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文档简介

1、 的制备 和性质u2.1 溶胶的制备与净化u2.2 溶胶的动力性质u2.3 溶胶的光学性质u2.4 溶胶的电学性质和胶团构造u2.5 溶胶的稳定性u2.6 流变性质溶胶的制备 1分散法 1.研磨法 2.胶溶法 3.超声波分散法 4.电弧法2凝聚法 1.化学凝聚法 2.物理凝聚法溶胶的净化 1渗析法2超越滤法1、构成憎液溶胶的必要条件是: 1分散相的溶解度要小; 2还必需有稳定剂存在,否那么胶粒易聚结而聚沉。 制备溶胶必需使分散相粒子的大小落在胶体分散体系的范围之内,并参与适当的稳定剂。制备方法大致可分为两类: 1分散法 用机械、化学等方法使固体的粒子变小。 2凝聚法 使分子或离子聚结成胶粒。用

2、这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。 视详细制备条件不同,这些粒子又可以聚集成较大的次级粒子。 通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的,是一个多级分散体系。.机械分散法 用机械粉碎的方法将固体磨细。 这种方法适用于脆而易碎的物质,对于柔韧性的物质必需先硬化后再粉碎。例如,将废轮胎粉碎,先用液氮处置,硬化后再研磨。 胶体磨的方式很多,其分散才干因构造和转速的不同而不同。盘式胶体磨转速约每分钟1万 2万转。 A为空心转轴,与C盘相连,向一个方向旋转,B盘向另一方向旋转。 分散相、分散介质和稳定剂从空心轴A处参与,从C盘与B盘的狭缝中飞出,用两盘之间的应切力将固体粉碎,可得1000 nm左右的粒子

3、。 电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。制备过程包括先分散后凝聚两个过程。.电分散法电分散法 将金属做成两个电极,浸在水中,盛水的盘子放在冷浴中。在水中参与少量NaOH 作为稳定剂。 制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电,调理电极之间的间隔,使之发生电火花,这时外表金属蒸发,是分散过程,接着金属蒸气立刻被水冷却而凝聚为胶粒。 .超声波分散法 这种方法目前只用来制备乳状液。 如下图,将分散相和分散介质两种不混溶的液体放在样品管4中。样品管固定在变压器油浴中。 在两个电极上通入高频电流,使电极中间的石英片发活力械振荡,使管中的两个液相均匀地混合成乳状液。 、胶溶法又称解胶法,仅仅是将新

4、颖的凝聚胶粒重新分散在介质中构成溶胶,并参与适当的稳定剂。 这种稳定剂又称胶溶剂。根据胶核所能吸附的离子而选用适宜的电解质作胶溶剂。 这种方法普通用在化学凝聚法制溶胶时,为了将多余的电解质离子去掉,先将胶粒过滤,洗涤,然后尽快分散在含有胶溶剂的介质中,构成溶胶。 例如:AgCl (新颖沉淀 AgCl(溶胶AgNOKCl3加或 Fe(OH)3新颖沉淀 Fe(OH)3 (溶胶3FeCl加 1.化学凝聚法 经过各种化学反响使生成物呈过饱和形状,使初生成的难溶物微粒结合成胶粒,在少量稳定剂存在下构成溶胶,这种稳定剂普通是某一过量的反响物。例如:A.复分解法 2H3AsO3稀+ 3H2S As2S3溶胶

5、+6H2OB.水解法 FeCl3 稀+3H2O 热 Fe(OH)3 溶胶+3HCl C.氧化法 2H2S(稀+ SO2(g) 2H2O +3S (溶胶 Na2S2O3 +2HCl 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶胶 E.离子反响制氯化银溶胶 AgNO3稀+ KCl稀 AgCl (溶胶 +KNO3D.复原法 2HAuCl4(稀+ 3HCHO +11KOH 2Au(溶胶+3HCOOK + 8KCl + 8H2O 2.物理凝聚法 A. 改换溶剂法 利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制备溶胶,而且两种溶剂要能完全互溶。 例1.松香易溶于乙醇而难溶于水,将松香的乙醇溶液滴入水中可制备松香的

6、水溶胶。 例2.将硫的丙酮溶液滴入90左右的热水中,丙酮蒸发后,可得硫的水溶胶。将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶。4金属钠,2苯,5液氮。 B.蒸气骤冷法罗金斯基等人利用以下安装,制备碱金属的苯溶胶。 先将体系抽真空,然后适当加热管2和管4,使钠和苯的蒸气同时在管5 外壁凝聚。除去管5中的液态空气,凝聚在外壁的混合蒸气融化,在管3中获得钠的苯溶胶。蒸气骤冷法3、凝聚法原理 凝聚法的中心问题:粒子大小即分散度 晶核与结晶生长动力学研讨以为,溶液中析出胶粒的过程与结晶过程类似,分为构成晶核和晶体生长两个阶段1构成晶核阶段 晶核构成速度 : v1=dn/dt=k1C-S/S n:产生晶核的数

7、目;C:析出物质的浓度;S:溶解度;C-S:过饱和度 C越大,S越小,那么构成晶核的速度越大。 2晶体晶核的生长速度晶体晶核的生长速度 v2= k2DC-S D:溶质分子的分散系数:溶质分子的分散系数3v1、v2的关系的关系 a、v1v2 构成许多晶核,易构成溶胶构成许多晶核,易构成溶胶 b、v1v2 构成粗大的结晶,构成悬浊液构成粗大的结晶,构成悬浊液 c、v1v2 构成溶胶,因构成溶胶,因C-S对对v1的影响大,的影响大,C-S越大,越大,v1越大于越大于v2 ,所以溶解度越,所以溶解度越小,愈易构成胶体小,愈易构成胶体4、溶液浓度对晶核生长过程的影响、溶液浓度对晶核生长过程的影响 Wei

8、marn实验:在乙醇实验:在乙醇-水介质中,水介质中,Ba(CNS)2+MgSO4 BaSO4,研讨颗,研讨颗粒大小与反响物浓度的关系,结论:粒大小与反响物浓度的关系,结论:浓度对浓度对r的影响:的影响:A、浓度很小、浓度很小10-510-4 mol/L,因晶,因晶体生长速度遭到限制,构成溶胶。体生长速度遭到限制,构成溶胶。B、浓度较大、浓度较大10-210-1 mol/L,有利,有利于晶体生长,生成结晶状沉淀于晶体生长,生成结晶状沉淀C、浓度很大、浓度很大23mol/L时,生成的晶时,生成的晶核极多,导致核极多,导致C-S下降很大,晶体下降很大,晶体生长速度减慢,有利于构成小粒子胶生长速度减

9、慢,有利于构成小粒子胶粒,构成晶核太多,粒距小,构成半粒,构成晶核太多,粒距小,构成半固态凝胶。固态凝胶。C-S对对r的影响的影响 A、C-S小,小,v2v1,构成构成r大,颗粒大,颗粒粗粗 B、C-S大,大,v1v2,构成颗粒细构成颗粒细 C、制备胶体,必需、制备胶体,必需v1大,大,v2小,即必小,即必 须须C-S高,盐的溶解度要尽能够小。高,盐的溶解度要尽能够小。 分散法和凝聚法制备的溶胶是多分散的,必需经过过滤、沉降或离心方法除去。 化学凝聚法制备溶胶的过程中,常生成一些多余的电解质,如制备 Fe(OH)3溶胶时生成的HCl。 少量电解质可以作为溶胶的稳定剂,但是过多的电解质存在会使溶

10、胶不稳定,容易聚沉,所以必需除去。 除去电解质的净化方法主要有渗析法和超越滤法。 1渗析法A、简单渗析 将需求净化的溶胶放在羊皮纸或动物膀胱等半透膜制成的容器内,膜外放纯溶剂。 利用浓差要素,多余的电解质离子不断向膜外浸透,经常改换溶剂,就可以净化半透膜容器内的溶胶。 如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转,可以加快渗析速度。B、电渗析 为了加快渗析速度,在装有溶胶的半透膜两侧外加一个电场,使多余的电解质离子向相应的电极作定向挪动。溶剂水不断自动改换,这样可以提高净化速度。这种方法称为电渗析法。 用半透膜作过滤膜,利用吸滤或加压的方法使胶粒与含有杂质的介质在压差作用下迅速分别。2超越滤法 将半透膜上

11、的胶粒迅速用含有稳定剂的介质再次分散。1、定义:指胶粒尺寸、外形和组成都一样的溶胶。、定义:指胶粒尺寸、外形和组成都一样的溶胶。2、构成机理、构成机理 :LaMer的的“成核分散控制模型成核分散控制模型 凝聚法得到多分散溶胶:由于晶核生成时间不同,凝聚法得到多分散溶胶:由于晶核生成时间不同,导致最后得到的颗粒是由不同时辰得到的晶核长大导致最后得到的颗粒是由不同时辰得到的晶核长大而得。而得。 制备单分散溶胶:制备单分散溶胶:迸发式成核:控制溶质的过饱和程度,使之略高于迸发式成核:控制溶质的过饱和程度,使之略高于成核浓度,在很短时间内构成全部晶核。成核浓度,在很短时间内构成全部晶核。晶核构成之后,

12、溶液浓度迅速降到低于成核浓度,晶核构成之后,溶液浓度迅速降到低于成核浓度,不再生成新的晶核,但浓度仍略高于饱和浓度,已不再生成新的晶核,但浓度仍略高于饱和浓度,已有晶核因分散而以一样的速度渐渐长大,构成单分有晶核因分散而以一样的速度渐渐长大,构成单分散溶胶。散溶胶。 3、单分散溶胶的制备方法、单分散溶胶的制备方法部分过饱和法:将高浓度的部分过饱和法:将高浓度的A液参与低浓度液参与低浓度的的B中,产生部分过饱和,生成晶核,但中,产生部分过饱和,生成晶核,但C-S小,不易长出大晶体。小,不易长出大晶体。晶核法:在晶核法:在C-S很小时,引入小晶种很小时,引入小晶种 例:例:AuCl3溶液中参与金粒

13、作为晶核,然后参溶液中参与金粒作为晶核,然后参与与HCHO,使之长大。或将晶核放入,使之长大。或将晶核放入 2AuCl-+3H2O22Au+8Cl-+6H+3O2 反响慢,不再生核,析出的金原子长在原反响慢,不再生核,析出的金原子长在原有金核上,构成颗粒分布窄的金溶胶。有金核上,构成颗粒分布窄的金溶胶。金属配合物高温水解法:常用于制备金属纳米颗粒金属配合物高温水解法:常用于制备金属纳米颗粒 RhCl3+PVA(聚乙烯醇聚乙烯醇)Rh3+ -PVA配合物配合物CH3OH复原剂复原剂 Rh小粒子粒径小粒子粒径0.8nmRh原子原子晶体生长晶体生长Rh大粒子粒径大粒子粒径4nm微乳液法:利用微乳液内

14、核的大小控制生成粒子的微乳液法:利用微乳液内核的大小控制生成粒子的大小。大小。溶胶溶胶sol-凝胶凝胶gel转变法转变法 例:球形例:球形Fe3O4的制备:将的制备:将FeSO4与与KOH混合生成混合生成Fe(OH)2凝胶,参与凝胶,参与KNO3,凝胶内生成许多细小,凝胶内生成许多细小的的 Fe3O4粒子,受凝胶网络的限制,这些粒子既粒子,受凝胶网络的限制,这些粒子既不长大也不聚沉,当凝胶网络溶解后,这些粒子不长大也不聚沉,当凝胶网络溶解后,这些粒子开场聚沉,构成单分散溶胶。开场聚沉,构成单分散溶胶。 Brown 运动 胶粒的分散沉降平衡沉降分析 胶粒也有热运动,因此也具有分散和浸透压。只是溶

15、胶的浓度较稀,这种景象很不显著。 如下图,在CDFE的管内盛溶胶,在某一截面AB的两侧溶胶的浓度不同,C1C2。 由于分子的热运动和胶粒的布朗运动,可以察看到胶粒从C1区向C2区迁移的景象,这就是胶粒的分散作用。设经过AB面的分散数量为m,那么分散速度为 ,它与浓度梯度和AB截面积A成正比。ddmt 如下图,设任一平行于AB面的截面上浓度是均匀的,但程度方向自左至右浓度变稀,梯度为 。ddcx这就是斐克第一定律。 式中D为分散系数,其物理意义为:单位浓度梯度、单位时间内经过单位截面积的物质量。单位:m2/s 式中负号表示扩分发生在浓度降低的方向, 0。ddcxddmtdd= -ddmcDAtx

16、 用公式表示为:D与质点在介质中运动时的阻力系数f间存在:常数AvogadroANfANRTD:假设颗粒为球形,由Stokes定律: f=6r :介质黏度;r:质点半径Einstein第一分散公式: 结论:浓度梯度越大,质点分散越快;质点半径越小,分散才干越强,分散速度越快。ANrRTD6 1、景象 1827 年植物学家布朗用显微镜察看到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规那么的运动。 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景象。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,这种景象的本质没有得到阐明。 1903年发明了超显微镜,为研讨布朗运动提供了物质条件。 用超

17、显微镜可以察看到溶胶粒子不断地作不规那么“之字形的运动,从而可以测出在一定时间内粒子的平均位移。 经过大量察看,得出结论:粒子越小,布朗运动越猛烈。其运动猛烈的程度不随时间而改动,但随温度的升高而添加。 1905年和1906年爱因斯坦Einstein)和斯莫鲁霍夫斯基Smoluchowski)分别论述了Brown运动的本质。以为以为BrownBrown运动是分散介质分子以不同大小和不同方向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,由于遭到的力不的力对胶体粒子不断撞击而产生的,由于遭到的力不平衡,所以胶粒延续以不同方向、不同速度作不规那平衡,所以胶粒延续以不同方向、不

18、同速度作不规那么运动。随着粒子增大,撞击的次数增多,而作用力么运动。随着粒子增大,撞击的次数增多,而作用力抵消的能够性亦大。抵消的能够性亦大。当粒径大于5 m,Brown运动消逝。 Einstein以为,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根本概念和公式,得到Einstein布朗运动的公式为:32kT式中 是在察看时间t内粒子沿x轴方向的平均位移;xr为胶粒的半径;为介质的粘度;NA为阿伏加德罗常数。 公式把粒子的位移与粒子的大小、介质粘度、温度以及察看时间等联络起来。Einstein布朗运动公式rtNRTxA3 如图,设截面为单位面积

19、, 为粒子t时间内在程度方向的平均位移。截面间的间隔均为 。xx 找出距AB面 处的两根虚线,其浓度恰好为 和 。12x2c1c 在t 时间内,从两个方向经过AB面的粒子数分别为 和 ,因 ,那么自左向右经过AB面的净粒子数为:221cx21cc 112xc2121111()222ccxcxxc设 很小,浓度梯度:x12ddcccxxtxccDccx)()(21212122xDt这就是Einstein-Brown 位移方程。从布朗运动实验测出 ,就可求出分散系数D。x那么分散经过AB面的净粒子数与浓度梯度和分散时间t 成正比,得到 : 孔片法孔片由玻璃粉烧结而成,上面有许多小孔,孔径510m,

20、插在溶剂、溶液之间,小孔平均长度h、有效面积A,无法直接得到。 分散量:m=C2V2-C1V1测得m、t、c,利用知D值的物质求出h/A,然后测未知物的D。 tmcAhdxdcAdtdmD-/-利用利用D D的测定计算球形质点的半径的测定计算球形质点的半径 由爱因斯坦第一分散公式:由爱因斯坦第一分散公式:fANRTD可以求粒子半径可以求粒子半径 r。知 r 和粒子密度 ,可以计算粒子的摩尔质量。ANrRTD6ANrM334计算非球形胶粒的轴比值计算非球形胶粒的轴比值 胶粒外形偏离球体时,视为椭球体,求胶粒外形偏离球体时,视为椭球体,求旋转半径旋转半径a和最大旋转半径和最大旋转半径b,轴比,轴比

21、a/b表示胶表示胶粒偏离球体的程度粒偏离球体的程度 a/b=1 球体;球体; a/b1 长椭球体;长椭球体; a/b1 扁椭球体;扁椭球体; a/b1 棒形;棒形; a/b1 片状,带状片状,带状详细步骤:详细步骤:a、用其他方法依数性等测出待测、用其他方法依数性等测出待测物未溶剂化时的分子量,由此计算出等效球体的物未溶剂化时的分子量,由此计算出等效球体的阻力系数阻力系数f0f0=6r b、自分散系数、自分散系数D计算出实践的阻力系数计算出实践的阻力系数ff=RT/ (NAD)c、计算阻力系数比、计算阻力系数比f/f0,由此确定轴比由此确定轴比a/b,f/f0a/b34360343334ANM

22、fANMrANMANMVr例:某溶胶粒子的平均直径为42,溶胶的黏度为0.01P1P泊=0.1Pa s求25时胶粒的D,在1s内由于Brownian motion粒子沿x轴的 是多少? x解:D=RT/NAf= 8.314298/(6.02102363.142.110-9 0.010.1 )=1.0410-10(m2/s) = (2Dt) 1/2 = (21.0410-101)1/2=1.4410-5mx 溶胶是高度分散体系,胶粒一方面遭到重力吸引而下降,另一方面由于布朗运动促使浓度趋于均一。 当这两种效应相反的力相等时,粒子的分布到达平衡,粒子的浓度随高度不同有一定的梯度,如下图。 这种平衡

23、称为沉降分散平衡。1沉降速度沉降速度 介质中粒子介质中粒子(半径半径r,密度密度)所受重力为所受重力为grF)(33401下沉阻力下沉阻力F2=6r :粒子沉降速度粒子沉降速度F1=F2时,粒子匀速下降时,粒子匀速下降rgr6)(3340球形质点在液体中的沉降公式: 9)0(22:029grorgr结论:结论:a.a.其他条件一样时其他条件一样时,v,v与与r2r2成正比成正比,r,r,b.vb.v与介质与介质成反比成反比, ,增大介质增大介质,可提高粒子在介可提高粒子在介质中的稳定性质中的稳定性, ,加增稠剂。加增稠剂。 例例:直径为直径为1m的石英微尘,从高度为的石英微尘,从高度为1.7

24、m处人的呼处人的呼吸带附近降落到地面需求多少时间?知石英的密度吸带附近降落到地面需求多少时间?知石英的密度为为2.63103 kg/m3。空气黏度为。空气黏度为1.810-5 Pa s。 hhtsmgrgr985. 551089. 77 . 1/51089. 731015. 1981. 931063. 22)6105 . 029229)0(22:粉尘落到地面所需时间(的沉降速度解:粉尘在静止空气中定义定义:悬浮液是多分散体系,粒子有大有小,求悬浮液是多分散体系,粒子有大有小,求出其中一定大小粒子所占质量分数,即粒度分布,出其中一定大小粒子所占质量分数,即粒度分布,叫沉降分析。叫沉降分析。 分析

25、步骤分析步骤:thggrd029202922A.A.作沉降曲线作沉降曲线即称量不同时间颗粒的沉降质量所作的曲线即称量不同时间颗粒的沉降质量所作的曲线. .不同体系的沉降曲线不同体系的沉降曲线扭力天平表示图扭力天平表示图1-旋扭;旋扭;2-程度仪;程度仪;3-指针;指针;4-开关旋扭开关旋扭; 5-天平臂;天平臂;6-转盘转盘 在沉降时间t1时,对应的沉降量为W1。其分为两部分,一为直径d1在t1时刚好沉降完的一切颗粒,它的沉降量为n1,即对应t1时曲线的切线在纵轴上的截距值;另一部分为直径d1在t1时继续沉降的颗粒,其已沉降的部分为m1。 dtdwtWmWndtdwtm1111111cWnnS

26、1212cWnS22假设沉降是完全的,那么总沉降量WC即样品总量。 即为直径d1的颗粒在样品中所占的百分含量,即为直径d2的颗粒在样品中所占的百分含量, 即为直径介于d1和d2之间的一切颗粒在样品中所占的百分含量。 cWnS11B.依沉降曲线计算不同大小粒子所占质量百分比依沉降曲线计算不同大小粒子所占质量百分比SC.作作S-d图,即质点大小的积分分布图图,即质点大小的积分分布图D.作作dS/dd-d图,即质点大小的微分分布图图,即质点大小的微分分布图体系要求是质点大小不超越体系要求是质点大小不超越100m,浓度不超越浓度不超越1%质量分数的稀悬浮体。质量分数的稀悬浮体。悬浮体有聚结稳定性,即在

27、沉降时间内,悬浮体有聚结稳定性,即在沉降时间内,质点不发生明显的聚结。质点不发生明显的聚结。1)沉降公式沉降公式 在离心力场中,假设在离心力场中,假设为离心机的角速度,为离心机的角速度,x为旋转轴至粒子的间隔,那么离心加速度为旋转轴至粒子的间隔,那么离心加速度=2x 普通离心机的效率是地心引力的几千倍,而普通离心机的效率是地心引力的几千倍,而1924年发明了超离心机,转速可达年发明了超离心机,转速可达1016万转万转/分,分,离心加速度离心加速度约为重力的约为重力的100万倍。离心力场中,万倍。离心力场中,沉降公式仍适用,用离心加速度沉降公式仍适用,用离心加速度替代重力加速替代重力加速度度g,

28、粒子在沉降过程中,粒子在沉降过程中,x改动,改动,v也是变量,也是变量,v=dx/dt离心力和阻力相等时,离心力和阻力相等时, 324(60)3324(60)33242() 6ln0)2131dxrxrdtdxrdtrxxrttrx 222()()0212ln91rttxx 29 ln122()()021xxrtt or32224()()()00032()60662()02ln12()()021MNrxVxxAMdxMxr NAdtRTRTDr NADr NAdxRTMxDdtxRTxMDtt 求粒子的摩尔质量,沉降速度法 粒子小时,沉降力与反方向的分散力或浸透压平衡,粒子小时,沉降力与反方向

29、的分散力或浸透压平衡,构成下浓上稀的高度分布,即沉降构成下浓上稀的高度分布,即沉降-分散平衡。分散平衡。1、离心力场中、离心力场中 溶胶的浸透压溶胶的浸透压d=RTdc =RT dn/NA C:摩尔浓度,:摩尔浓度, n:单位体积粒子数:单位体积粒子数 在在1 cm2的截面,厚度的截面,厚度dx的一层内,粒子数为的一层内,粒子数为ndx,故,故离心力为:离心力为: 3232244()()()()()00033MrxndxrxCN dxxCdxA 平衡时,浸透压与离心力相等,即:可求质点的摩尔质量可求质点的摩尔质量沉降平衡法沉降平衡法 2()0MRTdCxCdx2()02211222()()02

30、21ln21222ln2ln11222222()()(1)()002121MCxdCxdxCxRTCMxxCCRTCCRTRTCCorMxxVxx 都可用来求粒子的摩尔质量,当离心加速度都可用来求粒子的摩尔质量,当离心加速度仅是重力加速度仅是重力加速度g的的104105倍,即倍,即小时,用沉小时,用沉降平衡法,此时粒子产生浓度差,从而使产生的降平衡法,此时粒子产生浓度差,从而使产生的反方向的分散作用或浸透压足以与沉降力抗反方向的分散作用或浸透压足以与沉降力抗衡,构成沉降平衡。衡,构成沉降平衡。例:在某内径为例:在某内径为0.02 m的管中盛油,使直的管中盛油,使直径径1.58810-3 m的钢

31、球从其中落下,下降的钢球从其中落下,下降0.15 m需时需时16.7 s,知油和钢球的密度分别,知油和钢球的密度分别为为960和和7650 kg/m3,求油的黏度?,求油的黏度?解:下降速度解:下降速度 =h/t=0.15/16.7 r=d/2=7.9410-4 m 4/3 r3(球球-油油)g=6r =2r2(球球-油油)g/9=2(7.9410-4)2(7650 - 960)9.8/(90.15/16.7)=1.023 Pa s例:在离心机中离心例:在离心机中离心AgCl溶胶溶胶10分钟,分钟,起始界面位置起始界面位置x1=0.09 m,终止时界面,终止时界面位置位置x2=0.14 m,计

32、算溶胶质点半径。,计算溶胶质点半径。知粒子密度为知粒子密度为5.6103 kg/m3,分散介,分散介质密度质密度1103 kg/m3,离心机转速,离心机转速n=1000转转/min,介质黏度,介质黏度110-3 Pa s。 解:将离心机转速换算为角速度解:将离心机转速换算为角速度:=2n/60=23.141000/60=105 s-123 0.149 ln910 ln70.0912.6 102322()()2 (5.6 1) 10 105 10 6002 1xxrmtt 1、在、在287K进展胶乳微粒的布朗运动实验,在进展胶乳微粒的布朗运动实验,在30秒内,测秒内,测得微粒的平均位移为得微粒的

33、平均位移为6.83 10-4cm。试以此结果求阿伏。试以此结果求阿伏加德罗常数加德罗常数NA?设微粒半径为?设微粒半径为2.1210-5cm。分散介质。分散介质水的粘度水的粘度0.0012Pas。2、在转速为、在转速为n=1800转转/min的离心机中离心的离心机中离心8 min,AgCl 丙酮溶胶界面从丙酮溶胶界面从x1=0.05 m移至移至x2=0.10 m,计算,计算AgCl质质点大小。知粒子密度为点大小。知粒子密度为5.6103 kg/m3,分散介质密度,分散介质密度0.79103 kg/m3,介质黏度,介质黏度0.3310-3 Pa s。3、质点半径为、质点半径为110-7m,分散相

34、密度为,分散相密度为2103kg/m3,分,分散介质密度散介质密度1103kg/m3,介质黏度,介质黏度110-3Pa s,离心加,离心加速度速度200g,计算并比较质点在重力场和离心力场中的沉,计算并比较质点在重力场和离心力场中的沉降速度。降速度。光散射景象 Tyndall效应 Rayleigh公式 乳光计原理 超显微镜 当光束经过分散体系时,一部分自在地经过,一部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在400700 nm之间。 1当光束经过粗分散体系,由于粒子大于入射光的波长,主要发生反射,使体系呈现混浊。 2当光束经过胶体溶液,由于胶粒直径小于可见光波长,主要发生散射,可以看见乳白色的光柱

35、。 3当光束经过分子溶液,由于溶液非常均匀,散射光因相互关涉而完全抵消,看不见散射光。 光是一种电磁波,照射溶胶时,分子中的电子分布发生位移而产生偶极子,这种偶极子像小天线一样向各个方向发射与入射光频率一样的光,这就是散射光。 分子溶液非常均匀,这种散射光因相互关涉而完全抵消,看不到散射光。 溶胶是多相不均匀体系,在胶粒和介质分子上产生的散射光不能完全抵消,因此能察看到散射景象。 B、本质:胶粒对光的散射。Tyndall效应实践上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。 A、景象:1869年Tyndall发现,假设令一束会聚光经过溶胶,从侧面即与光束垂直的方向可以看到一个发光的圆锥体,这就是T

36、yndall效应。其他分散体系也会产生一点散射光,但远不如溶胶显著。 C、特点:只能从侧面察看到,正对入射光的方向看不见。 A、公式: 1871年,Rayleigh研讨了大量的光散射景象,对于粒子直径在47nm以下的溶胶,导出了散射光总能量的计算公式,称为Rayleigh公式:式中:I0 入射光强度, c 单位体积中粒子数 入射光波长, v 每个粒子的体积 分散介质折射率, 分散相的折射率1n2n222324221()0422221nncvIInnB、条件:、条件:粒子是球形;粒子是球形;非导体;非导体;粒子直径粒子直径47nm小于入射光波长小于入射光波长粒子间无相互作用粒子间无相互作用C、从

37、、从Rayleigh公式可得出如下结论:公式可得出如下结论:. . 散射光总能量与入射光波长的四次方成反比。入散射光总能量与入射光波长的四次方成反比。入射光波长愈短,散射愈显著。所以可见光中,蓝、紫射光波长愈短,散射愈显著。所以可见光中,蓝、紫色光散射作用强。色光散射作用强。. .分散相与分散介质的折射率相差愈显著,那么散分散相与分散介质的折射率相差愈显著,那么散射作用亦愈显著。射作用亦愈显著。.散射光强度与单位体积中的粒子数散射光强度与单位体积中的粒子数c成正比。成正比。. .散射光强度与粒子体积的平方成正比。散射光强度与粒子体积的平方成正比。细小粒子的散射光强度:细小粒子的散射光强度: 2

38、22292221()(1cos)022224221CVnnIInnIR:方向的散射光强度;: 观察者与入射光方向的夹角R:观察者距样品的距离 散射光在与入射光垂直的方向=90上最小;随着与入射光方向接近而逐渐加强;散射光强度以入射光方向,垂直入射光方向为对称轴,在和180-方向上强度一样;在=0或180时,强度最大。较大粒子的散射光较大粒子的散射光 当粒子当粒子d/10 超越超越Rayleigh定律的条件,散射定律的条件,散射光强度的分布将发生改动,其对称性将被破坏。光强度的分布将发生改动,其对称性将被破坏。 在与入射光射出的方向成锐角时,散射光强度在与入射光射出的方向成锐角时,散射光强度大。

39、大。 1 1、溶胶对光的选择性吸收规律、溶胶对光的选择性吸收规律对可见光各部分的吸收很弱且大致一样,溶胶对可见光各部分的吸收很弱且大致一样,溶胶无色无色能较强地吸收某一波长的光,那么透过光该波能较强地吸收某一波长的光,那么透过光该波长部分变弱,透过光呈现该波长光的补色长部分变弱,透过光呈现该波长光的补色2 2、BeerBeer定律定律 纯液体和真溶液中光吸收的根本规纯液体和真溶液中光吸收的根本规律律00EcdII eIIc、 :透过光和入射光强度; : 溶液浓度E:吸收系数,表示物质对光的吸收能力 d:吸收层厚度溶液中溶液中溶胶溶胶 非均相体系,除了光的吸收,还有光的散非均相体系,除了光的吸收

40、,还有光的散射射Beer定律变为:定律变为: 0E AcdII e()E:吸收系数,胶粒无色(不吸收光线)E=0A:散射系数,是粒子半径的函数E+A:消光系数 当分散相和分散介质等条件都一样时,Rayleigh公式可改写成:42cvKI当入射光波长不变,代入上式可得:334rv626121rrII 坚持浓度一样2121ccII 坚持粒子大小一样 假设知一种溶液的散射光强度和粒子半径或浓度,测定未知溶液的散射光强度,就可以知道其粒径或浓度,这就是乳光计。6crKI 1、普通显微镜、普通显微镜2 sin5005001):2502 1 15001.333):1882 1.333 15001.575):1592 1.575 1dnnnmndnmndnmndnm 可视分辨率:物体和接物镜间介质的折射率:被观察物体轴点发出的光与射于接物镜上边缘线间夹角,常取90 。当空气中(水中(油中( 运用=

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