第十章胶体的稳定性

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,胶体化学,(Colloid Chemistry),第十章 胶体的稳定性,10.1,憎液溶胶的稳定性,-,某些性质在一,定,程度上的不变性。,(1),热力学稳定性 不稳定,(2),动力学稳定性 稳定,-,在重力场或离心力场中，胶粒从分散介质中离析的程度。,-,原因： 有能垒和,(,或,),熵垒,Brown,运动,(3),聚集稳定性,-,体系的分散度随时间的变化,聚沉作用,:,无机电解质使胶体聚结成沉淀的作用,絮凝作用,:,高分子使胶体聚结成沉淀的作用,聚集作用,10.2,聚沉作用,第十章 胶体的稳定性,(1),聚沉值,发生明显聚沉时电解质的浓度,mmol/L,(2),实验规律,Schulze-Hardy,规则,起聚沉作用的主要是反离子，反离子的价数越高，聚沉,效率越高。聚沉值与反离子价数的六次方成反比。,-,惰性电解质适用之,“电势决定离子”不适用之。,感胶离子序,(Hofmeister,序,),同价离子也有差异,聚沉值大小顺序：,-,随电解质浓度,(,c,),升高,:,聚沉重新分散再聚沉,-,原因,:,特性吸附所致, 同号离子影响,-,高价同号离子有稳定作用,10.2,聚沉作用, 不规则聚沉, 胶体浓度的影响,Burton-Bishop,规则,:,浓度增大,一价反离子的聚沉值增加,;,二价反离子的聚沉值不变,;,三价反离子的聚沉值减小。, 互沉现象,-,电性相反的胶体混合发生聚沉,-,原因：两种胶粒上的电荷相互中和,;,两种胶体的稳定剂相互作用生成沉淀。,不规则聚沉,10.3 DLVO,理论,第十章 胶体的稳定性,(1),胶粒间的,van der Waals,引力位能,(,E,A,),Hamaker,假设,:,质点间的相互作用等于组成它们的各分子对,之间相互作用之和。, 两等同球状胶粒,半径为,a,相距为,H,且,H,a,“-”,表示吸引,A,: Harmaker,常数 一般在,10,-20,- 10,-19,J,之间,A,0,吸引,A,0,排斥,两平行等同板状胶粒,单位面积的引力位能,:,H,-,板间距,10.3 DLVO,理论,(2),双电层间的斥力位能,(,E,R,), 两等同球状胶粒,两平行等同板状胶粒,(3),总相互作用位能,(,E,T,),E,T,= E,A,+ E,R,势垒,:,胶体稳定的原因,E,0,15,kT,，稳定性很好。,位能曲线,势垒,第二极小值,第一极小值,Born,斥力位能,10.4 Schulze-Hardy,规则的定量说明,第十章 胶体的稳定性,临界聚沉状态,:,E,0,= 0,总位能曲线满足两个条件,:,E,T,=,E,A,+,E,R,= 0,B,为常数,=,f,(,c,),、,A,不变,10.5,聚沉动力学,第十章 胶体的稳定性,两粒子聚结形成聚集体,10.5.1,快速聚沉,-,无势垒,凡碰即聚,聚集速率由扩散控制。,Smoluchowski (1917,年,),：将扩散理论应用于聚沉,粒子半径,:,a,单位体积中粒子数,:,n,2,a,R,Fick,第一定律：,J,-,单位时间内扩散到的粒子数,稳定状态,:,半径为,R,的球面,d,n/,d,R,不随,t,变化,10.5,聚沉动力学,R ,2,a,*,快速聚沉,:,R,=,2,a n,=,0,R,n,(,本体中粒子数浓度,),积分,*,式得,:,J,= 8,aDn,因粒子相对运动,即相对扩散系数,原始,(,一级,),粒子消失的速度,:,两个初级粒子聚结成一个“大颗粒”,总颗粒数减少一半,:,10.5,聚沉动力学,t,= 0,n = n,0,t n,稳速求出,适用于聚沉初始阶段,双颗粒聚结速率,快速聚沉速率常数,:,与粒子大小无关,实际体系更复杂,因存在三聚体、四聚体等多聚体。,10.5,聚沉动力学,10.5.2,慢速聚沉,-,有势垒存在,E,0,：势垒,缓慢聚沉的速率常数：,定义,:,稳定性比,w,越大,体系越稳定,.,因,E,0,与电解质浓度有关,故,w,与电解质浓度也有关。,10.5,聚沉动力学,10.6,高分子的稳定与絮凝作用,(1),吸附层的空间稳定性, 体积限制效应, 渗透压效应,一般：浓度低时，絮凝作用；,浓度高时，稳定作用。,分子量大时，絮凝作用；,分子量小时，稳定作用。,(2),桥联作用,聚集体,-,絮凝,网状结构,稳定,