药学院物理化学教研室制作：陈纪岳第三节 溶胶的动力性质药学院物理化学教研室第三节 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 动力性质溶胶性质 药学院物理化学教研室一. Browm运动与Einstein方程Browm运动：溶胶粒子在介质中无规则运动 药学院物理化学教研室一. Browm运动与Einstein方程Browm运动：溶胶粒子在介质中无规则运动 药学院物理化学教研室一. 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 x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 药学院物理化学教研室二. 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：药学院物理化学教研室渗透压：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） 溶剂溶液半透膜 （只容许溶剂通过）渗透压p1p2渗透压 = p2 p1药学院物理化学教研室二. 扩散和渗透推导：渗透平衡时，溶剂A的化学势相等 p1p2 = p2 p1A,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 )RTxBT不变dG = SdT + Vdp级数： ln (1 x) x ( 当x很小时 )nA n B药学院物理化学教研室二. 扩散和渗透nAVm= nBRTV = 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 Addx高浓度药学院物理化学教研室二. 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) 药学院物理化学教研室二. 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药学院物理化学教研室三. 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 沉降与扩散是两个相对抗的运动 两者对抗有三种形态 药学院物理化学教研室三. 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沉F阻F阻= 6rv 6rv 沉降速度 (1) 沉降分析法，测v求粒径r (2) 落球式粘度计，测v求 应用 药学院物理化学教研室三. 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：F沉F扩药学院物理化学教研室三. 重力沉降与沉降平衡2. 沉降平衡 平衡浓度：此式表明(1) 相同粒度r，h，c 相同高度h，r，c2/c1 小粒h1h2大粒h1c1h2c2药学院物理化学教研室三. 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 解药学院物理化学教研室制作：陈纪岳接下节