某方向得到的冲量多些，粒子向某方向运动， ●另一时刻，从另一方向得到较多的冲量，粒子百度文库另一方向运动。 布朗运动是分子热运动的必然结果。
1、布朗运动
斯威德伯格用超显微镜，对金溶胶作不同时间间隔 t 与平均 位移 x 测定的实验，验证爱因斯坦-布朗平均位移公式
说明：●爱因斯坦-布朗平均位移公式是准确的； ●分子运动论完全适用于溶胶分散系统。
§12.3 溶胶的动力学性质 2. 扩散
（1）扩散 有浓度梯度存在时，物质粒子因热运动，发生宏观上的定 向迁移现象。 溶胶系统中，溶胶粒子因布朗运动由高“浓度” 向低“浓度” 的定向迁移过程——溶胶粒子的扩散 。 （2）菲克第一定律 说明 : ※负号表示扩散方向与浓度梯度方 向相反。 ※扩散系数D:单位浓度梯度下，单 位时间通过单位面积的物质的量。 D的大小可衡量扩散速率。
分散相分布 均相 沉于底部 形成浓梯
3．沉降与沉降平衡 （2）沉降平衡 扩散速率= 沉降速率，系统达到沉降平衡。
高度分布定律 可计算大小不等的粒子分布
C1，C2 ：高度h1 ,h2 处粒子的数密度； M：粒子的摩尔质量； g：重力加速度； ρ0 ：分散介质密度； ρ ：粒子密度；
平衡时，各水平面内粒子 浓度保持不变，但从容器 底部向上形成浓度梯度。
§12.3 溶胶的动力学性质
1. 布朗运动 微粒在分散介质中呈现不规则的运动状态称之。 1905年左右，爱因斯坦用几率的概念和分子运动论的观点，创 立了布朗运动的理论，推导出爱因斯坦一布朗平均位移公式。
⎛ RTt x = ⎜ ⎜ 3 L π rη ⎝ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠
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x x::tt时间间隔内粒子的平均位移 时间间隔内粒子的平均位移 T ：热力学温度 T ：热力学温度 L ：阿伏加德罗常数 L ：阿伏加德罗常数 rr:: 粒子半径 粒子半径 η η：分散介质粘度 ：分散介质粘度
§12.3 溶胶的动力学性质
3．沉降与沉降平衡 （1）沉降 多相分散系统中的粒子，受重力作用下沉的过程 分散相的粒子所 受到的作用力 ★重力场的作用，它力图把粒子拉向 容器的底部； ★因布朗运动所产生的扩散作用，它 力图使粒子趋于均匀分布。
沉降 ⇐⇒ 扩散 真溶液 √ 粗分散系统 √ 胶体系统 √ ←平衡→ √
§12.3 溶胶的动力学性质 2. 扩散
★粒子越小，扩散系数越大，粒子的扩散能力也越强。 ★胶体粒子与真溶液相比，粒子要大得多，胶体粒子的扩散 速率一般要比真溶液小约几百倍。
§12.3 溶胶的动力学性质
（3）扩散系数D的计算
爱因斯坦～斯托克斯方程计算
D = RT 6 L πη r
x2 =
⎞ ⎟ ⎟ ⎠