物理化学分散系统.ppt

《物理化学分散系统.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理化学分散系统.ppt（79页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、分散系统分散系统把一种或几种物质分散在另一种把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。其中，物质中就构成分散体系。其中，被分散的物质称为分散相被分散的物质称为分散相，另一另一种物质称为分散介质种物质称为分散介质。例如：云，牛奶，珍珠例如：云，牛奶，珍珠分散相与分散介质分散相与分散介质分散体系分类分散体系分类分类体系通常有三种分类方法：分类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按分散相粒子的大小分散相粒子的大小分类：分类：按按分散相和介质的聚集状态分散相和介质的聚集状态分类：分类：液溶胶液溶胶固溶胶固溶胶气溶胶气溶胶按按胶体溶液的稳

2、定性胶体溶液的稳定性分类：分类： 憎液溶胶憎液溶胶亲液溶胶亲液溶胶按分散相粒子的大小分类按分散相粒子的大小分类 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混溶，没有界面，是分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均均匀的单相匀的单相，分子半径大小在，分子半径大小在10-9 m以下以下 。通常把这种体系称为真溶液，。通常把这种体系称为真溶液，如如CuSO4、蔗糖溶液。蔗糖溶液。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10-9 10-7 m （ 1 nm100 nm ）以下以下 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

3、。也有的将系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将1 nm 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。如之间的粒子归入胶体范畴。如AgI溶胶、金溶胶等。溶胶、金溶胶等。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1000 nm,目测是混浊不均匀体系，放置后会沉目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。淀或分层，如黄河水。按分散相和介质聚集状态分类按分散相和介质聚集状态分类1.液溶胶液溶胶将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：成不同的液溶胶：A.液液-固溶胶固溶胶 如膏药，

4、如膏药，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 如泡沫如泡沫按分散相和介质聚集状态分类按分散相和介质聚集状态分类2.固溶胶固溶胶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：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 如泡沫塑料，沸石分子筛如泡沫塑料，沸石分子筛按分散相和介质聚集状态分类按分散相和介质聚集状态分

5、类3.气溶胶气溶胶将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成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，形成气气-固或气固或气-液溶胶，液溶胶，但没有气但没有气-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 如药用气雾剂如药用气雾剂按胶体溶液的稳定性分类按胶体溶液的稳定性分类1.憎液溶胶憎液溶胶 半径在半径在1 nm100 nm之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中，有之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中，有很大的相

6、界面，易聚沉，很大的相界面，易聚沉，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，再加入介质就无法再形成溶胶，是一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是 一个不可逆一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。体系，如氢氧化铁溶胶、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。按胶体溶液的稳定性分类按胶体溶液的稳定性分类2.亲液溶胶亲液溶胶半径落在胶体粒子范围内的高分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂半径落在胶体粒子范围内的高分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，高分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，蒸发，高分子化合物凝聚，

7、再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。热力学上稳定、可逆的体系。胶体化合物胶体化合物(蛋白质及其他高分子化合物蛋白质及其他高分子化合物)的分子结构中含有许多亲水基的分子结构中含有许多亲水基团，能与水分子发生作用。质点水化后似分子状态分散于水中，形成团，能与水分子发生作用。质点水化后似分子状态分散于水中，形成亲水胶体溶液。如动物胶汁亲水胶体溶液。如动物胶汁(阿胶、鹿角胶、明胶及骨胶等阿胶、鹿角胶、明胶及骨胶等)、酶的水溶、酶的水溶液液(胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶、尿激酶等胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶、尿激酶等)及其他含蛋白质的生化制及其他含蛋白质的生化制剂，植物中

8、纤维素衍生物，天然的多糖类、粘液质及树胶等。剂，植物中纤维素衍生物，天然的多糖类、粘液质及树胶等。亲水胶体绝大多数为高分子化合物，所以亲水胶体溶液也称高分子水亲水胶体绝大多数为高分子化合物，所以亲水胶体溶液也称高分子水溶液。溶液。纳米粒技术新进展纳米粒技术新进展纳米技术已广泛用于现代药剂学研究领域，具体内容包括固体纳米技术已广泛用于现代药剂学研究领域，具体内容包括固体脂质纳米粒、微乳和聚合物胶束脂质纳米粒、微乳和聚合物胶束纳米粒药物传递系统纳米粒药物传递系统类型类型 粒径范围粒径范围 主要载体组分主要载体组分纳米级脂质体纳米级脂质体 10500nm 卵磷脂等表面活性剂卵磷脂等表面活性剂纳米级微

9、球纳米级微球 10500nm PLA等生物降解聚合物等生物降解聚合物固体脂质纳米粒固体脂质纳米粒 10500nm 硬脂酸等类脂质材料硬脂酸等类脂质材料微乳微乳 10100nm 表面活性剂、助剂等表面活性剂、助剂等聚合物胶束聚合物胶束 C2。 由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，可以观察到胶粒从由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，可以观察到胶粒从C1区向区向C2区迁区迁移的现象，这就是移的现象，这就是胶粒的扩散作用胶粒的扩散作用。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d dm m/d/dt t，它与浓度梯度和它与浓度梯度和AB截面积截面积A成正比。成正比。斐克第一定

10、律斐克第一定律如图所示，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匀的，但水平方向面的截面上浓度是均匀的，但水平方向自左至右浓度变稀，梯度为自左至右浓度变稀，梯度为dc/dx。斐克第一定律斐克第一定律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：为扩散系数，其物理意义为：单位浓单位浓度梯度、单位时间内通过单位截面积的质量。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，式中负号表示扩散发生在浓度降低的方向，dc/dx 0。 用公式表示为：用公式表示为：xcDAtmdddd 溶胶的渗透压溶胶的渗透压由于胶粒不能透过半透膜，

11、而介质分子或外加的电解质离子可以透过由于胶粒不能透过半透膜，而介质分子或外加的电解质离子可以透过半透膜，所以有从化学势高的一方向化学势低的一方自发渗透的趋势。半透膜，所以有从化学势高的一方向化学势低的一方自发渗透的趋势。 溶胶的渗透压可以借用稀溶液渗透压公式计算：溶胶的渗透压可以借用稀溶液渗透压公式计算：cRT式中式中c为胶粒的浓度。由于憎液溶液不稳定，浓度不能太大，所以测为胶粒的浓度。由于憎液溶液不稳定，浓度不能太大，所以测出的渗透压及其它依数性质都很小。出的渗透压及其它依数性质都很小。但是亲液溶胶或胶体的电解质溶液，可以配制高浓度溶液，用渗透压但是亲液溶胶或胶体的电解质溶液，可以配制高浓度

12、溶液，用渗透压法可以求它们的摩尔质量。法可以求它们的摩尔质量。沉降平衡沉降平衡溶胶是高度分散体系，胶粒一方面受到重力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吸引而下降，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等时，粒子的分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。定的梯度，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，粒子随高度分布的情况与气体类达到沉降平衡时，粒子随高度分布的情况与气体类似，可以用高度分布定律。似，可以

13、用高度分布定律。高度分布定律高度分布定律如图所示，设容器截面积为如图所示，设容器截面积为A，粒子为球型，半粒子为球型，半径为径为r，粒子与介质的密度分别为粒子与介质的密度分别为 和和 0，在，在x1和和x2处单位体积的粒子数分别处单位体积的粒子数分别N1，N2， 为渗透压，为渗透压，g为重力加速度。为重力加速度。 达沉降平衡时。其浓度随高度分布的规律符合下达沉降平衡时。其浓度随高度分布的规律符合下列关系：列关系：这就是这就是高度分布公式高度分布公式。粒子质量愈大，其平衡浓度随高度的降低。粒子质量愈大，其平衡浓度随高度的降低亦愈大。亦愈大。)()(34ln120312xxgLrNNRT 高度分布

14、定律高度分布定律32021141exp()()3NrgL xxNRT或：或：电动现象电动现象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；带电的介质发生流动，则产生流动，则产生流动电势流动电势。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，则介质带与胶粒相反的电荷。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。在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷的电极移动，就产在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷的电极移动，就产生了生了电泳电泳和和电渗电渗

15、的电动现象，这是因电而动。的电动现象，这是因电而动。电泳电泳影响电泳的因素有：带电粒子的大小、形状；粒子表面电荷的数目；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；介质中电解质的种类、离子强度，介质中电解质的种类、离子强度，pH值和粘度；电泳的温度和外加值和粘度；电泳的温度和外加电压等。电压等。带电带电胶粒胶粒或高分子在外加电场的作用下向带相反电荷的电极作或高分子在外加电场的作用下向带相反电荷的电极作定向定向移动移动的现象称为的现象称为电泳电泳。 从电泳现象可以获得胶粒或高分子的结构、大小和形状等有关信息。从电泳现象可以获得胶粒或高分子的结构、大小和形状等有关信息。界面移动电泳

16、仪界面移动电泳仪首先在漏斗中装上待测溶胶，首先在漏斗中装上待测溶胶，U型管下部活塞内径与管径相同。型管下部活塞内径与管径相同。实验开始时，打开底部活塞，实验开始时，打开底部活塞，使溶胶进入使溶胶进入U型管，当液面略型管，当液面略高于左、右两活塞时即关上，高于左、右两活塞时即关上，并把多余溶胶吸走。在管中加并把多余溶胶吸走。在管中加入分散介质，使两臂液面等高。入分散介质，使两臂液面等高。界面移动电泳仪界面移动电泳仪小心打开活塞小心打开活塞 ，接通电源，观察液面的变化。若是无色溶胶，必须用，接通电源，观察液面的变化。若是无色溶胶，必须用紫外吸收等光学方法读出液面的变化。紫外吸收等光学方法读出液面的变化。根据通电时间和液面升高根据通电时间和液面升高或下降的刻度计算电泳速或下降的刻度计算电泳速度。度。另外要选择合适的介质，另外要选择合适的介质，使电泳过程中保持液面清使电泳过程中保持液面清晰。晰。 在外加电场作用下，带电的在外加电场作用下，带电的介质介质通过多孔膜或半径为通过多孔膜或半径为110 nm的毛细的毛细管作管作定向移动定向移动，这种现象称为，这种现象称为电渗电渗。 外加电解质对电渗速度