表面现象与分散系统.pptx

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1、18.1 表面自由能与表面张力 Surface free energy and surface tension单组分密闭系统：单组分密闭系统：dG=-SdT+Vdp-wr 在等温等压条件下：在等温等压条件下：(dG)T,p=-wr=dA表面功：表面功：可逆扩大表面积所做的功可逆扩大表面积所做的功 -wr=dA=(dG)T,p 第第2页页/共共76页页第1页/共76页2一、表面自由能，比表面能-比表面能比表面能单位：Jm-2物理意义：从定义式看，定温定压下，可逆增加单位表面积引起系统自由能的增量即为比表面能。：单位表面积上的分子比相同数量的内部分子超额的吉布斯自由能。第第3页页/共共76页页第2

2、页/共76页3二、表面张力 单位：单位：N m-1物理意义：物理意义：表面紧缩力表面紧缩力。定定义义：在在相相表表面面的的切切面面上上，垂垂直直作作用用于于表表面面任任意意单位单位长度上的长度上的紧缩力。紧缩力。表面为一曲面：例如：表面为一平面：肥皂水膜第第4页页/共共76页页第3页/共76页4三、影响表面张力的因素1.物质的种类及共存相的种类（性质）物质的种类及共存相的种类（性质）20 H2O(l)C6H6(l)CCl4(l)/N m-1 0.0728 0.0289 0.0269 (H2O-C6H6)0.0326 (H2O-CCl4)0.045 2.温度：一般情况下，温度：一般情况下，T，。

3、因分子间引力减弱因分子间引力减弱 如常压下的纯液体：如常压下的纯液体：为温度不变时扩大表面积所吸的热为温度不变时扩大表面积所吸的热0第第5页页/共共76页页第4页/共76页5四、表面热力学第第6页页/共共76页页第5页/共76页6五、表面自由能（巨大表面系统）例例1：20，p 下下，将，将1kg水分散成水分散成10-9m半径的小水滴半径的小水滴需做功多少？已知需做功多少？已知 =0.0728 N m-1,=1000 kg m-3 解：解：Wr=A=(A2 A1)A2=n 4 r2而而 1kg=n (4/3 r3 )n=2.4 1023个个 Wr=3 10-3/r=218 kJ而而218 kJ的

4、能量相当于的能量相当于1kg水升温水升温50所需的能所需的能.对对于于1kg水水(0.0485m2)，表面能约为表面能约为3.5 10-3J。第第7页页/共共76页页第6页/共76页78.2 纯液体的表面现象 Surface phenomena of pure liquid一、弯曲液面的附加压力平面平面 凸液面凸液面(convex)凹液面凹液面(concave)p=0 p指向球心指向球心 p指向球心指向球心p？第第8页页/共共76页页第7页/共76页8实验：Young-Laplace equation第第9页页/共共76页页第8页/共76页9Young-Laplace 公式:p=2/r式中式中

5、r：曲率半径。曲率半径。r越大，越大，p越小；平面时越小；平面时r，p=0注意：注意：1.不不管管是是凸凸液液面面，还还是是凹凹液液面面，附附加加压压力力的的方方向向总总是是指向球心，即球内的压力一定大于球外的压力；指向球心，即球内的压力一定大于球外的压力；2.液膜（肥皂泡）液膜（肥皂泡）p=4/r第第10页页/共共76页页第9页/共76页10例：打开活塞后，两肥皂泡将如何变化？达平衡时怎样？第第11页页/共共76页页第10页/共76页11二、曲率对蒸气压的影响-Kelvin eq.()T:1mol液体液体 (液相)P P=P+2/r(气相)蒸气压 p pr气液平衡：(g)=(l)()T:d(

6、g)=d(l)即dGm(g)=dGm(l)RTdlnp=Vm(l)dP(l)rP P 第第12页页/共共76页页第11页/共76页12Kelvin eq.注意：注意：凹（液中气泡）：凹（液中气泡）：r取负值，取负值，pr p第第13页页/共共76页页第12页/共76页13例2 已知水在20时的表面张力为0.072N m-1，=1g cm-3，0时水的饱和蒸气压为610.5Pa。在0 20内水的 vapHm=40.67kJ mol-1。求在20时半径为10-9m水滴的饱和蒸气压。解解：要要求求20时时水水滴滴的的饱饱和和蒸蒸气气压压，首首先先要要求求出出该该温度下平面水的饱和蒸气压。则根据克温度

7、下平面水的饱和蒸气压。则根据克-克方程：克方程：p(293K)=2074Pa根据根据Kelvin公式公式pr=6011Pa第第14页页/共共76页页第13页/共76页14Kelvin公式的应用：几种亚稳状态1）过饱和蒸气人工降雨20时(pr=6kPa)(p=2kPa)。若现在(35)蒸气压为5.6kPa，迅速冷却至20，虽p p(20)，但仍pr，所以成为过饱和蒸气2）过热液体：暴沸现象violent bumping P+P=P+2/rpr3）过冷液体）过冷液体4）过饱和溶液）过饱和溶液第第15页页/共共76页页第14页/共76页15三、液体的润湿与铺展 wetting and spreadi

8、ng(s-l)(s-g)(l-g)OO第第16页页/共共76页页第15页/共76页16合力(s-g)(s-l)(l-g)cos：0，点向左移，液体铺展,如洁净玻璃上的水滴第第17页页/共共76页页第16页/共76页17接触角的计算：平衡时(即合力为零时)90 不不润润湿湿，该该固固体体则则称称为为憎憎液液（水水）性性固固体体，如如：石蜡、石墨石蜡、石墨=180：完全不润湿：完全不润湿第第18页页/共共76页页第17页/共76页18四、毛细管现象 (capillarity)凹液面凹液面 90,p向下p=(液气)gh=液gh=2/rR=rcos r为曲率半径为曲率半径R为毛细管半径为毛细管半径r

9、rRR第第19页页/共共76页页第18页/共76页19应用：1)锄地保墒锄地保墒切切断断毛毛细细管管，使使水水分分不不能能沿沿毛毛细细管管上上升升到到地地表而蒸发；表而蒸发；毛毛细细管管凝凝聚聚,水水在在毛毛细细管管中中呈呈凹凹液液面面，其其饱饱和和蒸蒸气气压压小小于于水水平平液液面面的的饱饱和和蒸蒸气气压压，水水蒸气易在切断的毛细管中凝结成水。蒸气易在切断的毛细管中凝结成水。2)两两块块洁洁净净的的玻玻璃璃之之间间放放少少量量水水后后，为为什什么么很难拉开？很难拉开？ppp第第20页页/共共76页页第19页/共76页20例3 如果水中仅含有半径为1.0010-3mm的空气泡，试求这样的水开始

10、沸腾的温度为多少度？已知100以上水的表面张力为 0.0589 N m-1，气化热为40.7 kJ mol-1。解：空气泡上的附加压力为p=2/r,当水沸腾时，空气泡中的水蒸气压至少等于(p+p),应用克劳修斯克拉贝龙方程可求出蒸气压为(p+p)时的平衡温度T2，此即沸腾温度。T2=396K第第21页页/共共76页页第20页/共76页21例4 由于天气干旱，白天空气相对湿度仅56%(相对湿度即实际水蒸气压力与饱和蒸气压之比)。设白天温度为35(饱和蒸气压为5.62103Pa),夜间温度为25(饱和蒸气压为3.17103Pa)。试求空气中的水份夜间时能否凝结成露珠？若在直径为0.1m的土壤毛细管

11、中是否凝结？设水对土壤完全润湿，25时水的表面张力 =0.0715 N m-1，水的密度=1g cm-3。解：白天温度为35时,空气相对湿度为56%，则 实际蒸气压p=5.62103 56%=3.15103 Pa 此蒸气压小于夜间(25时)的饱和蒸气压3.17103Pa,所以夜间不会凝结。第第22页页/共共76页页第21页/共76页22在直径为0.1m的土壤毛细管中，水形成凹液面。由于水对土壤完全润湿，故凹液面曲率半径等于土壤毛细管半径=0.510-7m。由开尔文公式：pr/p=0.979pr=3.10103Pa 3.15103Pa(实际)，所以夜间水蒸气能在土壤毛细管中凝结。第第23页页/共

12、共76页页第22页/共76页23例5 一个带有毛细管颈的漏斗，其底部装有半透膜，内盛浓度为110-3mol L-1的稀硬酯酸钠水溶液。若溶液的表面张力=*-bc,其中 *=0.07288N m-1，b=19.62(N m-1 mol L-1)，298.2K时将此漏斗缓慢地插入盛水的烧杯中，测得毛细管颈内液柱超出水面30.71cm时达成平衡，求毛细管的半径。若将此毛细管插入水中，液面上升多少？30.71cm第第24页页/共共76页页第23页/共76页24解：毛细管内液面上升原因有两个：一是附加压力；二是渗透压。若将此毛细管插入水中，液面上升多少？若将此毛细管插入水中，液面上升多少？根据公式根据公

13、式即+p=gh,而=cRT,p=2/r 则2/r=gh cRT =10009.8 0.3071 1 RT=530.6 Pa=*-bc=0.07288 19.6210-3=0.05326 Nm-1r=20.05326/530.6=2.008 10-4m 液面上升液面上升7.4cm第第25页页/共共76页页第24页/共76页258.3 气体在固体表面的吸附一、气固吸附的一般常识一、气固吸附的一般常识吸附质：（被吸附的）气体；吸附质：（被吸附的）气体；吸附剂：（吸附气体的）固体吸附剂：（吸附气体的）固体1.吸附类型吸附类型 物理吸附物理吸附 化学吸附化学吸附吸附力吸附力 范德华力范德华力 化学键力化

14、学键力吸附分子层吸附分子层 多分子层多分子层 单分子层单分子层吸附选择性吸附选择性 无，易液化者易吸附无，易液化者易吸附 有选择性有选择性吸附热吸附热-(2040)kJ/mol-(40400)kJ/mol吸附速度吸附速度快快,易脱附易脱附,易达平衡易达平衡较慢，不易达平衡较慢，不易达平衡第第26页页/共共76页页第25页/共76页262.吸附平衡与吸附量吸附平衡：即rads=rd，此时被吸附的气体量不随时间而变化。吸附量：达吸附平衡时，单位质量吸附剂所吸附的吸附质的量a=n(吸附质)/m(吸附剂)a=V(吸附质)/m(吸附剂)第第27页页/共共76页页第26页/共76页273）吸附曲线：a=f

15、(T,p)a为吸附量，为吸附量，p为吸附质的分压为吸附质的分压 吸附等压线：吸附等压线：a=f(T)(isobaric)(isobar)CO在在Pt上的吸附等压线上的吸附等压线V(CO)T因为因为 H=G+T S 0 0 吸附热小于零，吸附热小于零，T，a 吸附是放热吸附是放热第第28页页/共共76页页第27页/共76页28吸附等量线：p=f(T)类似于类似于C-C方程，可求吸附热方程，可求吸附热吸附等温线：a=f(p)isotherm吸附质分压吸附量p397：五种类型，其中第一种是单分子层吸附(见右图)第第29页页/共共76页页第28页/共76页29二、Langmuir单分子层吸附等温式基本

16、假设：基本假设：1 单单分分子子层层吸吸附附：空空白白表表面面上上才才能能吸吸附附。令令表表面面覆覆盖盖度为度为，rads=k1(1-)p 2 吸吸附附分分子子之之间间无无相相互互作作用用力力：吸吸附附分分子子脱脱附附时时不不受受其它吸附分子的影响。其它吸附分子的影响。rd=k2()T 达吸附平衡时，达吸附平衡时，rads=rd其中其中or第第30页页/共共76页页第29页/共76页30讨论：1.bp1，V=Vm(常数常数)，达到饱和吸附，达到饱和吸附=1pVVm第第31页页/共共76页页第30页/共76页31直线斜率直线斜率=1/Vm，Vm=1/slope截距截距=1/bVm，b=slope

17、/intercept3 原式改写成p/Vp第第32页页/共共76页页第31页/共76页32三、BET吸附等温式：多分子层气固吸附理论Vm=1/(slope+intercept)其中其中 C：与吸附热有关的常数与吸附热有关的常数 p：T时吸附质的饱和蒸气压时吸附质的饱和蒸气压BET吸吸附附等等温温式式的的重重要要应应用用：测测定定和和计计算算固固体体吸吸附附剂的比表面（单位质量吸附剂的表面积）剂的比表面（单位质量吸附剂的表面积）已知吸附质分子的截面积为已知吸附质分子的截面积为AS比比=第第33页页/共共76页页第32页/共76页33例6 0时，CO在2.964g木炭上吸附的平衡压力p与吸附气体标

18、准状况体积V有下列数据p/104Pa 0.972.404.127.2011.76V/cm37.516.525.138.152.3(1)试用图解法求朗格谬尔公式中常数Vm和b;(2)求CO压力为5.33104 Pa时，1g木炭吸附的CO标准状况体积。解：解：朗格谬尔吸附等温式朗格谬尔吸附等温式(1)以(p/V)对p作图，得一直线，其 斜率=1/Vm,截距=1/(bVm)第第34页页/共共76页页第33页/共76页34p/104Pa0.972.404.127.2011.76(p/V)/Pacm-3129314551641189022491/Vm=8.78 10-3 cm-3,1/(bVm)=1.2

19、4103 Pa cm-3故Vm=114 cm3,b=7.0810-6 Pa-1将题给数据整理后列表如下:p/Vp斜率斜率截距截距第第35页页/共共76页页第34页/共76页35(2)求CO压力为5.33104 Pa时，1g木炭吸附的CO标准状况体积。从图上查出，当pCO=5.33104 Pa时，p/V=1707Pa cm-32.964g木炭吸附的CO标准状况体积为：V=5.33104/1707=31.22cm31g木炭吸附的CO标准状况体积为：V/m=31.22/2.964=10.5cm3第第36页页/共共76页页第35页/共76页36四、其它吸附等温式1.捷姆金吸附等温式捷姆金吸附等温式 a

20、=kln(bp)2.付劳因德利希吸附等温式付劳因德利希吸附等温式 lna=lnk+(1/n)lnplna=lnk+(1/n)lnc（溶液中）(n1)第第37页页/共共76页页第36页/共76页378.4 溶液的表面吸附一、一、溶液表面的吸附现象和c的关系c1.负吸附表面张力增大(如矿泉水，井水)2.正吸附表面张力减小，第第38页页/共共76页页第37页/共76页38二、Gibbs吸附公式表面吸附量:定义：物理意义：（表面超量）surface excess单位面积表面层中溶质的物质的量比同量溶剂在本体溶液中所含溶质的物质的量的超出值/molm-2()TT c 0 负吸附c 0 正吸附-Gibbs

21、吸附公式第第39页页/共共76页页第38页/共76页39 的求算：1.作作 c曲线的切线，求斜率曲线的切线，求斜率d/dc，代入代入Gibbs吸吸附公式，再作附公式，再作 c图。图。2.经验公式：经验公式：例如对有机酸同系物，希施柯夫斯基经验公式为：例如对有机酸同系物，希施柯夫斯基经验公式为：其中其中 *:纯溶剂的表面张力纯溶剂的表面张力 :浓度为浓度为c时溶液的表面张力时溶液的表面张力 a,b:经验常数。同系物经验常数。同系物b相同，相同，a不同。不同。第第40页页/共共76页页第39页/共76页40将上式改写为将上式改写为整理上式得整理上式得c/c作图，得一直线，作图，得一直线，=1/sl

22、ope第第41页页/共共76页页第40页/共76页41三、表面活性剂的吸附层结构1 表面活性剂：surfactants少量溶质加入能使溶液表面张力急剧下降。少量溶质加入能使溶液表面张力急剧下降。原因：因为表面活性剂结构上的双亲性特点原因：因为表面活性剂结构上的双亲性特点亲水基团亲水基团：-OHOH、-COOH-COOH、-COO-COO、-SO-SO3 3憎水基团憎水基团：烷基，苯基。烷基，苯基。2 表面活性剂的吸附层结构：对对于于同同系系物物，虽虽然然碳碳链链长长度度不不同同，但但分分子子截截面面积积相相同同(b b相相同同)，所所以以 相相同同。设设一一个个分分子子的的截截面面积为积为A

23、A，A A L=1/L=1/第第42页页/共共76页页第41页/共76页423 表面膜:第第43页页/共共76页页第42页/共76页43例7 19时，丁酸水溶液的表面张力与浓度的关系可以准确地用下式表示：其中其中*是纯水的表面张力，是纯水的表面张力，c为丁酸浓度，为丁酸浓度，A,B为常数为常数(1)导出此溶液表面吸附量导出此溶液表面吸附量 与浓度与浓度c的关系的关系;(2)已知已知A=0.0131N m-1,B=19.62dm3 mol-1,求丁酸浓求丁酸浓度为度为0.20mol dm-3时的吸附量时的吸附量;(3)求丁酸在溶液表面的饱和吸附量求丁酸在溶液表面的饱和吸附量 ;(4)假定饱和吸附

24、时表面全部被丁酸分子占据，计算每假定饱和吸附时表面全部被丁酸分子占据，计算每个丁酸分子的横截面积个丁酸分子的横截面积第第44页页/共共76页页第43页/共76页44解:(1)将题目给定关系式对浓度c求导，得代入吉布斯吸附公式，得代入吉布斯吸附公式，得(2)将将A=0.0131N m-1,B=19.62dm3 mol-1,T=292K,c=0.20mol dm-3代入上式，计算得：代入上式，计算得：=4.3010-6 mol m-2第第45页页/共共76页页第44页/共76页45(3)当c很大时，1+Bc Bc,则：(4)假定饱和吸附时表面全部被丁酸分子占据，则丁酸分子的横截面积为：第第46页页

25、/共共76页页第45页/共76页46CH3N+CH2COOCH3SO3 CH3N+CH3 CH38.5 表面活性剂及其作用一、表面活性剂的分类：一、表面活性剂的分类：双亲性特点（见p411表84）离子型离子型负离子型：羧酸盐、磺酸盐、磷酸酯盐负离子型：羧酸盐、磺酸盐、磷酸酯盐 正离子型：铵盐正离子型：铵盐两性：氨基酸两性：氨基酸非离子型：酯类、酰胺类、聚氧乙烯醚非离子型：酯类、酰胺类、聚氧乙烯醚CH3CH2 CH2 CH3CH2CH2 CH3CH2 CH2 O(CH2CH2O)nHCH3CH2 CH2 第第47页页/共共76页页第46页/共76页47二、胶束和临界胶束浓度CMCmicelle

26、and critical micelle concentrationCMC表面活性剂在水溶液中形成胶束所需最表面活性剂在水溶液中形成胶束所需最低浓度。一般在低浓度。一般在0.0010.002mol/dm3，与在溶液与在溶液表面形成饱和吸附所对应的浓度基本一致表面形成饱和吸附所对应的浓度基本一致第第48页页/共共76页页第47页/共76页48CMC的性质：第第49页页/共共76页页第48页/共76页49三、表面活性剂的作用1.润湿作用：由润湿润湿作用：由润湿不润湿或由不润湿不润湿或由不润湿润湿润湿 防雨布防雨布;浮游选矿浮游选矿;农药农药2.增溶作用：增溶作用：solubilization3.乳

27、化作用：乳化作用：emulsification 乳状液乳状液(emulsion)：水包油水包油O/W：牛奶、润滑液牛奶、润滑液 4.起泡，去污油包水W/O：石油、农药、杀虫剂。第第50页页/共共76页页第49页/共76页50(二二)分散系统分散系统8.6 8.6 分散系统的分类分散系统的分类8.7 8.7 溶胶的光学及力学性质溶胶的光学及力学性质8.8 8.8 溶胶的电性质溶胶的电性质8.9 8.9 溶胶的聚沉和絮凝溶胶的聚沉和絮凝8.10 8.10 溶胶的制备及净化溶胶的制备及净化第第51页页/共共76页页第50页/共76页518.6 分散系统的分类一、按分散相粒子大小分类一、按分散相粒子大

28、小分类1）分子分散系统：）分子分散系统：d109m，单相，真溶液；单相，真溶液；2）胶体）胶体(colloid)分散系统：分散系统：109d107m，多相，高度分散系统，多相，高度分散系统，热力学不稳定系统热力学不稳定系统3）粗分散系统：）粗分散系统：107d入射光的波长反射 分散相粒子直径入射光的波长 散射波长越短，粒子直径越大，散射越强。可见光波长47107m，所以真溶液（d分散介质的密度，分散介质的密度，n n1 1、n n2 2：高度为高度为h h1 1、h h2 2处的粒子浓度（数密度）处的粒子浓度（数密度）、0 0 ：分散相和分散介质的密度：分散相和分散介质的密度 V：单个粒子的体

29、积。其浓度随高度分布的规律：在重力作用下由于浓度差当沉降速度=扩散速度时，达沉降平衡，而形成稳定的浓度梯度。沉降扩散第第58页页/共共76页页第57页/共76页582.沉降：若分散相粒子较大，布朗运动不足以克服沉降作用时，就发生沉降。重力作用：f1=4/3r3(0)g stokes stokes阻力：阻力：f f2 2=6=6ruru当f1=f2 时，粒子以恒定速度u下降可求得可求得 M=4/3 r3 L 测测u 第第59页页/共共76页页第58页/共76页598.8 溶胶的电学性质溶胶能稳定存在的原因：溶胶能稳定存在的原因：1.溶胶粒子带电；溶胶粒子带电；2.布朗运动；布朗运动；3.溶剂化溶

30、剂化一、电动现象：电泳；电渗电动：在外电场作用下，分散相与分散介质发生相对电动：在外电场作用下，分散相与分散介质发生相对移动。移动。电泳：在外电场作用下，分散相在分散介质中作定向电泳：在外电场作用下，分散相在分散介质中作定向移动。移动。电渗：在外电场作用下，液体介质作定向移动。电渗：在外电场作用下，液体介质作定向移动。第第60页页/共共76页页第59页/共76页60电泳；第第61页页/共共76页页第60页/共76页61电渗:第第62页页/共共76页页第61页/共76页62电泳速度和应用电泳速度电泳速度u正比于：正比于：粒子荷电量；电压；粒子荷电量；电压；1/(介质介质)；1/V(粒子大小粒子大

31、小)电泳应用：电泳应用：电泳分离（生物学）：蛋白质和核酸分子电泳速电泳分离（生物学）：蛋白质和核酸分子电泳速率不同；率不同；电泳电镀：医用橡胶手套；电泳电镀：医用橡胶手套；电渗应用：电渗应用：电沉积法涂漆中使漆膜中水分排出；电沉积法涂漆中使漆膜中水分排出；泥炭脱水；泥炭脱水；水的净化；水的净化；第第63页页/共共76页页第62页/共76页63二、溶胶粒子带电的原因1.吸附：由于表面能高，所以易吸附杂质。吸附：由于表面能高，所以易吸附杂质。法扬司法扬司(Fajans)规则：规则：优先吸附与溶胶粒子有相同元素的离子；优先吸附与溶胶粒子有相同元素的离子；例如：例如：AgI溶胶优先吸附溶胶优先吸附Ag

32、+或或I2.电离：分散相固体表面分子发生电离电离：分散相固体表面分子发生电离 H2SiO3=2H+SiO32第第64页页/共共76页页第63页/共76页64三、溶胶粒子的结构胶团（电中性）1.固体粒子固体粒子(AgI)m称为胶核称为胶核(m=108)，由于吸附而带电；由于吸附而带电；2.由于静电作用，反离子被吸引在带电胶核的周围，形成紧密层，在电场的作用下，紧密层随胶核运动；即胶粒在运动；3.由于热运动，部分反离子分散在紧密层外，形成分散层。4.整个胶团为电中性紧密层紧密层分散层分散层胶核胶核第第65页页/共共76页页第64页/共76页65胶团结构(AgI)mnAg+(n-x)NO3 x+x

33、NO3 (AgI)mnI(n-x)Kx-xK 胶核胶核 紧密层紧密层 分散层分散层 胶粒 胶团滑动面滑动面第第66页页/共共76页页第65页/共76页66四、溶胶粒子的双电层（热力学电势）：只与被吸附的离子或电离下去的（热力学电势）：只与被吸附的离子或电离下去的离子的活度有关，与其它离子的存在与否及其浓离子的活度有关，与其它离子的存在与否及其浓度无关。度无关。（电动电势）：与电解质的浓度有关。决定了电泳（电动电势）：与电解质的浓度有关。决定了电泳速度的大小速度的大小电势电解质浓度增加，分散层变薄dd d 电势下降,最后0d电势距离分散层紧密层第第67页页/共共76页页第66页/共76页67（电

34、动电势）：其中其中 Dr：介质相对于真空的介电常数（水：介质相对于真空的介电常数（水：Dr=80）0：真空的介电常数（：真空的介电常数（8.85 1012F m-1）：介质的粘度：介质的粘度(Pa s)E：电势梯度电势梯度(V m-1)第第68页页/共共76页页第67页/共76页688.9 溶胶的聚沉和絮凝一、外加电解质对聚沉的影响一、外加电解质对聚沉的影响（两重性）：电解质浓度小时：使胶粒带电,同性相斥,不易聚沉电解质浓度足够大时:使分散层变薄,电势下降,易聚沉；聚沉值：使溶胶发生明显聚沉所需电解质的最低浓度电解质浓度c聚沉速率聚沉值聚沉值（此时=2530mV）思考：江河入海处，为何常形成三

35、角洲？做豆腐时“点浆”的原理是什么？=0=0第第69页页/共共76页页第68页/共76页69聚沉能力大小有以下规则：1.哈迪哈迪-舒尔兹舒尔兹(Hardy-Schulze)规则：规则：聚沉值与反离子价数成反比聚沉值与反离子价数成反比,聚沉值聚沉值2.感胶离子序:同价反离子，聚沉能力略有不同H H+CsCs+Rb Rb+NH NH4 4+K K+Na Na+Li Li+FClBrNO3I3.同离子：当反离子相同时，同离子价数越高，聚沉能力越弱4.有机化合物离子有很强的吸附能力，因此有较强的聚沉能力。如：As2S3(负)溶胶电解质 KCl 氯化苯胺 氯化吗啡聚沉值/molm-3 49.5 2.5

36、0.4第第70页页/共共76页页第69页/共76页70二、溶胶的相互聚沉两种电性相反的溶胶混合发生聚沉：两种电性相反的溶胶混合发生聚沉：完全聚沉：当两种溶胶的总电量相等时完全聚沉：当两种溶胶的总电量相等时不完全聚沉：当两种溶胶的总电量不等时不完全聚沉：当两种溶胶的总电量不等时 例如：明矾净水：例如：明矾净水：泥沙（溶胶）带负电泥沙（溶胶）带负电+Al(OH)3带正电带正电 不同牌号的墨水混合不同牌号的墨水混合沉淀沉淀第第71页页/共共76页页第70页/共76页71三、絮凝大分子化合物对溶胶稳定性的影响：两重性：大分子化合物对溶胶稳定性的影响：两重性：1.一定量大分子起稳定作用（保护作用）：如一

37、定量大分子起稳定作用（保护作用）：如亲水亲水性的明胶；蛋白质；淀粉等。性的明胶；蛋白质；淀粉等。血中磷酸钙，碳酸血中磷酸钙，碳酸钙由蛋白质保护而不沉淀钙由蛋白质保护而不沉淀2.少量大分子 敏化作用：破坏稳定性，使电解质聚沉值变小 絮凝：通过“架桥”效应导致絮凝第第72页页/共共76页页第71页/共76页72应用：大分子作为絮凝剂的应用：污水处理及净化；化工操作中的分离和沉淀优点：效率高，只需加入质量比约10-6的絮凝剂;沉淀迅速，沉淀物大块疏松，便于过滤。有选择性大分子作为保护剂的应用：墨汁中加树胶，保护炭粉不聚结；贵金属催化剂（铂溶胶、镉溶胶）中加大分子溶液保护后，可烘干，便于运输，使用前再

38、加入溶剂，就可复为溶胶。第第73页页/共共76页页第72页/共76页738.10 溶胶的制备和净化一、制备1）分散法：研磨法：胶体磨1m左右 胶体石墨；颜料；医用硫溶胶；胶溶法：Fe(OH)3(新鲜沉淀)加FeCl3，搅拌Fe(OH)3(sol)AgCl(新鲜沉淀)加AgNO3 or KClAgCl(sol)SnCl4水解SnO2(新鲜)加K2Sn(OH)6 SnO2(sol)超声波分散法：高频机械波 电弧法：|NaOH|Au Au第第74页页/共共76页页第73页/共76页742）凝聚法：化学凝聚法：复分解法:As2O3(稀)+3H2S(g)As2S3(sol)+3H2O氧化还原法:2HAu

39、Cl4(稀)+3HCHO(少量)+KOH 2Au(sol)+3HCOOK+8KCl+8H2O水解法:FeCl3+3H2OFe(OH)3(sol)+3HCl 渗析去HCl Na2S2O3+2HClS(sol)+2NaCl+H2O+SO2物理凝聚法Hg(g)冷水中Hg(sol)第第75页页/共共76页页第74页/共76页75 水水 sol二、溶胶的净化 purification:1.渗析法渗析法 dialysis method半透膜：牛膀胱，羊皮纸；低氮硝化纤维薄膜半透膜：牛膀胱，羊皮纸；低氮硝化纤维薄膜2.超过滤法 ultrafiltration 孔径为(10-8310-7m)的半透膜，在加压或吸滤的情况下使胶粒与介质分开。+第第76页页/共共76页页第75页/共76页76感谢您的观看。第76页/共76页