成核少晶体大沉淀
图：
BaSO4（重晶石），浓度大晶体形态大小不一相互交接凝胶。
四、溶胶的净化
1、溶胶净化的原因：
多分散性：
（机械、电、超声波、凝聚）大小、形状（棒柱球饼）、结构都不同。
多电解质：
AgNO3+KIAgI+K++NO3-（各种离子）
2、溶胶净化方法
（1）渗析法
主要是利用半透膜（羊皮纸或由火棉胶），将溶胶与纯介质隔开，仅能让小分子或离子通过，而胶粒不能通过。
利用浓度差，多余的电解质离子向膜外渗透，经常更换溶剂，就可以净化溶胶。
搅拌溶胶或适当加热可加快渗析。
（2）电渗析法
为了加快渗析速度，在装有溶胶的半透膜两侧接入直流电源，电解质离子在外电场的作用下作定向移动，可以提高净化速度。
这种方法称为电渗析法。
海水淡化：
（3）超过滤法
在半透膜两端施压，将胶粒与介质分开，达到净化的方法称为超过滤法。
净化后的胶粒要立即分散到新介质中，以免聚结成块。
若在半透膜的两边施加一定的电场，则为电超过滤法。
电渗析与电超过滤法联合使用，可降低超过滤的压力，并可以较快除去多余的电解质。
（4）渗透和反渗透
渗透是借半透膜将溶液和溶剂（水）隔开，只允许溶剂分子通过，而胶粒或溶质不能通过，称为渗透。
（不同于渗析，溶质和离子液不能通过）
五、单分散溶胶
1、单分散溶胶定义：
指胶粒尺寸、形状和组成皆相同的溶胶。
理论模型理想状态加以边界条件
不断修正（修正系数）
2、应用：
v
（1）稳定性的研究：
DLVO理论前提是单分散的体系。
因此，有了单分散溶胶，就有可能开拓多分散溶胶稳定性理论的研究。
v
（2）光散射研究：
溶胶的光散射研究是以单分散体系为前提套用于多分散体系的。
v（3）流变学研究
使微观流变学以实验为基础，丰富宏观流变学的内涵。
v（4）标准粒子
可用以校核粒度仪、电子显微镜、光散射仪等。
v（5）生物膜等研究
可确定生物膜的孔径大小与分布。
催化剂：
太阳能电池中，Rh（铑）的应用。
3、制备理论模型
多分散性原因：
新核的生成与晶核的长大同时进行（V1,V2），最终得到的颗粒是由不同时刻形成的核长大而成的。
LaMer的“成核扩散控制”模型（爆发式成核理论）：
a、控制溶质的过饱和浓度（c-S），使之略高于成核浓度，短时间内成核，即爆发式成核。
b、晶核形成后，溶液浓度迅速低于成核浓度，不再生成新晶核，但浓度仍略高于饱和浓度（S），已有的核以相同的速度长大，形成单分散溶胶。
（1）金属盐水溶液高温水解法
KCr（SO4）2
（2）金属络合物高温水解法
RhCl3
聚乙烯醇
（3）微乳液法
CdS溶胶
（4）溶胶-凝胶转变法：
Fe3O4溶胶
六、超细颗粒
表面分子数比例巨大，表面分子配位数增多强大的剩余力场各种性质（光、电、磁、强度）异常。
100分子，10亿分子
10分子于表面。
10000分子于表面。
1、超细颗粒的特性
2、超细颗粒的应用
催化剂：
高表面，表面反应温度降低500℃100℃
CdS：
对光的感应性特别强。
药物载体：
七、纳米材料
（六学时）
第二节胶体的运动性质
一、布朗运动:
1、定义：
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。
3、对布朗运动的研究得出结论：
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。
4、本质：
颗粒在分子包围之中分子热运动撞击悬浮粒子粒子大则瞬时各方向撞击抵消粒子小撞击不均匀，各方向冲量不等产生运动。
5、Einstein—Brown运动公式
X：
平均位移，
：
阿伏伽德罗常数，
：
8.314
：
温度，
：
粘度
：
半径t：
时间
二、胶粒的扩散
1、定义：
由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，有浓度梯度存在时，可以观察到胶粒从高浓度区向低浓度区定向迁移的现象，这就是胶粒的扩散作用。
浓度梯度：
胶体粒子浓度随距离的变化率dc/dx（熵驱动能力）。
2、Fick第一扩散定律
D为扩散系数，物理意义：
单位浓度梯度、单位时间内通过单位横截面积的质量（物质的量）。
D越大，胶粒质点的扩散能力越大。
式中负号表示扩散发生在浓度降低的方向。
（粒子运动能力的量度，不具加和性。
）
3、Einstein第一扩散公式
Einstein指出，扩散系数D与胶体粒子在介质中运动时阻力系数f之间，有如下关系：
Stokes定律：
若颗粒为球形，，可确定阻力系数f为：
Stokes：
工程：
粘滞流体力学，定律；
数学：
向量分析；原理；
物理：
光学，效应；
地质学：
地球重力场研究。
4、公式的相关研究
孔片法：
自由交界法：
光子相关谱法：
是测量亚微米及纳米级颗粒尺寸的一种有效方法。
此方法通过对悬浮颗粒的随机涨落光散射信号进行相关分析，并利用各种算法反演求得悬浮颗粒的粒径等信息。
一般用超纯水作颗粒物的载体介质。
计算球形胶粒半径
测D求r，
流体力学半径平均半径。
计算非球形胶粒的轴比值：
a：
其他方法测M（分子量，摩尔质量）求出等效球体的等效半径r，再由Stokes定律求出fo。
b：
利用，算出实际f。
c：
f/fo推算a/b；
f/fo=1为球体，比值越大，胶粒越不对称。
估算最大溶剂化量
动力稳定性
依据电动性质（电泳）、扩散系数D，测量溶剂化量。
布朗运动与扩散的关系：
扩散是布朗运动的宏观表现，而布朗运动是扩散的微观基础。
四、沉降平衡
v沉降：
悬浮在液态介质中的密度比介质大的粒子受重力作用下沉的现象。
v沉降平衡：
各高度上的粒子浓度不随时间的变化而变化的状态。
（一）大气分布
（二）胶体粒子分布
用浓度代大气压力：
即
v修正：
M摩尔质量：
h：
浓度为为n1和n2层间距离
可写成：
图：
2-9，不同粒子浓度下降一半时所需的高度：
体系
粒子直径／nm
粒子浓度降低一半时的高度
氧气
高度分散的金溶胶
粗分散金溶胶
藤黄悬浮体
0.27
1.86
186
230
5km
215cm
2×10－5cm
2×10－3cm
（三）在重力作用下的沉降
v1、沉降速度
运动之初：
mg>>f，f=6πηrv有一定向下加速度v大f最后mg=f及平衡。
建立等式后：
得出方程
或：
V正比于r2r体系稳定性弱；
V正比于ΔρΔρ体系稳定性弱。
V反比于ηη体系稳定性强；
所以，配制钻井液时加入增稠剂，可提高钻井液的稳定性。
伽利略：
两个铁球实验。
应用：
①落球粘度计，（早期测压裂液粘度的工具）
已知：
r，v求η
②实验室测压裂液悬砂能力，
填石英砂
（悬砂性能评价）
③稠油分离，辽河稠油：
ρ（0.98~0.99）ρ水
分离乳状液Tη；
Δρ；膨胀系数不一
2、沉降分析——称重法
粗粒子：
由v（沉降）与r关系测r求v。
理由：
胶体（悬浮体）：
多分散体系（r1，r2，……rn）；无法求v（沉降），但可求粒度分布（某一大小粒子所占质量分数），即沉降分析。
步骤：
（1）由沉降天平测不同时间，盘上净沉降量，做P—t曲线；
（2）做
（1）图的不同点截距得Q-r积分分布曲线；
（3）做微分分布曲线，既得不同半径r所占比例。
（四）离心力场中的沉降
1、溶胶：
1~100nm，重力场v（沉降）极小忽略动力学稳定性。
离心机：
转速3000r/min（50r/s）ω=100π，x=0.2m
离心加速度：
ω2x=（50×2π）2×0.2=1.974×104（m/s2）
是g的2000倍。
1924年，瑞典Swedberg，发明超离心机10~16万转/min是g的100万倍。
或：
已知t1、t2时刻粒子位置x1、x2，可求r
3、超离心机中粒子沉降
（四学时）
第三节溶胶的光学性质
一、光散射现象
（1）实质
（2）意义
（3）无色：
吸收非可见光
溶液
一束光有色：
吸收一部分可见光
溶胶一部分通过
吸收：
化学组成
反射：
质点
散射：
大小
光：
具有波粒二象性，E=hv（布拉德常数*频率）
每种物质的电子具有各种能级
ΔE（跃迁能）=E=hv时吸收光
（1）粗分散体系：
r＞λ；反射，混浊
三种现象：
（2）胶体溶液：
r﹤λ；散射，乳白色光柱
（3）分子溶液：
r﹤﹤λ；散射光相互干涉抵消，无散射光
二、Tyndall效应
1、Tyndall效应
定义
实例：
探照灯、电影机
Tyndall效应是胶粒对光散射作用的宏观表现；散射是在光前进方向之外也能观察到光的现象。
本质：
光是电磁波分子中的电子跃迁产生受迫震动（偶极子）像小天线一样向各个方向发射与入射光频率相同的光散射光。
分子散射光因相互干涉抵消看不到散射光
溶胶多相不均匀射光不能完全抵消
粗粒子r大主要以反射光为主散射光微弱
三、Rayleigh散射定律
（1）I与λ4成反比；光波越短越易散射。
光波：
紫外、紫、蓝、青、绿、黄、橙、红、红外
（380~~~~~~~~~~~~~~~~740nm）
①紫色是人眼的偏见，在可见光比例少（天空蓝）
日出日落，太阳呈红色（散射少，透过多）
②白光照溶胶，侧观察呈蓝色，正视呈浅红色。
（2）I与c成正比：
浊度仪：
I粒子多浓度高
测定两分散度相同，浓度不同的溶胶的散射光强度，可知另一溶胶浓度（测污水杂质含量）
（3）I与V2成正比
R大：
粗分散体系，无乳光，反射（不适用此公式大于47nm）
R小：
真溶液，散射光极弱，R﹤1nmV0I0
R胶粒：
鉴别溶胶与真溶液，Tyndall效应
（4）I与n1n2差值有关，差越大I越大
（介质与胶粒散射率的差异）
当n1=n2（纯液体，气体应无散射），但也有微弱的散射
Einstein：
分子热运动引起的局部区域密度不同体系内部折射率的变化体系光学不均匀性。
所以散射是普遍现象，只是胶体更强烈。
四、溶胶的颜色
（1）溶胶呈现不同颜色原因
无色：
对可见光（400~740nm）吸收弱；
溶胶有色：
选择性吸收：
Fe（OH）3红、CdS黄；
金属Au、Ag（吸收，散射）取决于r
Ag：
r（nm）透过光散射光
10~20黄蓝
25~35红暗绿
35~45蓝紫黄
70~80蓝棕红
（2）选择性吸收的原因（化学结构）
①ΔE=hv：
光子能量=分子跃迁能（基态高能态）则吸收
AgCl:
不吸收可见光（白色）
②每种分子都有自己AgI、AgBr：
吸收蓝色光（黄、深黄）
特征的吸收波长
（3）Beer定律：
①真溶液：
C：
溶液浓度；E：
吸光系数；d：
吸收层厚度
②溶胶：
（修正）
A：
散射光系数；E+A：
消光系数；
物质对光的选择性吸收波长，以及相应的吸收系数是该物质的物理常数。
当已知某纯物质在一定条件下的吸收系数后,可用同样条件将该供试品配成溶液，测定其吸收度,即可由上式计算出供试品中该物质的含量。
钨灯的发射光谱:
钨灯光源所发出的400～760nm波长的光谱,可作为可见光分光光度计的光源.
氢灯（或氘灯）的发射光谱:
氢灯能发出185～400nm波长的光谱,可作为紫外光光度计的光源.
（4）金溶胶颜色
R小：
吸收占优势（散射弱），长λ不易被吸收，
透过光呈红色。
R大：
散射占优势（吸收弱），长λ不易被散射，
透过光呈蓝色。
五、超显微镜
1.狭缝式
v照射光从碳弧光源射出，经可调狭缝后，由透镜会聚，从侧面射到盛胶体溶液的样品池中。
超显微镜的目镜看到的是胶粒的散射光。
如果溶液中没有胶粒，视野将是一片黑暗。
2.心形聚光器超显微镜
有一个心形腔，上部视野涂黑，强烈的光通入心形腔后不能直接射入目镜，而是在腔壁上几经反射，最后从侧面会聚在试样上。
目镜在黑暗的背景上看到的是胶粒发出的的散射光。
3、超显微镜的应用
（1）可以测定球状胶粒的平均半径。
镜下粒子平均数每毫升胶粒数n
每毫升胶粒质量m胶粒密度ρ
（定量分析：
离心机净化，过滤）
m=nvρ
（2）间接推测胶粒的形状和不对称性。
例如，球状粒子不闪光，不对称的粒子在向光面变化时有闪光现象。
（3）判断粒子分散均匀的程度。
粒子大小不同，散射光的强度也不同。
（4）观察胶粒的布朗运动、电泳、沉
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