表面與膠體練習1

1、分散體系：分散相物質(zhì)分散于分散介質(zhì)中所形成的微不均勻體系膠體分散體系：高度分散的分散體系，分散相顆粒大小通常為1nm~1μm粗分散體系：分散相顆粒大小1μm憎液膠體(lyophobiccolloids)——溶膠熱力學不穩(wěn)定親液膠體(lyophiliccolloids)——大分子溶液締合膠體(associationcolloids)——膠束等熱力學穩(wěn)定數(shù)均直徑顯微鏡法面均直徑吸附實驗體均直徑密度測量dAdn→多分散度數(shù)均分子質(zhì)量滲透壓法重

2、均分子質(zhì)量光散射法Z均分子質(zhì)量沉降平衡法MwMn→多分散度膠體納米粒子的特性表面效應–表面原子占大多數(shù)量子尺寸效應(1)金屬費米能級附近的電子能級由準連續(xù)能級變?yōu)殡x散能級的現(xiàn)象；(2)半導體出現(xiàn)不連續(xù)的價帶與導帶能級并且二者間能隙變寬的現(xiàn)象。小尺寸效應隨納米粒子粒徑減小，熔點降低，臨界超導溫度升高、磁有序態(tài)向磁無序態(tài)轉(zhuǎn)變、等離子共振吸收峰發(fā)生移動、聲子譜發(fā)生改變、構(gòu)成的納米塊材力學性能改善宏觀量子隧道效應、介電限域效應等得到穩(wěn)定憎液膠體

3、的條件：(1)分散相在介質(zhì)中的溶解度很小(2)有穩(wěn)定劑存在制備方法：分散法：將大塊物質(zhì)分割為膠體粒子——用于制備粗分散體系1機械研磨2超聲分散法廣泛用于制備乳狀液3電分散法用于制備金屬溶膠4膠溶法使新生成的膠體聚沉物重新轉(zhuǎn)化為溶膠凝聚法使分子或離子凝聚成膠體大小的粒子—用于制備膠體分散體系1物理法更換溶劑或改變溫度使膠體粒子析出2化學法利用復分解、水解、氧化還原等反應形成不溶化合物凝聚法制備溶膠原理：膠體粒子的形成分為兩個階段：晶核形成

4、與晶體生長溶膠的純化：滲析、超過濾單分散膠體的制備：均勻沉淀法要求稀溶液和較長反應時間（強制水解、沉淀劑受控釋放、金屬配合物分解或還原、醇鹽水解法）雙注入沉淀法能夠迅速合成相對較高濃度的均勻膠體凝膠溶膠轉(zhuǎn)化法首先形成一個前體凝膠骨架，再以其作為反應介質(zhì)和反應離子源轉(zhuǎn)化成為致密的膠體粒子。特點：凝膠骨架組織粒子聚結(jié)，通過穩(wěn)定釋放反應離子來維持適當?shù)倪^飽和濃度球形納米粒子的合成受控沉淀法：特定金屬前體在適當?shù)姆€(wěn)定劑（包覆劑或配體）控制下的沉

5、淀過程常用的穩(wěn)定劑：表面活性劑、聚合物、硫醇，長鏈有機膦、脂肪胺、脂肪酸微乳液法（反膠束法）：WO型微乳液（反膠束）的水核能夠增溶水溶性反應物，構(gòu)成一個納米尺度的微反應器。影響粒子大小的因素i)反膠束液滴大小ii)界面膜彈性iii)反應物濃度水熱法溶劑熱法水（溶劑）熱反應：高溫高壓下在水溶液（溶劑）或蒸氣中進行的反應納米粒子的形貌調(diào)控：通過有機分子在晶體表面選擇性吸附，或控制晶體生長的動力學過程來控制膠體粒子形貌。納米晶形貌的決定因素：

6、(i)初始晶核的晶相(ii)表面能及包覆劑(iii)動力學與熱力學生長區(qū)域核殼型空殼型膠體粒子主要合成方法：硬模板法：表面化學沉積表面層層組裝軟模板法：以液滴、乳狀液、膠束、氣泡等軟物質(zhì)作為模板直接合成空殼粒子反應性前體模板法：利用能發(fā)生化學反應的前體為模板合成形貌得以保持的中空粒子（金屬置換反應Kirkendall效應氧化蝕刻法）無模板法：初級粒子的自組裝Ostwald熟化過程的利用擴散：物質(zhì)由高濃區(qū)自發(fā)地向低濃區(qū)遷移的過程Fick第

7、一定律：單位時間內(nèi)沿x方向擴散通過截面積A的物質(zhì)量可表示為D為擴散系數(shù)（m2s1）dxdcDAdtdm??未假定粒子形狀；對于分子擴散和膠粒擴散均可適用f阻力系數(shù)kTDf?切應力：單位面積上的切向作用力切變速率（切速）：垂直于液體流動方向上的速度梯度AF??dydvD?牛頓公式：dydvAF??符合牛頓公式的流體都稱為牛頓流體，τD=η，為常數(shù)，稱為牛頓粘度不符合牛頓公式的流體稱為非牛頓流體，τD=ηa，不為常數(shù)，稱為表觀粘度毛細管法優(yōu)

8、缺點：(1)簡單、準確；(2)管內(nèi)速梯變化大，難用于非牛頓體同心轉(zhuǎn)筒式粘度計Margulus公式???????????????22224abbaRRRRLkT轉(zhuǎn)筒法優(yōu)缺點：(1)筒內(nèi)切速D基本恒定，且可調(diào)，適合研究非牛頓體；(2)構(gòu)造復雜，靈敏度低錐板式粘度計StaudingerMarkHouwink公式：????KM?影響稀膠體體系粘度的主要因素：濃度依賴性切速依賴性電粘度效應濃分散體系的流變性質(zhì)：Dτ曲線稱為流變曲線，它描述體系的流

9、變特性牛頓體：過原點直線塑性體：具有屈服值的直線假塑性體：過原點的下凹曲線切稀作用脹流體：過原點的上凸曲線切稠作用觸變性(Thixotropy)：D一定時，τ隨時間減小震凝性(Rheopexy)：D一定時，τ隨時間增大表面電勢ψ0：帶電粒子的表面與介質(zhì)內(nèi)部的電勢差，也稱為熱力學電勢；電動電勢ζ：固液兩相發(fā)生相對運動的邊界處與液體內(nèi)部的電勢差，也稱為ζ(zeta)電勢。電滲速度：21202??????????iiznkTe??kTze40

10、0???xe?????0??????EvuEO電泳：κa1（通常為水溶液中）κa1（非水溶液中）?????EvuEE???5.1??EvuEE聚集：聚結(jié)或聚沉–沉淀物堆積緊密絮凝沉淀物堆積疏松聚沉現(xiàn)象：老化依靠小粒子的溶解而粒子自發(fā)長大的過程聚沉外加試劑的作用及某些物理作用而使粒子聚結(jié)長大以至沉淀的過程聚沉值：在指定情形下，使溶膠聚沉所需之電解質(zhì)的最低濃度起聚沉作用的主要是反離子，反離子價數(shù)越高，其聚沉能力越強，聚沉值大致與反離子價數(shù)的

11、六次方成反比同價離子聚沉能力由大到小的次序與離子水化半徑由小到大的次序大致相同，稱為感膠離子序若是大的有機離子，聚沉能力通常強得多（強烈的范德華吸引力）若是決定電勢離子，聚沉能力強得多（Fajans規(guī)則，電荷中和效應）大的或高價的同號離子對膠體有一定的穩(wěn)定作用，從而降低反離子的聚沉能力隨電解質(zhì)的不斷加入，原來穩(wěn)定的膠體依次出現(xiàn)聚沉、穩(wěn)定、再聚沉的現(xiàn)象稱為不規(guī)則聚沉，多發(fā)生在大離子或高價離子為聚沉劑的情形。原因：膠體粒子對大離子或高價離子