物理化学胶体化学全解ppt课件.ppt
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1、从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。第八章第八章胶体化学胶体化学物理化学物理化学从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。8.1 胶体的概念与性质胶体的概念与性质1.分散系统分散系统分散系统分散系统:一种或几种物质分散在另一种物质中所一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统构成的系统分散质分散质:被分散的物质,又称为被分散的物质,又称为分散相分散相分散介质分散介质:呈连续分布的起分散作用的物质呈
2、连续分布的起分散作用的物质从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。按分散相粒子大小分类:按分散相粒子大小分类:(1)粗分散系)粗分散系:106m 包括悬浊液、乳浊液包括悬浊液、乳浊液(2)胶体分散系:)胶体分散系:109 106m 包括溶胶、高包括溶胶、高分子溶液、胶束分子溶液、胶束(3)分子分散系:)分子分散系:c2 由于分子的热运动和胶粒的由于分子的热运动和胶粒的Brown运动,可以观察到胶粒运动,可以观察到胶粒从从c1区向区向c2区迁移的现象,这就是胶粒的扩散作用。区迁移的现象,这就是胶粒的
3、扩散作用。从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。p 沉降与沉降平衡沉降与沉降平衡溶胶是高度分散系统,胶粒一溶胶是高度分散系统,胶粒一方面受到重力吸引而下降,另方面受到重力吸引而下降,另一方面由于一方面由于Brown运动促使浓运动促使浓度趋于均一。度趋于均一。当这两种效应相反的力相等时,粒当这两种效应相反的力相等时,粒子的分布达到平衡,粒子的浓度随子的分布达到平衡,粒子的浓度随高度不同有一定的梯度,如图所示。高度不同有一定的梯度,如图所示。这种平衡称为这种平衡称为沉降平衡沉降平衡从使用情况来看,闭
4、胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。这就是这就是高度分布公式高度分布公式粒子质量愈大,其平衡浓度随高度的降低亦愈大。粒子质量愈大,其平衡浓度随高度的降低亦愈大。从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。4.胶体的电学性质胶体的电学性质带电界面的双电层结构带电界面的双电层结构处在溶液中的带电固体表面处在溶液中的带电固体表面,主要由于静电吸引力的存在主要由于静电吸引力的存在,必然要吸引等电量的异电离子必然要吸引等电量的异
5、电离子(或反离子或反离子)环绕在固体周围环绕在固体周围,这样便在固液两相之间形成这样便在固液两相之间形成双电层双电层 在溶液中固液界面层上往往呈现在溶液中固液界面层上往往呈现带电现象带电现象,其原其原因可能有因可能有:吸附吸附:固体表面从溶液中有选择地吸附某种离子而带电:固体表面从溶液中有选择地吸附某种离子而带电电离电离:固体表面上的物质粒子:固体表面上的物质粒子,在溶液中发生电离在溶液中发生电离从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。双电层电容器模型双电层电容器模型(1879年亥姆霍兹年亥姆霍兹
6、)扩散双电层模型扩散双电层模型(1909年古依年古依-查普曼查普曼)斯特恩双电层模型斯特恩双电层模型(1924年年Stern)双电层结构双电层结构从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。正负离子整齐地排列于界面层的两侧正负离子整齐地排列于界面层的两侧,电荷分布情电荷分布情况就如同平行板电容器况就如同平行板电容器.双电层电容器模型双电层电容器模型(1879年亥姆霍兹年亥姆霍兹)从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,
7、在此不再说明。扩散双电层模型扩散双电层模型(1909年古依年古依-查普曼查普曼)溶液中的反离子因为热运动应呈扩散状态分布在溶液中的反离子因为热运动应呈扩散状态分布在溶液中溶液中,而不是整齐地排列在一个平面上而不是整齐地排列在一个平面上.紧紧靠靠固固体体表表面面,过过剩剩负负离离子子浓浓度度最最 大大,相相应应的的固固体体表表面面上上的的电电势势即即为为热热力力学学电电势势 0.随随着着离离开开固固体体表表面面愈愈远远,过过剩剩负负离离子子浓浓度度降降低低,电电势势也也逐逐渐渐减减小小,直直到到过过剩剩负负离离 子子 浓浓 度度 为为 零零,电电 势势 也也 为为 零零.从使用情况来看,闭胸式的
8、使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。斯特恩双电层模型斯特恩双电层模型(1924年年Stern)认为溶液一侧的带电层应分为认为溶液一侧的带电层应分为紧密层紧密层和和扩散层扩散层两两部分部分v紧密层紧密层:当溶液中某些离子受到足够大的静电吸引力当溶液中某些离子受到足够大的静电吸引力,范范德华力或特性吸附力德华力或特性吸附力,就会使这些离子紧密吸附在固体表就会使这些离子紧密吸附在固体表面上面上,以至在外电场作用下以至在外电场作用下,吸附层也随固体粒子一齐运动吸附层也随固体粒子一齐运动v斯特恩面斯特恩面:离子不再视为点电荷而
9、考虑其体积离子不再视为点电荷而考虑其体积,当它们被当它们被吸附时吸附时,离子中心距固体表面的距离约为水化离子的半径离子中心距固体表面的距离约为水化离子的半径,这些水化离子的中心线所连成的假想面称为斯特恩面这些水化离子的中心线所连成的假想面称为斯特恩面从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。v扩散层扩散层:斯特恩面与固体表面之间的空间为斯特恩层斯特恩面与固体表面之间的空间为斯特恩层(即紧即紧密层密层),斯特恩面至溶液本体电势为零处之间的空间称为扩斯特恩面至溶液本体电势为零处之间的空间称为扩散层散层.
10、滑动面滑动面:指固液两相发生相对移动的界面指固液两相发生相对移动的界面,在斯特恩面之外在斯特恩面之外,与固体表面距离约为分子大小的数量级与固体表面距离约为分子大小的数量级,一旦固液两相发生一旦固液两相发生相对移动时便显露出来相对移动时便显露出来.滑动面是凹凸不平的曲面滑动面是凹凸不平的曲面.滑动面滑动面两侧离子达到吸附和解吸的动态平衡两侧离子达到吸附和解吸的动态平衡从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。v紧密层紧密层:离子紧密吸附在固体表面离子紧密吸附在固体表面v扩散层:扩散层:斯特恩面至溶液本
11、体斯特恩面至溶液本体v斯特恩面斯特恩面:水化离子的中心线水化离子的中心线v滑动面滑动面:固液两相相对移动的界面固液两相相对移动的界面v热力学电势热力学电势由固体表面至溶液本由固体表面至溶液本 体间的电势差体间的电势差 0.v斯特恩电势斯特恩电势由紧密层与扩散层之由紧密层与扩散层之间的界面至溶液本体间的电势差间的界面至溶液本体间的电势差 .v 电势电势(流动电势流动电势)滑动面至溶液本滑动面至溶液本体间的电势差体间的电势差从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。胶体粒子的结构胶体粒子的结构胶核胶核:
12、由分子由分子,原子或离子形成的固态微粒及其吸原子或离子形成的固态微粒及其吸附的离子所组成的部分附的离子所组成的部分.胶核因含有吸附离子而带胶核因含有吸附离子而带电电胶体粒子胶体粒子:滑动面所包围的带电体滑动面所包围的带电体,包括胶核及包括胶核及一部分被吸附的反离子一部分被吸附的反离子胶团胶团:整个扩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,包括胶包括胶体粒子和扩散层中的那部分过剩反离子体粒子和扩散层中的那部分过剩反离子从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。胶核胶核扩散层扩散层胶粒胶
13、粒胶团胶团(AgI)mnAg+(nx)NO3 x+xNO3胶核胶核胶粒胶粒滑动面滑动面胶团胶团从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。胶核吸附离子是有选择性的,首先吸附与胶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核中相同的某种离子,用同离子效应使胶核不易溶解。溶解。若无相同离子,则首先吸附水化能力较弱的若无相同离子,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,如泥负离子,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。浆水、豆浆等
14、都是负溶胶。从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。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+|_|_|从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。(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+胶胶粒粒胶胶团团
15、构构造造示示意意图图从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。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|_|_|从使用情况来看,闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构,但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用,在此不再说明。(AgI)m胶核胶核胶胶团团NO3-NO3-NO3-NO3-胶胶粒粒Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+
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