2022年胶体的制备与性质.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载胶体的制备与性质第一节 胶体的制备和净化胶粒： 1100 nm,原就上可由原子、分子凝结成胶体（凝结法）成胶体（分散法） ；一、胶体制备的一般条件1. 分散相在介质中的溶解度必需微小,浓度低,也可由大块物质分散SC2H5OH真溶液滴入水中溶胶（溶解度微小,S/H2O）低溶解度是形成溶胶的必要条件之一,粒很小而又无长大条件时才能得到胶体；同时仍需要反应物的浓度很稀,生成的难溶物晶如反应物浓度很大,细小的难溶物颗粒突然生成很多,易形成半固体状的凝胶；2. 必需有稳固剂存在分散胶体体系中存在庞大的界面积,属热力学不稳固体系,胶体需

2、要稳固剂作用才能稳定存在；二、胶体的制备方法1. 分散法：机械分散、电分散、超声分散和胶溶法 通过不同的能量或作用方式分散大块物体胶粒胶溶法是某些新生成的沉淀中加入适量的电解质或置于某一温度下使胶体重新分散成溶胶；如正电胶 MMH （moled metal hydroxide ）或 MMLHC ：mixed metal layered hydroxide compound 在肯定比例的 AlCl 3MgCl 2 混合溶液中,加入稀氨水,形成混合金属氢氧化物沉 淀（半透亮凝胶状） ,经多次洗涤后（目的在于掌握其中的氯离子浓度）,置该沉淀于80下恒温,凝胶逐步形成带正电的溶胶；防沉剂等；MMH用途

3、很广钻井液添加剂、聚沉剂、胶溶法：新形成的洗涤过的 Fe OH 3 沉淀加入少量 FeCl 3 溶液搅拌沉淀转化为红棕色的 Fe OH 3 溶胶机械粉碎球磨机、振动磨、 冲击式粉碎机、 胶体磨、离心磨；研磨过程中,S A 增大,G S 增大,颗粒有集合倾向 （颗粒间有吸引力；颗粒增大,G 减小）；分散 集合平稳,颗粒不再磨细；要提高研磨效率,防聚可实行溶剂冲稀或加入稳固剂吸附表面工业 SAA,油漆工业,研磨色料（SAA爱护）电分散：电弧使金属气化,分散于溶剂中,得到溶胶；超声波分散：对被分散的物质产生很大的撕碎力；名师归纳总结 2.凝结法：用物理或化学方法使分子或离子集合成胶粒；第 1 页,共

4、 19 页（1）仍原法金属溶胶- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Au3学习好资料欢迎下载（仍原剂）少量碳酸钾,加热Au 溶胶2AuCl43HCHO11 KOH2Au（溶胶）3 HCOOK8 KCl8 H2O（2）氧化法2H2SO22S 溶胶2H2O（3）水解法：金属氢氧化物FeCl33 H2O煮沸Fe OH（溶胶）3 HCl（4）复分解法：盐类溶胶AgNO3稍过量KIAgI（溶胶）KNO3三、凝结法原理物质凝结过程中,打算粒子大小的因素？掌握哪些因素可以获得肯定分散度的溶胶？溶胶制备核心问题；争论认为, 溶液中析出溶胶的过程,与结晶过程类似,可分为两阶

5、段,即成核与生成；成核速率V1 与两个因素有关：固体从液体中的析出速度,过饱和溶液浓度Q,溶质溶解度 S,就V 1QS 溶解速度,即已经析出的固体又溶进溶液的速率,取决于S,故V 1dnk 1QSS n为 t 时间内产生晶核的数目dt晶核生长速度V2k2DQS D为溶质分子扩散系数可见, V1 、V2 均与过饱和度成正比,互关联；但 V2 受 Q-S 影响较小； 凝结过程中, V1 、V2 相V 1 V 2 形成大量晶核,分散度较小,有利于形成溶胶V 1 V 2 晶核少,晶体生长快,易沉淀因此,粒子分散度与 V 成正比,与 V 成反比；如要得到分散度很高的溶胶,就应在晶核形成过程中掌握试验条件

6、,使 V 很小或接近于零,使过饱和部分溶质的浓度 Q-S 以晶核形式很快分别出来,否就将得到粗颗粒溶胶或沉淀；1908 年, Weimarn 争论认为,制备胶体需V 大（高过饱和度） ,V 小,（如V 1小,V2大,过饱和度低,形成大晶体）QSS很大,V 大,生成晶核多,当大量晶核生成时,QS快速下降,V2快速减小,名师归纳总结 有利于形成溶 胶 数 目凝胶第 2 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - QSS学习好资料欢迎下载较小,晶核较少,QS下降不多,V2较大,生长快,成大块沉淀QS很小,生成晶核极少,但晶核生长也极缓慢,有利于溶胶生成

7、S例子：溶剂：乙醇+水BaSCN2MgSO4BaSO 4MgSCN2试剂浓度： 低,104103mol/dm3,已能生成晶核,又能防止晶粒迅长,稳固溶胶102101mol/dm3, 晶核少,晶粒生长消耗溶质,得粗颗粒沉淀四、102103mol/dm3,立刻大量成核,晶粒数量多,相互连接,形成凝胶四、溶胶老化的机理老化：新形成的溶胶（即使经过纯化）,胶粒会自发的随时间的增长而渐渐增大,通 过掌握条件可延缓老化进程,保持胶体稳固性；胶体具有多分散性,即由大小不一的胶化颗粒组成的多聚体；固体溶解度与颗粒大小满意 Kelvin 方程V s2 r3RTlnS aa 颗粒半径；S 颗粒溶解度；S saS

8、大块固体溶解度；就 a越小,S 越大a2就S a 1S a2；如此二颗粒放每种大小不同的颗粒都有其自身的饱和度；设a 1在一起就溶质自小颗粒扩散至大颗粒四周；对大颗粒来讲,S a2浓度,扩散进来已是饱和的溶质必定会在大颗粒上沉淀；此即老化的基本机理；此过程不断进行, 小者越小, 大者越大, 直至小者完全溶解,胶体多分散性的缘由：成核与生长同时进行,颗粒尺寸相差悬殊；五、制备均分散胶体（外形相同,尺寸分布范畴很窄的胶粒）1. 原理： 1950 年, Lamer 用溶液中沉淀组分浓度随时间的变化曲线（Lamer 图）说明均分散硫溶胶的形成； 要点：设法将晶核的形成与生长两个阶段分开 体的基本依据；

9、 设计制备匀称分散胶名师归纳总结 成核前：ic逐步提高,且cicscicn,第 3 页,共 19 页 成核：ic增大至cn时,溶液中快速萌发大量的晶核 生长：由于大量的晶核的形成,使ic快速减小, 且- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载cs,就可让已形不再有核生成；此后掌握ic略高于成的晶核同步的生长；2. 制备均分散胶体使成核与生长两阶段分开的措施a.掌握沉淀组分的加入量或浓度H2O2和H 2S气体,大量成核后,制备FeOH3和 S溶胶时,成核阶段以高流量通入应减慢气体通入的速率,掌握沉淀的过饱和度,使其能让已有的核长大,而不会形成新

10、核；（先适当高浓度,后低浓度）b.使用能逐步释放沉淀组分的贮存剂,使沉淀组分逐步生成；Ph选用络合剂EDTA 、三乙胺、柠檬酸+ 金属离子络合物,然后利用升温,调剂值等手段使络合物逐步分解,掌握金属离子有适当的饱和度,让胶粒的成核与生长阶段分开；3. 制备方法（1）沉淀法：通过各种手段掌握沉淀反应速率,可制得各种均分散胶体；调控水解速度或协作物分解速度来掌握沉淀组分浓度；0 . 010 . 05 mol/3 dmFe NO 33100C密闭恒温时间水解得均分散胶体pH 对胶体外形有重要影响尿素不同温度下水解速度不同,可掌握地释放沉淀组分CO2 制备金属氧化物,3氢氧化物,碳酸盐均分散胶体；取适

11、量 HAuCl 4 稀溶液,用 K 2CO 3 中和,加少量白磷r mm Au 溶胶；剩余HAuCl 4 用 HCHO 仍原,甲醛在极其缓慢的条件下加入,使生成的金在原有晶核上集合,防止形成新的晶核,得均分散金溶胶；（2）预置颗粒法（包封法） ：将纳米级Fe2O3、TiO 等胶粒置于含有尿素的YCl 溶液中,经过加热陈化后,碱式碳酸钇就会包封在预置体的表面上；（3）共沉淀法： 具有共同阴离子的不同金属盐的溶液,在严格掌握条件下,可按肯定次序和肯定比例同时沉淀而形成均分散胶粒；La（NO 3）3Al（NO 3）3pH89,700800C煅烧LaAlO（3 50 nm）（4）粗转变法：利用高温处理

12、、化学反应或转变溶液环境等方法处理某种分散颗粒,使其转变成另一种均分散颗粒；（5）溶胶凝胶法：反应组分制成溶胶混合转变成凝胶（添加剂、超临界干燥）均分散颗粒名师归纳总结 （6）气溶胶：雾状反应组分（液相前驱体）（如钛的醇盐雾滴）+ 另一反应组分的蒸汽（水第 4 页,共 19 页蒸气）水解反应产物颗粒TiO2反应被限定在SAA 形成的微（7）乳液法和微乳液法：在乳状液或微乳液中进行沉淀反应,- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载区内,颗粒尺寸受到限制,得到均分散颗粒；六、溶胶的纯化从化学反应得到的溶胶都带有余外的电解质,而电解质过高会影响

13、溶胶的稳固性,为使之稳固,必需除去余外的电解质及小分子,此操作即溶胶的纯化；溶胶粒子可通过滤纸但不能透过半透膜,用半透膜来纯化溶胶的方法即渗析；半透膜：火棉胶（硝化纤维溶于乙醇 性聚乙烯醇膜等；+乙醚混合物） 、动物肠衣、醋酸纤维膜、改渗析目的：除去可溶性小分子及离子；操作： 将溶胶装入半透膜袋,浸入水中,由于膜内外电解质浓度不同,膜内离子或其他小分子向膜外转移,纯化溶胶；留意：不断更换膜内外的水,不断搅拌,可稍稍加热；电渗析：直流电场辅以渗析的操作；电渗析仍可与超过滤相结合；水热法： 特制的密闭容器中,采纳水溶液作为反应体系,通过将反应体系加热至临界温度或接近临界温度,在反应体系中产生高压环

14、境而进行无机合成与材料制备的方法；水热法中,水起到两个作用：l/g 是传递压力的媒介；在高压下,绝大多数反应均能溶解于水, 促使反应在液相或气相中进行；产品纯度高, 晶型好, 单分散, 外形及大小可控；产物种类受到限制：氧化物的材料或对水不敏锐的硫化物；改进：以有机溶剂代替水,扩大了应用范畴（溶剂热合成）Ag生 物 法 制 备 钠 粒 ： 印 度 研 究 人 员利 用Verticillium 真 菌 中 细 胞 壁 中 的 酶 将Ag,钠粒 25 12nm；特性：催化异相加氢,传感器检测气体,电信号其次节 胶体动力学性质一、布朗运动1. 布朗运动：分散在液相中小粒子的无规章运动,该运动正比于温

15、度；2. 产生缘由：液体分子对固体粒子撞击的结果；3. 分析：固体粒子处于液体分子的包围中,液体分子始终处于无规章热运动,撞击固体粒子；粒子小某一瞬时受力不平稳向某一方移动另一瞬时又向另一方向移动粒子无规章运动；粒子越大受四周分子碰撞作用相互抵消的可能性越大大粒子无布朗运动；胶体粒子布朗运动显著；一、扩散现象：粒子从高浓度区向低浓度区移动并达到匀称的自发过程叫扩散；名师归纳总结 存在浓差溶液分子：高浓区低浓区,分子热运动动引起,第 5 页,共 19 页溶胶粒子：高浓区低浓区,由粒子布朗运根本缘由：高化学势低化学势- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好

16、资料 欢迎下载扩散是布朗运动的宏观表现,布朗运动是扩散的微观基础；费克第肯定律：AB 平面 ,浓度左右 ,只考虑单向扩散；设m 为扩散量,就通过AB 平面的扩散速度dm该处的浓度梯度和AB 截面面积 A dtdmDAdc负号 扩散方向与浓度梯度方向相反dtdxD 扩散系数单位浓度梯度下,单位时间内通过单位面积的质量；对于球形粒子,DRT1r 介质粘度； r 胶体流体力学半径平均值NA6NA阿伏加德罗常数；就体系而言,浓度梯度越大,质点扩散越快；体系粘度越低,就质点而言,半径越小,扩散才能越强,扩散速度越快；D 越大,扩散越快；费克第肯定律只适用于dc浓度梯度恒定的情形,对于浓度梯度变化的体系,

17、有费dx克其次定律：cxDc,c 为单位体积内浓度随时间的变化 ttx应用：扩散现象/试验费克扩散公式D 扩散系数粒子大小、外形（扩散系数测定方法：自由界面法、多孔塞法）二、沉降与沉降平稳胶粒密度 溶液密度时,在重力场作用下,胶粒会沉降,也即溶胶动力学不稳固性的主要表现；结果,溶胶下部浓度增加,上部浓度降低,破坏了胶体的匀称性；这样又引起扩散作用,下部较浓的粒子向上移动,使体系趋于匀称； 沉降作用与扩散作用达平稳时,为体系的动力稳固状态；A. 球形胶粒,半径r,密度,分散介质密度0,就下繁重力F 1 v4r30g3如粒子以速度v 下沉,按 Stokes 公式,粒子下沉时所受阻力F26rvF 1

18、F 2时,粒子匀速下沉,就v2r20g/9r2条件：球形粒子运动非常缓慢,四周液体分布；粒子间距很大,粒子间无相互作用力液相是连续介质结论：溶胶是动力学稳固体系第三节 胶体的光学性质名师归纳总结 溶胶随胶粒的大小、外形、 组成不同而出现不同的颜色,对光具有不同的透射和散第 6 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载射才能；胶体的光学性质是胶粒高度分散性和不匀称性的反映；一、光散射现象1. Tyndall 效应：当一束光线通过胶体时,在与入射光垂直的方向上看到一个粗亮的光路,此现象即 Tyndall 效应；它是胶粒对光散射

19、的结果；2. 光散射：光本质上电磁波；光作用到介质中 d 的粒子上时,粒子中分子外层电 子相对于平稳位置做受迫振动,于是粒子就产生了按入射光频率做振动的偶极子,方 向是电子指向其平稳位置；振动偶极子相当于二次光源向空间各个方向发射电磁波,即散射波；这种光子遇到电子或原子核后运动方向发生转变的现象,称为光散射；透射光（部分）吸取光 体系的化学组分好象把入射光散射出去,入射光物体散射或反射体系的分散度d,1100 nm , 反射,体系浑浊,如悬浮液d100 nm胶粒,散射明显1 nm小分子真溶液,粒子太小,散射柔弱二、溶液的光散射1. Rayleigh 散射定律：Rayleigh 最早从理论上争论

20、光散射、基本动身点是争论单个粒子的散射；假设：散射粒子比 小的多（d / 20）,可看作点散射源溶胶浓度很稀,粒子间距离叫较大,无相互作用, 单位体积散射光强度是各个粒子的加和；粒子各向同性,非导体,不吸取光；得出：I9r22 n 22 n 1N0 V2I0 12 cosr检测点到4n2 22 2 n 12 入射光波长；I 、I 分别为入射光和散射光强度；n 、n2 分散散射源的距离；散射角, 入射光与散射光之间的夹角；介质和分散相的折光指数；V每个粒子体积；N0单位体积内粒子数量透射光方向呈红光；规律：I1,越小,越易被散射,散射光强度越大；4蓝450nm,红650nm, 散射光强度I蓝I红

21、当一束白光照耀在分散体系上时,在入射光垂直的方向呈蓝光,说明：信号灯用红、黄、绿颜色,不易被散射；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载旭日夕阳呈红色,天空是蓝色日出江花红胜火,春来江水绿如蓝n 、n2相差较大,nn2n1 ,分散相与分散质界面清楚时,I IV2（粒子体积平方）d 大反射,d 小散射弱散射并不是胶体分散体系的特有性质,只是在胶体范畴内散射光强度最强IN0,单位体积内粒子数目,散射光强度与单位体积内粒子数目成正比浊度计设计原理 I I 02. 大粒子 的光散射 Mie 散射d / 20

22、 时,粒子不能再看作点散射源,同一粒子的不同部位都能产生散射作用,散射光因相位不同而发生相互干涉,即内干涉；因此,大粒子体系中 Rayleigh 定律不再适用； Mie 对球形粒子体系进行处理,发觉散射光强度的角度分布发生变化：散射光强度在角度分布上显现极大值和微小值；波长不同的光,散射光角度分布不同；因而当用白光照耀单分散体系时,各种颜色的光散射叠加在一起, 在不同角度上可观察到不同的颜色高级丁达尔现象；3. 溶胶的颜色无色溶胶对可见光波段光吸取很弱,且吸取大致相同；有色溶胶溶液有可见光中某一波长的光有较强的挑选性吸取,就透射光将呈该波长光的补色光；吸取主要取决于体系的化学结构“ 不同物质”

23、例：红色金溶液,吸取 500600nm 的绿色光 互补色透过,呈红色胶体粒子的大小不同,也能引起颜色变化；金属溶胶中,散射光强与粒子大小d、有关,胶粒对光有强的挑选吸取作用,故Rayleigh 定律不再适用；溶胶颜色是一个复杂问题,相关因素、粒子大小、分散相与分散介质的性质、光的强弱、光的散射和吸取等,目前仍没有一个能说明溶胶颜色的包括多总因素在内的定量理论；三、超显微镜的原理与应用1. 基本原理：一般显微镜辨论率 A,为波长, n 为物体和接物镜介质的折射2n sin率,为被观看物体 发出的光与射于接物镜的边缘线间的夹角,称孔径角,一般估算取=90；一般显微镜辨论率约200nm110nm,不

24、能直接用来观看胶体颗粒；超细显微镜是在显微镜基础上观看胶粒发出的猛烈的散射光,即使小至 5nm 10nm 的胶粒也可被观看到；2. 应用：名师归纳总结 测定溶胶粒子大小：例：用超细显微镜观看汞溶液,在11093 cm 视场内有 15 个光点,第 8 页,共 19 页取 1 升溶液,用金棒搅动吸附汞成为汞齐（金属合金）,称重,金增重8mg；已知,汞13.6g/cm3,求 r =？粒径- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料115910 3欢迎下载升解：一升溶液中汞胶粒的个数为N1 . 510 13个 /10mN4r3汞r33m2.110-（6cm）3

25、4n外形（1）亮度恒定,球形或正多面体（2）闪光,流淌不闪光,静止闪光,一长轴,二短轴,棒状（3）闪光都闪光（静动） ,两长轴,一短轴,片状分散度：各区域一样亮分散匀称,差别大分散度宽,不匀称 测电泳速度第四节 胶体的化学性质与胶团结构一、电动现象在外电场作用下使固液两相发生相对运动或外力使固液两相发生相对运动产生电场或电势,统称电动现象；胶体的电动下身内项与胶体的稳固性亲密相关；流过毛细管或多孔塞电动现象外加电场产生位移颗粒运动电泳介质运动电渗介质运动流淌电势（外压使液体外力作用,相对位移产生电势颗粒运动沉降电势（重力使胶体在介质中下沉）二、胶粒表面电荷的来源 电动现象说明,胶粒在液体中带电

26、,电荷来源包括：1. 电离：胶粒本身带有可电离基团电离SiO2H2OH2SiO3HSiO3H和SiO2 322HpH值 有 关蛋 白 质 分 子 中 有 很 多COOHNH, 电 荷 符 号 与pH高,COOHCOO,负电pH低,NH2NH3,正电2. 离子吸附：胶体粒子对介质中阴阳离子不等量虚浮而带电荷 吸附规律：水化才能弱的离子被优先吸附（胶粒高比表面特性）,水化才能：阳离子大于阴离子,阴离子优先吸附 水化才能水化半径电荷间距大作用力弱名师归纳总结 法扬斯规章：能与胶粒组成离子形成不溶物的离子将优先吸附；第 9 页,共 19 页制备 AgI 胶体时,如AgNO3过量, Ag优先吸附,胶粒带

27、正电- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载如 KI 过量, I 优先吸附,胶粒带负电被吸附离子是胶粒表面电荷的来源,其溶液浓度 直接影响胶粒表面 电势,故称电势打算离子（定势离子） ；当表面净电荷为零时,电势打算离子的浓度称为 零电荷点（ PZC ）；3. 离子溶解作用：离子晶体胶粒阴阳离子不等量溶解胶粒表面带电荷K SP AgI1016,零电荷点不是PAgPI8,而是PAg55.,PI10.54. 晶 格 取 代 ： 黏 土 晶 格 有 铝 氧 八 面 体 、 硅 氧 四 面 体 , 晶 格 中 ,Al 3、Si 4 部分被取代Mg

28、2、Cu 2 黏土带负电5.摩擦带电：两种非导体构成的分散体系中,介电常数 较大的一相将 带正电,另一相带负电；例：玻璃小球56,水81,三、 胶团结构（1）胶团的结构说明：构成胶粒的核心物质,打算定势离子与反势离子；（2）构成胶核的原子、分子数目为几百到几千,反离子电荷数=定势离子电荷数,胶团电中性；（3）布朗运动中,胶粒运动,扩散层反离子不随胶粒运动（缘由：扩散层反离子与定势离子静电引力减弱）胶粒在介质中运动时显出电性产生电泳、电渗的缘由As 2S 3nnHS nxHxxH一、扩散双电层理论与电动1. 扩散双电层的形成与结构1879. Helmholtz 平板双电层理论要点：（1）双电层像

29、一平行板电容器,固体的一边是表面的电荷,相对的另一边是带相反电荷的离子层,反离子平行的束缚在相邻质点表面的液相中；（2）两层之间的距离约等于离子半径；（3）双电层之间的电势成直线快速下降；缺点： 没考虑双电层内外两层中离子分布情形的实际差别；如按该理论, 在电场中相互跟开向相反方向移动的固体表面与反离子层之间的电势差即相界面的总电势差,与实 验事实不符；1910-1913. Gouy古义 Chapman 查普曼分别修正了Helmholtz的概念, 提出扩散双电层模型,认为反离子分布不同在同一平面上,而呈扩散分布；要点：（1）溶液中反离子扩散地分布在质点四周的空间中；质点近处反离子浓度大,远处反

30、 离子浓度小,很远处,过剩反离子浓度为零；（2）曲线表示电位随距离的变化；名师归纳总结 固体表面因吸附定势离子与溶液内部电势之差称为表面电势0,热力学电势第 10 页,共 19 页（3）电泳时, 胶粒和部分反离子作为整体一起定向移动,固液之间发生相对移动的“ 滑- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 动面”学习好资料欢迎下载效应, 双电层内距离表面某一距离处,该处的电势与溶液内部电势称为电动电势取决于滑动面内反离子浓度大小；c 大,小； c 小,大0与电动电势,并扩散双电层模型特点：说明了电动现象；区分了表面电势/热力学电势说明了电解质对的影响；不足：不能说

31、明可变量,有时4；1924 年, Stern 提出了较完善的扩散双电层理论；要点：（1）胶粒因吸附定势粒子而带有电荷,而胶团呈电中性,胶粒四周分布有反离子；胶 粒表面的电荷与合奏为截止中的反俩子电荷构成双电层；胶粒带电定势离子不同电性质双电层扩散双电层胶团电中性反离子（2）反离子受力分析静电引力反离子靠近胶粒表面分子热运动反离子扩散到液相内部（3）扩散双电层中反离子分布不匀称（反离子分布）靠近胶粒固体表面密度高,形成 紧密层 （Stern 层）Stern 层厚度由被吸附离子大 小打算,被西服离子中心平面Stern 面；随着距胶粒固体表面距离增大,反离子浓度 减小,直至 x d 时,反离 子过剩

32、浓度为零； 从固体表面到反离子过剩浓度为零处的距离对应扩散双电层厚度；（4）固体表面总有肯定数量的溶剂分子与其紧密结合；电动现象中, 粒子 +溶剂 +反离子作为整体运动,固 / 液相对移动滑动面；滑动面的准确位置不知道,但可以合理的认为滑动面位于 2. 双电层中的电势（1）比较 S与Stern 面之外,并深化到扩散层内部；a. 一般的,S ,稀溶液,扩散层,电势变化缓慢；与 S 接近；对于高 0,高电解质浓度条件下,电势变化快速,与 S差别显著；如质点表面吸附 n i saa 或高分子,滑动面明显外移；b. 当溶液中含高价反离子或表面活性剂离子时,质点发生 附）,会导致 Stern 层电势反号

33、；强的挑选性吸附（特性吸名师归纳总结 c. 如能克服静电斥力而吸附大量同号离子（经常也是一些表面活性剂离子）可能使S、第 11 页,共 19 页0（2）扩散层电势0ekx a. x指数下降； x 扩散层中任一点位置距胶体粒子表面的距离；k影响、打算下降快慢,且1/k具有长度单位；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料1/k欢迎下载1 /k称为双电层如将双电层等效于平稳板电容器,就即平行板电容器的板距,故厚度；b. k 得拜常数1 / 2 1 / 2k 1 kT2 2 kT2 22 n 0 z e 2 N A cz e其中, 介质的介电常数；k B

34、oltzmann 常数； T热力学温度；n 匀称液相中单位体积内正或负离子数目；z 正负离子的价数均为 z； e 电子电量； c 离子浓度；N A Avogadro 常数；c. c ,z ,1 / k ,双电层厚度变薄；3. 影响 的因素a. 无机盐 . 随着电解质浓度变大,从固体表面到反离子过剩浓度为零处的距离变小,即双电层厚度1/k变小；0与滑动面位置基本不变,电势随距离变化更陡, . 随着电解质浓度变大, . 双电层被压缩到溶剂化层厚度时,=0,等电态,胶体易聚结,不稳固；b. pH 值黏土颗粒, pH 8-9 时,随 pH , c. 交换性阳离子平缓上升,显现一个最大值交换性阳离子z

35、,高价离子部分进入紧密吸附层, 4.同价 z 阳离子,随离子半径 r ,水化半径 ,吸附于双电层内层,紧密层、扩散层薄,小；同价 z 阳离子,随离子半径 r ,水化半径 ,吸附于双电层外层,紧密层、扩散层厚,大；电动电势测定；a. 电泳法 4 v 300 2DE其中, 电动电势（ V）； v 粒子电泳速度,cm/s ；E电势梯度 =电泳池两端电压 /电极距离, （ V/cm）；介质粒度（P,泊, 0.1Pa s）； D液体介电常数,20水为80 g cm / esv 2 s 2 ；300 2 单位换算系数；4板状胶粒； 6 球形胶粒；b. 电渗运算c. 意义：uDE3002uE,14与粒子半径

36、无关,毛细管长短不影响名师归纳总结 第五节胶体的稳固性第 12 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载胶体体系的稳固性是胶体争论的重要内容；本节主要分析胶体的稳固性、影响因素及相关理论；一、胶体稳固性胶体稳固性指某种性质（如分散相浓度、颗粒大小、体系粘度和密度等）有肯定程度的不变性；胶体体系的稳固性可从三个方面来表征；1. 热力学稳固性；胶体是多相分散体系,有庞大的界面能,属于热力学不稳固体系；2. 动力学 / 沉降稳固性；指胶体在重力场或离心场中,胶粒从分散介质中离析的程度；胶体是高度分散的体系,分散相颗粒小, 有猛烈

37、的布朗运动,能阻挡因重力作用引起的下沉,胶体在动力学上是相对稳固的；3. 集合稳固性；指体系的分散度是否随时间变化,分散相粒子是否易于自动聚结变大；联系：如分散相离子自动聚结鞭打,就重力加大,必定会引起下沉；失去聚结稳固性（根本）失去动力学稳固性胶体的不稳固性是肯定的,稳固性是相对的,有条件的； 可在肯定条件下通过调控条件来有目的地调控胶体稳固性；二、影响动力学稳固性的因素；（以钻井泥浆为例进行分析）1. 重力；液体介质中固体颗粒受到的净重力为 F 1 4 r（s l）g3F 1 主要打算于 r 大小,其次是；应用：钻井液中加重材料必需膜得很细,d 325 目2. 布朗运动；颗粒越小,布朗运动

38、越猛烈,促进溶胶动力学稳固性；d 5 m 时,无明显布朗运动,悬浮体系动力学更不稳固；3.介质黏度；据流体力学lStokes 公式,固体颗粒在液体介质中下沉速度公式：V2r2sg9V1,提高,可提高动力学稳固性；钻井液要有适当的黏度；4.切力悬浮钻井液中片状粒子浓度达到肯定值时,由于颗粒间的引力作用,形成具有肯定强度的网状结构,该结构对于下沉粒子具有阻碍作用切力悬浮作用,该作用能悬浮在胶体粒子大的多的粒子；钻井液要求： 具有相对的动力学稳固性；环中具有较高的动力学稳固性以悬浮岩屑,防止沉砂卡钻；钻井液循环离开井口到达沉砂池,就期望动力学降低,以清除沙子和岩屑,降低钻井液固相含量,有利于提高钻速；三、 聚结稳固性名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1. 静电稳固理论（学习好资料欢迎下载DLVO理论） Derjaguin Landall Verwey Overbeck 20 世纪 40 岁月,以上科学家分别提出胶粒间存在 Van Der Waals 引力势能和双电层排斥势能, 据此对溶胶稳固性进行定量处理,形成了能比较完善地说明胶体聚结稳固性的电解质对聚结稳固性的影响的理论即 DLVO理论；理论基本点：胶粒间存在引力与斥力作用,引力1 胶粒间的 Van Der Waals 引力势能 .V