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1、225 胶体稳定性一、溶胶的稳定性溶胶是5 胶体稳定性一、溶胶的稳定性溶胶是高度分散的、多相的、热力学 不稳定体系高度分散的、多相的、热力学 不稳定体系，但在一定条件下又能相对稳 定地存在相当长的时间，如：，但在一定条件下又能相对稳 定地存在相当长的时间，如：半径为 1.510半径为 1.510-9-9m的金质点下降0.01m需3.5年。m的金质点下降0.01m需3.5年。 高分散使胶粒具有动力稳定性Brown运动越剧烈，越能阻止由于 重力作用而引起的下降 高分散使胶粒具有动力稳定性Brown运动越剧烈，越能阻止由于 重力作用而引起的下降胶体动力稳定性胶体动力稳定性。胶粒越小，与分散介质的密度
2、差越小，介质粘度越大，溶胶的动力稳定性越大。胶粒越小，与分散介质的密度差越小，介质粘度越大，溶胶的动力稳定性越大。rt NRTx30=()()g9r2v2 =介质粒子介质粒子 胶粒表面双电层的稳定作用 胶粒表面双电层的稳定作用 胶体的聚结稳定性胶体的聚结稳定性 溶剂化的稳定作用胶粒表面吸附离子及反离子都是溶剂 化的，在胶粒周围形成溶剂化膜。溶剂化 膜具有一定的机械强度和弹性，能阻止胶 粒聚结。胶团靠近到与双电层的扩散层重叠时，出现静电斥力，胶团靠的越近，斥力越大，斥力大于引力时，碰撞的胶粒重新 分开 溶剂化的稳定作用胶粒表面吸附离子及反离子都是溶剂 化的，在胶粒周围形成溶剂化膜。溶剂化 膜具有
3、一定的机械强度和弹性，能阻止胶 粒聚结。胶团靠近到与双电层的扩散层重叠时，出现静电斥力，胶团靠的越近，斥力越大，斥力大于引力时，碰撞的胶粒重新 分开 聚结稳定性聚结稳定性扩散双电层的稳定作用是主要因素扩散双电层的稳定作用是主要因素二、 胶体电解质稳定理论二、 胶体电解质稳定理论DLVO理论DLVO理论?子能重疊 (excluded volume effect)?凡得瓦耳 (van der Waals force)?靜電作用 (electrostatic interaction)?柵籬作用 (steric effect)二、 胶体电解质稳定理论二、 胶体电解质稳定理论DLVO理论1、 胶粒间的引
4、力位能两个完全相同的分子，相距X的距离，作用位能为：DLVO理论1、 胶粒间的引力位能两个完全相同的分子，相距X的距离，作用位能为：x6 = =xVA 61 xVA AVx短程力短程力热力学稳定性动力学稳定性聚集稳定性时）（在时）（在0 0212HaHaAVA=胶粒间引力位能分子间引力位能胶粒间引力位能分子间引力位能0Haa01 HVA AVH0长程力长程力 说 明说 明A A哈梅克常数；与密度、极化率有关哈梅克常数；与密度、极化率有关AVA分散介质与分散相性质越接近，哈梅克常数越小，引力位能越小，体系越稳定。分散介质与分散相性质越接近，哈梅克常数越小，引力位能越小，体系越稳定。2、 胶粒间的
5、静电斥力位能胶粒间的斥力源于双电层的电场斥力2、 胶粒间的静电斥力位能胶粒间的斥力源于双电层的电场斥力+- + +- - - - -+-+- - - -H021022 = =TkINe 其中其中()()022 0exp64HkTanVR=0n单位体积中的粒子数目单位体积中的粒子数目 与表面电位有关的常数与表面电位有关的常数RiVIc RiVIZ 启示启示电解质浓度过大不利于体系稳定高价反离子不利于体系稳定电解质浓度过大不利于体系稳定高价反离子不利于体系稳定3、 胶粒间的总作用位能3、 胶粒间的总作用位能RAVVV+=+=相距较远时相距较远时：离子氛未重合，引力起作用。：离子氛未重合，引力起作用
6、。+- + + +- - - - -E0EREAET+-0总 位 能总 位 能胶粒 间距离胶粒 间距离RVAVV克服能垒，位能迅速下降，引力占优势，胶粒间距很近，胶粒永久聚沉。克服能垒，位能迅速下降，引力占优势，胶粒间距很近，胶粒永久聚沉。（不可逆聚沉）（不可逆聚沉） H到达第二极小值到达第二极小值可逆聚沉可逆聚沉 H离子氛重叠，斥力起作用，总位能逐渐上升为正值。至一定距离处， 位能最大离子氛重叠，斥力起作用，总位能逐渐上升为正值。至一定距离处， 位能最大 E E0 0胶粒不能进一步靠近，或碰撞后又分开胶粒不能进一步靠近，或碰撞后又分开 H结论：使胶粒聚集，必须克服能垒。扩散双电层静电斥力的稳
7、 定作用是胶体体系一定时间具有结论：使胶粒聚集，必须克服能垒。扩散双电层静电斥力的稳 定作用是胶体体系一定时间具有“稳定性稳定性”的主要原因。的主要原因。结论结论：使胶粒聚集，必须克服能垒。：使胶粒聚集，必须克服能垒。扩散双电层静电斥力的稳 定作用扩散双电层静电斥力的稳 定作用是胶体体系一定时间具有是胶体体系一定时间具有“稳定性稳定性”的主要原因。的主要原因。1、沉淀、老化与聚沉1、沉淀、老化与聚沉沉 淀沉 淀沉 淀不溶物形成大颗粒，因密度差而沉降。沉 淀不溶物形成大颗粒，因密度差而沉降。老 化老 化老 化小颗粒溶解，大颗粒长大的过程。老 化小颗粒溶解，大颗粒长大的过程。聚 沉聚 沉聚 沉使用
8、试剂或其它方法使小颗粒聚并以至沉降的过程聚 沉使用试剂或其它方法使小颗粒聚并以至沉降的过程聚沉过程中质点形成附聚体，其中原来各质点仍保持独立性，加入溶剂或除去聚沉剂可重新将其分散。聚沉过程中质点形成附聚体，其中原来各质点仍保持独立性，加入溶剂或除去聚沉剂可重新将其分散。聚沉过程中质点形成附聚体，其中原来各质点仍保持独立性，加入溶剂或除去聚沉剂可重新将其分散。聚沉过程中质点形成附聚体，其中原来各质点仍保持独立性，加入溶剂或除去聚沉剂可重新将其分散。三、电解质的聚沉作用三、电解质的聚沉作用2、电解质的聚沉作用2、电解质的聚沉作用使溶胶发生明显聚沉时外加电解质的最小浓度称为该电解质对该溶胶的使溶胶发
9、生明显聚沉时外加电解质的最小浓度称为该电解质对该溶胶的聚沉值聚沉值2、电解质的聚沉作用实验现象：2、电解质的聚沉作用实验现象： 电解质浓度小时体系无变化；浓度达到一定值时，发生完全聚沉。电解质浓度小时体系无变化；浓度达到一定值时，发生完全聚沉。聚沉值聚沉值聚沉值聚沉值聚沉能力1/聚沉值聚沉能力1/聚沉值聚沉能力聚沉能力聚沉能力聚沉能力解释：聚沉值：解释：聚沉值：VVIcRi 斥力不足以克服引力斥力不足以克服引力聚沉聚沉0=+=+=RAVVV0=+=+=HV HV HVAR前式代入：前式代入：624ZAc = 常数= 常数61 Zc Z反离子价数对一定溶胶：反离子价数对一定溶胶：3、电解质聚沉的
10、实验规律（1）叔尔采3、电解质聚沉的实验规律（1）叔尔采哈迪（哈迪（Schulze-Hardy）规则规则（符号与价法则）（符号与价法则）a.符号法则：a.符号法则：引起溶胶聚沉的是异电荷离子引起溶胶聚沉的是异电荷离子b.价数规则：b.价数规则： 异电离子价数越高，聚沉能力越强异电离子价数越高，聚沉能力越强如AgI负溶胶聚沉能力顺序如AgI负溶胶聚沉能力顺序 NaClCs+Rb+K+Na+Li+ 具有相同阳离子的阴离子对正溶胶的具有相同阳离子的阴离子对正溶胶的聚沉能力聚沉能力为：为： F -Cl-Br -NO3 -I -离子水化半径越小，越容易进入斯特恩层，聚沉能力越大。正离子半径小的水化能力强
11、，水化半径大。负离子反之。离子水化半径越小，越容易进入斯特恩层，聚沉能力越大。正离子半径小的水化能力强，水化半径大。负离子反之。原 因原 因（3）法扬斯（Fajans)规则（3）法扬斯（Fajans)规则能与晶体的组成离子形成不溶物或难电离化合物的异电离子优先被吸附，具有强的聚沉能力。能与晶体的组成离子形成不溶物或难电离化合物的异电离子优先被吸附，具有强的聚沉能力。能与晶体的组成离子形成不溶物或难电离化合物的异电离子优先被吸附，具有强的聚沉能力。能与晶体的组成离子形成不溶物或难电离化合物的异电离子优先被吸附，具有强的聚沉能力。（4）不规则聚沉有时，少量电解质使溶胶聚沉，电解质浓度高时，又重新分
12、散，浓度再高又聚沉，此为（4）不规则聚沉有时，少量电解质使溶胶聚沉，电解质浓度高时，又重新分散，浓度再高又聚沉，此为不规则聚沉不规则聚沉，多发 生在以大离子或高价离子为聚沉剂的情况，多发 生在以大离子或高价离子为聚沉剂的情况大离子或高价离子引起电动电位反号。大离子或高价离子引起电动电位反号。（5）有机离子一般具有较强聚沉能力（5）有机离子一般具有较强聚沉能力特殊吸附力特殊吸附力（6）同号离子的影响大的同号有机离子因与质点强烈的van der Waals引力而被吸附，从而改变质点的表面性质。一般说来，大的或高价的负离子对于负溶胶有一定稳定作用，大的或高价正离子对于正溶胶有一定稳定作用。（6）同号
13、离子的影响大的同号有机离子因与质点强烈的van der Waals引力而被吸附，从而改变质点的表面性质。一般说来，大的或高价的负离子对于负溶胶有一定稳定作用，大的或高价正离子对于正溶胶有一定稳定作用。海水中的盐类使江河中带负电的土壤胶体聚沉。海水中的盐类使江河中带负电的土壤胶体聚沉。实 例实 例实 例实 例卤水点豆腐：卤水点豆腐： 卤水中Ca卤水中Ca2+2+、Mg、Mg2+2+等离子使带负电的大豆蛋白胶体聚沉。等离子使带负电的大豆蛋白胶体聚沉。黄河三角洲的形成：黄河三角洲的形成：3、胶体的相互聚沉3、胶体的相互聚沉两种电性不同的溶胶混合，可以发生相互聚沉作用。电荷完全中和时达到等电态，完全聚
14、沉。两种电性不同的溶胶混合，可以发生相互聚沉作用。电荷完全中和时达到等电态，完全聚沉。两种电性不同的溶胶混合，可以发生相互聚沉作用。电荷完全中和时达到两种电性不同的溶胶混合，可以发生相互聚沉作用。电荷完全中和时达到等电态等电态，完全聚沉。，完全聚沉。如明矾KAl(SO如明矾KAl(SO4 4) )2 212H12H2 2O净水：O净水：明矾在水中水解成带正电 的明矾在水中水解成带正电 的Al(OH)3溶胶，使带负电的胶体污物(土壤胶体)聚沉。溶胶，使带负电的胶体污物(土壤胶体)聚沉。流速减慢利于颗粒沉降。流速减慢利于颗粒沉降。四、吸附高聚物对溶胶的稳定作用四、吸附高聚物对溶胶的稳定作用实 例实
15、 例实 例实 例墨汁：墨汁：高聚物稳定的炭粒胶体体系。高聚物稳定的炭粒胶体体系。（1）高聚物稳定剂的分子结构特点：（1）高聚物稳定剂的分子结构特点：二者的摩尔质量要基本相当。常使用嵌段或接技共聚物二者的摩尔质量要基本相当。常使用嵌段或接技共聚物。停靠基团停靠基团 与质点有强亲和力；在粒子表面强烈吸附与质点有强亲和力；在粒子表面强烈吸附稳定基团稳定基团 与介质有强亲和力；在溶剂中充分舒展，形成保护层在颗粒表面的吸附形态：与介质有强亲和力；在溶剂中充分舒展，形成保护层在颗粒表面的吸附形态：卧式、环式、尾式等卧式、环式、尾式等照相底片：照相底片： 用明胶保护的AgBr的悬浮体用明胶保护的AgBr的悬浮体。1、实验规律1、实验规律（2）高聚物浓度的影响：（2）高聚物浓度的影响：光 密 度光 密 度明胶明胶c浓度大，形成吸附层浓度大，形成吸附层保护保护浓度小，引起聚沉浓度小，引起聚沉絮凝(敏化）作用絮凝(敏化）作用 带电高聚物可增加胶粒间的斥力位能 带电高聚物可增加胶粒间的斥力位能DLVO 理论 吸附层减小哈梅克常数DLVO 理论 吸附层减小哈梅克常数减小引力位能 吸附层增加空间斥力
