胶体化学--溶胶-电渗精选PPT.ppt

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1、关于胶体化学-溶胶-电渗第1页，讲稿共59张，创作于星期三1 分散系统分散系统(dispersed system)把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。其中：散体系。其中：被分散的物质称为分散相被分散的物质称为分散相(dispersed phase)；另一种物质称为分散介质另一种物质称为分散介质(dispersing medium)。如：盐水、糖水、牛奶、云层等。如：盐水、糖水、牛奶、云层等。分散相与分散介质分散相与分散介质第2页，讲稿共59张，创作于星期三分散体系分类分散体系分类分子分子分散体系分散体系 1000 nm 黄河水黄河水按分散

2、相粒子的大小分类：按分散相粒子的大小分类：第3页，讲稿共59张，创作于星期三1.1.分子分散体系分子分散体系 分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是是均匀的单相均匀的单相，分子半径大小在，分子半径大小在10-9 m以下以下。通常把这种体。通常把这种体系称为真溶液，如系称为真溶液，如CuSO4溶液。溶液。2.2.胶体分散体系胶体分散体系 分散相粒子的半径在分散相粒子的半径在1 nm100 nm之间的体系。目测是均之间的体系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将1 nm 1000 n

3、m之之间的粒子归入胶体范畴。间的粒子归入胶体范畴。3.3.粗分散体系粗分散体系 当分散相粒子大于当分散相粒子大于1000 nm,目测是混浊不均匀体系，目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。放置后会沉淀或分层，如黄河水。第4页，讲稿共59张，创作于星期三按分散相和介质聚集状态分类按分散相和介质聚集状态分类1.液溶胶液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：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，AgIAgI溶胶溶胶B.液液-液溶胶液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液如牛奶，

4、石油原油等乳状液C.液液-气溶胶气溶胶 如泡沫如泡沫第5页，讲稿共59张，创作于星期三按分散相和介质聚集状态分类2.2.固溶胶固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为将固体作为分散介质所形成的溶胶。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 如如:有色玻璃，不完全互溶的合金有色玻璃，不完全互溶的合金B.固固-液溶胶液溶胶 如如:珍珠，某些宝石珍珠，某些宝石C.固固-气溶胶气溶胶 如如:泡沫塑料，沸石分子筛泡沫塑料，沸石分子筛第6页，讲稿共59张，创作于星期三按分散相和介质聚集状态分类3.气溶胶气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶

5、。当分散相为固将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成气体或液体时，形成气-固或气固或气-液溶胶，液溶胶，但没有气但没有气-气气溶胶溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一体系，不属，因为不同的气体混合后是单相均一体系，不属于胶体范围于胶体范围.A.A.气气-固溶胶固溶胶 如如 :烟，含尘的空气烟，含尘的空气 B.B.气气-液溶胶液溶胶 如如 :雾，云雾，云第7页，讲稿共59张，创作于星期三按胶体溶液的稳定性分类按胶体溶液的稳定性分类1.憎液溶胶 半径在半径在1 nm100 nm之间的之间的难溶物固体粒子难溶物固体粒子分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，分散在液体介质中，

6、有很大的相界面，易聚沉，是热力学是热力学上的不稳定体系。上的不稳定体系。一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是是 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。这是胶体分散体系中主要研究的内容。这是胶体分散体系中主要研究的内容。第8页，讲稿共59张，创作于星期三按胶体溶液的稳定性分类按胶体溶液的稳定性分类2.亲液溶胶 半径落在胶体粒子范围内的半径落在胶体粒子范围内的大分子大分子溶解在合溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可

7、形成溶胶，凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。是热力学上稳定、可逆的体系。第9页，讲稿共59张，创作于星期三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 粒子的大小在粒子的大小在10-910-7 m之间，因而扩散较慢，不能透过半透之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性膜，渗透压低但有较强的动力稳定性 和乳光现象。和乳光现象。（2）多相不均匀性）多相不均匀性 具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小

8、不一，与有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。介质之间有明显的相界面，比表面很大。（3）热力学不稳定性）热力学不稳定性 因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳定体系，因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。第10页，讲稿共59张，创作于星期三 形成憎液溶胶的形成憎液溶胶的必要条件必要条件 （1）分散相的溶解度要小；分散相的溶解度要小；（2）还必须有稳定剂存在，否则胶粒还必须有稳定剂存在，否则胶粒 易聚结而聚

9、沉。易聚结而聚沉。第11页，讲稿共59张，创作于星期三胶体（胶体（胶体（胶体（ColloidColloid）胶体胶体 分散相粒子半径在分散相粒子半径在1 100 nm 的分散体系。的分散体系。溶胶（溶胶（Sol）：不特别说明，一般指液固溶胶不特别说明，一般指液固溶胶溶胶溶胶憎液溶胶（憎液溶胶（Lyophobic sol）粒子由很多分子组成，粒子由很多分子组成，热力学不稳定、热力学不稳定、不可逆体系不可逆体系.大分子溶液（亲液溶胶大分子溶液（亲液溶胶Lyophilic sol）粒子由即为一个大分子，粒子由即为一个大分子，热力学稳定、热力学稳定、可逆可逆体系体系第12页，讲稿共59张，创作于星期三

10、胶粒的结构胶粒的结构 胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚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粒的中心，称为结形成胶粒的中心，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圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的胶胶粒粒；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。第13页，讲稿共59张，创作于星期三胶粒的结构胶粒的结构

11、 胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。中相同的某种离子，用同离子效应使胶核不易溶解。若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱的负离子，所以自然界中的胶粒大多带负电，如的负离子，所以自然界中的胶粒大多带负电，如泥浆水、豆浆等都是负溶胶。泥浆水、豆浆等都是负溶胶。第14页，讲稿共59张，创作于星期三胶粒的结构胶粒的结构例例1：AgNO3+KIKNO3 +AgI 过量的过量的 KI 作稳定剂作稳定剂 胶团的结构表达式胶团的结构表达式：(AgI)m n I (n-x)K+x xK+

12、|_|_|第15页，讲稿共59张，创作于星期三(AgI)m胶核胶核K+K+K+K+胶胶团团I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+胶胶粒粒胶团构造示意图第16页，讲稿共59张，创作于星期三胶粒的结构胶粒的结构例例2：AgNO3+KIKNO3 +AgI 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：(AgI)m n Ag+(n-x)NO3x+x NO3|_|_|第17页，讲稿共59张，创作于星期三(AgI)m胶核胶核胶团构造示意图胶胶团团NO3-NO3-NO3-NO3-胶胶粒粒Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag

13、+Ag+Ag+Ag+Ag+NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-第18页，讲稿共59张，创作于星期三4 溶胶的光学性质溶胶的光学性质 光散射现象光散射现象 Tyndall效应效应 Rayleigh公式公式 乳光计原理乳光计原理 浊度浊度 超显微镜超显微镜第19页，讲稿共59张，创作于星期三光散射现象光散射现象 当光束通过分散体系时，一部分自由地通过，一部分当光束通过分散体系时，一部分自由地通过，一部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在被吸收、反射或散射。可见光的波长约在400700 nm之间。之间。（1）当光束通过）当光束通过粗分散体系粗分散体系，由于粒子大于入射光

14、的由于粒子大于入射光的波长，主要发生波长，主要发生反射反射，使体系呈现混浊。，使体系呈现混浊。（2）当光束通过）当光束通过胶体溶液胶体溶液，由于胶粒直径小于可见光波，由于胶粒直径小于可见光波长，主要发生长，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）当光束通过）当光束通过分子溶液分子溶液，由于溶液十分均匀，散射光，由于溶液十分均匀，散射光因相互干涉而完全抵消，因相互干涉而完全抵消，看不见散射光看不见散射光。第20页，讲稿共59张，创作于星期三Tyndall效应效应 Tyndall效应实际效应实际上已成为判别溶胶与分上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。子溶液的最简

15、便的方法。可用来观察溶胶粒子的可用来观察溶胶粒子的运动以及测定大小和形运动以及测定大小和形状。状。1869年年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥体，这就是（即与光束垂直的方向）可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。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。胶显著。溶胶溶胶第21页，讲稿共59张，创作于星期三3 溶胶的动力性质溶胶的动力性质 Brown 运动运动 胶粒的扩散胶粒的扩散 沉降平衡沉降平衡 高度分布定律高度分布定律第22

16、页，讲稿共59张，创作于星期三Brown运动运动 1827 年植物学家年植物学家布朗（布朗（Brown)用显微镜观察用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。后来又发现许多其它物质如煤、后来又发现许多其它物质如煤、化石、金化石、金属等的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的属等的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动为这种运动为布朗运动布朗运动。第23页，讲稿共59张，创作于星期三布朗运动示意图布朗运动示意图第24页，讲稿共59张，创作于星期三Brown运动(Brownian motion)1903年发明了年发明了超显微镜超显微镜，

17、为研究布朗运动提供，为研究布朗运动提供了物质条件。了物质条件。用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规则用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规则“之之”字形的运动，从而能够测出在一定时间内粒子字形的运动，从而能够测出在一定时间内粒子的平均位移。的平均位移。通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但动越激烈。其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。第25页，讲稿共59张，创作于星期三Brown运动的本质运动的本质 1905年和年和1906年爱因斯坦（年爱因斯坦（Einstein)

18、和斯莫鲁霍夫斯和斯莫鲁霍夫斯基（基（Smoluchowski)分别阐述了分别阐述了Brown运动的本质。运动的本质。认为认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和不同方运动是分散介质分子以不同大小和不同方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的，由于受到的力向的力对胶体粒子不断撞击而产生的，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。当半径大于当半径大于5 5 m m，BrownBrown运动消失。运动消失。第26页，讲稿

19、共59张，创作于星期三液体分子对胶体粒子的碰撞第27页，讲稿共59张，创作于星期三Brown运动的本质运动的本质 Einstein认为，溶胶粒子的认为，溶胶粒子的Brown运动与分子运动类运动与分子运动类似，平均动能为似，平均动能为 。并假设粒子是球形的，运用分子运并假设粒子是球形的，运用分子运动论的一些基本概念和公式，得到动论的一些基本概念和公式，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;为介质的粘度为介质的粘度;NA为阿伏加德罗常数。为阿伏加德罗常数。这个公式把粒子的位移与粒

20、子的大小、介质粘度、温度以及观这个公式把粒子的位移与粒子的大小、介质粘度、温度以及观察时间等联系起来，也称察时间等联系起来，也称爱因斯坦公式爱因斯坦公式。无规则无规则 无规律无规律第28页，讲稿共59张，创作于星期三2、胶粒的扩散、胶粒的扩散 胶粒也有热运动，因此也具有扩散现象。只是溶胶的浓度较稀，胶粒不稳定，故这种现象不显著。由于分子的热运动和胶粒的布朗运动，使溶胶粒子从高浓度区间向低浓度区间迁移的现象称为胶粒的扩散作用胶粒的扩散作用。溶胶粒子的扩散现象服从斐克第一定律（Ficks first law）.第29页，讲稿共59张，创作于星期三3、沉降与沉降平衡、沉降与沉降平衡(sediment

21、ation and sedimentation equilibrium)溶溶胶胶是是高高度度分分散散体体系系，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扩扩散散运运动动促促使使浓浓度度趋趋于于均均一一。当作用于粒子上的重力当作用于粒子上的重力fw与与扩散力扩散力fd 相等时相等时,粒子的分布粒子的分布达到平衡，粒子的浓度随高度不同有一定的梯度，且这种浓度梯度达到平衡，粒子的浓度随高度不同有一定的梯度，且这种浓度梯度不随时间而变。这种平衡称为不随时间而变。这种平衡称为沉降平衡沉降平衡。注意沉降平衡。注意沉降平衡不是热力不是热力学平衡态学平衡态，是一种，是一

22、种稳定态稳定态，一旦，一旦外力外力(重力重力)消失消失，系统将回，系统将回到到平衡态平衡态(均匀分布均匀分布)。fwfdfw第30页，讲稿共59张，创作于星期三h1h2溶胶中的粒子在高度溶胶中的粒子在高度h 处的势能：处的势能：r：粒子半径：粒子半径 粒子粒子，粒子的密度粒子的密度 介质介质：介质的密度：介质的密度 Boltzmann 分布定律：分布定律：第31页，讲稿共59张，创作于星期三 这就是这就是高度分布公式高度分布公式。粒子质量愈大，其平衡浓度随高。粒子质量愈大，其平衡浓度随高度的降低亦愈大。度的降低亦愈大。通过超显微镜测定不同高度溶胶粒子的数目，结合某通过超显微镜测定不同高度溶胶粒

23、子的数目，结合某些参数，可以测定些参数，可以测定NA。溶胶粒子随高度的分布公式溶胶粒子随高度的分布公式第32页，讲稿共59张，创作于星期三在粗分散系统中在粗分散系统中,当扩散力不足以抗衡重力时，粒子将当扩散力不足以抗衡重力时，粒子将发生沉降。当沉降速率达一定值时，重力与阻力相等发生沉降。当沉降速率达一定值时，重力与阻力相等:重力：重力：F=mg=V(0)g=(4/3)r3(0)g V为粒子体积，为粒子体积，r 为半径，为半径，、0分别为分散相和分散介分别为分散相和分散介质的密度。质的密度。阻力：阻力：在粒子运动速度不太大时在粒子运动速度不太大时(胶体粒子的沉降属此列胶体粒子的沉降属此列)，阻力

24、与速度成正比阻力与速度成正比(Stock定律定律)，即：，即：F阻阻=fu(f=6 ru,阻力系数阻力系数 u沉降速度沉降速度)Stock定律前提：定律前提：a.粒子速度很慢粒子速度很慢 b.粒子是刚性球粒子是刚性球 c.粒子间无作用粒子间无作用沉降沉降第33页，讲稿共59张，创作于星期三粒子达到这种恒速所用时间极短，只需几个粒子达到这种恒速所用时间极短，只需几个s（微秒）（微秒）到几个到几个ms（毫秒）。（毫秒）。由粒子下沉速度又可求其半径，再求由粒子下沉速度又可求其半径，再求(粒子粒子)平均分平均分子量。也可利用此关系式求粘度。子量。也可利用此关系式求粘度。沉降速度公式沉降速度公式平衡时：

25、平衡时：F重重 F阻，阻，此时粒子受到的净力为此时粒子受到的净力为0，保持恒速运动，保持恒速运动，u沉降速度。此时有：沉降速度。此时有：(4/3)r3(0)g=6r u只适用于粒径不超过只适用于粒径不超过100 m的球形质点的稀悬浮液。的球形质点的稀悬浮液。第34页，讲稿共59张，创作于星期三沉降分析装置示意图沉降分析装置示意图扭力天平扭力天平wt第35页，讲稿共59张，创作于星期三 说明：说明：1.散射光总能量与入射光波长的四次方成反比。入散射光总能量与入射光波长的四次方成反比。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

26、光散射作用强。日光中，短日光中，短：蓝光，紫光：蓝光，紫光侧面侧面可见可见蓝紫光蓝紫光长长的有：红光，黄光的有：红光，黄光透过光透过光呈呈红橙色红橙色。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。对于溶胶，是非均相，对于溶胶，是非均相，n 相差大，就强；相差大，就强；而真溶液（大分子溶液）为均相，就弱。而真溶液（大分子溶液）为均相，就弱。3.散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。应用此原散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。应用此原理，可制成乳光计，用已知浓度去求未知胶体溶液的浓理，可制成乳光计，用已知浓度去求未知胶体溶

27、液的浓度。度。第36页，讲稿共59张，创作于星期三1.电动现象电动现象(1)电泳电泳(electrophoresis)在外加电场作用下，在外加电场作用下，胶体粒子胶体粒子在在分散介质分散介质中中定向移动的现象称为定向移动的现象称为电电泳泳。5 5 溶胶的电学性质溶胶的电学性质+-Fe(OH)3溶胶溶胶NaCl溶液溶液 第37页，讲稿共59张，创作于星期三(2)电渗电渗(electro-osmosis)在外加电场作用下，在外加电场作用下，分散介质分散介质的定向移动的定向移动现象称为现象称为电渗电渗。由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质带与胶粒相反的电荷。在外电

28、场作用下，介质带与胶粒相反的电荷。在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷的电极移动，就胶粒和介质分别向带相反电荷的电极移动，就产生了产生了电泳电泳和和电渗电渗的电动现象，这是的电动现象，这是因电而动因电而动。第38页，讲稿共59张，创作于星期三(3)与电渗现象相反的作法是加压力使液体流过毛细与电渗现象相反的作法是加压力使液体流过毛细 管或多孔性物质，则在毛细管或多孔性物质两端管或多孔性物质，则在毛细管或多孔性物质两端产生电位差产生电位差流动电势流动电势，是电渗的反过程。，是电渗的反过程。液液 体流动体流动产生电产生电(Quincke发现发现)。(4)胶粒在重力场作用下发生沉降而产生胶粒在重

29、力场作用下发生沉降而产生沉降电势，沉降电势，（Dorn效应效应)。带电的介质发生流动，则产生带电的介质发生流动，则产生流动电势流动电势。质点运动产生。质点运动产生沉沉降电势降电势。以上四种，均为以上四种，均为分散相分散相和和分散介质分散介质的的相对移动相对移动的有关电的有关电现象现象电动现象电动现象。第39页，讲稿共59张，创作于星期三溶胶粒子表面电荷的来源溶胶粒子表面电荷的来源(1)吸附吸附 由于胶粒颗粒度小由于胶粒颗粒度小,具有巨大的表面能具有巨大的表面能,因此因此有吸附分散介质中的离子有吸附分散介质中的离子,以降低其表面能的趋以降低其表面能的趋势。势。Fajans Rule 具有与胶粒化

30、学组成相同的离子优先被吸附。具有与胶粒化学组成相同的离子优先被吸附。例：例：AgNO3+KI AgI+KNO3 若若 AgNO3过量，则过量，则AgI胶粒吸附胶粒吸附Ag 而带正电而带正电 若若 KI过量，则过量，则AgI胶粒吸附胶粒吸附I 而带负电。而带负电。第40页，讲稿共59张，创作于星期三(2)电离电离SiO2 溶胶表面水解溶胶表面水解 SiO2 H2O H2SiO3 若溶液显酸性若溶液显酸性,H2SiO3 HSiO2+OH-OH进入溶液，而使胶粒带正电进入溶液，而使胶粒带正电 若溶液显碱性若溶液显碱性,H2SiO3 HSiO3+H H进入溶液，而使胶粒带负电进入溶液，而使胶粒带负电

31、例如例如蛋白质分子蛋白质分子，有许多羧基和胺基，在，有许多羧基和胺基，在pH较高较高的溶液中，的溶液中，离解生成离解生成PCOO-离子而离子而负带电负带电；在；在pH较低较低的溶液中，生的溶液中，生成成P-NH3+离子而离子而带正电带正电。第41页，讲稿共59张，创作于星期三（3）两相对电子的亲合力不同）两相对电子的亲合力不同 质点的热运动相当于质点与介质的摩擦，在碰质点的热运动相当于质点与介质的摩擦，在碰撞过程中电子可以从一相流入另一相，如同用玻璃撞过程中电子可以从一相流入另一相，如同用玻璃棒摩擦毛皮可以生电一样。棒摩擦毛皮可以生电一样。Coehn提出一经验规则：两个非导体组成的分散提出一经

32、验规则：两个非导体组成的分散体系中，介电常数大的一相带正电，另一相带负电。体系中，介电常数大的一相带正电，另一相带负电。因此玻璃（因此玻璃（=56），在水中（），在水中（=81）及丙酮（）及丙酮（=21）中带负电，在苯中（）中带负电，在苯中（=2)则带正电。则带正电。第42页，讲稿共59张，创作于星期三Stern扩散扩散双电层模型双电层模型 反号离子反号离子溶剂分子溶剂分子滑移界面（滑移界面（Stern面）面）胶粒的扩散双电层与胶粒的扩散双电层与 电势电势扩散层扩散层紧密层（紧密层（Stern层）层）第43页，讲稿共59张，创作于星期三胶粒表面胶粒表面吸附离子吸附离子反号离子反号离子紧密层紧密

33、层扩散层扩散层(离子和溶剂化分子）离子和溶剂化分子）电势电势：胶粒表面胶粒表面滑移界面滑移界面处的电势。处的电势。胶粒表面胶粒表面热力学电势热力学电势和和电动电势电动电势（电势）电势）的区别：的区别：发生在不同的部位；发生在不同的部位；大小不同，一般情况下大小不同，一般情况下电势只是热力学电势只是热力学电势的一部分，其绝对值小于电势的一部分，其绝对值小于。扩散双电层模型扩散双电层模型第44页，讲稿共59张，创作于星期三 即为电极电势，与电极本身及参与电极反应的即为电极电势，与电极本身及参与电极反应的离子（电位离子）活度有关；离子（电位离子）活度有关；电势的值还与溶胶电势的值还与溶胶中的外加电解

34、质有关。中的外加电解质有关。当溶胶中有外加电解质存在时，可使紧密当溶胶中有外加电解质存在时，可使紧密 层中反粒子浓度增加，扩散层变薄，层中反粒子浓度增加，扩散层变薄，电势的绝对电势的绝对值减小，甚至变为零或相反的值。值减小，甚至变为零或相反的值。第45页，讲稿共59张，创作于星期三 胶粒的电泳速率与胶粒的电泳速率与电势的关系：电势的关系：分散介质的介电常数：分散介质的介电常数：分散介质的粘度：分散介质的粘度E：外加电场强度外加电场强度前提：胶粒的大小与双电层厚度相当。前提：胶粒的大小与双电层厚度相当。第46页，讲稿共59张，创作于星期三影响溶胶稳定性的因素影响溶胶稳定性的因素2.2.浓度的影响

35、。浓度的影响。浓度增加，粒子碰撞机会增多。浓度增加，粒子碰撞机会增多。3.3.温度的影响。温度的影响。温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加。温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加。4.4.胶体体系的相互作用。胶体体系的相互作用。带不同电荷的胶粒互吸而聚沉。带不同电荷的胶粒互吸而聚沉。1.1.外加电解质的影响。外加电解质的影响。这影响最大，主要影响胶粒的带电情况，使这影响最大，主要影响胶粒的带电情况，使 电电 位下降，促使胶粒聚结。位下降，促使胶粒聚结。6 溶胶的稳定性和聚沉作用溶胶的稳定性和聚沉作用第47页，讲稿共59张，创作于星期三溶胶的聚沉(1)电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用 在溶

36、胶中加入少量电解质，可以使胶粒吸在溶胶中加入少量电解质，可以使胶粒吸附的离子增加，附的离子增加，电势提高，增加溶胶的稳定电势提高，增加溶胶的稳定性，称为性，称为稳定剂稳定剂。当电解质的浓度足够大当电解质的浓度足够大,部分反粒子进入部分反粒子进入紧密层，而使紧密层，而使电势降低电势降低,扩散层变薄扩散层变薄,胶粒之间静电胶粒之间静电斥力减小而导致聚沉，则称为斥力减小而导致聚沉，则称为聚沉剂聚沉剂。第48页，讲稿共59张，创作于星期三聚沉值聚沉值使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的最小浓度所需电解质的最小浓度。从已知的表值。从已知的表值可见，对同一溶胶，

37、外加电解质的离子可见，对同一溶胶，外加电解质的离子价数越低，其聚沉值越大。价数越低，其聚沉值越大。聚沉能力聚沉能力是是聚沉值的倒数聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质，。聚沉值越大的电解质，聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能力电解质，其聚沉能力越强。越强。第49页，讲稿共59张，创作于星期三不同电解质的聚沉值不同电解质的聚沉值(mmol/dm3)LiCl 58.4 NaCl 51 KCl 501/2 K2SO4 65 HCl 31 CaCl2 0.65 BaCl2 0.69 MgSO4 0.801/2Al2(SO4)3 0.096 AlCl3 0.09

38、3负溶胶负溶胶(As2S3)正溶胶正溶胶(Al2O3)NaCl 43.5KCl 46KNO3 60K2SO4 0.30K2Cr2O7 0.63K2C2O4 0.69K3Fe(CN)6 0.08第50页，讲稿共59张，创作于星期三 影响电解质聚沉能力的因素：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。价数越高，聚沉能力越强。Schulze-Hardy rule 电解质的聚沉值与胶粒的异电性离子的电解质的聚沉值与胶粒的异电性离子的价

39、数的价数的6次方成反比次方成反比Cj(i):i 价电解质的聚沉值价电解质的聚沉值当离子在胶粒表面上有强烈吸附或发生表面化学反应时，舒当离子在胶粒表面上有强烈吸附或发生表面化学反应时，舒哈规则不适哈规则不适用。用。第51页，讲稿共59张，创作于星期三对正负离子价数相同的电解质，对溶胶产生聚沉作对正负离子价数相同的电解质，对溶胶产生聚沉作用的聚沉值用的聚沉值C：在其它条件相同情况下，在其它条件相同情况下，C=K/Z6 与前舒哈代规则相同：与前舒哈代规则相同：1;2;3 1/1:1/26:1/36=100:1.6 :0.16第52页，讲稿共59张，创作于星期三(b)价数相同的反离子的水合半径越小，聚

40、沉价数相同的反离子的水合半径越小，聚沉 能力越强。能力越强。例如例如:对一价阳离子对一价阳离子,按聚沉能力排列：按聚沉能力排列：H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+对一价阴离子：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。越高，水合半径越小，聚沉能力越弱。第53页，讲稿共59张，创作于星期三(2)溶胶的相互聚沉作用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。也会发生聚沉。明矾净水原理明矾净水原理:水

41、中含有泥沙等污物的水中含有泥沙等污物的负溶胶负溶胶，加入，加入KAl(SO4)2在水中水解生成在水中水解生成Al(OH)3正溶胶正溶胶。在适当量下，发。在适当量下，发生相互聚沉。生相互聚沉。与加入电解质情况不同的是，当两种溶胶的用量恰能与加入电解质情况不同的是，当两种溶胶的用量恰能使其所带电荷的量相等时，才会完全聚沉，否则会不完全使其所带电荷的量相等时，才会完全聚沉，否则会不完全聚沉，甚至不聚沉。聚沉，甚至不聚沉。第54页，讲稿共59张，创作于星期三(3)高分子化合物的作用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，在溶胶中加入少量高分子化合物可使溶胶聚沉，称为称为敏化作用敏

42、化作用(絮凝作用絮凝作用)。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，称为溶胶的聚沉，称为空间保护作用空间保护作用。第55页，讲稿共59张，创作于星期三球形胶体颗粒的位能函数 两个球形胶体颗粒间的位能函数可通过二重积分求算，近似为：Hr第56页，讲稿共59张，创作于星期三(2)双电层的排斥能双电层的排斥能球形胶粒双电层的排斥能可由下式计算：球形胶粒双电层的排斥能可由下式计算：n0:单位体积粒子数单位体积粒子数 :离子氛半径的倒数离子氛半径的倒数 r:粒子半径粒子半径 H:离子之间的最近距离离子之间的最近距离H第57页，讲稿共59张，创作于星期三(3)总的势能曲线总的势能曲线当粒子的动能当粒子的动能3kT/2大于势垒大于势垒Eb时方能聚沉时方能聚沉VH势垒势垒 Eb第58页，讲稿共59张，创作于星期三感感谢谢大大家家观观看看第59页，讲稿共59张，创作于星期三