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1、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
2、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
3、,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
4、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.
5、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,溶液粘度103 Pas。计算r=107 m粒子下沉0.1 m所需的时间和平衡时粒子浓度降低一半的高度。,t=4.59 s,h=6.831014 m,解,接下节,