第九章 胶体分散系统
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例8-1
金溶胶浓度为2 g ⋅dm -3
,介质粘度为0.00l Pa ⋅s 。
已知胶粒半径为1.3 nm ，金的密度为19.3⨯103
kg ⋅m -3。
计算金溶胶在25︒C 时(1) 扩散系数,(2)布朗运动移动0.5 mm 需多少时间,(3) 渗透压。
解 (1) 扩散系数按公式直接计算
12109
23s
m 10680110310010π6100236152983148π61---⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=......r L RT D η
(2) 根据布朗运动位移公式，s 7441068012)1050(210
2
32=⨯⨯⨯==
--..D x t (3) 将浓度2 g ⋅dm -3
转换为体积摩尔浓度，
L r V W
VM
W V n c ρ3π3
4⋅===
-323
339m m ol 01870010023610319)1031π(3
4
12
⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
-....
渗透压为 ∏=cRT ＝0.01870⨯8.314⨯298.15=46.34 Pa
例8-2
试计算293K 时，粒子半径分别为r 1＝10-4
m ，r 2＝10-7
m ，r 3＝10-9
m 的某溶胶粒子下沉0.1 m 所需
的时间和粒子浓度降低一半的高度。
已知分散介质的密度ρ0＝103 kg·m -3，粒子的密度ρ＝2⨯103 kg ·m -3
，溶液的粘度为η＝0.001 Pa ⋅s 。
解 将r 1＝10-4
m 代入重力沉降速度公式和沉降平衡公式，
001098
910)12()10(29)(21032402..g r t .⨯⨯⨯-⨯⨯=-=-ηρρ 解得t =4.59 s
)()(π3
4
ln
120312h h gL r c c RT ---=ρρ代入数据，
)0(1002368910)12()10π(34
21ln
293314823334-⨯⨯⨯⨯⨯--=⨯⨯-h ... 解得h =6.83⨯10-14 m
同理可求得r 2＝10-7 m, r 3＝10-9
m 的结果见下：
r /m,
沉降0.1m 时间 浓度降低一半的高度/m 10-4
4.59 s
6.83⨯10-14
10-7 4.59⨯106
s=5.31天 6.83⨯10-5 10-9 4.59⨯1010 s =1460 年
68.3
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1．选择一个正确答案：
(1) 新鲜制备的溶胶需要净化，其目的是 A 去除杂质，提高溶胶的纯度 B 去除过多的电解质，保持溶胶稳定性 C 去除过多的溶剂，增加溶胶的浓度 D 去除过小的胶粒，保持粒子大小的一致性
(2) 胶体粒子在介质中运动所受的阻力，与下列何者无关？ A 介质的粘度 B 粒子的流速
C 粒子的浓度
D 粒子的大小 (3) Fick 第一定律x
c
DA t n d d - d d =,式中有负号是因为： A d d t
n
是负值
B
扩散系数D 是负值
C
x
c
d d 是负值 D A 是负值 (4) 溶胶有较强的散射光，大分子溶胶则较弱，这是因为： A 溶胶粒径大，大分子粒径小 B 溶胶浓度大，大分子浓度小 C 溶胶的折光率与介质相差很大，大分子则相近
D 溶胶对短波光敏感，大分子则不敏感 (5) 电渗现象表明 A 胶体粒子是电中性的 B 分散介质是电中性的 C 胶体系统的分散介质也是带电的 D 胶体粒子是带电的 (6) 在胶体分散系统中，ζ 电势为何值时称为等电状态？ A 大于零 B 等于零 C 小于零 D 等于外加电势差 (7) 若分散相固体微小粒子的表面上吸附负离子，则胶体粒子的ζ电势为 A 一定大于零 B 等于零 C 一定小于零 D 正负无法确定 (8) 溶胶与大分子溶液的相同点是 A 热力学稳定体系 B 热力学不稳定体系 C 动力稳定体系 D 动力不稳定体系
(9) 在以下测定高分子化合物平均摩尔质量的方法中，哪一个不是独立的方法？ A 渗透压法 B 离心沉降法 C 光散射法 D 粘度法 (10) 以下哪种情况可消除Donnan 平衡？ A 降低小分子电解质的浓度 B 增加大分子电解质的浓度
C 在半透膜的另一侧（无大分子），加入大量的中性分子
D 调节溶液的pH ，使大分子电解质处于等电点
2．填空：
(1) 胶体分散系统是热力学不稳定系统，因为___________________________________________ 。
(2) 当光束照射到分散系统时，若入射光的波长大于分散相粒子的尺寸时，则发生光的__________ 现象。
其光强度与_______________的4次方成反比。
(3) 在乳状液形成中，若乳化剂的亲水性较大，有利于形成_____________型的乳状液，相反若乳化剂的亲油性较大，有利于形成_____________型的乳状液。
(4) 在水溶液中，密度分别为ρ1和ρ2（ρ1<ρ2）的同样大小的球形悬浮液的沉降速度为v 1 和v 2 ，则v 1 ______v 2 。
(5) 墨汁是碳黑分散在水中的悬浮液，通常需加入适量的动物胶来稳定,其原因________________ ______，然而，若加入的动物胶量太少，则__________________。
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1．选择题
(1) B 。
过多的电解质，会压缩双电层厚度，降低电动电势，容易使溶胶聚沉。
(2) C 。
根据Stokes 定律，球形粒子在介质中移动时，受到的阻力f =6πηrv ，因此阻力只与介质粘度、粒子大小和移动速度有关，与粒子浓度无关。
(3) C 。
扩散总是由高浓度向低浓度方向进行，沿扩散方向上x ↑，浓度c ↓，因此
x
c
d d 为负值。
(4) C 。
由Reyleigh 公式，散射光I ∝
2
2122212⎪⎪⎭
⎫
⎝
⎛+-n n n n ，溶胶n 1与n 2差值大，大分子则相近。
因此散射光的形成与系统的光学不均匀性有关。
(5) C 。
电渗是介质在电场中的移动行为。
(6) B 。
(7) D 。
一般情况下，溶胶的电性取决于表面层的定位离子，若吸附负离子，ζ电势也为负。
但考虑外加电解质的影响，也有电性反转的例子。
(8) C 。
(9) D 。
粘度法可测到高分子化合物的特性粘度[η]，再按[η]=KM α计算M 。
常数K ，α 需要用其他方法确定，因此粘度法不是一个独立的测定方法。
(10) D 。
当大分子电解质处于等电点时，成为中性分子，因而不会影响小分子电解质的扩散，使其在膜两边的浓度相等。
2．填空
(1) 分散相有很大比表面，即有很大表面能，一定条件下，有自发聚集成大颗粒，降低表面能的倾向。
(2) 散射；入射光的波长。
(3) O/W ；W/O 。
(4) < 。
C 大 C 小
x
(5) 适量的大分子对溶胶粒子起保护作用；会使溶胶发生絮凝。