解放军文职招聘考试微粒分散系的主要性质与特点

来源： 2017-09-29 09:05中

微粒分散系的主要性质与特点

微粒分散体系的性质包括其热力学性质、动力学性质、光学性质和电学性质等。这里主要介绍与其粒径大小和物理稳定性有关的基本性质。

一、微粒大小与测定方法

微粒大小是微粒分散体系的重要参数，对其体内外的性能有十分重要的影响。微粒大小完全均一的体系称为单分散体系；微粒大小不均一的体系称为多分散体系。除极少数情况外，绝大多数微粒分散体系为多分散体系。由于每个粒子的大小不同，存在粒度分布，所以常用平均粒径来描述粒子大小。应该强调的是，平均粒径的基准不同、物理意义不同、测定仪器不同，结果也是不同的。

微粒分散系中常用的粒径表示方法有几何学粒径、比表面粒径、有效粒径等。这些微粒大小的测定方法有光学显微镜法、电子显微镜法、激光散射法、库尔特计数法、Stoke’s沉降法、吸附法等。有关详细内容见第十三章粉体学基础。这里主要介绍测定纳米级粒子大小的方法。

1．电子显微镜法肉眼在正常情况下能够观察到的最小物体的限度为200nm左右。为了研究更小的物体或物体的微细结构，人类发明了光学显微镜，但受到了光衍射的限制，若想得到分辨率更高的显微镜，必须采用波长更短的波，这样电子显微镜应运而生。

电子显微镜的测定原理为：电子束射到样品上，如果能量足够大就能穿过样品而无相互作用，形成透射电子，用于透射电镜（TEM）的成像和衍射；当入射电子穿透到离核很近的地方被反射，而没有能量损失，则在任何方向都有散射，即形成背景散射；如果入射电子撞击样品表面原子外层电子，把它激发出来，就形成低能量的二次电子，在电场的作用下它可呈曲线运动，翻越障碍进入检测器，因而使表面凸凹的各个部分都能清晰成像。二次电子的强度主要与样品表面形貌有关。二次电子和背景散射电子共同用于扫描电镜（SEM）的成像。此外，其他的相互作用还可产生特征X射线、俄歇（Auger）电子和阴极荧光等。

电子显微镜主要包括透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）。扫描电镜具有焦深大，图像富有立体感，放大倍数可以从十几倍到二万倍，而且制样简单，样品的电子损失小等特点，已成为高分子材料研究中重要的分析手段，在观察形态方面效果良好。

由于微粒一般分散在分散介质中，用TEM测定微粒的粒径比较常用。滴一滴稀释了的微粒分散体系于有支持膜的铜网上，经冷冻干燥后投影，即可得到TEM图谱。在制样和观察过程中注意不要使微粒变形，测量尺寸前需要用标准铜网来校准电镜的放大倍数。

传统的图像分析方法先拍摄电镜照片，然后逐一测量粒子的尺寸再做统计。现在已有图像分析仪可以自动对底片进行分析，直接得到微粒粒径分布和平均值的数据。

2．激光散射法当一束单色、相干的激光沿入射方向照射到无吸收的溶液时，分子的电子云在电磁波的作用下极化，形成诱导偶极子，其随着电磁波的振动，向各个方向辐射出电磁波，形成二次光源，这就是散射光的来源，散射光方向与入射光方向的夹角称为散射角。

对于溶液，散射光强度、散射角大小与溶液的性质、溶质分子量、分子尺寸及分子形态、入射光的波长等有关，对于直径很小的微粒，存在瑞利散射公式：

（11-1）

式中，I—散射光强度；I₀—入射光的强度；—分散相的折射率；—分散介质的折射率；λ—入射光波长；V—单个粒子的体积；-单位体积溶液中粒子数目。由该公式得到，散射光强度与粒子体积V的平方成正比，利用这一特性可以测定粒子大小及分布。

用已知光强度的光照射微粒分散体系时，会有一部分光被散射，用光敏元件检测光强，变成电压脉冲信号，再经转换器后，就可给出粒径大小或粒径分布图。现在市场上已有多种型号的激光散射粒度仪产品，可以方便地给出平均粒径的大小，分散指数和粒径分布的图谱，有的还可以同时测定微粒的表面电位。

二、微粒大小与体内分布

不同大小的微粒分散体系在体内具有不同的分布特征。

小于50nm的微粒能够穿透肝脏内皮，通过毛细血管末梢或通过淋巴传递进入骨髓组织。静脉注射、腹腔注射0.1～3.0μm的微粒分散体系能很快被网状内皮系统（RES）的巨嗜细胞所吞噬，最终多数药物微粒浓集于巨嗜细胞丰富的肝脏和脾脏等部位，血液中的微粒逐渐被清除。一般在静脉注射后几分钟内，就有80%左右的微粒集中在肝脏中。静注7～12μm的微粒时，大部分微粒由于不能通过肺的毛细血管，结果被肺部机械性地滤取。人肺毛细血管直径为2μm, 人体红血球大小为6～7μm，但红血球有较大的弹性，可伸展变形通过毛细血管，而一般弹性小的微粒则不能通过。球形粒子比纤维状粒子容易通过毛细管，纤维状粒子容易阻塞毛细血管。肺是静注给药后第一个能贮留的靶位，大于肺毛细血管直径的粒子被滞留下来，小于该直径的微粒则通过肺而到达肝、脾，被巨嗜细胞清除。