胶体与界面化学 轻化工程专业 3 6胶体的稳定与聚沉Stabilityandcoagulationofsol 胶体由于具有巨大的表面能 因此是热力学不稳定体系 但在某些条件下 也能稳定的存在一段时间 胶体的稳定是相对的 暂时的和有条件的 而不稳定则是绝对的 1 溶胶的稳定性 影响溶胶稳定性的因素 1 溶胶的动力稳定因素 2 胶粒带电的稳定作用 3 溶剂化的稳定作用 2 溶胶的聚沉 1 电解质的聚沉作用 在溶胶中加入少量电解质 可以使胶粒吸附的离子增加 电势提高 增加溶胶的稳定性 称为稳定剂 但当电解质的浓度足够大 部分反粒子进入紧密层 而使 电势降低 扩散层变薄 胶粒之间静电斥力减小而导致聚沉 则称为聚沉剂 聚称值和聚沉率 聚沉速率 电解质浓度c 电势 mV c1c2300 聚沉值 使溶胶以明显速率聚沉所需的电解质的最小浓度 聚沉率 聚沉值的倒数 电解质的聚沉值越小 聚沉率越大 则聚沉能力越强 不同电解质的聚沉值 mmol dm3 LiCl58 4NaCl51KCl501 2K2SO465HCl31CaCl20 65BaCl20 69MgSO40 801 2Al3 SO4 30 096AlCl30 093 负溶胶 As2S3 正溶胶 Al2O3 NaCl43 5KCl46KNO360K2SO40 30K2Cr2O70 63K2C2O40 69K3 Fe CN 6 0 08 影响电解质聚沉能力的因素 a 主要取决于与胶粒所带电荷相反的离子 反离子 所带的电荷数 即价数 反离子的价数越高 聚沉能力越强 Schulze Hardyrule 电解质的聚沉值与胶粒的异电性离子的价数的6次方成反比 Cj i i价电解质的聚沉值 b 价数相同的反离子的水合半径越小 聚沉能力越强 例如 对一价阳离子 按聚沉能力排列 H Cs Rb NH4 K Na Li 对一价阴离子 F Cl Br NO3 I c 与胶粒电性相同的离子 一般说来 价数越高 水合半径越小 聚沉能力越弱 2 溶胶的相互聚沉作用当两种带相反电荷的溶胶所带电量相等时 相互混合也会发生聚沉 3 高分子化合物的作用 在溶胶中加入少量高分子化合物可使溶胶聚沉 称为敏化作用 絮凝作用 在溶胶中加入足够多的高分子化合物 则会阻止溶胶的聚沉 称为空间保护作用 问题 江河出口处为什么形成三角洲 雷雨是如何产生的 为什么会雷电和暴雨交加 怎样除烟去尘 3 胶体的聚沉理论 DLVO理论 Deijaguin Landau Verwey Ovenbeek 1 质点间的范德华吸引能 胶粒之间的相互作用可看作是分子作用的加和 H 两球表面之间的最短距离r 胶粒半径A Hamaker常数 与物质有关10 19 10 20J 在介质中 若两个球形粒子体积相等 2 双电层的排斥能 对球形粒子 n0 单位体积粒子数 介电常数 0 粒子表面电势 离子氛半径的倒数r 粒子半径H 离子之间的最近距离 3 总的势能曲线 V H 势垒 当粒子的动能大于势垒时方能聚沉 势垒的高低决定了胶体的稳定性 影响因素 a A的影响 当 0不变时 A 势垒 b 0的影响 0 势垒 c 的影响 势垒 4 Schulze Hardy规则 当势垒为0时 胶体由稳定转入聚沉 V H 临界聚沉值 a 当表面电势较高时 0 1 c z 6当表面电势较高时 0 ze 0 4kTc 04 z2 b 聚沉值与分散介质的介电常数的三次方成正比 3 8胶体的制备和净化 1 分散法 1 机械分散法 胶体磨 气流粉碎机 2 超声波分散法 多用于制备乳状液 3 电弧法 用于制备金属溶胶 4 胶溶法 Fe OH 3Fe OH 3 溶胶 AgClAgCl 溶胶 SnCl4SnO2SnO2 溶胶 加FeCl3 加AgNO3或KCl 水解 加K2Sn OH 2 2 凝聚法 1 化学凝聚法 FeCl3 H2OFe OH 3 溶胶 3HCl 煮沸 As2O3 3H2SAs2S3 溶胶 3H2O 2HAuCl4 稀溶液 3HCHO 少量 11KOH2Au 溶胶 3HCOOK 8KCl 8H2O 加热 2 物理凝聚法 蒸汽骤冷法 更换溶剂法等 3 胶体的净化 1 渗析法 电渗析法 2 电 超过滤法 3 9乳状液 Emulsion 一种液体分散在另一种液体中所构成的分散系统称为乳状液 乳状液中分散相的粒子直径一般 100nm 1 乳状液的分类 O W型 W O型 2 乳化剂或表面活性剂的选择 乳化剂 Emulsifyingagent 为了形成稳定的乳状液所必须加入的第三组分 常用的乳化剂有 蛋白质 树胶 磷脂等天然产物 各种表面活性剂 固体粉末等 乳化剂的作用 1 在分散相周围形成保护膜 2 降低界面张力 3 形成双电层 乳化剂对乳状液形成种类的影响 3 乳状液的转化和破坏 由W O型乳状液转化成O W型乳状液称为乳状液的转化 一般可以通过加入足量的反型乳化剂的方法实现乳状液的转化 乳状液的破坏 破乳Deemulsification 机械法 离心分离 泡沫分离 蒸馏 过滤等 2 高压电法 石油的破乳脱水 3 加入表面活性更强但不能形成保护膜的表面活性剂 如戊醇 辛醇 十二烷基磺酸钠等 4 升温法 4 乳状液的制备 乳化方式 1 剂在水中法 2 剂在油中法 3 轮流加入法等等 问题 怎样区分油包水型和水包油型的乳状液 乳状液为什么稳定 你能举出那些乳状液的例子 4 乳状液的应用 控制反应农药乳剂沥青乳状液稠油的乳化降粘纺织工业制革工艺乳化食品与医药用乳剂微粉制备 第四章高分子溶液 高分子溶液的形成高分子的分子量与分子尺度高分子溶液的运动性质高分子溶液的平衡性质高分子溶液的光散射高分子溶液的聚电性质高分子在固体表面的吸附 第五章凝胶 凝胶的基本特征凝胶的形成凝胶的性质凝胶的结构胶凝作用及其影响因素凝胶中的扩散和化学行为几种重要的凝胶 。