1、 物理化学物理化学()PHYSICAL CHEMISTRY(24)第十二章第十二章 胶体化学简介胶体化学简介 Introduction of colloid chemistry12.1 分散系统和胶体分散系统和胶体(dispersed system and colloid)一种或多种物质分散在另一种物质中所构成的系统称为分散系统。分散系统。前者称为分散相分散相，后者称为分散介质。分散介质。分散系统的分类：分散系统的分类：分散系统均相分散系统(溶液、气体混合物）多相分散系统粗分散系统(d 10-7m)胶体(10-7m d 10-9 m)胶体溶胶（sol)大分子溶液(亲液溶胶）（憎液溶胶）憎液溶胶
2、的基本特征：高度的分散性，高度的分散性，多相性，多相性，热力学不稳定性热力学不稳定性12.2 溶胶的动力性质溶胶的动力性质 Dynamic properties of sol 1.布朗运动布朗运动(Brownian motion,1827)胶体粒子由于分散介质分子的撞击而引起的不规则运动。vEinstein 方程(球形粒子运动公式)3(21rtLRTxX:时间t 内粒子沿 x 方向移动的平均距离r:粒子的半径:分散介质的粘度L:Avogadro常数2.扩散扩散(Diffusion)由于布朗运动的存在,当溶胶中的胶粒存在浓度梯度时,就会发生扩散.Ficks first law dxdcDAdtd
3、mdm/dt:扩散速率(单位时间通过某一截面的胶 粒的质量)D:扩散系数(单位浓度梯度下在单位时间 内通过单位面积截面的胶粒的质量)A:胶粒扩散通过截面的面积dc/dx:在 x 方向上的浓度梯度Ficks Second law )(dxdcDdxddtdc 61 rLRTD(适用于球形粒子)3.沉降与沉降平衡沉降与沉降平衡(sedimentation and sedimentation equilibrium)当溶胶中粒子的密度大于分散介质的密度时,在重力作用下,就会发生沉降.从而产生由下而上的浓度梯度fwfd当作用于粒子上的重力fw 与扩散力fd 相等时,溶胶的浓度梯度不再随时间而变,称系统
4、达到了沉降平衡。沉降平衡。fwh1h2溶胶中的粒子在高度h 处的重力势能ghr）介质粒子(34 3r：粒子半径粒子，介质：分别为粒子和介质 的密度 Boltzmann 分布定律：)exp()exp(NN 2121kTkT溶胶粒子随高度的分布公式 /)(gL(34exp 12312RThhrNN）介质粒子在粗分散系统中,当扩散力不足以抗衡重力时,粒子将发生沉降。当沉降速率达一定值时，重力与阻力相等，此时沉降速率为：(92 2grv）介质粒子应用：落球式粘度计 沉降分析扭力天平wt4.渗透压渗透压 Vn RTn:溶胶中所含胶粒的摩尔数。V:溶胶的体积 一般溶胶的渗透压 大分子溶液的渗透压)1(23
5、2cBcBMRTcVirial 方程B2、B3 virial 系数。c：kg/m3 l 0MRTcimc/c 对c作图，由截距可得分子量M（或数均分子量）聚电解质的渗透压-Donnan 平衡天然的生物聚合体大多是聚电解质PXz P z+zX-P-(c1)Cl-(c2)Na+(zc1)Na+(c2)P-(c1)Cl-(c2-x)Na+(zc1+x)Na+(c2-x)Cl-(x)内 （膜）外渗透平衡时 内外外内外内ClClNaNaNaClNaClaaaaaa 2 2122czccx 1 21czcNaClNaCl内外为了保持电中性外外内内ClNazcClNa 1 )1(211内内外NazcNaNa
6、 )(RTcc外内)410001(22yMczMRTcc：蛋白质浓度 g ml-1M:蛋白质分子量y：膜内Na+的浓度12.3 胶体的电学性质胶体的电学性质 Electric properties of colloid 1.电动现象电动现象(1)电泳(electrophoresis)(+)(-)在外加电场作用下，胶体粒子在分散介质中定向移动的现象称为电泳电泳(2)电渗(electro-osmosis)粘土(+)(-)在外加电场作用下，分散介质的定向移动现象称为电渗。电渗。在外加电场作用下，分散相和分散介质的相对移动现象统称为电动电动现象现象。2.胶粒的带电特征胶粒的带电特征(1)吸附 由于胶粒
7、颗粒度小,具有巨大的表面能,因此有吸附分散介质中的离子,以降低其表面能的趋势。Fajans Rule 具有与胶粒化学组成相同的离子优先被吸附。例：AgNO3+KI AgI+KNO3 若 AgNO3过量，则AgI胶粒吸附Ag 而带正电 若 KI过量，则AgI胶粒吸附I 而带负电。(2)电离SiO2 溶胶表面水解 SiO2 H2O H2SiO3 若溶液显酸性 H2SiO3 HSiO2+OH-OH进入溶液，而使胶粒带正电 若溶液显碱性 H2SiO3 HSiO3+H H进入溶液，而使胶粒带负电 3.胶粒的双电层结构胶粒的双电层结构Helmholtz 平板电容器理论平板电容器理论+_GouyChapma
8、n 扩散双电层模型+_ _ _ _ _ _ 紧密层扩散层电势Stern扩散双电层模型扩散双电层模型 反号离子溶剂分子扩散层紧密层（Stern层）滑移界面（Stern面）扩散双电层模型扩散双电层模型胶粒表面吸附离子反号离子紧密层扩散层(离子和溶剂化分子）电势电势：胶粒表面滑移界面处的电势。胶粒表面热力学电势和电动电势（电势）的区别：发生在不同的部位；大小不同，一般情况下电势只是热力学电势的一部分，其绝对值小于。只取决于被吸附的离子和溶胶中的反号 离子的活度,而电势的值还与溶胶中外加 电解质有关。当溶胶中有外加电解质存在时，可使紧密 层中反粒子浓度增加，扩散层变薄，电 势的绝对值减小，甚至变为零或
9、相反的值。胶粒的电泳速率与电势的关系：4r E：分散介质的介电常数：分散介质的粘度E：外加电场强度4.溶胶的胶团结构溶胶的胶团结构(AgI)mI-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+AgNO3+KI AgI+KNO3KI过量(AgI)m nI-,(n-x)K+x-xK+胶核胶粒胶团紧密层扩散层胶粒=胶核+被吸附离子+紧密层反离子胶团=胶粒+扩散层反离子12.4 溶胶的光学性质溶胶的光学性质 Optical property of solTyndall Effect 当一束可见光射入分散体系时,若分散相粒子直径大于入射光波长,则发生反射;若分散相粒子的直径小于光的
10、波长,则发生光的散射（散射光又称为乳光）。可见光波长：400nm Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+对一价阴离子：F-Cl-Br-NO3-I-(c)与胶粒电性相同的离子，一般说来，价数 越高，水合半径越小，聚沉能力越弱。(2)溶胶的相互聚沉作用 当两种带相反电荷的溶胶所带电量相等时，相互混合也会发生聚沉。(3)高分子化合物的作用 在溶胶中加入少量高分子化合物可使溶胶聚沉，称为敏化作用敏化作用(絮凝作用)。在溶胶中加入足够多的高分子化合物，则会阻止溶胶的聚沉，称为空间空间保护作用保护作用。3.胶体的聚沉理论胶体的聚沉理论-DLVO理论理论 (Deijaguin-Landau-Verwey-Ov
11、enbeek)(1)质点间的范德华吸引能胶粒之间的相互作用可看作是分子作用的加和 12 HrAVaH:两球表面之间的最短距离r:胶粒半径A：Hamaker常数（与物质有关 10-1910-20 J)在介质中，)(2介质质点AAA若两个球形粒子体积相等只要我们坚持了，就没有克服不了的困难。或许，为了将来，为了自己的发展，我们会把一件事情想得非常透彻，对自己越来越严，要求越来越高，对任何机会都不曾错过，其目的也只不过是不让自己随时陷入逆境与失去那种面对困难不曾屈服的精神。但有时，“千里之行，始于足下。”我们更需要用时间持久的用心去做一件事情，让自己其中那小小的浅浅的进步，来击破打破突破自己那本以为
12、可以高枕无忧十分舒适的区域，强迫逼迫自己一刻不停的马不停蹄的一直向前走，向前看，向前进。所有的未来，都是靠脚步去丈量。没有走，怎么知道，不可能；没有去努力，又怎么知道不能实现？幸福都是奋斗出来的。那不如，生活中、工作中，就让这“幸福都是奋斗出来的”完完全全彻彻底底的渗入我们的心灵，着心、心平气和的去体验、去察觉这一种灵魂深处的安详，侧耳聆听这仅属于我们自己生命最原始最动人的节奏。但，这种聆听，它绝不是仅限于、执着于“我”，而是观察一种生命状态能够扩展和超脱到什么程度，也就是那“幸福都是奋斗出来的”深处又会是如何？生命不止，奋斗不息！又或者，对于很多优秀的人来说，我们奋斗了一辈子，拼搏了一辈子，
13、也只是人家的起点。可是，这微不足道的进步，对于我们来说，却是幸福的，也是知足的，因为我们清清楚楚的知道自己需要的是什么，隐隐约约的感觉到自己的人生正把握在自己手中，并且这一切还是通过我们自己勤勤恳恳努力，去积极争取的!“宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。”当我们坦然接受这人生的终局，或许，这无所皈依的心灵就有了归宿，这生命中觅寻处那真正的幸福、真正的清香也就从此真正的灿烂了我们的人生。一生有多少属于我们的时光？陌上的花，落了又开了，开了又落了。无数个岁月就这样在悄无声息的时光里静静的流逝。童年的玩伴，曾经的天真，只能在梦里回味，每回梦醒时分，总是多了很多伤感。不知不觉中，走过了青春年少，走过了人
14、世间风风雨雨。爱过了，恨过了，哭过了，笑过了，才渐渐明白，酸甜苦辣咸才是人生的真味！生老病死是自然规律。所以，面对生活中经历的一切顺境和逆境都学会了坦然承受，面对突然而至的灾难多了一份从容和冷静。这世上没有什么不能承受的，只要你有足够的坚强！这世上没有什么不能放下的，只要你有足够的胸襟！一生有多少属于我们的时光？当你为今天的落日而感伤流泪的时候，你也将错过了明日的旭日东升；当你为过去的遗憾郁郁寡欢，患得患失的时候，你也将忽略了沿途美丽的风景，淡漠了对未来美好生活的憧憬。没有十全十美的生活，没有一帆风顺的旅途。波平浪静的人生太乏味，抑郁忧伤的人生少欢乐，风雨过后的彩虹最绚丽，历经磨砺的生命才丰盈
15、而深刻。见过了各样的人生：有的轻浮，有的踏实；有的喧哗，有的落寞；有的激扬，有的低回。肉体凡胎的我们之所以苦恼或喜悦，大都是缘于生活里的际遇沉浮，走不出个人心里的藩篱。也许我们能挺得过物质生活的匮乏，却不能抵挡住内心的种种纠结。其实幸福和欢乐大多时候是对人对事对生活的一种态度，一花一世界，一树一菩提，就是一粒小小的沙子，也有自己精彩的乾坤。如果想到我们终有一天会灰飞烟灭，一切象风一样无影亦无踪，还去争个什么？还去抱怨什么？还要烦恼什么？未曾生我谁是我？生我之时我是谁？长大成人方是我，合眼朦胧又是谁？一生真的没有多少时光，何必要和生活过不去，和自己过不去呢。你在与不在，太阳每天都会照常升起；你愁
16、与不愁，生活都将要继续。时光不会因你而停留，你却会随着光阴而老去。有些事情注定会发生，有的结局早已就预见，那么就改变你可以改变的，适应你必须去适应的。面对幸与不幸，换一个角度，改变一种思维，也许心空就不再布满阴霾，头上就是一片蔚蓝的天。一生能有多少属于我们的时光，很多事情，很多人已经渐渐模糊。而能随着岁月积淀下来，在心中无法忘却的，一定是触动心灵，甚至是刻骨铭心的，无论是伤痛是欢愉。人生无论是得意还是失意，都不要错过了清早的晨曦，正午的骄阳，夕阳的绚烂，暮色中的朦胧。经历过很多世态炎凉之后，你终于能懂得：谁会在乎你？你又何必要别人去在乎？生于斯世，赤条条的来，也将身无长物的离开，你在世上得到的
17、，失去的，最终都会化作尘埃。原本就不曾带来什么，所以也谈不到失去什么，因此，对自己经历的幸与不幸都应怀有一颗平常心有一颗平常心，面对人生小小的不如意或是飞来横祸就能坦然接受，知道人有旦夕祸福，这和命运没什么关系；有一颗平常心，面对台下的鲜花掌声和头上的光环，身上的浮名都能清醒看待。花不常开，人不常在。再热闹华美的舞台也有谢幕的时候；再奢华的宴席，悠扬的乐曲，总有曲终人散的时刻。春去秋来，我们无法让季节停留；同样如同季节一样无法挽留的还有我们匆匆的人生。谁会在乎你？生养我们的父母。纵使我们有千般不是，纵使我们变成了穷光蛋，唯有父母会依然在乎！为你愁，为你笑，为你牵挂，为你满足。这风云变幻的世界，
18、除了父母，不敢在断言还会有谁会永远的在乎你！看惯太多海誓山盟的感情最后星流云散；看过太多翻云覆雨的友情灰飞烟灭。你春风得意时前呼后拥的都来锦上添花；你落寞孤寂时，曾见几人焦急赶来为你雪中送炭。其实，谁会在乎你？除了父母，只有你自己。父母待你再好，总要有离开的时日；再恩爱夫妻，有时也会劳燕分飞，孩子之于你，就如同你和父母；管鲍贫交，俞伯牙和钟子期，这样的肝胆相照，从古至今有几人？不是把世界想的太悲观，世事白云苍狗，要在纷纷扰扰的生活中，懂得爱惜自己。不羡慕如昙花一现的的流星，虽然灿烂，却是惊鸿一瞥；宁愿做一颗小小的暗淡的星子，即使不能同日月争辉，也有自己无可取代的位置其实，也不该让每个人都来在乎
19、自己，每个人的人生都是单行道，世上绝没有两片完全相同的树叶。大家生活得都不容易，都有自己方向。相识就是缘分吧，在一起的时候，要多想着能为身边的人做点什么，而不是想着去得到和索取。与人为善，以直报怨，我们就会内心多一份宁静，生活多一份和谐没有谁会在乎你的时候，要学会每时每刻的在乎自己。在不知不觉间，已经走到了人生的分水岭，回望过去生活的点滴，路也茫茫，心也茫茫。少不更事的年龄，做出了一件件现在想来啼笑皆非的事情：斜阳芳草里，故作深沉地独对晚风夕照；风萧萧兮，渴望成为一代侠客；一遍遍地唱着罗大佑的童年，期待着做那个高年级的师兄；一天天地幻想，生活能轰轰烈烈。没有刀光剑影，没有死去活来，青春就在浑浑
20、噩噩、懵懵懂懂中悄然滑过。等到发觉逝去的美好，年华的可贵，已经被无可奈何地推到了滚滚红尘。从此，青春就一去不回头。没有了幻想和冲动，日子就像白开水一样平淡，寂寞地走过一天天，一年年。涉世之初，还有几分棱角，有几许豪情。在碰了壁，折了腰之后，终于明白，生活不是童话，世上本没有白雪公主和青蛙王子，原本是一张白纸似的人生，开始被染上了光怪陆离的色彩。你情愿也罢，被情愿也罢，生存，就要适应身不由己，言不由衷的生活。人到中年，突然明白了许多：人生路漫漫，那是说给还不知道什么叫人生的人说的，人生其实很短暂，百年一瞬间；世事难预料，是至理名言，这一辈子，你遇见了谁，擦肩而过了谁，谁会是你真心的良朋益友，谁会和你牵手相伴一生，
