膠體質點的大小和形狀
正文
膠體質點尺寸定義在10-6~10-9米範圍內, 而形狀卻是多種多樣。只有經過特別處理,才會有大小和形狀相同的單分散溶膠或乳膠。一般情況下,膠體質點大小分布較寬,即具有多分散性。膠體質點的形狀 用直徑這樣的單一參數,足以描述球形膠體質點的形狀,但描述不規則幾何外形的質點時有困難。因此,常傾向於將不規則的物體變成某種容易想像的形狀(如球形或立方體),並繼續用“直徑”一詞來表征。平均直徑指用特殊方法表示一種全質點性質的一個假想質點的直徑。這種直徑不具有規則幾何形狀的意義。在計算時,可得到幾種不同數值,與它們在總質點中的相對重要性、某個線性量綱、表面積、容積及重量等有關。在實際套用時,必須指明是哪一種直徑(表1)。 將不規則膠體質點視作旋轉橢球體,這在討論粘度和沉降作用時,有助於接近問題的本質。圍繞長軸旋轉者叫扁長旋轉橢球體,圍繞短軸旋轉者叫扁平旋轉橢球體(圖1)。當a=b時,為球;a>b, 是扁長旋轉橢球體;a<b, 是扁平旋轉橢球體;a》b, 為棒;a《b,為板。a/b是橢球體的軸比,常用來量度一個質點同球形度的偏差。用雙參數表征不規則質點,要比單參數為好,特別是在多分散體系中更是如此。 膠體質點大小的分布 用顯微鏡或電子顯微鏡讀取大量膠體質點的尺寸後,若以某尺寸di與所重複遇到的次數ni(或叫頻率)作圖,可得長方形頻數圖或光滑曲線(圖2)。大多數膠體質點的大小分布是不對稱的,逐漸向著較大直徑方向傾斜,這種分布稱為“右歪斜”,以區別於“左歪斜”分布(圖3)。若將小於某一尺寸的所有質點加和起來,並對直徑作圖,則得累積頻率曲線(圖4)。 按圖2所示,膠體質點大小可以簡潔地用數均直徑廀和標準偏差σ表示。其他平均直徑和標準偏差類推: 表2列出量度疏液膠體質點大小的方法,原則上適用於無規線團模型的親液膠體(如果將每個線團視為一個質點的話)。在相同條件下,同種樣品的分子量決定其無規線團的大小。親液膠體的分子量有單分散與多分散之別,後者更為常見,也可用長方形頻率圖或累積頻率曲線表示(圖5)。 表3中的四種平均分子量,都是通過分子數ni、分子量Μi以及其加和值求得的。因此,同一個親液膠體,用不同的統計平均,可得到不同的平均分子量數值。多分散性大者,則各種平均分子量相差也大。其順序是。顯然,單分散性時,四者相等。表4列出常用的幾種平均分子量測定方法及其適用範圍。表中未列入尚未處於實用階段的電子顯微鏡法、紅外分光光度計法和脈衝核磁共振儀法。