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,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,一. Browm运动与Einstein方程,Browm运动：溶胶粒子在介质中无规则运动,一. Browm运动与Einstein方程,Browm运动：溶胶粒子在介质中无规则运动,一. Browm运动与Einstein方程,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,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,二. 扩散和渗透,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,mols1,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 =p2p1 平衡时两侧化学势相等 可导出稀溶液的 = cRT ( c: mol/m3 ),二. 扩散和渗透,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）,渗透压,渗透压 = p2 p1,二. 扩散和渗透,推导：渗透平衡时，溶剂A的化学势相等,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,dG = SdT + Vdp,nA n B,二. 扩散和渗透,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,二. 扩散和渗透,例 金溶胶浓度为2 gdm3，介质粘度为0.00l Pas。已知胶粒半径为1.3 nm，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 (1) 扩散系数,(2),二. 扩散和渗透,例 金溶胶浓度为2 gdm3，介质粘度为0.00l Pas。已知胶粒半径为1.3 nm，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 (1),(2),(3) 将浓度2 gdm3转换为体积摩尔浓度，,molm-3,=cRT=0.018708.314298=46.34 Pa,三. 重力沉降与沉降平衡,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,三. 重力沉降与沉降平衡,1. 重力沉降,重力场：不强的力场，粗分散系（104m）可有明显沉降,平衡力：,F沉 = F阻,F沉 = F重 F浮= Vg V0g,F阻= 6rv,6rv,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,三. 重力沉降与沉降平衡,2. 沉降平衡,如果粒径不太大时,平衡力：,F沉 = F扩,平衡浓度：,三. 重力沉降与沉降平衡,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/c1,三. 重力沉降与沉降平衡,例 293K，介质密度0103 kgm3，粒子密度2103 kgm3，溶液粘