溶胶的动力学性质

§8.4溶胶的动力学性质布郎(Brown)运动1827年植物学家布朗（Brown)用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。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、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为布朗运动。但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有得到阐明。1903年发明了超显微镜，为研究布朗运动提供了物质条件。用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规则“之”字形的运动，从而能够测出在一定时间内粒子的平均位移。通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。1905年和1906年爱因斯坦（Einstein)和斯莫鲁霍夫斯基(Smoluchowski)分别阐述了Brown运动的本质。认为Brown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，而作用力抵消的可能性亦大。当半径大于5m，Brown运动消失。Einstein认为，溶胶粒子的Brown运动与分子运动类似，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和公式，得到Brown运动的公式为：32kT式中是在观察时间t内粒子沿x轴方向的平均位移；xr为胶粒的半径；为介质的粘度；NA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、温度以及观察时间等联系起来。rtNRTXA3扩散设通过AB面的扩散质量为m，则扩散速度为，它与浓度梯度和AB截面积A成正比。ddmt如图所示，设任一平行于AB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ddcx这就是斐克第一定律。式中D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。式中负号表示扩散发生在浓度降低的方向，0,而0。ddcxddmtdd=-ddmcDAtx用公式表示为：22xDt这就是Einstein-Brown位移方程。从布朗运动实验测出就可求出扩散系数D。x将布朗运动公式代入：利用扩散系数D,也从上式可以求粒子半径r。已知r和粒子密度，可以计算粒子的摩尔质量。rtNRTXA322xDtrNRTDA61ANrM334习题:P378,8-2;扩散系数应该为D=1.2410-11m2/s关于比容,1/ρ;大分子沉降溶胶是高度分散体系，胶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度趋于均一。当这两种效应相反的力相等时，粒子的分布达到平衡，粒子的浓度随高度不同有一定的梯度，如图所示。这种平衡称为沉降平衡。达到沉降平衡时，粒子随高度分布的情况与气体类似，可以用高度分布定律。如图所示，设容器截面积为A，粒子为球型，半径为r，粒子与介质的密度分别为和，在x1和x2处单位体积的粒子数分别n1，n2，为渗透压，g为重力加速度。0gxxrRTNnnA21031234ln本小节完落球测粘度原理gru0292U是匀速沉降的速度.钢球在待测液体中下降,重力和阻力相等时达到匀速沉降.目前使用较多的还有各种旋转粘度计.本小节完在电脑上图片可以.如果投影效果不好,成了恐怖片.暂不使用.