溶胶的电学性质
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药剂学知识点归纳:溶胶剂的概念、构造及性质
药剂学虽然是基础学科,但是很多学员都觉得药剂学知识点特别多,不好复习。
今天就带着大家总结归纳一下药剂学各章节的重点内容,以便大家更好地记忆。
溶胶剂的概念
系指由多分子聚集体作为分散相的质点,分散在液体分散介质中组成的胶体分散体系,微粒大小一般在1-100nm之间,属于非均相分散体系。
溶胶的构造与性质
1.溶胶的双电层构造
溶胶剂中的固体微粒具有双电层结构,双电层之间的电位差称作电位,溶胶剂电位越大,其物理稳定性越好。
电位降低至25mv 以下时,胶粒间产生聚结,稳定性下降。
2.溶胶剂的性质
(1)光学性质
具有丁达尔效应,即对光的散射作用。
(2)电学性质
具有电动(电泳)现象与动电(流动电位)现象,其根本原因是微粒因吸附带电,具有双电层结构。
(3)动力学性质
因溶胶剂微粒粒径小(纳米级),因而表现出激烈的布朗运动,溶胶粒子的扩散速度、沉降速度与介质的黏度都与溶胶的动力学性质有关。
(4)稳定性
溶胶剂属于热力学不稳定体系,对电解质非常敏感,少量电解质可供其产生聚沉,其原因是电解质的加入破坏或降低溶胶微粒的电位。
例题:
下列关于溶胶剂的正确叙述是?
A.溶胶剂属于热力学不稳定体系
B.溶胶剂中加入电解质会产生盐析作用
C.溶胶粒子具有双电层结构
D. 电位越大,溶胶剂的稳定性越差
E.溶胶粒子越小,布朗运动越激烈,因而沉降速度越小正确答案:ACE。
溶胶的电化学性质基本的电学特征1.电泳:在外电场作用下,胶体粒子在分散介质中定向移动的现象。
电泳装置:在电场作用下运动,从方向可以判断胶粒带正电。
特征:分散相移动,而分散介质不动。
应用:(1)生物化学中,根据不同的蛋白质子,合算分子电泳速度的不同,对它们进行分离。
(2)利用电泳的方法使橡胶电镀在金得到易于硫化,弹性及拉力均好医用橡皮手套就是这样制成。
2.电渗:分散介质在直流电场中,通过多孔膜或毛细血管发生定向移动的现象。
特征:分散介质移动,分散相不动。
(与电泳相反,胶体不能通过半透膜,胶体带电,介质相应的带相反的电荷。
外加电解质同样会影响电渗速度。
应用:(1)电沉积法涂漆操作中使漆膜内的水分排到膜外以形成致密的漆膜。
(2)工业及工程中泥土或泥浆脱水,水的净化等。
电动现象:电泳和电渗统称电动现象。
即在直流电场中,分散相和分散介质发生相对运动的现象。
3.流动电势:由于外加电压,液体通过多孔膜或向移动,并在多孔膜的两端产生电电势差方向与外界相反,抑制电渗。
特征:电渗的逆过程。
4.沉降电势分散相粒子在重心场和离心力场的作用下,迅速移动时,在移动方向的两端所产生的电势差。
正离子移动向负极,而这是正离子移动形成高电势。
与电泳相反。
特征:电泳现象相反过程。
2.扩散双电层理论1.胶粒带电原因分析1.吸附:胶粒具有表面积大,较高表面能,因此易于吸附其它物质(界面现象,为减小表(或负离子)带正电(或带负电)。
固体若为离子晶体,则服从法扬斯规则:溶液中的某种离子能与晶体上的符号相反的离子生成难溶或电离度很小的化合物,则离种离子有强烈的吸附作用。
例:,若过量,则会优先吸附,带负电;若,带正电。
2.电离:分散相:固体与分散介质接触时,固体表面会发生电离,有一种离子溶于液相中,使胶粒例:溶于液相,而在晶体表面,使固体带电。
2.双电层理论1.亥姆霍兹双电层理论特点:双电层电容器模型。
电渗速度(电泳速度):分别为分散介质的介电常数及粘度,E:电势梯度。
第二节溶胶的动力学性质和光学性质
胶体系统是介于真溶液和粗分散系统之间的一种特殊分散系统。
由于胶体系统中粒子分散程度很高,具有很大的比表面积,表现出显著的表面特性,如胶体具有特殊的力学性质、光学性质和电学性质。
1.溶胶的力学性质
1827年,英国植物学家布朗(Brow)在显微镜下,观察悬浮在液体中的花粉颗粒时,发现这些粒子永不停息地做无规则运动。
后来还发现所有足够小的颗粒,如煤、化石、矿石、金属等无机物粉粒,也有同样的现象。
这种现象是布朗发现的,故称布朗运动,但在很长一段时间中,这种现象的本质没有得到阐明。
1903年,齐格蒙德(Zsigmondy)发明了超显微镜,用超显微镜观察溶胶,可以发现溶胶粒子在介质中不停地做无规则的运动。
对于一个粒子,每隔一定时间纪录其位置,可得到类似图9-13所示的完全不规则的运动轨迹,这种运动称为溶胶粒子的布朗运动。
图9-13 布朗运动示意图
粒子做布朗运动无需消耗能量,而是系统中分子固有的热运动的体现。
固体颗粒处于液体分子包围之中,而液体分子一直处于不停的、无序的热运动状态,撞击着固体粒子。
如果浮于液体介质中的固体远较溶胶粒子大(直径约大于5μm),一方面由于不同方向的撞击力大体已互相抵消,另一方面由于粒子质量大,其运动极不显著或根本不动。
但对于胶体分散程度的粒子(直径小于5μm)来说,每一时刻受到周围分子的撞击次数要少得多,那么在某一瞬间粒子各方向所受力不能相互抵消,就会向某一方向运动,在另一瞬间又向另一方向运动,因此形成了不停的无规则运动。
布朗运动的速率取决于粒子的大小、温度及介质黏度等,粒子越小、温度越高、黏度越小则运动速率越快。
溶胶的电化学性质基本的电学特征1.电泳:在外电场作用下,胶体粒子在分散介质中定向移动的现象。
电泳装置:在电场作用下运动,从方向可以判断胶粒带正电。
特征:分散相移动,而分散介质不动。
应用:(1)生物化学中,根据不同的蛋白质子,合算分子电泳速度的不同,对它们进行分离。
(2)利用电泳的方法使橡胶电镀在金得到易于硫化,弹性及拉力均好医用橡皮手套就是这样制成。
2.电渗:分散介质在直流电场中,通过多孔膜或毛细血管发生定向移动的现象。
特征:分散介质移动,分散相不动。
(与电泳相反,胶体不能通过半透膜,胶体带电,介质相应的带相反的电荷。
外加电解质同样会影响电渗速度。
应用:(1)电沉积法涂漆操作中使漆膜内的水分排到膜外以形成致密的漆膜。
(2)工业及工程中泥土或泥浆脱水,水的净化等。
电动现象:电泳和电渗统称电动现象。
即在直流电场中,分散相和分散介质发生相对运动的现象。
3.流动电势:由于外加电压,液体通过多孔膜或向移动,并在多孔膜的两端产生电电势差方向与外界相反,抑制电渗。
特征:电渗的逆过程。
4.沉降电势分散相粒子在重心场和离心力场的作用下,迅速移动时,在移动方向的两端所产生的电势差。
正离子移动向负极,而这是正离子移动形成高电势。
与电泳相反。
特征:电泳现象相反过程。
2.扩散双电层理论1.胶粒带电原因分析1.吸附:胶粒具有表面积大,较高表面能,因此易于吸附其它物质(界面现象,为减小表(或负离子)带正电(或带负电)。
固体若为离子晶体,则服从法扬斯规则:溶液中的某种离子能与晶体上的符号相反的离子生成难溶或电离度很小的化合物,则离种离子有强烈的吸附作用。
例:,若过量,则会优先吸附,带负电;若,带正电。
2.电离:分散相:固体与分散介质接触时,固体表面会发生电离,有一种离子溶于液相中,使胶粒例:溶于液相,而在晶体表面,使固体带电。
2.双电层理论1.亥姆霍兹双电层理论特点:双电层电容器模型。
电渗速度(电泳速度):分别为分散介质的介电常数及粘度,E:电势梯度。
溶胶的制备及性质一.实验目的1.熟悉用凝聚法制备溶胶的操作;2.了解溶胶的光学性质和电学性质;3.了解电解质对溶胶的凝结作用及高分子溶液对溶胶的保护作用等。
二.实验原理1.溶胶的定义及其特征胶粒直径为1~100 nm,扩散慢,不能透过半透膜,动力学稳定性强,具高度分散性,多相性和聚结不稳定性等特征。
2.溶胶的制备方法溶胶的制备方法有分散法和凝聚法。
以氢氧化铁溶胶的制备为例:取150 mL 蒸馏水,置于300 mL烧杯中,先煮沸2 min,用刻度吸管移去10%FeCl3溶液30 mL,逐滴加入沸水中,并不断搅拌,继续煮沸3 min,得到棕红色Fe(OH)3溶胶,其结构式为:{m[Fe(OH)3]•nFeO+•(n-x)Cl-}x+•xCl-。
3.溶胶的净化制成的溶胶常含有其他杂质,影响胶体的性质,故必须净化。
溶胶的净化是根据离子或分子可以通过半透膜而胶粒不能透过半透膜的特性进行的。
本实验采用的透析袋。
4.溶胶的电学性质以电泳现象为例,在外加电场作用下,溶胶粒子在分散介质中定向移动的现象称为电泳。
通过电泳可以测知溶胶粒子所带电荷的符号,亦可以测定溶胶的ζ电位。
其原理是:式中K为与胶粒形状有关的常数(球形为5.4×1010 V2•S2•kg-1•m-1,棒状粒子为3.6×1010 V2•S2•kg-1•m-1,η为分散介质的粘度(Pa•s),ε为分散介质的相对介电常数,E为加于电泳测定管二端的电压(V),l为两电极之间的距离(m),d 为电泳管中胶体溶液界面在t时间(s)内移动的距离(m),E/l表示两电极间场强,d/t表示电泳速度(m•s-1)。
式中d、t、E和l均可由实验测得。
5.溶胶的光学性质用一束会聚光线通过溶胶,在光前进方向的侧面可看到光柱,这一现象称为丁达尔现象,可用于鉴别胶体。
6.电解质的聚沉作用和高分子溶液的保护作用电解质中与胶粒所带相反电荷的离子可引起溶胶的聚沉。