胶体与大分子溶液1课件

1物理化学电子教案第十四章胶体分散系统和大分子溶液214.1 胶体和胶体的基本特性胶体和胶体的基本特性第十四章第十四章 胶体分散系统和大分子溶液胶体分散系统和大分子溶液 14.2 溶胶的制备和净化溶胶的制备和净化14.3 溶胶的动力性质溶胶的动力性质14.4 溶胶的光学性质溶胶的光学性质14.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质 14.7 溶胶的稳定性和聚沉作用溶胶的稳定性和聚沉作用14.8 乳胶液乳胶液 14.9 凝胶凝胶14.10 大分子溶液大分子溶液14.6 双电层理论和双电层理论和 电势电势14.11 Donnan平衡和聚电解质溶液的渗透压平衡和聚电解质溶液的渗透压3例如：云，例如：云，牛奶，牛奶，珍珠珍珠 把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。体系。其其中中，被被分分散散的的物物质质称称为为分分散散相相(dispersedphase)，另另一一种种物物质质称称为为分分散散介介质质(dispersingmedium)。分散相和分散介质分散相和分散介质4 什么是胶体分散系统什么是胶体分散系统?按分散相粒子的大小，通常有三种分散系统按分散相粒子的大小，通常有三种分散系统:1.分子分散系统分子分散系统分分散散相相与与分分散散介介质质以以分分子子或或离离子子形形式式彼彼此此混混溶溶，没没有有界界面，是面，是均匀的单相均匀的单相，分子半径在，分子半径在1nm 以下以下。2.胶体分散系统胶体分散系统分分散散相相粒粒子子的的半半径径在在1 nm100 nm之之间间，目目测测是是均均匀匀的的，但但实实际际是是多多相相不不均均匀匀系系统统。也也有有的的将将 1nm 1000 nm之之间间的的粒子归入胶体范畴。粒子归入胶体范畴。3.粗分散系统粗分散系统当分散相粒子大于当分散相粒子大于1000 nm，目测是混浊不均匀系统，放，目测是混浊不均匀系统，放置后会沉淀或分层。置后会沉淀或分层。5 胶胶体体分分散散系系统统在在生生物物界界和和非非生生物物界界都都普普遍遍存存在，在实际生活和生产中也占有重要的地位。在，在实际生活和生产中也占有重要的地位。所所谓谓宏宏观观是是指指研研究究对对象象的的尺尺寸寸很很大大，其其下下限限是是人人的的肉肉眼眼可可以以观观察察到到的的最最小小物物体体（半半径径大大于于1 1微微米），而上限则是无限的。米），而上限则是无限的。所所谓谓微微观观是是指指上上限限为为原原子子、分分子子，而而下下限限则则是一个无下限的时空。是一个无下限的时空。在在宏宏观观世世界界与与微微观观世世界界之之间间，有有一一个个介介观观世世界界，在在胶胶体体和和表表面面化化学学中中所所涉涉及及的的超超细细微微粒粒，其其大大小小、尺尺寸寸在在1nm-100nm之间，基本上归属于介观领域。之间，基本上归属于介观领域。6 分散系统的分类分散系统的分类根据胶体系统的性质至少可分为两大类：根据胶体系统的性质至少可分为两大类：（1）憎液溶胶）憎液溶胶 系统具有很大的相界面，很高的表面系统具有很大的相界面，很高的表面Gibbs自由能，很自由能，很不稳定，极易被破坏而聚沉。不稳定，极易被破坏而聚沉。简称溶胶，由难溶物分散在分散介质中所形成，简称溶胶，由难溶物分散在分散介质中所形成，粒子都是粒子都是由很大数目的分子构成，大小不等。由很大数目的分子构成，大小不等。聚沉之后往往不能恢复原态，因而是聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学中的不稳定热力学中的不稳定和不可逆系统。和不可逆系统。本章主要讨论憎液溶胶本章主要讨论憎液溶胶7 （2）亲液溶胶）亲液溶胶大（高）分子化合物的溶液通常属于亲液溶胶。大（高）分子化合物的溶液通常属于亲液溶胶。它它是是分分子子溶溶液液，但但其其分分子子的的大大小小已已经经到到达达胶胶体体的的范范围围，因因此此具具有有胶胶体体的的一一些些特特性性（例例如如：扩扩散散慢慢，不不透透过过半半透透膜膜，有有Tyndall效应等等）。效应等等）。若若设设法法去去除除大大分分子子溶溶液液的的溶溶剂剂使使它它沉沉淀淀，重重新新再再加加入入溶溶剂剂后后大大分分子子化化合合物物又又可可以以自自动动再再分分散散，因因而而它它是是热热力力学学中中稳稳定定、可逆的系统。可逆的系统。分散系统的分类分散系统的分类8若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 1.液溶胶液溶胶将将液体作为分散介质液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：A.液液-固溶胶固溶胶 如油漆，如油漆，AgI溶胶；氢氧化铁溶胶；溶胶；氢氧化铁溶胶；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。分散系统的分类分散系统的分类9 若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 2.固溶胶固溶胶将将固体作为分散介质固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶：不同状态时，则形成不同的固溶胶：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，沸石分子筛分散系统的分类分散系统的分类10若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 3.气溶胶气溶胶将将气气体体作作为为分分散散介介质质所所形形成成的的溶溶胶胶。当当分分散散相相为为固固体体或或液液体体时时，形形成成气气-固固或或气气-液液溶溶胶胶，但但没没有有气气-气气溶溶胶胶，因因为为不不同的气体混合后是单相均一系统，不属于胶体范围。同的气体混合后是单相均一系统，不属于胶体范围。A.气气-固溶胶固溶胶 如烟，含如烟，含尘的空气尘的空气B.气气-液溶胶液溶胶 如雾，云如雾，云分散系统的分类分散系统的分类11憎液溶胶的特性憎液溶胶的特性（1）特有的分散程度）特有的分散程度粒粒子子的的大大小小在在1100 nm之之间间，因因而而扩扩散散较较慢慢，不不能能透透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性和乳光现象。过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性和乳光现象。（2）多相不均匀性多相不均匀性具具有有纳纳米米级级的的粒粒子子是是由由许许多多离离子子或或分分子子聚聚结结而而成成，结结构构复复杂杂，有有的的保保持持了了该该难难溶溶盐盐的的原原有有晶晶体体结结构构，而而且且粒粒子子大小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。大小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。（3）易聚结）易聚结不稳定性不稳定性因因为为粒粒子子小小，比比表表面面大大，表表面面自自由由能能高高，是是热热力力学学不不稳稳定定系系统统，有有自自发发降降低低表表面面自自由由能能的的趋趋势势，即即小小粒粒子子会会自自动聚结成大粒子。动聚结成大粒子。12胶团的结构胶团的结构 形成憎液溶胶的形成憎液溶胶的必要条件必要条件是：是：（1 1）分散相的溶解度要小；）分散相的溶解度要小；（2 2）还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而）还必须有稳定剂存在，否则胶粒易聚结而 聚沉。聚沉。13胶团的结构胶团的结构 胶粒的结构比较复杂，先有胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为粒的中心，称为胶核胶核；然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒胶粒；胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团胶团。胶核吸附离子是有选择性的，优先吸附与胶核中相同的某胶核吸附离子是有选择性的，优先吸附与胶核中相同的某种离子，因为同离子效应使胶核不易溶解。种离子，因为同离子效应使胶核不易溶解。14胶团的结构胶团的结构例例1 1：AgNO3+KIKNO3 +AgI (AgI)m n I (n-x)K+x xK+胶核胶核胶粒胶粒胶团胶团胶团的图示式胶团的图示式胶核胶核胶粒胶粒(带负电带负电)胶团胶团(电中性电中性)胶团的结构表达式胶团的结构表达式：过量的过量的 KI 作稳定剂作稳定剂 15胶团的结构胶团的结构例例2 2：AgNO3+KI KNO3 +AgI (AgI)m n Ag+(n-x)NO3x+x NO3 胶核胶核胶粒胶粒胶团胶团 胶团的图示式：胶团的图示式：过量的过量的 AgNO3 作稳定剂作稳定剂 胶团的结构表达式：胶团的结构表达式：胶核胶核胶粒胶粒(带正电带正电)胶团胶团(电中性电中性)16胶粒的形状胶粒的形状 作作为为憎憎液液溶溶胶胶基基本本质质点点的的胶胶粒粒并并非非都都是是球球形形，而而胶粒的形状对胶体性质有重要影响。胶粒的形状对胶体性质有重要影响。质质点点为为球球形形的的，流流动动性性较较好好；若若为为带带状状的的，则则流动性较差，易产生流动性较差，易产生触变现象触变现象。在溶胶中胶粒是独立运动单位，通常所说溶胶在溶胶中胶粒是独立运动单位，通常所说溶胶带电系指胶粒而言。带电系指胶粒而言。胶团没有固定的直径和质量，同一种溶胶的值胶团没有固定的直径和质量，同一种溶胶的值也不是一个固定的数值。也不是一个固定的数值。17胶团的形状胶团的形状例如：（例如：（1 1）聚苯乙烯胶乳是球形质点；）聚苯乙烯胶乳是球形质点；（2 2）V2 2O5 5 溶胶是带状的质点；溶胶是带状的质点；（3 3）Fe(OH)3 溶胶是丝状的质点溶胶是丝状的质点.1814.2 溶胶的制备与净化溶胶的制备与净化 制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分散系统的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方散系统的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方法大致可分为两类：法大致可分为两类：（1 1）分散法分散法 用机械、化学等方法使固体的粒子变小。用机械、化学等方法使固体的粒子变小。（2 2）凝聚法凝聚法 使分子或离子聚结成胶粒。使分子或离子聚结成胶粒。溶胶的制备溶胶的制备19用这两种方法直接制出的粒子称为用这两种方法直接制出的粒子称为初初级粒子。级粒子。溶胶的制备溶胶的制备 视视具具体体制制备备条条件件不不同同，这这些些粒粒子子又又可可以以聚聚集集成成较较大的大的次级粒子次级粒子。通通常常所所制制备备的的溶溶胶胶中中粒粒子子的的大大小小不不是是均均一一的的，是一个是一个多级分散系统多级分散系统。20(1)研磨法研磨法 这种方法适用于脆而易这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔韧性的物碎的物质，对于柔韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例质必须先硬化后再粉碎。例如，将废轮胎粉碎，先用液如，将废轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。氮处理，硬化后再研磨。胶胶体体磨磨的的形形式式很很多多，其其分分散散能能力力因因构构造造和和转转速速的不同而不同。的不同而不同。1.1.分散法分散法21转速约转速约10 00020 000 r/min A为为空空心心转转轴轴，与与C盘盘相相连连，向向一一个个方方向向旋旋转转，B盘向另一方向旋转。盘向另一方向旋转。分分散散相相、分分散散介介质质和和稳稳定定剂剂从从空空心心轴轴A处处加加入入，从从C盘盘与与B盘盘的的狭狭缝缝中中飞飞出出，用用两两盘盘之之间间的的应应切切力力将将固固体体粉粉碎碎，可可得得1000 nm左左右右的的粒子。粒子。盘式胶体磨示意图InternationalJournalofHydrogenEnergy35(2010)10396-10403Hydrogensorptionpropertiesofball-milledMg-CNanocompositesTony Spassov,et al.MgH2-ACcompositespreparedbymillingfor10h.N.M.Bahadur,etal.MaterialsResearchBulletin45(2010)13831388Rapidsynthesis,characterizationandopticalpropertiesofTiO2coatedZnOnanocompositeparticlesbyanovelmicrowaveirradiationmethod24(2)胶溶法胶溶法1.1.分散法分散法 胶胶溶溶法法又又称称解解胶胶法法，仅仅仅仅是是将将新新鲜鲜的的凝凝聚聚胶胶粒粒重重新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的稳定剂。新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的稳定剂。这这种种稳稳定定剂剂又又称称胶胶溶溶剂剂。根根据据胶胶核核所所能能吸吸附附的的离离子而选用合适的电解质作胶溶剂。子而选用合适的电解质作胶溶剂。这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将这种方法一般用在化学凝聚法制溶胶时，为了将多余的电解质离子去掉，先将胶粒过滤，洗涤，然后多余的电解质离子去掉，先将胶粒过滤，洗涤，然后尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形成溶胶。尽快分散在含有胶溶剂的介质中，形成溶胶。25例如：例如：若沉淀放置时间较长，则沉淀老化就得不到溶胶。若沉淀放置时间较长，则沉淀老化就得不到溶胶。Fe(OH)3（新鲜沉淀）（新鲜沉淀）Fe(OH)3（溶胶）（溶胶）加加FeCl3AgCl（新鲜沉淀）（新鲜沉淀）AgCl（溶胶）（溶胶）加加AgNO3或或KI26(3)超声波分散法超声波分散法1.1.分散法分散法 这种方法目前只用来制这种方法目前只用来制备乳状液。备乳状液。如如图图所所示示，将将分分散散相相和和分分散散介介质质两两种种不不混混溶溶的的液液体体放放在在样样品品管管4 4中中。样样品品管固定在变压器油浴中。管固定在变压器油浴中。在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石英片发生机在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石英片发生机械振荡，使管中的两个液相均匀地混合成乳状液。械振荡，使管中的两个液相均匀地混合成乳状液。1.1.石英片石英片 2.2.电极电极 3.3.变压器油变压器油 4.4.盛试样的试管盛试样的试管27 电电弧弧法法主主要要用用于于制制备备金金、银银、铂铂等等金金属属溶溶胶胶。制制备备过过程程包包括括先先分散后凝聚两个过程。分散后凝聚两个过程。(4 4)电弧法电弧法 将将金金属属做做成成两两个个电电极极浸浸在在水水中中，盛盛水水的的盘盘子子放放在在冷冷浴浴中中。在在水中加入少量水中加入少量NaOH 作为稳定剂作为稳定剂 制制备备时时在在两两电电极极上上施施加加 100V 左左右右的的直直流流电电，调调节节电电极极间间的的距距离离，使使之之发发生生电电火火花花，这这时时表表面面金金属属蒸蒸发发，是是分分散散过过程程，接接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。28 在在惰惰性性气气氛氛中中，用用电电加加热热、高高频频感感应应、电电子子束束或或激激光光等等热热源源，将将要要制制备成纳米级粒子的材料气化。备成纳米级粒子的材料气化。(5)(5)气相沉积法气相沉积法 处处于于气气态态的的分分子子或或原原子子，按按照照一一定定规规律律共共聚聚或或发发生生化化学学反反应应，形形成成纳纳米米级级粒粒子子，再再将将它用稳定剂保护。它用稳定剂保护。292.凝聚法凝聚法 (1 1)化学凝聚法化学凝聚法 通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，使初生成的难通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，使初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存在下形成溶胶，这种稳溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存在下形成溶胶，这种稳定剂一般是某一过量的反应物。例如：定剂一般是某一过量的反应物。例如：A.复分解反应制硫化砷溶胶复分解反应制硫化砷溶胶 B.还原反应制金溶胶还原反应制金溶胶 302.凝聚法凝聚法 (1 1)化学凝聚法化学凝聚法 C.水解反应制氢氧化铁溶胶水解反应制氢氧化铁溶胶 D.氧化还原反应制备硫溶胶氧化还原反应制备硫溶胶 胶胶粒粒表表面面吸吸附附了了过过量量的的具具有有溶溶剂剂化化层层的的反反应应物物离离子子，因因而而溶溶胶胶变变得得稳稳定定。但但是是，若若离离子子的的浓浓度度太太大大，反反而而会会引引起起胶胶粒粒的的聚沉，必须除去。聚沉，必须除去。31将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶;（2 2）物理凝聚法）物理凝聚法罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶罗金斯基等人利用下列装置，制备碱金属的苯溶胶:先先将将体体系系抽抽真真空空，然然后后适适当当加加热热管管2(苯苯)和和管管4(金金属属钠钠)，使使钠钠和和苯苯的的蒸蒸气同时在管气同时在管5 外壁凝聚。外壁凝聚。除除去去管管5中中的的液液氮氮，凝凝聚聚在在外外壁壁的的混混合合蒸蒸气气融融化化，在在管管3中获得钠的苯溶胶中获得钠的苯溶胶。蒸气骤冷法蒸气骤冷法32（3）更换溶剂法更换溶剂法 例例1 1.松香易溶于乙醇而难溶于水，将松香的乙醇溶松香易溶于乙醇而难溶于水，将松香的乙醇溶液滴入水中可制备松香的水溶胶液滴入水中可制备松香的水溶胶 。例例2 2.将硫的丙酮溶液滴入将硫的丙酮溶液滴入90左右的热水中，丙酮左右的热水中，丙酮蒸发后，可得硫的水溶胶。蒸发后，可得硫的水溶胶。利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制利用物质在不同溶剂中溶解度的显著差别来制备溶胶，而且两种溶剂要能完全互溶。备溶胶，而且两种溶剂要能完全互溶。33溶胶的净化溶胶的净化 在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备如制备 Fe(OH)3溶胶时生成的溶胶时生成的HCl。少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。净化的方法主要有净化的方法主要有渗析法渗析法和和超过滤法超过滤法。34 （1）渗析法）渗析法简单渗析简单渗析溶胶的净化溶胶的净化 利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗透，经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶透，经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶 如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快渗析速度。渗析速度。将需要净化的溶胶放将需要净化的溶胶放在羊皮纸或动物膀胱等半在羊皮纸或动物膀胱等半透膜制成的容器内，膜外透膜制成的容器内，膜外放纯溶剂。放纯溶剂。35血液透析机血液透析机 36 （1）渗析法）渗析法电渗析电渗析溶胶的净化溶胶的净化 为了加快渗析速为了加快渗析速度，在装有溶胶的半度，在装有溶胶的半透膜两侧外透膜两侧外加一个电加一个电场场，使多余的电解质，使多余的电解质离子向相应的电极作离子向相应的电极作定向移动。定向移动。溶剂不断自动更换，溶剂不断自动更换，可以提高净化速度。可以提高净化速度。37 用用半透膜作过滤膜半透膜作过滤膜，利用吸滤或加压的方法使利用吸滤或加压的方法使胶粒与含有杂质的介质在胶粒与含有杂质的介质在压差作用下迅速分离。压差作用下迅速分离。（2）超过滤法）超过滤法溶胶的净化溶胶的净化 将半透膜上的胶粒迅将半透膜上的胶粒迅速用含有稳定剂的介质再速用含有稳定剂的介质再次分散。次分散。38电超过滤电超过滤溶胶的净化溶胶的净化 有时为了加快有时为了加快过滤速度，在半透过滤速度，在半透膜两边安放电极，膜两边安放电极，施以一定电压，使施以一定电压，使电渗析和超过滤合电渗析和超过滤合并使用，这样可以并使用，这样可以降低超过滤压力。降低超过滤压力。39溶胶的形成条件和老化机理溶胶的形成条件和老化机理 溶胶形成的过程中要经历两个阶段，即：晶核的形成和晶溶胶形成的过程中要经历两个阶段，即：晶核的形成和晶体的生长体的生长 晶核形成过程的速率决定于形成和生长两个因素：晶核形成过程的速率决定于形成和生长两个因素：（1 1）从溶液中析出固体的速率即晶核形成的速率）从溶液中析出固体的速率即晶核形成的速率 （2 2）晶体长大的速率）晶体长大的速率 要得到分散度很高的溶胶，则必需控制两者的值，使要得到分散度很高的溶胶，则必需控制两者的值，使 v2 很小或接近于零。很小或接近于零。40 即即使使是是经经过过纯纯化化后后的的胶胶粒粒也也会会随随时时间间推推移移而而慢慢慢慢增增大大，最最终终导导致致沉沉淀淀，这这一一过过程程称称之之为为溶溶胶胶的的老老化化，老老化化过过程程是是自自发发过过程。程。当当 的值的值很大很大时，有利于形成溶胶；时，有利于形成溶胶；当当 的值的值很小很小时，也有利于形成溶胶。时，也有利于形成溶胶。当当 的值的值较小较小时，有利于生成大块沉淀；时，有利于生成大块沉淀；41 固体的溶解度与颗粒的大小有关，颗粒半径与其相应固体的溶解度与颗粒的大小有关，颗粒半径与其相应的溶解度之间服从的溶解度之间服从Kelvin公式公式 若有大小不同的颗粒同时在一个溶胶中，较小颗粒附近若有大小不同的颗粒同时在一个溶胶中，较小颗粒附近的饱和浓度大于较大颗粒的饱和浓度，结果是小者愈小，大的饱和浓度大于较大颗粒的饱和浓度，结果是小者愈小，大者愈大，直到小颗粒全部溶解为止。者愈大，直到小颗粒全部溶解为止。而大颗粒大到一定程度即发生沉淀，这就是产而大颗粒大到一定程度即发生沉淀，这就是产生老化过程的原因。生老化过程的原因。42均分散胶体的制备和应用均分散胶体的制备和应用 在严格控制的条件下，有可能制备出形状相同、尺寸相差在严格控制的条件下，有可能制备出形状相同、尺寸相差不大的沉淀颗粒，组成均分散系统。颗粒的尺寸在胶体颗粒范不大的沉淀颗粒，组成均分散系统。颗粒的尺寸在胶体颗粒范围之内的均分散系统则围之内的均分散系统则称为均分散胶体系统称为均分散胶体系统。Perrin用大小均匀的藤黄粒子作悬浮体，证明了用大小均匀的藤黄粒子作悬浮体，证明了Einstein理论理论的正确性的正确性 制备均分散系统的方法有：制备均分散系统的方法有：1.1.沉淀法，沉淀法，2.2.相转移法，相转移法，3.3.多组分多组分阳离子法，阳离子法，4.4.粒子粒子“包封法包封法”，5.5.气溶胶反应法，气溶胶反应法，6.6.微乳法等。微乳法等。43均分散胶体的制备和应用均分散胶体的制备和应用均分散胶体新材料的应用均分散胶体新材料的应用 （1 1）验证基本理论）验证基本理论 （2 2）理想的标准材料）理想的标准材料 （3 3）新材料）新材料 （4 4）催化剂性能的改进）催化剂性能的改进 （5 5）制造特种陶瓷）制造特种陶瓷 Schematicshowingtheevolutionofthecatalystmodelsystemfromthesinglecrystalmetalsurfacetothe2Dand3Dnanoparticlearraysthatarecomposedofcolloidsynthesizednanoparticlesand2Dand3Doxidesupports.TEM images of Pt nanoparticles(2.6 nm)assembled into SBA-15 silica support by capillary inclusion method.4614.3 溶胶的动力性质溶胶的动力性质 Brown 运动运动 扩散和渗透压扩散和渗透压 沉降和沉降平衡沉降和沉降平衡 47Brown运动运动(Brownian motion)1827 年年植植物物学学家家 Brown 用用显显微微镜镜观观察察到到悬悬浮浮在在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。后后来来又又发发现现许许多多其其它它物物质质如如煤煤、化化石石、金金属属等等的的粉粉末末也也都都有有类类似似的的现现象象。人人们们称称微微粒粒的的这这种种运运动动为为Brown运动运动。但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有得但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有得到阐明。到阐明。http:/ 1903年年发发明明了了超超显显微微镜镜，为为研研究究Brown运运动提供了物质条件。动提供了物质条件。用用超超显显微微镜镜可可以以观观察察到到溶溶胶胶粒粒子子不不断断地地作作不不规规则则“之之”字字形形的的运运动动，从从而而能能够够测测出出在在一一定定时时间间内内粒粒子子的的平平均均位位移。移。通通过过大大量量观观察察，得得出出结结论论：粒粒子子越越小小，Brown运运动动越越激激烈烈。其其运动激烈的程度不随时间而改变，但运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。随温度的升高而增加。49 1905年和年和1906年年Einstein和和Smoluchowski分别阐述了分别阐述了Brown运动的本质。运动的本质。认认为为Brown运运动动是是分分散散介介质质分分子子以以不不同同大大小小和和方方向向的的力力对对胶胶体体粒粒子子不不断断撞击而产生的。撞击而产生的。当半径大于当半径大于5 m，Brown运动消失运动消失。由于受到的力不平衡，所以连续以不同方向、不同速度作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。的可能性亦大。50Brown运动的本质运动的本质 Einstein认认为为，溶溶胶胶粒粒子子的的Brown运运动动与与分分子子运运动动类类似似，平平均均动动能能为为3/(2kT)。并并假假设设粒粒子子是是球球形形的的，运运用用分分子子运运动动论论的的一一些些基基本本概念和公式，得到概念和公式，得到Brown运动的公式为：运动的公式为：式中式中 是在观察时间是在观察时间t内粒子沿内粒子沿x轴方向的平均位移；轴方向的平均位移；r为胶粒的半径；为胶粒的半径；h h为介质的黏度；为介质的黏度；L为为Avogadro常数。常数。这这个个公公式式把把粒粒子子的的位位移移与与粒粒子子的的大大小小、介介质质黏黏度度、温温度度以以及观察时间等联系起来。及观察时间等联系起来。51扩散和渗透压扩散和渗透压 胶粒也有热运动，因此也具有扩散和渗透压。只是溶胶的胶粒也有热运动，因此也具有扩散和渗透压。只是溶胶的浓度较稀，这种现象很不显著。浓度较稀，这种现象很不显著。如如 图图 所所 示示，在在CDFE的的桶桶内内盛盛溶溶胶胶，在在某某一一截截面面AB的的两两侧侧溶溶胶胶的的浓浓度度不不同同，c1c2。由于分子的热运动和胶粒的由于分子的热运动和胶粒的Brown运动，可以观察到胶粒运动，可以观察到胶粒从从c1区向区向c2区迁移的现象，这就是区迁移的现象，这就是胶粒的扩散作用胶粒的扩散作用。52 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，则扩散速度 ，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。斐克第一定律斐克第一定律（Ficks first law）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，梯度为水平方向自左至右浓度变稀，梯度为 。53斐克第一定律斐克第一定律（Ficks first law）这就是这就是斐克第一定律斐克第一定律。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，0。用公式表示为：用公式表示为：式式中中D为为扩扩散散系系数数，其其物物理理意意义义为为：单单位位浓浓度度梯梯度、单位时间内通过单位截面积的质量。度、单位时间内通过单位截面积的质量。54在在ABFE体积内粒子净增速率为体积内粒子净增速率为(1)-(2)(1)-(2)，离开离开EF面的扩散量为：面的扩散量为：设进入设进入AB面的扩散量为：面的扩散量为：斐克第二定律斐克第二定律（Ficks second law）斐克第二定律适用于浓度梯度变化的情况斐克第二定律适用于浓度梯度变化的情况55单体积内粒子浓度随时间的变化率为单体积内粒子浓度随时间的变化率为若考虑到扩散系数受浓度的影响，则若考虑到扩散系数受浓度的影响，则斐克第二定律斐克第二定律（Ficks second law）这就是这就是斐克第二定律斐克第二定律。这个斐克第二定律的表示式是扩散的普遍公式。这个斐克第二定律的表示式是扩散的普遍公式。56Einstein-Brown位移方程位移方程 找出距找出距AB面面 处的两根虚处的两根虚线，其浓度恰好为线，其浓度恰好为 和和 。在在t 时间内，从两个方向通过时间内，从两个方向通过AB面的粒子数分别面的粒子数分别为为 和和 ，因因 ，则自左向右通过，则自左向右通过AB面面的净粒子数为：的净粒子数为：如图，设截面为单位面积如图，设截面为单位面积 为时间为时间t 内在水平方向的平内在水平方向的平均位移。截面间的距离均为均位移。截面间的距离均为 57设设 很小，浓度梯度：很小，浓度梯度：Einstein-Brown位移方程位移方程 则扩散通过则扩散通过AB面的净粒子数面的净粒子数与浓度梯度和扩散时间与浓度梯度和扩散时间t 成正比，成正比，得到得到：这就是这就是Einstein-Brown 位移方程。从位移方程。从Brown运动运动实验测出实验测出x，就可求出扩散系数，就可求出扩散系数 D。58将将Brown运动公式代入运动公式代入从上式可求粒子半径从上式可求粒子半径 r 已知已知 r 和粒子密度和粒子密度 ，可以计算粒子的摩尔质量。可以计算粒子的摩尔质量。Einstein-Brown位移方程位移方程59溶胶的渗透压溶胶的渗透压 由由于于胶胶粒粒不不能能透透过过半半透透膜膜，而而介介质质分分子子或或外外加加的的电电解解质质离离子子可可以以透透过过半半透透膜膜，所所以以有有从从化化学学势势高高的一方向化学势低的一方自发渗透的趋势。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：由由于于憎憎液液溶溶胶胶不不稳稳定定，浓浓度度不不能能太太大大，所所以以测测出出的渗透压及其它依数性质都很小。的渗透压及其它依数性质都很小。但但是是亲亲液液溶溶胶胶或或胶胶体体的的电电解解质质溶溶液液，可可以以配配制制高高浓度溶液，用渗透压法可以求它们的摩尔质量。浓度溶液，用渗透压法可以求它们的摩尔质量。60沉降和沉降平衡沉降和沉降平衡 溶溶胶胶是是高高度度分分散散系系统统，胶胶粒粒一一方方面面受受到到重重力力吸吸引引而而下下降降，另另一一方方面面由由于于Brown运运动动促促使使浓浓度度趋于均一。趋于均一。当当这这两两种种效效应应相相反反的的力力相相等等时时，粒粒子子的的分分布布达达到到平平衡衡，粒粒子子的的浓浓度度随随高高度度不不同同有有一一定定的的梯梯度度，如图所示。如图所示。这种平衡称为这种平衡称为沉降平衡沉降平衡。61 达沉降平衡时达沉降平衡时，粒子随高度分布的粒子随高度分布的情况与气体类似，可用高度分布定律情况与气体类似，可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，半径为粒子为球型，半径为 r，粒子与介质，粒子与介质的密度分别为的密度分别为 和和 ，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。在高度为在高度为dx的这层的这层溶胶中，使溶胶中，使N个粒子下个粒子下降的重力为：降的重力为：62 该层中粒子所受的扩散力为该层中粒子所受的扩散力为 ，负号表示，负号表示扩散力与重力相反。扩散力与重力相反。，则，则达到沉降平衡时，这两种力相等，得达到沉降平衡时，这两种力相等，得高度分布定律高度分布定律63 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。粒子质量愈大，其平衡浓度随高度的降低亦愈大。浓度随高度的降低亦愈大。积分得积分得高度分布定律或64以恒定速度沉降时以恒定速度沉降时通过沉降速度的测定，可以求得粒子的大小通过沉降速度的测定，可以求得粒子的大小 沉降时粒子所受的阻力为沉降时粒子所受的阻力为 为摩擦系数对于球形粒子对于球形粒子 65积分得积分得 对于超离心力场，当沉降达平衡时，扩散力对于超离心力场，当沉降达平衡时，扩散力与超离心力相等，只是方向相反。与超离心力相等，只是方向相反。因为因为用来测蛋白质用来测蛋白质的摩尔质量的摩尔质量6614.4 溶胶的光学性质溶胶的光学性质Tyndall 效应和效应和 Rayleigh 公式公式 超显微镜的基本原理和粒子大小的测定超显微镜的基本原理和粒子大小的测定67Tyndall效应和效应和Rayleigh公式公式Tyndall效应已成为判别溶胶与效应已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。分子溶液的最简便的方法。1869年年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面可发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面可以看到一个发光的圆锥体，这就是以看到一个发光的圆锥体，这就是Tyndall效应效应。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。Tyndall效效应应的的另另一一特特点点是是，不不同同方方向向观观察察到到的的光光柱柱有有不不同同的的颜色。颜色。68Tyndall效应效应光源光源Fe(OH)3溶胶溶胶CuSO4溶液溶液69光散射现象光散射现象 当当光光束束通通过过分分散散系系统统时时，一一部部分分自自由由地地通通过过，一一部部分分被被吸吸收、反射或散射。可见光的波长约在收、反射或散射。可见光的波长约在400 700 nm之间。之间。（1）当当光光束束通通过过粗粗分分散散系系统统，由由于于粒粒子子大大于于入入射射光光的的波波长长，主主要要发发生生反反射射，使使系系统统呈呈现混浊。现混浊。（2）当当光光束束通通过过胶胶体体溶溶液液，由由于于胶胶粒粒直直径径小小于于可可见见光光波波长长，主要发生主要发生散射散射，可以看见乳白色的光柱。，可以看见乳白色的光柱。（3）当当光光束束通通过过分分子子溶溶液液，由由于于溶溶液液十十分分均均匀匀，散散射射光光因因相相互干涉而完全抵消，互干涉而完全抵消，看不见散射光看不见散射光。70光散射的本质光散射的本质 光光是是一一种种电电磁磁波波，照照射射溶溶胶胶时时，分分子子中中的的电电子子分分布布发发生生位位移移而而产产生生偶偶极极子子，这这种种偶偶极极子子向向各各个个方方向向发发射射与与入入射射光光频频率率相相同的光，这就是散射光。同的光，这就是散射光。分分子子溶溶液液十十分分均均匀匀，这这种种散散射射光光因因相相互互干干涉涉而而完完全全抵消，抵消，看不到散射光看不到散射光。溶溶胶胶是是多多相相不不均均匀匀系系统统，在在胶胶粒粒和和介介质质分分子子上上产产生生的的散散射射光不能完全抵消，因而光不能完全抵消，因而能观察到散射现象能观察到散射现象。如如果果溶溶胶胶对对可可见见光光中中某某一一波波长长的的光光有有较较强强的的选选择择性性吸吸收收，则则透透过光中该波长段将变弱，这时透射光将呈该波长光的补色光。过光中该波长段将变弱，这时透射光将呈该波长光的补色光。71Rayleigh公式公式 Rayleigh研研究究了了大大量量的的光光散散射射现现象象，对对于于粒粒子子半半径径在在47nm以以下下的的溶溶胶胶，导导出出了了散散射射光光总总能能量量的的计计算算公式，称为公式，称为Rayleigh公式：公式：式中：式中：A 入射光振幅，入射光振幅，单位体积中粒子数单位体积中粒子数,入射光波长，入射光波长，每个粒子的体积每个粒子的体积,分散相折射率，分散相折射率，分散介质的折射率分散介质的折射率.72Rayleigh公式公式 从从Rayleigh公式可得出如下结论：公式可得出如下结论：1.散射光总能量散射光总能量I与入射光波长的四次方成反比与入射光波长的四次方成反比。入。入 射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光中，蓝、射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光中，蓝、紫色光散射作用强。紫色光散射作用强。2.分散相与分散介质的折射率相差愈显著，则散射作分散相与分散介质的折射率相差愈显著，则散射作 用亦愈显著。用亦愈显著。3.散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。天空为什么是蓝色的天空为什么是蓝色的？这是因为太阳光是由这是因为太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的。这七种颜色七种颜色组成的。这七种颜色的的光光波波长长是是不不一一样样的的。大大气气中中的的尘尘埃埃以以及及其其他他微微粒粒散散射射蓝蓝光光的的能能力力大大于于散散射射其他波长较长的光子的能力，因此天空显现出蓝色。其他波长较长的光子的能力，因此天空显现出蓝色。大大气气对对光光线线的的散散射射主主要要有有两两种种：丁丁达达尔尔散散射射和和瑞瑞利利散散射射。其其中中尘尘埃埃、水水雾雾等等能能在在空空气气中中形形成成胶胶体体的的微微粒粒对对光光的的散散射射属属于于丁丁达达尔尔散散射射，丁丁达达尔尔散散射射的的特特点点是是散散射射光光的的强强度度与与光光波波波波长长无无关关，因因此此白白光光散散射射后后仍仍然然是是白白光光，在在地地平线附近看到的白蒙蒙一片就是丁达尔散射现象。平线附近看到的白蒙蒙一片就是丁达尔散射现象。还还有有一一种种是是瑞瑞利利散散射射，是是由由极极小小微微粒粒（分分子子、原原子子等等）产产生生的的散散射射，其其散散射射光光强强度度与与光光波波波波长长的的四四次次方方成成反反比比，已已知知可可见见光光的的波波长长范范围围是是400nm（蓝蓝紫紫光光）到到700nm（红红光光），红红光光端端波波长长是是蓝蓝紫紫光光波波长长的的1.75倍倍，因因此此蓝蓝紫紫光光散散射射强强度度接接近近红红光光散散射射强强度度的的十十倍倍，又又因因为为人人眼眼对对紫紫光光不不太敏感，所我们看到的天空就是蓝色的。太敏感，所我们看到的天空就是蓝色的。夕阳为什么是红色的夕阳为什么是红色的?当太阳将要落山时，太阳光穿透大气层到达观察者所经过的路当太阳将要落山时，太阳光穿透大气层到达观察者所经过的路程要比中午时长得多，更多的光被散射和反射，所以光线也没程要比中午时长得多，更多的光被散射和反射，所以光线也没有中午时明亮。因为在到达所观察的地方，波长较短的光有中午时明亮。因为在到达所观察的地方，波长较短的光蓝色和紫色的光几乎已经散射怠尽，蓝色和紫色的光几乎已经散射怠尽，只剩下橙色和红色的光，所以随着只剩下橙色和红色的光，所以随着 太阳慢慢落下，天空看起来也从橙太阳慢慢落下，天空看起来也从橙 色变成红色。同样道理，当太阳升色变成红色。同样道理，当太阳升 起的时候，也是橙色或者红色的。起的时候，也是橙色或者红色的。云为什么是白色的云为什么是白色的?天空中的云是小水滴和空气中的粉尘组成的天空中的云是小水滴和空气中的粉尘组成的，它们的直径要比太阳，它们的直径要比太阳光的任何一种颜色的光的波长都要大得多，所以发生瑞利散射的情光的任何一种颜色的光的波长都要大得多，所以发生瑞利散射的情况很少。况很少。一部分阳光被反射到空中；一部分发生散射，然后散射的一部分阳光被反射到空中；一部分发生散射，然后散射的光射到地球，但散射不改变太阳光中任何颜色的光；还有一部分直光射到地球，但散射不改变太阳光中任何颜色的光；还有一部分直接穿透水滴之间的缝隙。接穿透水滴之间的缝隙。上述上述3种情况都对阳光的成分没有影响，种情况都对阳光的成分没有影响，所以看上去天空中的云是白色的。但是当云层越来越厚时，小水滴所以看上去天空中的云是白色的。但是当云层越来越厚时，小水滴越来越多，几乎连成一片，太阳光和射散的光不能或者很少能穿透越来越多，几乎连成一片，太阳光和射散的光不能或者很少能穿透云层，这时白云就变成乌云了。云层，这时白云就变成乌云了。正是在太阳光通过大气层入射到地球表面的过程中，正是在太阳光通过大气层入射到地球表面的过程中，大气层中大气层中的空气分子或其他微粒会对阳光有吸收，反射、透射等作用，从而的空气分子或其他微粒会对阳光有吸收，反射、透射等作用，从而形成了蓝天、白云和绚丽的落日余辉和晨时朝霞。形成了蓝天、白云和绚丽的落日余辉和晨时朝霞。如果没有大气层如果没有大气层和其他微粒，即使是白天，太阳看上去也只是一个孤零零的明亮的和其他微粒，即使是白天，太阳看上去也只是一个孤零零的明亮的球，天空也将是漆黑一片，所以空气不但给我们提供了赖以生存的球，天空也将是漆黑一片，所以空气不但给我们提供了赖以生存的条件，也使我们的天空变得多姿多彩。条件，也使我们的天空变得多姿多彩。8314.5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质电动现象电动现象电渗电渗沉降电势和流动电势沉降电势和流动电势电泳电泳84电动现象电动现象（1）吸吸附附胶胶粒粒在在形形成成过过程程中中，胶胶核核优优先先吸吸附附某某种离子，使胶粒带电。种离子，使胶粒带电。例例如如：在在AgI溶溶胶胶的的制制备备过过程程中中，如如果果AgNO3过过量量，则则胶胶核核优优先先吸吸附附Ag+离离子子，使使胶胶粒粒带带正正电电；如如果果KI过过量量，则优先吸附，则优先吸附I-离子，胶粒离子，胶粒带负电带负电。在固体表面的带电离子称为定位离子。在固体表面的带电离子称为定位离子。固体表面上产生定位离子的原因如下：固体表面上产生定位离子的原因如下：85电动现象电动现象 （2 2）电电离离 对对于于可可能能发发生生电电离离的的大大分分子子的的溶溶胶胶而而言，则胶粒带电主要是其本身发生电离引起的。言，则胶粒带电主要是其本身发生电离引起的。例例如如蛋蛋白白质质分分子子，当当它它的的羧羧基基或或胺胺基基在在水水中中解解离离时时，整整个个大大分分子子就就带带负负电电或或正正电电荷荷。当当介介质质的的pH较较低低时，蛋白质分子带正电；时，蛋白质分子带正电；pH较高时，则带负电荷。较高时，则带负电荷。当当蛋蛋白白质质分分子子所所带带的的净净电电荷荷为为零零时时，这这时时介介质质的的pH称称为为蛋蛋白白质质的的等等电电点点。在在等等电电点点时时蛋蛋白白质质分分子子的的移移动已不受电场影响，它不稳定且易发生凝聚。动已不受电场影响，它不稳定且易发生凝聚。86电动现象电动现象 （3 3）同同晶晶置置换换 黏黏土土矿矿物物中中如如高高岭岭土土，主主要要由由铝铝氧氧四四面面体体和和硅硅氧氧四四面面体体组组成成，而而与与周周围围4 4个个氧氧的的电电荷不平衡，要由或等正离子来平衡电荷。荷不平衡，要由或等正离子来平衡电荷。这这些些正正离离子子在在介介质质中中会会电电离离并并扩扩散散，所所以以使使黏黏土土微微粒粒带带负负电电。如如果果被被同同晶晶置置换换，则则黏土微粒带的负电更多。黏土微粒带的负电更多。87电动现象电动现象 （4 4）溶溶解解量量的的不不均均衡衡 离离子子型型固固体体物物质质如如AgI，在在水水中中会会有有微微量量的的溶溶解解，所所以以水水中中会会有有少少量量的的银银离离子子和碘离子。和碘离子。例例如如：将将AgI制制备备溶溶胶胶时时，由由于于Ag+较较小小，活活动动能能力力强强，扩扩散散快快，比比I-容容易易脱脱离离晶晶格格而而进进入入溶溶液液，使使AgI胶粒带负电。胶粒带负电。电泳、电渗，流动电势和沉降电势均属于电动现象。电泳、电渗，流动电势和沉降电势均属于电动现象。88电泳电泳（electrophoresis）影影响响电电泳泳的的因因素素有有：带带电电粒粒子子的的大大小小、形形状状；粒粒子子表表面面电电荷荷的的数数目目；介介质质中中电电解解质质的的种种类类、离离子子强强度度，pH值值和和黏黏度度；电泳的温度和外加电压等。电泳的温度和外加电压等。带带电电胶胶粒粒或或大大分分子子在在外外加加电电场场的的作作用用下下向向带带相相反反电荷的电极作电荷的电极作定向移动定向移动的现象称为的现象称为电泳电泳。从从电电泳泳现现象象可可以以获获得得胶胶粒粒或或大大分分子子的的结结构构、大大小小和和形形状状等等有关信息。有关信息。测测定定电电泳泳的的仪仪器器和和方方法法很很多多，主主要要有有三三类类，即即显显微电泳、界面移动电泳和区域电泳微电泳、界面移动电泳和区域电泳。89界面移动电泳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型管下部活塞内径与管径相同。相同。实实验验开开始始时时，打打开开底底部部活活塞塞，使使溶溶胶胶进进入入U型型管管，当当液液面面略略高高于于左左、右右两两活活塞塞时时即即关关上上，并并把把多多余余溶溶胶胶吸吸走走。在在管管中中加加入入分分散散介介质质，使使两臂液面等高。两臂液面等高。90界面移动电泳仪界面移动电泳仪小小心心打打开开活活塞塞，接接通通电电源源，观观察察液液面面的的变变化化。若若是是无无色色溶溶胶胶，必必须须用用紫紫外外吸吸收收等等光光学学方方法法读读出出液液面面的的变化。变化。根据通电时间和根据通电时间和液面升高或下降的刻液面升高或下降的刻度计算电泳速度。度计算电泳速度。另外要选择合适另外要选择合适的介质，使电泳过程的介质，使电泳过程中保持液面清晰。中保持液面清晰。91显微电泳仪显微电泳仪 该该方方法法简简单单、快快速速，胶胶体体用用量量少少，可可以以在在胶胶粒粒所所处处的的环环境境中中测测定定电电泳泳速速度度和和电电动动电电位位。但但只只能能测测定定显显微镜可分辨的胶粒，一般在微镜可分辨的胶粒，一般在200 nm以上。以上。装装置置中中用用铂铂黑黑电电极极，观观察察管管用用玻玻璃璃毛毛细细管管。电电泳泳池池是是封封闭闭的的，电电泳泳和电渗同时进行。和电渗同时进行。物物镜镜观观察察位位置置选选在在静静止止层层处处（即即电电渗渗流流动动与与反反流流动动刚刚好好相相消消），这这时时观观察察到到的的胶胶粒粒运运动动速速度度可可以以代代表表真正的电泳速度。真正的电泳速度。92区区带带电电泳泳实实验验简简便便、易易行行，样样品品用用量量少少，分分离离效效率率高高，是是分分析析和和分分离离蛋蛋白白质质的的基基本本方法。方法。常常用用的的区区带带电电泳泳有有：纸纸上上电电泳泳，圆圆盘盘电电泳泳和和板板上电泳上电泳等。等。区带电泳区带电泳 将将惰惰性性的的固固体体或或凝凝胶胶作作为为支支持持物物，两两端端接接正正、负负电电极极，在在其其上上面面进进行行电电泳泳，从从而而将将电电泳泳速速度度不不同同的的各各组成分离。组成分离。93 a.纸上电泳纸上电泳 区带电泳区带电泳用滤纸作为支持物的电泳称为纸上电泳。用滤纸作为支持物的电泳称为纸上电泳。先先将将一一厚厚滤滤纸纸条条用用一一定定pH的的缓缓冲冲溶溶液液浸浸湿湿，在在滤滤纸纸中中央央滴滴少少量量待待测测溶溶液液，两两端端浸浸在在含含缓缓冲冲溶液和电极的容器中。溶液和电极的容器中。通电后，各组分因电泳速度不同以谱带形式分开。通电后，各组分因电泳速度不同以谱带形式分开。将纸条干燥后浸入染料溶液中着色，再进行分析。将纸条干燥后浸入染料溶液中着色，再进行分析。94 a.纸上电泳纸上电泳 区带电泳区带电泳 在生物化学中常用电泳法分离和区别各种氨基在生物化学中常用电泳法分离和区别各种氨基酸和蛋白质。酸和蛋白质。在在医医学学中中利利用用血血清清在在纸纸上上的的电电泳泳，在在纸纸上上可可得得到到不不同同蛋蛋白白质质前前进进的的次次序序，反反映映了了其其运运动动速速度度，以以及从谱带的宽度反映其中不同蛋白质含量的差别。及从谱带的宽度反映其中不同蛋白质含量的差别。95 a.纸上电泳纸上电泳 区带电泳区带电泳健康人和肝硬变患者的血清蛋白电泳图健康人和肝硬变患者的血清蛋白电泳图 健康人健康人肝硬变患者肝硬变患者96 a.纸上电泳纸上电泳 区带电泳区带电泳 人体血清（左）和血浆（右）的电泳图 97 b.凝胶电泳凝胶电泳 用用淀淀粉粉凝凝胶胶、琼琼胶胶或或聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺等等凝胶