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1、8胶体分散系统胶体分散系统8.1分散系统的分类与溶胶分散系统的分类与溶胶珍珠的成分：主体为碳酸钙珍珠的成分：主体为碳酸钙CaCO3(约占约占8286%)，矿物名称为文石，矿物名称为文石(又称霰石又称霰石)，珍珠角，珍珠角质质1014%，水，水2%。珍珠的成分珍珠的成分把一种或几种把一种或几种物质分散在另一种物质分散在另一种物质中就构成分散物质中就构成分散体系。其中，体系。其中，被分被分散的物质称为分散散的物质称为分散相相（dispersedphase），），另一种物另一种物质称为分散介质质称为分散介质（dispersingmedium)。例如：云，牛奶，珍珠例如：云，牛奶，珍珠分散体系通常有三
2、种分类方法：分散体系通常有三种分类方法：分子分散体系分子分散体系胶体分散体系胶体分散体系粗分散体系粗分散体系按分散相粒子的大小分类：按分散相粒子的大小分类：按分散相和介质的聚集状态分类：按分散相和介质的聚集状态分类：液溶胶液溶胶固溶胶固溶胶气溶胶气溶胶按胶体溶液的稳定性分类：按胶体溶液的稳定性分类： 憎液溶胶憎液溶胶亲液溶胶亲液溶胶按大小分类按大小分类1.分子分散体系分子分散体系 分散相与分散介质以分子或离子形式彼此分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是混溶，没有界面，是均匀的单相均匀的单相，分子半径大，分子半径大小在小在10-9 m以下以下 。通常把这种体系称为真溶液，。通常
3、把这种体系称为真溶液，如如CuSO4溶液。溶液。2.胶体分散体系胶体分散体系 分散相粒子的半径在分散相粒子的半径在1nm100nm之间的体之间的体系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将也有的将1nm1000nm之间的粒子归入胶体范畴。之间的粒子归入胶体范畴。3.粗分散体系粗分散体系 当分散相粒子大于当分散相粒子大于1000nm,目测是混浊不均目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。按聚集状态分类按聚集状态分类1.液溶胶液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散将液体作为分散介质所形成的溶
4、胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：A.液液-固溶胶固溶胶 如油漆，如油漆，AgI溶胶溶胶B. .液液- -液溶胶液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液如牛奶，石油原油等乳状液C. .液液- -气溶胶气溶胶 如泡沫如泡沫2.固溶胶固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶：散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶：A.固固-固溶胶固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金如有色玻璃，不完全互溶的合金B. .固固- -液溶胶液溶胶 如珍珠，某些宝石如珍珠，某些宝石C. .固固- -气溶胶气溶胶
5、 如泡沫塑料，沸石分子筛如泡沫塑料，沸石分子筛按聚集状态分类按聚集状态分类3.气溶胶气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成气相为固体或液体时，形成气-固或气固或气-液溶胶，液溶胶，但但没有气没有气-气溶胶气溶胶，因为不同的气体混合后是单相，因为不同的气体混合后是单相均一体系，不属于胶体范围均一体系，不属于胶体范围.A.气气-固溶胶固溶胶 如烟，含尘的空气如烟，含尘的空气B. .气气- -液溶胶液溶胶 如雾，云如雾，云按聚集状态分类按聚集状态分类1.憎液溶胶憎液溶胶 半径在半径在1nm100nm之间的难溶物固体粒之间的难溶物固体
6、粒子分散在液体介质中，有很大的相界面，易子分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，聚沉，是热力学上的不稳定体系。是热力学上的不稳定体系。 一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是再形成溶胶，是一个不可逆体系，如氢氧化一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。铁溶胶、碘化银溶胶等。 这是胶体分散体系中主要研究的内容。这是胶体分散体系中主要研究的内容。按稳定性分类按稳定性分类2.亲液溶胶亲液溶胶 半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合
7、物凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。学上稳定、可逆的体系。(AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |_|胶核胶粒胶团憎液溶胶憎液溶胶实例实例（1）特有的分散程度）特有的分散程度 粒子的大小在粒子的大小在10-910-7m之间，因而扩散较之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性稳定性 和乳光现象。和乳光现象。（2）多相不均匀性多相不均匀性 具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，有的保持
8、了该难溶盐的原有晶而成，结构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小不一，与介质之间有明显体结构，而且粒子大小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。的相界面，比表面很大。（3）热力学不稳定性热力学不稳定性 因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳定体系，有自发降低表面自由能的热力学不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。憎液溶胶憎液溶胶 形成憎液溶胶的形成憎液溶胶的必要条件必要条件是：是： （1 1）分散相的溶解度要小；分散相的溶解度要小； （2 2）还必须有稳定剂存在
9、，否则胶粒易聚还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而聚沉。结而聚沉。 胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核胶核； 然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的了带与紧密层相同电荷的胶粒胶粒；胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团胶团。 胶核吸
10、附离子是有选择性的，首先吸附胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相同的某种离子，用同离子效应使与胶核中相同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。胶核不易溶解。 若无相同离子，则首先吸附水化能力较若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱的负离子，所以自然界中的胶粒大多带负弱的负离子，所以自然界中的胶粒大多带负电，如泥浆水、豆浆等都是负溶胶。电，如泥浆水、豆浆等都是负溶胶。 例例1 1：AgNO3+ +KIKNO3+ + AgI过量的过量的KI作稳定剂作稳定剂胶团的结构表达式胶团的结构表达式： (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |_|胶核胶粒胶团胶团的图示式：胶团结构胶团
11、结构例例2 2：AgNO3+ +KIKNO3+ + AgI过量的过量的AgNO3作稳定剂作稳定剂胶团的结构表达式：胶团的结构表达式： (AgI)mnAg+(n-x)NO3x+x NO3 |_|_|胶核胶粒胶团 胶团的图示式：胶团的图示式：习题习题:P379,8-10 作为憎液溶胶基本质点的胶粒作为憎液溶胶基本质点的胶粒并非都是球并非都是球形形，而胶粒的形状对胶体性质有重要影响。，而胶粒的形状对胶体性质有重要影响。 质点为球形的，流动性较好；若为带状质点为球形的，流动性较好；若为带状的，则流动性较差，易产生的，则流动性较差，易产生触变现象触变现象。触变现象触变现象:搅拌时易流动搅拌时易流动,静止
12、时堆积较厚也不流静止时堆积较厚也不流淌淌.例如水泥例如水泥.例如：（例如：（1 1）聚苯乙烯胶乳是球形质点）聚苯乙烯胶乳是球形质点（2 2） V2 2O5 5 溶胶是带状的质点溶胶是带状的质点（3 3） Fe(OH)3 溶胶是丝状的质点溶胶是丝状的质点本节完本节完8.2溶胶的制备与净化溶胶的制备与净化溶胶的制备溶胶的制备 （1 1）分散法分散法 1 1. .研磨法研磨法 2.2.胶溶法胶溶法 3.3.超声波分散法超声波分散法 4.4.电弧法电弧法（2 2）凝聚法凝聚法 1.1.化学凝聚法化学凝聚法 2.2.物理凝聚法物理凝聚法溶胶的净化溶胶的净化 （1 1）渗析法渗析法（2 2）超过滤法超过滤
13、法记住总的原则记住总的原则,见识下面的各种方法见识下面的各种方法 制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分散体系的范围之内，并加入适当的稳胶体分散体系的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方法大致可分为两类：定剂。制备方法大致可分为两类： （1 1）分散法分散法 用机械、化学等方法使固体的粒子变小。用机械、化学等方法使固体的粒子变小。 （2 2）凝聚法凝聚法 使分子或离子聚结成胶粒使分子或离子聚结成胶粒用这两种方法直接制出的粒子称为用这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。原级粒子。 视具体制备条件不同，这些粒子又视具体制备条件不同，这些粒子又可以聚集成较大的可以
14、聚集成较大的次级粒子次级粒子。 通常所制备的溶胶中粒子的大小不是通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的，是一个均一的，是一个多级分散体系多级分散体系。1 1. .研磨法研磨法 用机械粉碎的方法将固体磨细。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，对于这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，柔韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研将废轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。磨。 胶体磨的形式很多，其分散能力因构造胶体磨的形式很多，其分散能力因构造和转速的不同而不同。和转速的不同而不同。盘式胶体磨盘式胶体磨转速约每
15、分钟转速约每分钟1万万 2万转。万转。A为空心转轴，与为空心转轴，与C盘盘相连，向一个方向旋转，相连，向一个方向旋转，B盘向另一方向旋转。盘向另一方向旋转。 分散相、分散介质和稳定分散相、分散介质和稳定剂从空心轴剂从空心轴A A处加入，从处加入，从C盘盘与与B盘的狭缝中飞出，用两盘盘的狭缝中飞出，用两盘之间的应切力将固体粉碎，可之间的应切力将固体粉碎，可得得1000nm左右的粒子。左右的粒子。 2 2 胶溶法胶溶法又称又称解胶法解胶法，仅仅是将新鲜的凝，仅仅是将新鲜的凝聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入适聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的稳定剂。当的稳定剂。 这种稳定剂又称这种稳
16、定剂又称胶溶剂胶溶剂。根据胶核所能吸。根据胶核所能吸附的离子而选用合适的电解质作胶溶剂。附的离子而选用合适的电解质作胶溶剂。 这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，这种方法一般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，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，洗涤，然后尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形成溶胶。形成溶胶。 例如：例如：AgCl(新鲜沉淀）新鲜沉淀）AgCl(溶胶）溶胶）Fe(OH)3（新鲜沉淀）（新鲜沉淀） Fe(OH)3( (溶胶）溶胶） 3 3. .超声分散法超声分散法 这种方法目前只用来制备乳状液。这种方法目前只
17、用来制备乳状液。 如图所示，将分散相和如图所示，将分散相和分散介质两种不混溶的液体分散介质两种不混溶的液体放在样品管放在样品管4 4中。样品管固中。样品管固定在变压器油浴中。定在变压器油浴中。 在两个电极上通入高在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石频电流，使电极中间的石英片发生机械振荡，使管英片发生机械振荡，使管中的两个液相均匀地混合中的两个液相均匀地混合成乳状液。成乳状液。 4 4. .电弧法电弧法 1 1. .化学凝聚法化学凝聚法 通过各种化学反应使生成物呈过饱和状通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，使初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在态，使初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存
18、在下形成溶胶，这种稳定剂一少量稳定剂存在下形成溶胶，这种稳定剂一般是某一过量的反应物。例如：般是某一过量的反应物。例如：A. .复分解反应制硫化砷溶胶复分解反应制硫化砷溶胶 2H3AsO3（稀）（稀）+3H2SAs2S3（溶胶）（溶胶）+6H2OB.水解反应制氢氧化铁溶胶水解反应制氢氧化铁溶胶FeCl3（稀）（稀）+3H2O（热）（热）Fe(OH)3（溶胶）（溶胶）+3HCl C. .氧化反应制备硫溶胶氧化反应制备硫溶胶 2H2S( (稀）稀）+SO2( (g) ) 2H2O+3S( (溶胶）溶胶） Na2S2O3+2HCl2NaCl+H2O+SO2+S( (溶溶胶）胶） E.离子反应制氯化银
19、溶胶离子反应制氯化银溶胶AgNO3（稀）（稀）+KCl（稀）（稀）AgCl( (溶胶）溶胶）+KNO3D.还原反应制金溶胶还原反应制金溶胶2HAuCl4( (稀）稀）+3HCHO+11KOH 2Au( (溶胶）溶胶）+3HCOOK+8KCl+8H2O 2. 2.物理凝聚法物理凝聚法 A. . 更换溶剂法更换溶剂法 利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来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。制备溶胶，而且两种溶剂要能完全互溶。 例例1 1. .松香易溶于乙醇而难溶于水，将松香的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水溶胶乙醇溶液滴入水中
20、可制备松香的水溶胶 。 例例2 2. .将硫的丙酮溶液滴入将硫的丙酮溶液滴入90左右的热水中，左右的热水中，丙酮蒸发后，可得硫的水溶胶。丙酮蒸发后，可得硫的水溶胶。例图：例图：将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶。将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶。4金属钠，金属钠，2苯苯, ,5液氮。液氮。 B. .蒸气骤冷法蒸气骤冷法罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶。罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶。 先将体系抽真空，然后先将体系抽真空，然后适当加热管适当加热管2和管和管4，使钠和，使钠和苯的蒸气同时在管苯的蒸气同时在管5外壁凝外壁凝聚。除去管聚。除去管5中的液氮，凝中的
21、液氮，凝聚在外壁的混合蒸气融化，聚在外壁的混合蒸气融化，在管在管3中获得钠的苯溶胶。中获得钠的苯溶胶。蒸蒸气气骤骤冷冷法法在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备电解质，如制备Fe(OH)3溶胶时生成的溶胶时生成的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胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。净化的方法主要有净化的方法主要有渗析法渗析法和和超过滤法超过滤法。 溶胶的净化溶胶的净化（1）渗析法渗析法简单渗析简单渗析将需要净化的溶将需要净化的
22、溶胶放在羊皮纸或动物膀胱等胶放在羊皮纸或动物膀胱等半透膜制成的容器内，膜外半透膜制成的容器内，膜外放纯溶剂。放纯溶剂。利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗透，经常更换溶剂，就可以净化半透膜容外渗透，经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶。器内的溶胶。如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快渗析速度。以加快渗析速度。简简单单渗渗析析电渗析电渗析为了加快渗析为了加快渗析速度，在装有溶胶的半速度，在装有溶胶的半透膜两侧外透膜两侧外加一个电场加一个电场，使多余的电解质离子向使多余的电解质离子向相应的电极作定向移动。相
23、应的电极作定向移动。溶剂水不断自动更换，溶剂水不断自动更换，这样可以提高净化速度。这样可以提高净化速度。这种方法称为电渗析法。这种方法称为电渗析法。（1）渗析法渗析法(续续)电渗析电渗析用用半透膜作过滤膜半透膜作过滤膜，利用吸滤或加压的方法使利用吸滤或加压的方法使胶粒与含有杂质的介质在胶粒与含有杂质的介质在压差作用下迅速分离。压差作用下迅速分离。（2）超过滤法超过滤法将半透膜上的胶粒将半透膜上的胶粒迅速用含有稳定剂的介迅速用含有稳定剂的介质再次分散。质再次分散。超超过过滤滤装装置置：2）电超过滤：电超过滤：有时为了加快有时为了加快过滤速度，在半透过滤速度，在半透膜两边安放电极，膜两边安放电极，
24、施以一定电压，使施以一定电压，使电渗析和超过滤合电渗析和超过滤合并使用，这样可以并使用，这样可以降低超过滤压力。降低超过滤压力。对乙酰胺基苯酚对乙酰胺基苯酚(退热冰退热冰,重要的退烧药重要的退烧药),固体固体,不溶于水不溶于水,溶于乙醇溶于乙醇碳黑在水中的分散：碳素墨水碳黑在水中的分散：碳素墨水8.3溶胶的光学性质溶胶的光学性质 当光束通过分散体系时，一部分自由地通过，一当光束通过分散体系时，一部分自由地通过，一部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在400700nm之间。之间。 （1）当光束通过）当光束通过粗分散体系粗分散体系，由于粒子大于入射光，由于
25、粒子大于入射光的波长，主要发生的波长，主要发生反射反射，使体系呈现混浊。，使体系呈现混浊。 （2）当光束通过）当光束通过胶体溶液胶体溶液，由于胶粒直径小于可见，由于胶粒直径小于可见光波长，主要发生光波长，主要发生散射散射，可以看见乳白色的光柱。，可以看见乳白色的光柱。 （3）当光束通过）当光束通过分子溶液分子溶液，由于溶液十分均匀，散，由于溶液十分均匀，散射光因相互干涉而完全抵消，射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光看不见散射光。光散射光散射光是一种电磁波，照射溶胶时，分子中的电子光是一种电磁波，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分布发生位移而产生偶极子，这
26、种偶极子像小天线一样向各个方向发射与入射光频率相同的光，这就一样向各个方向发射与入射光频率相同的光，这就是散射光。是散射光。分子溶液分子溶液十分均匀，这种散射光因相互干涉而完十分均匀，这种散射光因相互干涉而完全抵消，全抵消，看不到散射光看不到散射光。溶胶溶胶是多相不均匀体系，在胶粒和介质分子上产是多相不均匀体系，在胶粒和介质分子上产生的散射光不能完全抵消，因而生的散射光不能完全抵消，因而能观察到散射现象能观察到散射现象。 Tyndall效应实效应实际上已成为判别溶际上已成为判别溶胶与分子溶液的最胶与分子溶液的最简便的方法。简便的方法。 1869年年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从
27、发现，若令一束会聚光通过溶胶，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，这就是体，这就是Tyndall效应效应。其他分散体系也会产生一点散。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。射光，但远不如溶胶显著。 丁铎尔丁铎尔Tyndall效应效应 1871年，年，Rayleigh研究了大量的光散射现研究了大量的光散射现象，对于粒子半径在象，对于粒子半径在47nm以下的溶胶，导出以下的溶胶，导出了散射光总能量的计算公式，称为了散射光总能量的计算公式，称为Rayleigh公公式：式：式中：式中：A入射光振幅，入射光振幅，单位体积中粒子
28、数单位体积中粒子数入射光波长，入射光波长，每个粒子的体积每个粒子的体积分散相折射率，分散相折射率，分散介质的折射率分散介质的折射率RayleighI0I0-入射光强度入射光强度.书中的公式书中的公式3应该为.2.从从Rayleigh公式可得出如下结论：公式可得出如下结论：1.散射光总能量与入射光波长的四次方成反比。散射光总能量与入射光波长的四次方成反比。入入射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光中，蓝、中，蓝、紫色光散射作用强。紫色光散射作用强。2.分散相与分散介质的折射率相差愈显著，则分散相与分散介质的折射率相差愈显著，则散射作散射作用亦愈显著。用亦愈显著。
29、3.散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。I0 普通显微镜普通显微镜分辨率不高，只能分辨出半径在分辨率不高，只能分辨出半径在200nm以上以上的粒子，所以看不到胶体粒子。的粒子，所以看不到胶体粒子。 超显微镜超显微镜分辨率高，可以研究半径为分辨率高，可以研究半径为5150nm的粒子。但是，的粒子。但是，超显微镜观察的不是胶粒超显微镜观察的不是胶粒本身，而是观察胶粒发出的散射光。是目前研本身，而是观察胶粒发出的散射光。是目前研究憎液溶胶非常有用的手段之一。究憎液溶胶非常有用的手段之一。显微镜1.狭缝式狭缝式照射光从碳弧光照射光从碳弧光源射击，经可调狭缝源射击
30、，经可调狭缝后，由透镜会聚，从后，由透镜会聚，从侧面射到盛胶体溶液侧面射到盛胶体溶液的样品池中。的样品池中。超显微镜的目镜超显微镜的目镜看到的是胶粒的看到的是胶粒的散射散射光光。如果溶液中没有。如果溶液中没有胶粒，视野将是一片胶粒，视野将是一片黑暗。黑暗。 2.有心形聚光器有心形聚光器这种超显微镜有这种超显微镜有一个一个心形腔心形腔，上部视，上部视野涂黑，强烈的照射野涂黑，强烈的照射光通入心形腔后不能光通入心形腔后不能直接射入目镜，而是直接射入目镜，而是在腔壁上几经反射，在腔壁上几经反射，改变方向，最后从侧改变方向，最后从侧面会聚在试样上。面会聚在试样上。目镜在黑暗的背景上看到的是目镜在黑暗的
31、背景上看到的是胶粒发出的的胶粒发出的的散射光散射光。用超显微镜测定粒子的大小用超显微镜测定粒子的大小(间接计算间接计算)设某溶胶质量体积浓度为设某溶胶质量体积浓度为C(kg/dm3),在在超显微镜的视野体积超显微镜的视野体积V中有中有个粒子个粒子,则每个粒子重为则每个粒子重为?粒子自身的密度为粒子自身的密度为(kg/dm3),若其形状是半径为若其形状是半径为r的球体的球体,则则习题习题:P378,8-4以质量以质量m(kg)密度为密度为(kg/dm3)的碳黑制成体积的碳黑制成体积为为V(dm3)的碳素墨水为例的碳素墨水为例.碳黑在水中被分散碳黑在水中被分散.几种显微镜几种显微镜1扫描电子显微镜
32、扫描电子显微镜,SEM2透射电子显微镜透射电子显微镜,TEM3扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜,STM4原子力显微镜原子力显微镜,AFM扫描电子显微镜扫描电子显微镜,SEM要求样品表面导电要求样品表面导电.必要时表面喷金或者碳必要时表面喷金或者碳.1.最适宜植物的叶表皮结构、花粉、花器官发最适宜植物的叶表皮结构、花粉、花器官发生、种子和果实等外部形态与结构的观察及研生、种子和果实等外部形态与结构的观察及研究。究。2.研究多相复合体中各相的结构及其分布和相之研究多相复合体中各相的结构及其分布和相之间界面的状态。间界面的状态。3.研究纤维和织物的结构及其缺陷特征。研究纤维和织物的结构及其缺陷特征。还有
33、很多其它用途。还有很多其它用途。4原子力显微镜原子力显微镜,AFM:不需要真空不需要真空,也不需要镀导也不需要镀导电膜电膜,仪器体积只有仪器体积只有17”显示器大小显示器大小,表面或者粒表面或者粒径观察径观察,统计统计.具有原子级高分辨率。具有原子级高分辨率。原子力显微镜的工作原理：原子力显微镜的工作原理：AFM是是SPM最重要的发展。它的工作原理最重要的发展。它的工作原理是将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，是将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触。由于针尖尖端原子与样品表面原子间存接触。由于针尖尖端原子与
34、样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法，可以的表面方向起伏运动。利用光学检测法，可以测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。它不仅可以观可以获得样品表面形貌的信息。它不仅可以观察导体的表面形貌，还可以观察非导体的表面察导体的表面形貌，还可以观察非导体的表面形貌，弥补了形貌，弥补了
35、STM只能观察导体的不足。只能观察导体的不足。本小节完本小节完1.最适宜植物的叶表皮结构、花粉、花器官发生、最适宜植物的叶表皮结构、花粉、花器官发生、种子和果实等外部形态与结构的观察及研究。种子和果实等外部形态与结构的观察及研究。2.适用于金属、化工、陶瓷等表面及断面的结构适用于金属、化工、陶瓷等表面及断面的结构分析。分析。3.研究各种均相聚合物的结构及其断口形态特征研究各种均相聚合物的结构及其断口形态特征与力学行为关系。与力学行为关系。4.研究多相复合体中各相的结构及其分布和相之研究多相复合体中各相的结构及其分布和相之间界面的状态。间界面的状态。5.研究聚合物材料作为涂层、粘合剂、薄膜时，研
36、究聚合物材料作为涂层、粘合剂、薄膜时，形成聚合物的结构及其粘结状态，如薄膜的疵点、形成聚合物的结构及其粘结状态，如薄膜的疵点、镀膜中疵点、自愈点、表面小亮点。镀膜中疵点、自愈点、表面小亮点。6.研究纤维和织物的结构及其缺陷特征。研究纤维和织物的结构及其缺陷特征。SEM什么是扫描探针显微镜？什么是扫描探针显微镜？SPM（ScanningProbeMicroscope或或ScanningProbeMicroscopy）是扫描探针显微）是扫描探针显微镜或扫描探针显微术的缩写，是一个大的种类，镜或扫描探针显微术的缩写，是一个大的种类，目前，目前，SPM家族中已经产生了二三十种显微镜，家族中已经产生了二
37、三十种显微镜，例如扫描隧道显微镜（例如扫描隧道显微镜（ScanningTunnelingMicroscope-STM）、原子力显微镜（）、原子力显微镜（AtomicForceMicroscope-AFM）、磁力显微镜）、磁力显微镜（MagneticForceMicroscope-MFM）、静电）、静电力显微镜（力显微镜（ElectrostaticForceMicroscope-EFM）等等。）等等。SPM是如何工作的？是如何工作的？扫描探针显微镜扫描探针显微镜(SPM)的工作原理是基于微的工作原理是基于微观或介观范围的各种物理特性，通过原子线观或介观范围的各种物理特性，通过原子线度的极细探针在
38、被研究物质的表面上方扫描度的极细探针在被研究物质的表面上方扫描时检测两者之间的相互作用，以得到被研究时检测两者之间的相互作用，以得到被研究物质的表面特性，不同类型的物质的表面特性，不同类型的SPM之间的主之间的主要区别在于它们的针尖特性及其相应的针尖要区别在于它们的针尖特性及其相应的针尖-样品相互作用方式的不同。样品相互作用方式的不同。扫描隧道显微镜的工作原理：扫描隧道显微镜的工作原理：STM的工作原理来源于量子力学中的隧道贯的工作原理来源于量子力学中的隧道贯穿原理。其核心是一个能在样品表面上扫描、穿原理。其核心是一个能在样品表面上扫描、并与样品间有一定偏置电压、其直径为原子尺并与样品间有一定
39、偏置电压、其直径为原子尺度的针尖。由于电子隧穿的几率与势垒度的针尖。由于电子隧穿的几率与势垒V(r)的的宽度呈现负指数关系，当针尖和样品的距离非宽度呈现负指数关系，当针尖和样品的距离非常接近时，其间的势垒变得很薄，电子云相互常接近时，其间的势垒变得很薄，电子云相互重叠，在针尖和样品之间施加一电压，电子就重叠，在针尖和样品之间施加一电压，电子就可以通过隧道效应由针尖转移到样品或从样品可以通过隧道效应由针尖转移到样品或从样品转移到针尖，形成隧道电流。通过记录针尖与转移到针尖，形成隧道电流。通过记录针尖与样品间的隧道电流的变化就可以得到样品表面样品间的隧道电流的变化就可以得到样品表面形貌的信息。形貌
40、的信息。原子力显微镜的工作原理：原子力显微镜的工作原理：AFM是是SPM最重要的发展。它的工作原理是最重要的发展。它的工作原理是将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触。端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触。由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏作用力的等
41、位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法，可以测得微悬臂对应于运动。利用光学检测法，可以测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。它不仅可以观察导体的表面形貌，还貌的信息。它不仅可以观察导体的表面形貌，还可以观察非导体的表面形貌，弥补了可以观察非导体的表面形貌，弥补了STM只能只能观察导体的不足。观察导体的不足。什么样品要选用轻敲模式什么样品要选用轻敲模式AFM？轻敲扫描模式轻敲扫描模式(TappingMode)AFM，特别，特别适用于检测生物样品及其它柔软、易碎、粘附适用于检测生物样品及其它柔软、易碎、粘附性较强
42、的样品。对于这类样品，常规的接触模性较强的样品。对于这类样品，常规的接触模式扫描会在样品表面形成划痕，或将样品碎片式扫描会在样品表面形成划痕，或将样品碎片吸附在针尖上，破坏了样品本身的结构，分辨吸附在针尖上，破坏了样品本身的结构，分辨率较差，而理想的非接触模式又是难于有效实率较差，而理想的非接触模式又是难于有效实施的。轻敲扫描模式的特点是在扫描过程中微施的。轻敲扫描模式的特点是在扫描过程中微悬臂被压电驱动器激发到共振振荡状态，针尖悬臂被压电驱动器激发到共振振荡状态，针尖随着悬臂的振荡，极其短暂地与样品表面进行随着悬臂的振荡，极其短暂地与样品表面进行接触，同时由于针尖与样品的接触时间非常短，接触
43、，同时由于针尖与样品的接触时间非常短，因此剪切力引起的对样品的破坏几乎完全消失，因此剪切力引起的对样品的破坏几乎完全消失，可以清晰观测完好的表面结构而不受表面高度可以清晰观测完好的表面结构而不受表面高度起伏的影响。起伏的影响。与其它表面分析技术相比，与其它表面分析技术相比，SPM所具有的独特所具有的独特优点：优点：（1）具有原子级高分辨率。具有原子级高分辨率。STM在平行和在平行和垂直于样品表面方向的分辨率分别可达垂直于样品表面方向的分辨率分别可达0.1nm和和0.01nm，即可分辨出单个原子。，即可分辨出单个原子。（2）可实时地得到在实空间中表面的三维可实时地得到在实空间中表面的三维图象，可
44、用于具有周期性或不具备周期性的表图象，可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构研究，这种可实施观测的性能可用于表面结构研究，这种可实施观测的性能可用于表面扩散等动态过程的研究。面扩散等动态过程的研究。（3）可以观察单个原子层的局部表面结构，可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是个体象或整个表面的平均性质，因而可而不是个体象或整个表面的平均性质，因而可直接观察到表面缺陷、表面重构、表面吸附体直接观察到表面缺陷、表面重构、表面吸附体的形态和位置，以及由吸附体引起的表面重构的形态和位置，以及由吸附体引起的表面重构等。等。（4）可在真空、大气、常温等不同环境下工可在真空、大气、常温等不同环境下工作，
45、甚至可将样品浸在水和其它溶液中，不需作，甚至可将样品浸在水和其它溶液中，不需要特别的制样技术，并且探测过程对样品无损要特别的制样技术，并且探测过程对样品无损伤。这些特点特别适用于研究生物样品和对不伤。这些特点特别适用于研究生物样品和对不同实验条件下对样品表面的评价，例如对于多同实验条件下对样品表面的评价，例如对于多相催化机理、超导机制、电化学反应过程中电相催化机理、超导机制、电化学反应过程中电极表面变化的监测等。极表面变化的监测等。（5）配合扫描隧道谱配合扫描隧道谱STS（ScanningTunnelingSpectroscopy）可以得到有关表面电）可以得到有关表面电子结构的信息，例如表面不
46、同层次的态密度、子结构的信息，例如表面不同层次的态密度、表面电子阱、表面势垒的变化和能隙结构等。表面电子阱、表面势垒的变化和能隙结构等。8.4溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质布朗布朗(Brown)运动运动 1827年植物学家年植物学家布朗（布朗（Brown)用显微镜用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。规则的运动。以为是生命运动的直接证据以为是生命运动的直接证据 后来又发现许多其它物质如煤、后来又发现许多其它物质如煤、化石、金属等化石、金属等的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动为为布朗
47、运动布朗运动。 但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有得到阐明。得到阐明。 1903年发明了年发明了超显微镜超显微镜，为研究布朗运动提，为研究布朗运动提供了物质条件。供了物质条件。用超显微镜可以用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断观察到溶胶粒子不断地作不规则地作不规则“之之”字字形的运动，从而能够形的运动，从而能够测出在一定时间内粒测出在一定时间内粒子的平均位移。子的平均位移。通过大量观察，得出结论：通过大量观察，得出结论：粒子越小，布粒子越小，布朗运动越激烈。朗运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而其运动激烈的程度不随时间而改变，但改变，但随温度的升高而
48、增加。随温度的升高而增加。1905年和年和1906年年爱因斯坦（爱因斯坦（Einstein)和斯莫鲁霍夫斯基和斯莫鲁霍夫斯基(Smoluchowski)分别分别阐述了阐述了Brown运动的运动的本质。本质。认为认为Brown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，由于受到的力不的力对胶体粒子不断撞击而产生的，由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不规则运动。平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不规则运动。随着粒子增大，撞击的次数增多，而作用力抵消的可随着粒子增大，撞击的次数增多，而作用力抵消的可能性亦大。能性亦大。
49、当半径大于当半径大于5 m，Brown运动消失。运动消失。Einstein认为，溶胶粒子的认为，溶胶粒子的Brown运动与分子运动类运动与分子运动类似，平均动能为似，平均动能为并假设粒子是球形的，运用分子运动论的一些基本概念并假设粒子是球形的，运用分子运动论的一些基本概念和公式，得到和公式，得到Brown运动的公式为：运动的公式为：式中式中 是在观察时间是在观察时间t内粒子内粒子沿沿x轴方向的平均位移；轴方向的平均位移；r为胶粒的半径；为胶粒的半径；为介质的粘度；为介质的粘度；NA为阿伏加德罗常数。为阿伏加德罗常数。 这个公式把粒子的位移与粒子的大小、介质粘度、这个公式把粒子的位移与粒子的大小
50、、介质粘度、温度以及观察时间等联系起来。温度以及观察时间等联系起来。扩散扩散设通过设通过AB面面的扩散质量为的扩散质量为m，则扩散速度为，则扩散速度为 ，它，它与浓度梯度和与浓度梯度和AB截面积截面积A成正比。成正比。 如图所示，设任一平行于如图所示，设任一平行于AB面的截面上浓度是均面的截面上浓度是均匀的，但水平方向自左至右浓度变稀，梯度为匀的，但水平方向自左至右浓度变稀，梯度为 这就是这就是斐克第一定律斐克第一定律。 式中式中D为扩散系数，其物理意义为：单位为扩散系数，其物理意义为：单位浓度梯度、单位时间内通过单位截面积的质量。浓度梯度、单位时间内通过单位截面积的质量。式中负号表示扩散发生
51、在浓度降低的方向，式中负号表示扩散发生在浓度降低的方向， 0。 用公式表示为：用公式表示为：这就是这就是Einstein-Brown位移方程。位移方程。从布朗运动实验测出从布朗运动实验测出就可求出扩散系数就可求出扩散系数D。将布朗运动公式代入：将布朗运动公式代入：利用扩散系数利用扩散系数D,也从上式可以求粒子半径也从上式可以求粒子半径r。已知已知 r和粒子密度和粒子密度，可以计算粒子的摩尔质量。，可以计算粒子的摩尔质量。习题习题:P378,8-2;扩散系数应该为扩散系数应该为D=1.24 10- -11m2/s关于比容关于比容,1/;大分子大分子沉降沉降 溶胶是高度分散体系，胶溶胶是高度分散体
52、系，胶粒一方面受到重力吸引而下降，粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗运动促使浓另一方面由于布朗运动促使浓度趋于均一。度趋于均一。 当这两种效应相反的力相当这两种效应相反的力相等时，粒子的分布达到平衡，等时，粒子的分布达到平衡，粒子的浓度随高度不同有一定粒子的浓度随高度不同有一定的梯度，如图所示。的梯度，如图所示。 这种平衡称为这种平衡称为沉降平衡沉降平衡。 达到沉降平衡时，粒子随高度分布达到沉降平衡时，粒子随高度分布的情况与气体类似，可以用高度分布定的情况与气体类似，可以用高度分布定律。律。 如图所示，设容器截面积为如图所示，设容器截面积为A，粒，粒子为球型，半径为子为球型，半径为r
53、，粒子与介质的密，粒子与介质的密度分别为度分别为和和，在，在x1和和x2处单位体积处单位体积的粒子数分别的粒子数分别n1，n2，为渗透压，为渗透压，g为重力加速度。为重力加速度。 本小节完本小节完落球测粘度原理落球测粘度原理U是匀速沉降的速度是匀速沉降的速度.钢球在待测液体中下降钢球在待测液体中下降,重力和阻力相等时达到重力和阻力相等时达到匀速沉降匀速沉降.目前使用较多的还有各种旋转粘度计目前使用较多的还有各种旋转粘度计.本小节完本小节完在电脑上图片可以在电脑上图片可以.如果投影效果不好如果投影效果不好,成了恐怖成了恐怖片片.8.5溶胶的电学性质溶胶的电学性质 胶粒带电的本质胶粒带电的本质 电
54、动现象电动现象 (2)双电层双电层 (3)动电电位动电电位(1) 电泳电泳Tiselius电泳仪电泳仪 界面移动电泳仪界面移动电泳仪显微电泳仪显微电泳仪区带电泳区带电泳胶粒带电的原因胶粒带电的原因 （1）胶粒在形成过程中，）胶粒在形成过程中，胶核优先吸附某胶核优先吸附某种离子，使胶粒带电。种离子，使胶粒带电。 例如：在例如：在AgI溶胶的制备过程中，如果溶胶的制备过程中，如果AgNO3过量过量，则胶核优先吸附，则胶核优先吸附Ag+离子，使胶离子，使胶粒粒带正电带正电；如果；如果KI过量过量，则优先吸附，则优先吸附I-离子，离子，胶粒胶粒带负电带负电。 （2） 离子型固体电解质形成溶胶时，由于离
55、子型固体电解质形成溶胶时，由于正、负离子溶解量不同，使胶粒带电。正、负离子溶解量不同，使胶粒带电。 例如：例如：将将AgI制备溶胶时，由于制备溶胶时，由于Ag+较小，活动能力较小，活动能力强，比强，比I-容易脱离晶格而进入溶液，使胶粒带容易脱离晶格而进入溶液，使胶粒带负电。负电。 （3） 可电离的大分子溶胶，由于大分子本身可电离的大分子溶胶，由于大分子本身发生电离，而使胶粒带电。发生电离，而使胶粒带电。 例如例如蛋白质分子蛋白质分子，有许多羧基和胺基，在，有许多羧基和胺基，在pH较高较高的溶液中，离解生成的溶液中，离解生成PCOO-离子而离子而负负带电带电；在；在pH较低较低的溶液中，生成的溶
56、液中，生成P-NH3+离子而离子而带正电带正电。 在某一特定的在某一特定的pH条件下，生成的条件下，生成的-COO-和和-NH3+数量相等，蛋白质分子的数量相等，蛋白质分子的净电荷为零，净电荷为零，这这pH称为蛋白质的称为蛋白质的等电点等电点 。 胶粒在重力场作用下发生沉降，而产生胶粒在重力场作用下发生沉降，而产生沉降电势沉降电势；带电的介质发生流动，则产生；带电的介质发生流动，则产生流流动电势动电势。这是因动而产生电。这是因动而产生电。 以上四种现象都称为以上四种现象都称为电动现象电动现象。 由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质带与胶粒相反的电荷。在外电场
57、作用下，介质带与胶粒相反的电荷。在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷的电极移动，胶粒和介质分别向带相反电荷的电极移动，就产生了就产生了电泳电泳和和电渗电渗的电动现象，这是因电的电动现象，这是因电而动。而动。电动现象电动现象重点了解重点了解电泳电泳电泳（电泳（electrophoresis） 影响电泳的因素有：带电粒子的大小、影响电泳的因素有：带电粒子的大小、形状；粒子表面电荷的数目；介质中电解质形状；粒子表面电荷的数目；介质中电解质的种类、离子强度，的种类、离子强度，pH值和粘度；电泳的温值和粘度；电泳的温度和外加电压等。度和外加电压等。 带电带电胶粒胶粒或大分子在外加电场的作用下向或大
58、分子在外加电场的作用下向带相反电荷的电极作带相反电荷的电极作定向移动定向移动的现象称为的现象称为电电泳泳。 从电泳现象可以获得胶粒或大分子的结从电泳现象可以获得胶粒或大分子的结构、大小和形状等有关信息。构、大小和形状等有关信息。Tiselius电泳仪电泳仪 提赛留斯电泳仪的纵、横剖面图如提赛留斯电泳仪的纵、横剖面图如图所示。图所示。 沿沿aa,bb和和cc都可以水平滑移。实验开始都可以水平滑移。实验开始时，从时，从bb处将上部移开，下面处将上部移开，下面A，B部分装上溶部分装上溶胶，然后将上部移到原处，在胶，然后将上部移到原处，在C部装上超滤液，部装上超滤液，在在bb处有清晰界面。处有清晰界面
59、。提赛留斯电泳仪的纵、横剖面图如图所示。提赛留斯电泳仪的纵、横剖面图如图所示。 接通直流电源，接通直流电源，在电泳过程中可以清在电泳过程中可以清楚的观察到界面的移楚的观察到界面的移动。从而可以判断胶动。从而可以判断胶粒所带电荷和测定电粒所带电荷和测定电泳速度等。泳速度等。 区带电泳实验简便、易行，样品用量少，区带电泳实验简便、易行，样品用量少，分离效率高，是分析和分离蛋白质的基本方分离效率高，是分析和分离蛋白质的基本方法。法。 常用的区带电泳有：纸上电泳，圆盘电泳常用的区带电泳有：纸上电泳，圆盘电泳和板上电泳等。和板上电泳等。 将惰性的固体或凝胶作为支持物，两端将惰性的固体或凝胶作为支持物，两
60、端接正、负电极，在其上面进行电泳，从而将接正、负电极，在其上面进行电泳，从而将电泳速度不同的各组成分离。电泳速度不同的各组成分离。 区带电泳区带电泳 a. .纸上电泳纸上电泳 用滤纸作为支持物的电泳称为纸上电泳。用滤纸作为支持物的电泳称为纸上电泳。 先将一厚滤纸条在一定先将一厚滤纸条在一定pH的缓冲溶液中浸泡，取出的缓冲溶液中浸泡，取出后两端夹上电极，在滤纸中后两端夹上电极，在滤纸中央滴少量待测溶液，电泳速央滴少量待测溶液，电泳速度不同的各组分即以不同速度不同的各组分即以不同速度沿纸条运动。度沿纸条运动。 经一段时间后，在纸条上形成距起点不同距离的区经一段时间后，在纸条上形成距起点不同距离的区
61、带，区带数等于样品中的组分数。将纸条干燥并加热，带，区带数等于样品中的组分数。将纸条干燥并加热，将蛋白质各组分固定在纸条上，再用适当方法进行分析。将蛋白质各组分固定在纸条上，再用适当方法进行分析。 b. .凝胶电泳凝胶电泳 用淀粉凝胶、琼胶或聚丙烯酰胺用淀粉凝胶、琼胶或聚丙烯酰胺等凝胶作为载体，则称为凝胶电泳。等凝胶作为载体，则称为凝胶电泳。 将凝胶装在玻管中，电泳后各将凝胶装在玻管中，电泳后各组分在管中形成圆盘状，称为圆盘组分在管中形成圆盘状，称为圆盘电泳；电泳； 凝胶电泳的分辨率极高。例如，凝胶电泳的分辨率极高。例如，纸上电泳只能将血清分成五个组分，纸上电泳只能将血清分成五个组分，而用聚丙
62、烯酰胺凝胶作的圆盘电泳而用聚丙烯酰胺凝胶作的圆盘电泳可将血清分成可将血清分成25个组分。个组分。如果将凝胶铺在玻板上进行的电泳称为平如果将凝胶铺在玻板上进行的电泳称为平板电泳。板电泳。 C. C.板上电泳板上电泳胶粒的扩散双电层与胶粒的扩散双电层与电势(AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |_|胶核胶粒胶团绿色与蓝色绿色与蓝色间的界面可间的界面可以相对移动以相对移动绿色为紧密层。与蓝绿色为紧密层。与蓝色间有电势差色间有电势差电动电势亦称为电动电势亦称为 电势。电势。Gouy和和Chapman认为，由于正、负离子静电吸引认为，由于正、负离子静电吸引和热运动两种效应的结果，溶液中
63、的反离子只有一部和热运动两种效应的结果，溶液中的反离子只有一部分紧密地排在固体表面附近，相距约一、二个离子厚分紧密地排在固体表面附近，相距约一、二个离子厚度称为度称为紧密层紧密层；另一部分离子按一定的另一部分离子按一定的浓度梯度扩散到本体溶液中，浓度梯度扩散到本体溶液中，离子的分布可用玻兹曼公式离子的分布可用玻兹曼公式表示，称为表示，称为扩散层扩散层。双电层由紧密层和扩散层构双电层由紧密层和扩散层构成。移动的切动面为成。移动的切动面为AB面。面。 在在Stern模型中，带有溶剂化层的滑移界面与溶液模型中，带有溶剂化层的滑移界面与溶液之间的电位差称为之间的电位差称为 电位。电位。电动电势亦称为电
64、动电势亦称为 电势。电势。 在扩散双电层模型中，切动面在扩散双电层模型中，切动面AB与溶液本体之间与溶液本体之间的电的电位差为位差为 电位；电位； 电位总是比热力学电位低，外加电解质会使电位总是比热力学电位低，外加电解质会使 电位电位变小甚至改变符号。只有在质点移动时才显示出变小甚至改变符号。只有在质点移动时才显示出 电位，电位，所以又称所以又称电动电势电动电势。 带电的固体或胶粒在移动时，带电的固体或胶粒在移动时，移动的切动面与液移动的切动面与液体本体之间的电位差称为电动电势。体本体之间的电位差称为电动电势。是介是介质的介的介电常数常数,F(法拉法拉)/mC2/(N.m)=F是介质的粘度是介
65、质的粘度,Pa/s分别是真空的介电常数分别是真空的介电常数介质相对真空的介电常数介质相对真空的介电常数E是电势梯度是电势梯度,V/mu是电泳速率是电泳速率,m/s的的单位是位是V习题习题:P378,8-6本小节完本小节完Stern对扩散双电层模对扩散双电层模型作进一步修正。型作进一步修正。 他认为吸附在固体表他认为吸附在固体表面的紧密层约有一、二个面的紧密层约有一、二个分子层的厚度，后被称为分子层的厚度，后被称为Stern层；层； 由反号离子电性中心由反号离子电性中心构成的平面称为构成的平面称为Stern平面平面。 由于离子的由于离子的溶剂化作溶剂化作用用，胶粒在移动时，紧密，胶粒在移动时，紧
66、密层会结合一定数量的溶剂层会结合一定数量的溶剂分子一起移动，所以滑移分子一起移动，所以滑移的的切动面切动面由比由比Stern层略右层略右的曲线表示。的曲线表示。从固体表面到从固体表面到Stern平面，平面，电位从电位从 0 0直线下降为直线下降为 。8.6溶胶的聚沉作用和稳定性溶胶的聚沉作用和稳定性抗聚结稳定性抗聚结稳定性 胶粒之间有相互吸引的能量胶粒之间有相互吸引的能量Va和相互排和相互排斥的能量斥的能量Vr，总作用能总作用能 为为Va+Vr。如图所示：如图所示：动力学稳定性动力学稳定性 由于溶胶粒子小，布朗运动激烈，在由于溶胶粒子小，布朗运动激烈，在重力场中不易沉降，使溶胶具有动力稳定性。
67、重力场中不易沉降，使溶胶具有动力稳定性。 当当粒粒子子相相距距较较大大时时，主主要要为为吸吸力力，总总势势能能为为负负值值；当当靠靠近近到到一一定定距距离离，双双电电层层重重叠叠，排排斥斥力力起起主主要要作作用用，势能升高。要使粒子聚结必势能升高。要使粒子聚结必须克服这个势垒。须克服这个势垒。稳定性稳定性2.浓度的影响。浓度的影响。浓度增加，粒子碰撞机会增多。浓度增加，粒子碰撞机会增多。3.温度的影响。温度的影响。温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加。温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加。4.胶体体系的相互作用。胶体体系的相互作用。带不同电荷的胶粒互吸而聚沉。带不同电荷的胶粒互吸而聚沉
68、。1.外加电解质的影响。外加电解质的影响。这影响最大，主要影响胶粒的带电情况，使这影响最大，主要影响胶粒的带电情况，使 电电 位下降，促使胶粒聚结。位下降，促使胶粒聚结。不同品种或品牌的墨水应该避免混用不同品种或品牌的墨水应该避免混用,为什么为什么?稳定性的影响因素稳定性的影响因素 当加入的大分子物质的量不足时，憎液溶胶的胶当加入的大分子物质的量不足时，憎液溶胶的胶粒粘附在大分子上，大分子起了一个桥梁作用，把胶粒粘附在大分子上，大分子起了一个桥梁作用，把胶粒联系在一起，使之更容易聚沉。粒联系在一起，使之更容易聚沉。 1.敏化作用敏化作用 例如，对例如，对SiO2进行重量分析时，在进行重量分析时
69、，在SiO2的溶胶中的溶胶中加入少量明胶，使加入少量明胶，使SiO2的胶粒粘附在明胶上，便于的胶粒粘附在明胶上，便于聚沉后过滤，减少损失，使分析更准确。聚沉后过滤，减少损失，使分析更准确。大分子化合物的保护作用和敏化作用大分子化合物的保护作用和敏化作用常用的敏化剂又称为絮凝剂常用的敏化剂又称为絮凝剂聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺;聚氧乙烯聚氧乙烯.本小节完本小节完大分子的保护作用大分子的保护作用(在上页先讲透敏化及保护在上页先讲透敏化及保护)炼烟：是用不完全燃烧炼烟：是用不完全燃烧的方法从松枝或油脂中的方法从松枝或油脂中提取烟尘提取烟尘和料：是先将胶用文火和料：是先将胶用文火熬烊，投入色素原料和熬烊，投
70、入色素原料和添加原料，充分搅拌，添加原料，充分搅拌，杵捣均匀杵捣均匀.二斤烟一斤胶二斤烟一斤胶牛皮熬胶牛皮熬胶本小节完本小节完制作：将坯料按规格搓拓成浑然无缝隙的墨制作：将坯料按规格搓拓成浑然无缝隙的墨果，压入墨模成形，成为各种形状，墨面印果，压入墨模成形，成为各种形状，墨面印上了精细的装饰图案及文字。上了精细的装饰图案及文字。晾干：墨成形之后还要晾干，有平放、入灰、晾干：墨成形之后还要晾干，有平放、入灰、扎吊三种方法。平放晾干的初期，墨要不断翻扎吊三种方法。平放晾干的初期，墨要不断翻转，使干燥收缩时自然拱翘的墨体自行恢复平转，使干燥收缩时自然拱翘的墨体自行恢复平整。晾墨环境的温度、湿度要严格
71、控制，风大、整。晾墨环境的温度、湿度要严格控制，风大、阳光直晒、过分干燥都会导致墨内水分析出不阳光直晒、过分干燥都会导致墨内水分析出不均匀，以致产生碎裂纹。另外，温度过大也不均匀，以致产生碎裂纹。另外，温度过大也不好，会使墨出现霉变，影响墨的质量。好，会使墨出现霉变，影响墨的质量。描金：墨干燥后，还要将墨面上的款识纹样作描金：墨干燥后，还要将墨面上的款识纹样作描金添彩处理。一般以上金色和银色为主，故描金添彩处理。一般以上金色和银色为主，故名描金。描金层要求光亮、整洁、色层均匀。名描金。描金层要求光亮、整洁、色层均匀。描金的作用，不仅是好看，而且有密封作用，描金的作用，不仅是好看，而且有密封作用
72、，使墨保持一定的湿润度。使墨保持一定的湿润度。(摘自摘自中国文房四宝中国文房四宝鉴赏百问百答鉴赏百问百答)连接料是用动物的皮、骨熬煮而成的动物胶，连接料是用动物的皮、骨熬煮而成的动物胶，是制墨的粘合成型材料，也有光泽作用。早期是制墨的粘合成型材料，也有光泽作用。早期制墨用鹿胶、麋胶，现基本用牛皮胶。优质胶制墨用鹿胶、麋胶，现基本用牛皮胶。优质胶的特点是质地轻，色泽纯净透明，长期存放性的特点是质地轻，色泽纯净透明，长期存放性能稳定。能稳定。8.7气溶胶气溶胶分散介质是气体分散介质是气体(空气空气)的分散系统称为气溶胶的分散系统称为气溶胶分散相粒子大小一般分散相粒子大小一般10-410-7m分散相
73、为液体分散相为液体,例如例如?分散相为固体分散相为固体,例如例如云云,雾雾.目前尚没有大面积目前尚没有大面积快速消雾的方法快速消雾的方法.飞机飞机;高速公路高速公路烟烟,尘尘讨论讨论:吸烟后吐出的是什么吸烟后吐出的是什么?人工增雨的操作之一人工增雨的操作之一:飞机飞机;碘化银的丙酮溶液碘化银的丙酮溶液;飞飞行中燃烧行中燃烧;碘化银分散在空气中形成大量微粒碘化银分散在空气中形成大量微粒,吸吸附水成核附水成核.请问请问:这种人工增雨操作的原理这种人工增雨操作的原理关于粉尘关于粉尘,细微的固体在空气中细微的固体在空气中PM2.5particulate matter 2.5微米比表面积大比表面积大,活性高活性高汽车发动机的电喷点火燃烧汽车发动机的电喷点火燃烧危害一危害一:被吸入肺中被吸入肺中,矽肺矽肺危害二危害二:粉尘爆炸粉尘爆炸,1987?哈尔滨亚麻厂哈尔滨亚麻厂(当时当时世界最大的亚麻纺织车间世界最大的亚麻纺织车间)大爆炸大爆炸本章完本章完
