膠體分散系-1

1、Chapter 8 Dispersion systemChapter 8 Dispersion systemcolloid：A suspension of finely divided particles in a continuous medium in which the particles are approximately 5 to 5,000 angstroms in size, do not settle out of the substance rapidly, and are not readily filtered. 2012年年5月月28日日 崔黎麗崔黎麗明礬為什么能凈水？

2、明礬為什么能凈水？魚湯為什么能凍起來？魚湯為什么能凍起來？長江三角洲如何形成的？長江三角洲如何形成的？為什么日落日出時(shí)天空是紅色的？為什么日落日出時(shí)天空是紅色的？白天天空是藍(lán)色的？白天天空是藍(lán)色的？第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng)第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng)l1861年年Thomas Graham提出提出“膠體膠體” (Colloid)一詞，標(biāo)志一詞，標(biāo)志膠體化學(xué)的產(chǎn)生。膠體化學(xué)的產(chǎn)生。lColloid源自希臘文的源自希臘文的(膠膠)，意為粘稠狀的物質(zhì)。，意為粘稠狀的物質(zhì)。a nineteenth-century Scottish chemist who is best-rem

3、embered today for his pioneering work in dialysis and the diffusion of gases. 第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng)膠體膠體colloid：A suspension of finely divided particles in a continuous medium in which the particles are approximately 5 to 5,000 angstroms in size, do not settle out of the substance rapidly, and are not

4、readily filtered. 在一連續(xù)介質(zhì)中被細(xì)微分開的粒子形成的在一連續(xù)介質(zhì)中被細(xì)微分開的粒子形成的懸浮狀態(tài)，粒子尺度約懸浮狀態(tài)，粒子尺度約5至至5,000埃，不會(huì)很快埃，不會(huì)很快從該物質(zhì)中分離，也不易被濾出。從該物質(zhì)中分離，也不易被濾出。 膠體化學(xué)膠體化學(xué) 研究膠體分散體系的形成、穩(wěn)研究膠體分散體系的形成、穩(wěn)定、破壞，以及它們的物理化學(xué)定、破壞，以及它們的物理化學(xué)性質(zhì)的一門科學(xué)。性質(zhì)的一門科學(xué)。第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng)有史以前有史以前制陶制陶漢朝漢朝纖維造紙纖維造紙后漢后漢墨墨古埃及人古埃及人木材破裂巖石木材破裂巖石1809年，列伊斯年，列伊斯Electrophores

5、is 1827年，年，BrownBrownian motion1857年，年，F(xiàn)araday, TyndallTyndall effect1861年，年，GrahamColloid Chemistry 膠體化學(xué)的歷史膠體化學(xué)的歷史第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng)第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 膠體化學(xué)與其他學(xué)科的聯(lián)系膠體化學(xué)與其他學(xué)科的聯(lián)系膠體膠體化學(xué)化學(xué)生命科學(xué)（人體組織、體液）生命科學(xué)（人體組織、體液） 農(nóng)業(yè)科學(xué)（土壤膠體）農(nóng)業(yè)科學(xué)（土壤膠體） 材料科學(xué)（納米材料）材料科學(xué)（納米材料）環(huán)境科學(xué)（氣溶膠）環(huán)境科學(xué)（氣溶膠）第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 膠體在生物醫(yī)藥學(xué)

6、方面的應(yīng)用膠體在生物醫(yī)藥學(xué)方面的應(yīng)用 液體藥劑：液體藥劑：胃蛋白酶合劑胃蛋白酶合劑 注射劑：注射劑：右旋糖酐右旋糖酐 滴眼劑：滴眼劑：熒光素鈉熒光素鈉 藥物輔料藥物輔料 片劑：片劑：淀粉漿淀粉漿 軟膏：淀粉甘油軟膏：淀粉甘油 栓劑：栓劑：甘油明膠甘油明膠 第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) HgNO3，明膠和明膠和NaCl 膠態(tài)甘汞，防腐膠態(tài)甘汞，防腐 作用大于甘汞粗粉作用大于甘汞粗粉 膠體膠體AgCl,AgI及蛋白銀及蛋白銀 有效的殺菌劑有效的殺菌劑 膠體膠體Cu 治療癌癥治療癌癥 膠體膠體Hg 用于梅毒治療用于梅毒治療 膠體膠體Au 輕癱癥的診斷劑等輕癱癥的診斷劑等第八章第八章 膠體分

7、散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 膠體膠體AuAu的研究熱點(diǎn)的研究熱點(diǎn) 用于放射治療胸膜或腹膜的滲出物和膀胱癌用于放射治療胸膜或腹膜的滲出物和膀胱癌 骨髓掃描或肝臟造影：將膠體金裝滿器官后，骨髓掃描或肝臟造影：將膠體金裝滿器官后， 用閃爍照像法進(jìn)行觀察用閃爍照像法進(jìn)行觀察 膠體膠體AuAu免疫結(jié)合實(shí)驗(yàn)：免疫學(xué)檢測，如檢測免疫結(jié)合實(shí)驗(yàn)：免疫學(xué)檢測，如檢測 HCG,HCG,甲胎蛋白，甲胎蛋白，C C反應(yīng)蛋白等。反應(yīng)蛋白等。 酶與酶與AuAu的納米顆?；旌?，制備生物傳感器，電的納米顆?；旌?，制備生物傳感器，電 流相應(yīng)得到大大提高。流相應(yīng)得到大大提高。第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng)第八章第八章 膠體化學(xué)膠體

8、化學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 分散系概述分散系概述第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)第四節(jié)第四節(jié) 溶膠的光學(xué)性質(zhì)溶膠的光學(xué)性質(zhì)第五節(jié)第五節(jié) 溶膠的電學(xué)性質(zhì)溶膠的電學(xué)性質(zhì)第六節(jié)第六節(jié) 溶膠的穩(wěn)定性溶膠的穩(wěn)定性第七節(jié)第七節(jié) 乳狀液和泡沫乳狀液和泡沫學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求掌握分散系統(tǒng)的分類和膠體系統(tǒng)的制備；掌握分散系統(tǒng)的分類和膠體系統(tǒng)的制備；重點(diǎn)掌握膠體系統(tǒng)的光學(xué)、動(dòng)力和電學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)重點(diǎn)掌握膠體系統(tǒng)的光學(xué)、動(dòng)力和電學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用；用；理解溶膠的穩(wěn)定與聚沉的原理，學(xué)會(huì)書寫膠團(tuán)結(jié)構(gòu)理解溶膠的穩(wěn)定與聚沉的原理，學(xué)會(huì)書寫膠團(tuán)結(jié)構(gòu)表示式，學(xué)會(huì)計(jì)算聚沉值和比較聚沉能力；表示

9、式，學(xué)會(huì)計(jì)算聚沉值和比較聚沉能力；了解懸浮液、乳狀液、泡沫、氣溶膠以及高分子化了解懸浮液、乳狀液、泡沫、氣溶膠以及高分子化合物溶液的性質(zhì)和應(yīng)用。合物溶液的性質(zhì)和應(yīng)用。第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng)第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第一節(jié)第一節(jié) 分散系概述分散系概述第一節(jié)第一節(jié) 分散系概述分散系概述 把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成分散體系就構(gòu)成分散體系(disperse system) 。1. 分散系的分類分散系的分類其中：其中： 被分散的物質(zhì)稱為被分散的物質(zhì)稱為分散相分散相(disperse phase)另一種物質(zhì)稱為另一種物質(zhì)稱為分散

10、介質(zhì)分散介質(zhì)(disperse medium)一、分散系的分類一、分散系的分類(classification)粗分粗分散系散系膠體膠體分散分散系系分子分子分散分散系系10-7m100nm100-1nm100nm100-1nm16000Hz 超聲波發(fā)生器、超聲波發(fā)生器、 換能器、換能器、 振幅桿組成振幅桿組成 分散制備乳液分散制備乳液第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化l 膠溶法膠溶法(peptizing) 膠溶法膠溶法又稱又稱解膠法解膠法，僅僅是將，僅僅是將新鮮新鮮的的凝聚膠粒重新分散在介質(zhì)中形成溶膠，并凝聚膠粒重新分散在介質(zhì)中形成溶膠，并加入

11、適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。穩(wěn)定劑又稱膠溶劑穩(wěn)定劑又稱膠溶劑。 Fe(OH)3（新鮮沉淀）（新鮮沉淀） Fe(OH)3 ( (溶膠）溶膠）加加FeCl3AgCl ( (新鮮沉淀）新鮮沉淀） AgCl( (溶膠）溶膠）加加AgNO3或或KCl第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化l 電弧法電弧法AR100V 主要用于制備金、銀、主要用于制備金、銀、鉑等金屬溶膠。鉑等金屬溶膠。 制備時(shí)在兩電極上制備時(shí)在兩電極上施加施加 100V 100V 左右的直流左右的直流電，調(diào)節(jié)電極之間的距電，調(diào)節(jié)電極之間的距離，使之發(fā)生電火花，離，使之發(fā)生電火花，這時(shí)表面

12、金屬蒸發(fā)，接這時(shí)表面金屬蒸發(fā)，接著金屬蒸氣立即被水冷著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。卻而凝聚為膠粒。 第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化l 物理凝聚法物理凝聚法 蒸汽凝聚蒸汽凝聚霧的形成霧的形成人工降雨人工降雨 外灘的霧氣外灘的霧氣2. 凝聚法凝聚法第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 更換溶劑法更換溶劑法 利用物質(zhì)在不同利用物質(zhì)在不同溶劑中溶劑中溶解度的顯溶解度的顯著差別著差別來制備溶膠，來制備溶膠，而且兩種溶劑要能而且兩種溶劑要能完全互溶完全互溶。 松香的水溶膠松香的水溶膠 松香的乙松

13、香的乙醇溶液醇溶液水水第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 通過各種化學(xué)反應(yīng)使生成物呈通過各種化學(xué)反應(yīng)使生成物呈過飽和狀過飽和狀態(tài)態(tài)，使初生成的難溶物微粒，使初生成的難溶物微粒結(jié)合成膠粒結(jié)合成膠粒，在，在少量穩(wěn)定劑存在下形成溶膠，這種少量穩(wěn)定劑存在下形成溶膠，這種穩(wěn)定劑一穩(wěn)定劑一般是某一過量的反應(yīng)物般是某一過量的反應(yīng)物。l 化學(xué)凝聚法化學(xué)凝聚法第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 還原法還原法還原劑還原劑: H2 P 甲醛甲醛 CO 甘油甘油 有機(jī)酸有機(jī)酸制備制備: 單質(zhì)單質(zhì) Au Ag PtO

14、HKHCOHCOOKAuCOKHCHOKAuOOHCOKAuOCOKOHAuKClCOOHAuOHCOKHAuCl23322222323232324323232)(242)(2120ml蒸餾水蒸餾水6g/l HAuCl44H2O 2.5ml0.18NK2CO3 3mlboilingquick boiling3-4ml甲醛分兩次加入甲醛分兩次加入stirring紅色金溶膠紅色金溶膠boiling反應(yīng)完全反應(yīng)完全,并除并除去過量甲醛去過量甲醛Zigmond金溶膠制備方法金溶膠制備方法第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體

15、分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化1%檸檬酸三鈉檸檬酸三鈉(ml) 0.30 0.45 0.70 1.00 1.50 2.00金溶膠顏色金溶膠顏色 藍(lán)灰藍(lán)灰 紫灰紫灰 紫紅紫紅 紅紅 橙紅橙紅 橙橙吸收峰吸收峰(nm) 220 240 535 525 522 518粒徑粒徑(nm) 147 97.5 71.5 41 24.5 15 檸檬酸三鈉制金溶膠檸檬酸三鈉制金溶膠0.01%氯金酸水溶液氯金酸水溶液(金黃色金黃色)100ml 1%檸檸檬酸三鈉檬酸三鈉0.7ml 紫紅色溶液紫紅色溶液冷卻冷卻, 加蒸餾水至原體積加蒸餾水至原體積 Boiling 15minboiling第八

16、章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化金溶膠的粒徑與顏色關(guān)系金溶膠的粒徑與顏色關(guān)系第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化胰島細(xì)胞與金溶膠標(biāo)記的胰島素抗體孵育后電鏡圖胰島細(xì)胞與金溶膠標(biāo)記的胰島素抗體孵育后電鏡圖第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 氧化法氧化法氧化劑氧化劑: Cl2 Br2 I2 O2 H2SO3制備制備: 鹵化物鹵化物, Ag Hg Pb S等等 2H2S + H2SO3 3S + 3H2O 分解法分解法 Ni(CO)4 Ni + 4CO

17、 C6H6第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 復(fù)分解法復(fù)分解法 AgNO3 + KI KNO3 + AgI 水解法水解法制備制備: :Fe Al Cr Cu等氫氧化物的溶膠等氫氧化物的溶膠HClOHFeOHFeClboiling3)(3323稀溶液稀溶液 溶膠溶膠第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化二、溶膠的凈化二、溶膠的凈化1. 滲析法滲析法(dialysis method)半透膜只允許分子、半透膜只允許分子、離子通過，溶膠粒子離子通過，溶膠粒子無法透過。無法透過。普通滲析普通滲析 水點(diǎn)擊此

18、處演示點(diǎn)擊此處演示第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 電滲析電滲析 (electrodialysis)+-半透膜半透膜半透膜半透膜溶膠溶膠水水水水水水水水點(diǎn)擊此處演示點(diǎn)擊此處演示第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 加壓或吸濾的方法除去小分子電解質(zhì)，再加壓或吸濾的方法除去小分子電解質(zhì)，再用介質(zhì)重新分散。用介質(zhì)重新分散。 減壓過濾減壓過濾 加壓過濾加壓過濾 真空泵真空泵加壓加壓 超過濾法超過濾法(ultrafiltration)第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈

19、化溶膠的制備和凈化 血液透析血液透析( hemodialysis ) 第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化39 粒度范圍：粒度范圍：1100 nm納米粒子的特性：納米粒子的特性：（1）表面效應(yīng)）表面效應(yīng) 極高的表面能和化學(xué)活性，不穩(wěn)定極高的表面能和化學(xué)活性，不穩(wěn)定 性質(zhì)改變（表面原子運(yùn)輸、構(gòu)型、自旋、電子能譜）性質(zhì)改變（表面原子運(yùn)輸、構(gòu)型、自旋、電子能譜）（2）體積效應(yīng)）體積效應(yīng) 性質(zhì)改變（光、電、聲、磁、熱）性質(zhì)改變（光、電、聲、磁、熱）（3）量子效應(yīng)）量子效應(yīng) 電子能級(jí)發(fā)生分裂，由連續(xù)變?yōu)椴贿B續(xù)或變寬電子能級(jí)發(fā)生分裂，由連續(xù)變?yōu)椴贿B續(xù)或變寬

20、（4）量子隧道效應(yīng)）量子隧道效應(yīng) 具有貫穿能壘的能力具有貫穿能壘的能力第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化40 粒度范圍：粒度范圍：1100 nm第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 如果我們對(duì)物體微小規(guī)模上的排列加以某種控制如果我們對(duì)物體微小規(guī)模上的排列加以某種控制的話，我們就能使物體得到大量的異乎尋常的特性，的話，我們就能使物體得到大量的異乎尋常的特性，就會(huì)看到材料的性能產(chǎn)生豐富的變化。就會(huì)看到材料的性能產(chǎn)生豐富的變化。19591959年費(fèi)曼在美國物理學(xué)會(huì)年會(huì)上發(fā)表了一年費(fèi)曼在美國物理學(xué)會(huì)年

21、會(huì)上發(fā)表了一篇題為篇題為在末端處有足夠的空間在末端處有足夠的空間的講演的講演 人類一旦掌握了對(duì)原子逐一實(shí)行控制的技術(shù)后，人類一旦掌握了對(duì)原子逐一實(shí)行控制的技術(shù)后，能按自己的愿望人工合成物質(zhì)的那一天也就為期不能按自己的愿望人工合成物質(zhì)的那一天也就為期不遠(yuǎn)了。遠(yuǎn)了。 只要按化學(xué)家的要求把原子放在指定的位置，所只要按化學(xué)家的要求把原子放在指定的位置，所需的物質(zhì)就制造出來了。需的物質(zhì)就制造出來了。想象一下納想象一下納米有多大？米有多大？11納米納米, , 個(gè)別個(gè)別原子的直徑只原子的直徑只有幾分之一有幾分之一nm nm 1nm, 101nm, 10個(gè)氫個(gè)氫原子并列跨度原子并列跨度幾千個(gè)幾千個(gè)nm, nm

22、, 血血紅細(xì)胞的直徑紅細(xì)胞的直徑大約為幾千大約為幾千nm nm 納米技術(shù)中的納米技術(shù)中的“納納” ” (nano(nano) )來自于希臘文，本意是來自于希臘文，本意是“矮矮子子”或或”侏儒侏儒”(dwarf)(dwarf)的的意思。意思?！凹{納”在科學(xué)上意味在科學(xué)上意味著某單位的十億分之一。著某單位的十億分之一。幾百萬個(gè)幾百萬個(gè)nm,nm,拇指上的黑拇指上的黑點(diǎn)直徑為幾點(diǎn)直徑為幾百萬百萬nm nm 幾十億個(gè)納米幾十億個(gè)納米, , 一個(gè)身高一個(gè)身高2 2米的人就是米的人就是2020億納米高億納米高 第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化第八章第八

23、章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化任何物質(zhì)到了納米量級(jí)，其物理、化學(xué)性質(zhì)都會(huì)任何物質(zhì)到了納米量級(jí)，其物理、化學(xué)性質(zhì)都會(huì)發(fā)生巨大的變化，也會(huì)因此而具有一些新的特性。發(fā)生巨大的變化，也會(huì)因此而具有一些新的特性。例如，納米鐵粉，因具有了吸光性，而變成了黑例如，納米鐵粉，因具有了吸光性，而變成了黑色；它甚至于一改色；它甚至于一改“不怕火燒不怕火燒”的的“英雄本性英雄本性”，而變成一旦遇到空氣，就能馬上燃燒起來，生成而變成一旦遇到空氣，就能馬上燃燒起來，生成氧化鐵。氧化鐵。納米感覺納米感覺 納米材料的表面效應(yīng)納米材料的表面效應(yīng)納米材料的表面效應(yīng)是指納納米材料的表

24、面效應(yīng)是指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大后之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。所引起的性質(zhì)上的變化。第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化直徑直徑/nm1510100原子總數(shù)原子總數(shù) N30400030000300000表面原子百分比表面原子百分比10040202粒子的大小與表面原子數(shù)的關(guān)系粒子的大小與表面原子數(shù)的關(guān)系第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 由于納米粒子體積極小，所包含的原子數(shù)由于納米粒子體積極小，所包含的原子數(shù)很少

25、，相應(yīng)的質(zhì)量極小。因此，許多現(xiàn)象就很少，相應(yīng)的質(zhì)量極小。因此，許多現(xiàn)象就不能用通常有無限個(gè)原子的塊狀物質(zhì)的性質(zhì)不能用通常有無限個(gè)原子的塊狀物質(zhì)的性質(zhì)加以說明，這種特殊的現(xiàn)象通常稱之為體積加以說明，這種特殊的現(xiàn)象通常稱之為體積效應(yīng)。效應(yīng)。第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化特殊的光學(xué)性質(zhì)特殊的光學(xué)性質(zhì)特殊的熱學(xué)性質(zhì)特殊的熱學(xué)性質(zhì)特殊的磁學(xué)性質(zhì)特殊的磁學(xué)性質(zhì)特殊的力學(xué)性質(zhì)特殊的力學(xué)性質(zhì)超導(dǎo)電性超導(dǎo)電性, ,介電性能介電性能, ,聲學(xué)性能和化學(xué)聲學(xué)性能和化學(xué)性能等性能等. .第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的

26、制備和凈化第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 對(duì)介于原子、分子與大塊固體之間的超微對(duì)介于原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為分立的能級(jí)；能級(jí)間的間距隨顆粒尺寸減小分立的能級(jí)；能級(jí)間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當(dāng)熱能、電場能或者磁場能比平均而增大。當(dāng)熱能、電場能或者磁場能比平均的能級(jí)間距還小時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)一系列與宏觀的能級(jí)間距還小時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸效應(yīng)。效應(yīng)。第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng)

27、 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 對(duì)介于原子、分子與大塊固體之間的超微對(duì)介于原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為分立的能級(jí)；能級(jí)間的間距隨顆粒尺寸減小分立的能級(jí)；能級(jí)間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當(dāng)熱能、電場能或者磁場能比平均而增大。當(dāng)熱能、電場能或者磁場能比平均的能級(jí)間距還小時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)一系列與宏觀的能級(jí)間距還小時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸效應(yīng)。效應(yīng)。

28、 使藥物的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)使藥物的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、自動(dòng)化、大低成本、高效率、自動(dòng)化、大規(guī)模規(guī)模，而藥物的作用將實(shí)現(xiàn)，而藥物的作用將實(shí)現(xiàn)器官靶向化。器官靶向化。 新型給藥系統(tǒng)新型給藥系統(tǒng)控緩釋放；靶向制劑?？鼐忈尫牛话邢蛑苿?。：納米科技納米科技 + 藥學(xué)藥學(xué)主要發(fā)展方向：主要發(fā)展方向：單分散性納米藥物的設(shè)計(jì)單分散性納米藥物的設(shè)計(jì)及制備技術(shù)及制備技術(shù)納米藥物單細(xì)胞級(jí)精度傳納米藥物單細(xì)胞級(jí)精度傳送定位技術(shù)送定位技術(shù)檢測方法檢測方法第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化納米藥物制劑：納米藥物制劑：在納米尺度上設(shè)計(jì)制備的用于在納米尺度上設(shè)計(jì)制備的用于預(yù)防、

29、診斷、治療或輔助治療的藥物制劑。預(yù)防、診斷、治療或輔助治療的藥物制劑。 納米載體：納米載體：溶解或分散藥物的各種納米粒，溶解或分散藥物的各種納米粒，如納米脂質(zhì)體、藥質(zhì)體、聚合物納米囊、納米如納米脂質(zhì)體、藥質(zhì)體、聚合物納米囊、納米球、聚合物膠束等。球、聚合物膠束等。 納米粒：納米粒：以高分子物質(zhì)為輔料，將藥物溶以高分子物質(zhì)為輔料，將藥物溶解、吸附或包裹于其中，分散后制成的納米級(jí)解、吸附或包裹于其中，分散后制成的納米級(jí)(1l00nm)的固態(tài)或液態(tài)微粒。的固態(tài)或液態(tài)微粒。納米藥物：納米藥物：直接將原料藥物加工成的納米粒。直接將原料藥物加工成的納米粒。第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二

30、節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 利用分子器具和分子知識(shí)對(duì)人體進(jìn)行診斷、治療，利用分子器具和分子知識(shí)對(duì)人體進(jìn)行診斷、治療，預(yù)防疾病與刨傷，減輕病痛，促進(jìn)和保持健康的科學(xué)預(yù)防疾病與刨傷，減輕病痛，促進(jìn)和保持健康的科學(xué)和技術(shù)。和技術(shù)。納米手術(shù)刀納米手術(shù)刀指尖上的指尖上的400支微型支微型針針納米機(jī)器人在疏納米機(jī)器人在疏通血管通血管第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 將光學(xué)相干技術(shù)與激光掃描共聚焦技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)將光學(xué)相干技術(shù)與激光掃描共聚焦技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的一門新的成像技術(shù)，分辨率可達(dá)生的一門新的成像技術(shù)，分辨率可達(dá)10 mm，且無電，且無電離輻離

31、輻射等優(yōu)點(diǎn)。射等優(yōu)點(diǎn)。第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化納米粒子的制備方法納米粒子的制備方法物理方法：物理方法： 真空冷凝法真空冷凝法(真空蒸發(fā)、加熱、高頻感應(yīng)等真空蒸發(fā)、加熱、高頻感應(yīng)等)； 物理粉碎法物理粉碎法(機(jī)械粉粹、電火花爆炸等機(jī)械粉粹、電火花爆炸等)； 球磨法。球磨法。 化學(xué)方法：化學(xué)方法： 氣相沉積法、沉淀法、水熱合成法、溶膠氣相沉積法、沉淀法、水熱合成法、溶膠凝膠法、微乳液法、還原法。凝膠法、微乳液法、還原法。第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠

32、的動(dòng)力性質(zhì)The continuous random motion 第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)一、布朗運(yùn)動(dòng)一、布朗運(yùn)動(dòng) Colloidal particles are found to be in a ceaseless random and swarming motion. This kinetic activity of particles suspended in a liquid is called Brownian motion. Britain Botanist (1773-1858)第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第

33、三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)Einstein的的Brown運(yùn)動(dòng)理論基本假定運(yùn)動(dòng)理論基本假定 適用條件：適用條件：主要用于膠體分散體系，粗分散主要用于膠體分散體系，粗分散體系中粒子布朗運(yùn)動(dòng)不明顯。體系中粒子布朗運(yùn)動(dòng)不明顯。 x = =RTL t3phphr1/2（1）Brown運(yùn)動(dòng)和分子運(yùn)動(dòng)完全類似；運(yùn)動(dòng)和分子運(yùn)動(dòng)完全類似；（2）Brown運(yùn)動(dòng)是不斷熱運(yùn)動(dòng)的液體對(duì)分子微粒運(yùn)動(dòng)是不斷熱運(yùn)動(dòng)的液體對(duì)分子微粒 沖擊的結(jié)果；沖擊的結(jié)果；（3）Brown運(yùn)動(dòng)使溶膠有一定的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。運(yùn)動(dòng)使溶膠有一定的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。 第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)

34、力性質(zhì)19051905年年，關(guān)于熱的分子運(yùn)動(dòng)論所關(guān)于熱的分子運(yùn)動(dòng)論所要求的靜止液體中懸浮小粒子的要求的靜止液體中懸浮小粒子的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 揭示布朗運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)，奠揭示布朗運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)，奠定統(tǒng)計(jì)力學(xué)基礎(chǔ)定統(tǒng)計(jì)力學(xué)基礎(chǔ)19051905年，光電效應(yīng)的量子理論解年，光電效應(yīng)的量子理論解釋，釋，19211921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)19051905年，提出狹義相對(duì)論年，提出狹義相對(duì)論歲年輕人的偉大論文歲年輕人的偉大論文第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì) 在一定的濃度梯度在一定的濃度梯度(concentration gradient)下溶膠粒下溶膠粒子在介

35、質(zhì)中由高濃度區(qū)自發(fā)地向低濃度區(qū)遷移的現(xiàn)象。子在介質(zhì)中由高濃度區(qū)自發(fā)地向低濃度區(qū)遷移的現(xiàn)象。擴(kuò)散擴(kuò)散(Diffusion)Fick擴(kuò)散第一定律擴(kuò)散第一定律 (Ficks first law of diffusion)dndt= = - - DAdcdxArNRTDph=6擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)D(diffusion coefficient): 溶膠動(dòng)力性質(zhì)的重溶膠動(dòng)力性質(zhì)的重要參數(shù)，它是溶膠粒子在介質(zhì)中的要參數(shù)，它是溶膠粒子在介質(zhì)中的擴(kuò)散能力的大小擴(kuò)散能力的大小標(biāo)志標(biāo)志。二、擴(kuò)散與滲透現(xiàn)象二、擴(kuò)散與滲透現(xiàn)象第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)二、擴(kuò)散與滲透

36、二、擴(kuò)散與滲透 擴(kuò)散擴(kuò)散(Diffusion) 在一定的濃度梯度在一定的濃度梯度(concentration gradient)下溶膠粒子在介質(zhì)中由下溶膠粒子在介質(zhì)中由高濃度區(qū)高濃度區(qū)自發(fā)地自發(fā)地向向低濃度區(qū)低濃度區(qū)遷移的現(xiàn)象。遷移的現(xiàn)象。 高濃度區(qū)高濃度區(qū)低濃度區(qū)低濃度區(qū)xzydx第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)Fick擴(kuò)散第一定律擴(kuò)散第一定律 (Ficks first law )dndt= - DAdcdx 擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)D(diffusion coefficient): 溶溶膠動(dòng)力性質(zhì)的重要參數(shù)，它是溶膠粒子膠動(dòng)力性質(zhì)的重要參數(shù)，它是溶

37、膠粒子在介質(zhì)中的擴(kuò)散能力的大小標(biāo)志。在介質(zhì)中的擴(kuò)散能力的大小標(biāo)志。rNRTDph=第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的測定應(yīng)用擴(kuò)散系數(shù)的測定應(yīng)用 對(duì)于球形粒子，由對(duì)于球形粒子，由D可以計(jì)算粒子的半徑可以計(jì)算粒子的半徑DNRTrAp ph h61 = =計(jì)算膠體粒子的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量計(jì)算膠體粒子的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量323)(16234DNRTrmAh hp p p p= = =)(16234223DRTNNrMAAh hp p p p= = =第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)一些物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)一些

38、物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)物質(zhì)物質(zhì)相對(duì)分子量相對(duì)分子量D20/10-10 m2 s-1甘氨酸甘氨酸蔗糖蔗糖核糖核酸酶核糖核酸酶膠態(tài)金膠態(tài)金牛血清蛋白牛血清蛋白纖維蛋白纖維蛋白膠態(tài)金膠態(tài)金膠態(tài)硒膠態(tài)硒7534213.683半徑半徑 = 1.3nm66,500330,000半徑半徑 = 40nm半徑半徑 = 56nm9.3354.5861.0681.630.6030.1970.0490.038第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)藥物藥物擴(kuò)散系擴(kuò)散系數(shù)數(shù)cmcm2 2/s/s滲透系數(shù)滲透系數(shù)(cm/s)(cm/s)擴(kuò)散途徑擴(kuò)散途徑溫度溫度苯甲酸苯甲酸對(duì)氨基苯甲酸對(duì)氨

39、基苯甲酸丁酯丁酯氯霉素氯霉素雌酮雌酮- -2.72.71 10 0-6-636.636.61010-4-41.871.8710106 65.025.0210106 62.072.0710106 6從鼠空腸吸收從鼠空腸吸收從水溶液通過從水溶液通過硅橡膠硅橡膠通過鼠皮膚通過鼠皮膚通過鼠皮膚通過鼠皮膚從鼠空腸吸收從鼠空腸吸收37373737252537373737一些藥物從溶液中擴(kuò)散通過天然或一些藥物從溶液中擴(kuò)散通過天然或合成膜的擴(kuò)散系數(shù)和滲透系數(shù)合成膜的擴(kuò)散系數(shù)和滲透系數(shù) 第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)Osmosis and osmotic pr

40、essure () 滲透滲透(osmosis)第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)滲透壓滲透壓的計(jì)算的計(jì)算V = nRT 或或 = cRT 溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式計(jì)算：計(jì)算：c：膠粒的濃度：膠粒的濃度 大分子溶液或膠體的電解質(zhì)溶液，可以配大分子溶液或膠體的電解質(zhì)溶液，可以配制高濃度溶液，用滲透壓法可以求它們的摩制高濃度溶液，用滲透壓法可以求它們的摩爾質(zhì)量。爾質(zhì)量。第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)反滲透現(xiàn)象及其應(yīng)用反滲透現(xiàn)象及其應(yīng)用 滲透滲透 ( Os

41、mosis ) 反滲透反滲透( Reverse osmosis )第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)海水淡化海水淡化第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì) 重力吸引：膠粒下降重力吸引：膠粒下降布朗運(yùn)動(dòng)：濃度趨于均一布朗運(yùn)動(dòng)：濃度趨于均一 沉降平衡時(shí)粒子的分布的沉降平衡時(shí)粒子的分布的情況符合高度分布定律。情況符合高度分布定律。三、沉降與沉降平衡（三、沉降與沉降平衡（sedimentation equilibrium）兩種效應(yīng)相反的力相等時(shí)，兩種效應(yīng)相反的力相等時(shí)，粒子的分布達(dá)到平衡，粒子粒子的分布達(dá)到平衡

42、，粒子的濃度呈梯度分布的濃度呈梯度分布沉降平衡。沉降平衡。第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì) 重力沉降重力沉降分散相粒子在重力場中受到的下沉重力分散相粒子在重力場中受到的下沉重力粘滯阻力粘滯阻力 F = 6p p h h r v F1 = F2, 粒子勻速下降粒子勻速下降v = =2 r2 ( - - 0 0) g9h h重力沉降速度公式重力沉降速度公式grgvFFFbg)(34)(030 p p - -= =- -= =- -= =gr)(3403 p p- -= 6phphrv第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性

43、質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)grgvFFFbg)(34)(030 p p - -= =- -= =- -= =分散相粒子在重力場中受到的下沉重力分散相粒子在重力場中受到的下沉重力擴(kuò)散力擴(kuò)散力dhdcLcRTF - -= =gr)(3403 p p- -dhdcLcRT - -= = = =- -2112)(3403hhcccdcLRTgdhr p pghhrRTLecc)()(34121203- - - - - -= = p pPerrinPerrin高度分布公式高度分布公式 重力沉降平衡與高度分布重力沉降平衡與高度分布第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)Pe

44、rrin高度分布定律高度分布定律分散體系分散體系 粒子直徑粒子直徑(m) 粒子濃度降低一半時(shí)的高度粒子濃度降低一半時(shí)的高度(m)藤黃懸浮液藤黃懸浮液粗分散金溶膠粗分散金溶膠金溶膠金溶膠高分散金溶膠高分散金溶膠氧氣氧氣2.3010-71.8610-78.3510-91.8610-92.710-10310-5210-7210-22.155000高度分布規(guī)律高度分布規(guī)律ghhrRTLecc)()(34121203- - - - - -= = p p第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì) 離心力場中的沉降和沉降平衡下的沉降離心力場中的沉降和沉降平衡下的沉降

45、沉降速度法沉降速度法膠體粒子在超離心力場中受到的膠體粒子在超離心力場中受到的離心力離心力w w 2 2x : 粒子的離心加速度粒子的離心加速度粘滯阻力粘滯阻力203)(34xrFw w p p- -= =dtdxrF = =phph6)()()/ln(29122012ttxxr- - - = =w w h h203)(34xrw w p p- -dtdxr = =phph6第八章第八章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)沉降系數(shù)：沉降系數(shù)：xdtdxS2/w w= =SrttxxSdtSxdxttxx - - = =- -= = = )(29)(ln01221222121 h