胶体稳定性讲稿.ppt
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1、关于胶体稳定性第一页,讲稿共五十九页哦溶胶的胶团结构因为胶粒的大小常在因为胶粒的大小常在1100nm之间,故每一胶粒必然是由许之间,故每一胶粒必然是由许多分子或原子聚集而成的。多分子或原子聚集而成的。胶核(胶核(colloidal nucleus):由分子、原子或离子形成的难溶的质:由分子、原子或离子形成的难溶的质点,它是胶体颗粒的核心。点,它是胶体颗粒的核心。胶粒(胶粒(colloidal particle):滑动面所包围的带电体:滑动面所包围的带电体,包括胶核及其表包括胶核及其表面所吸附的离子和一部分被吸附的反离子。面所吸附的离子和一部分被吸附的反离子。胶团(胶团(micelle):整个扩
2、散层及其所包围的电中性体:整个扩散层及其所包围的电中性体,包括胶粒和扩包括胶粒和扩散层中的那部分过剩反离子。散层中的那部分过剩反离子。胶团分散于液体介质中便是通常所说的溶胶。胶团分散于液体介质中便是通常所说的溶胶。第二页,讲稿共五十九页哦如在稀如在稀 AgNO3 溶液中缓慢加入少量溶液中缓慢加入少量 KI 稀溶液稀溶液,得到得到 AgI溶胶溶胶(正溶胶)(正溶胶),过剩的过剩的 AgNO3 则起稳定剂的作用。则起稳定剂的作用。(AgI)m nAg+(nx)NO3 x+xNO3胶核胶核胶粒胶粒滑动面滑动面胶团胶团NO3NO3NO3NO3NO3NO3NO3NO3NO3NO3NO3NO3(AgI)m
3、Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+AgI胶团示意图胶团示意图AgI胶团结构式胶团结构式溶胶的胶团结构胶粒胶粒 =胶核胶核 +被吸附离子被吸附离子 +紧密层反离子紧密层反离子胶团胶团 =胶粒胶粒 +扩散层反离子扩散层反离子第三页,讲稿共五十九页哦溶胶的胶团结构如在稀如在稀 KI 溶液中缓慢加入少量溶液中缓慢加入少量 AgNO3 稀溶液稀溶液,得到得到AgI溶胶溶胶(负溶胶)(负溶胶),过剩的过剩的 KI 则起稳定剂的作用。则起稳定剂的作用。(AgI)m nI(nx)K+x xK+胶核胶核胶粒胶粒胶团胶团在同一个溶胶中在同一个溶胶中,每个固体微粒所含分子个数每
4、个固体微粒所含分子个数 m及其所吸附的离及其所吸附的离子个数子个数 n 都不一定是相等的。都不一定是相等的。但整个胶团是电中性的但整个胶团是电中性的,总电荷数应为总电荷数应为零零,书写胶团结构时要注意这一点。书写胶团结构时要注意这一点。胶团结构式为胶团结构式为:第四页,讲稿共五十九页哦溶胶的稳定性胶胶体体系系统统是是具具有有一一定定分分散散度度的的多多相相系系统统,有有巨巨大大的的表表面面和和表表面面能能,因因而而从从热热力力学学上上来来说说,它它是是不不稳稳定定系系统统,粒粒子子间间有有相相互互聚聚结结而而降降低低表表面面能能的的趋趋势势,即即具具有有易易于于聚聚沉沉的的不不稳稳定定性性。因
5、因此此在在制制备备溶溶胶时必须有稳定剂存在。胶时必须有稳定剂存在。另另一一方方面面由由于于溶溶胶胶的的粒粒子子小小,Brown运运动动剧剧烈烈,因因此此在在重重力力场场中不易沉降,即具有中不易沉降,即具有动力学稳定性动力学稳定性。稳稳定定的的溶溶胶胶必必须须同同时时兼兼备备不不易易聚聚沉沉的的稳稳定定性性和和动动力力稳稳定定性性,但但前者更为重要。前者更为重要。第五页,讲稿共五十九页哦粒粒子子聚聚集集由由小小变变大大的的过过程程称称为为聚聚集集过过程程(aggregation),而而胶胶体粒子聚集而成为大粒子称为体粒子聚集而成为大粒子称为聚集体聚集体(aggretate)。如如 无无 机机 电
6、电 解解 质质 使使 胶胶 粒粒 从从 溶溶 液液 中中 沉沉 淀淀 析析 出出,称称聚聚沉沉过过程程(coagulation);如如高高分分子子化化合合物物使使胶胶体体沉沉淀淀析析出出,称称絮絮凝凝过过程程 (flocculation);如如不不知知为为何何种种试试剂剂,但但能能使使胶胶体体沉沉淀淀时时,则则笼笼统统地地称称为为聚聚集集过程。过程。溶胶的稳定性第六页,讲稿共五十九页哦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。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
7、而导致聚沉,则称为聚沉聚沉剂剂。5.1 电解质的聚沉作用第七页,讲稿共五十九页哦2.聚称值和聚沉率聚沉速率电解质浓度 c电势/mV c1 c 230 0聚沉值: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5.1 电解质的聚沉作用第八页,讲稿共五十九页哦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 0.801/2Al3(SO4)3 0.096 AlCl3 0.
8、093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第九页,讲稿共五十九页哦3.影响电解质聚沉能力的因素:(1)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-Hardy rule 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5.1 电解质的聚沉作用第十页,讲稿共五十九页哦(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
9、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。(d)不规则聚沉 溶胶聚沉溶胶分散形成沉淀随电解质浓度变化而发生变化。5.1 电解质的聚沉作用第十一页,讲稿共五十九页哦(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,称为空间空间保护作用保护作用。5.1 电解质的聚沉作用第十
10、二页,讲稿共五十九页哦问题: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?第十三页,讲稿共五十九页哦5.2 DLVO理论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 10-1910-20 J)在介质中,若两个球形粒子体积相等第十四页,讲稿共五十九页哦5.2 DLVO理论第十五页,讲稿共五十九页哦5.2 DLVO理论第十六页,讲稿共五十九页哦2.双电层的排斥能5.2 DLVO理论高电位:第十七页,讲稿共五十九页哦5.2 DLVO理论球形粒子n0:单位体积粒子数 :介电
11、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第十八页,讲稿共五十九页哦5.2 DLVO理论低电位情况下:第十九页,讲稿共五十九页哦5.2 DLVO理论3.胶体粒子之间的位能曲线球形颗粒第二十页,讲稿共五十九页哦5.2 DLVO理论l当粒子的动能大于势垒时方 能聚沉。l能垒大于15KT可阻止热运动产生的聚沉。l第一最低位能点:聚沉 沉淀,紧密、稳定l第二最低位能点:胶体稳定 结构疏松,触变性。第二十一页,讲稿共五十九页哦5.2 DLVO理论lA值增大,势垒高度下降,胶体稳定性降低。lA可以通过分散介质或分散相的性质变化调整。第二十二页,讲稿共五十九页哦5.2 D
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