胶体化学第5章 胶体的稳定性
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A121 ( A11
A 121
1/ 2
A 22 )
1/ 2
2
是粒子在介质中有效Hamaker常数, A11 , A 22 分别表示粒子和介质本 身的Hamaker常数。
2.双电层的斥力势能 当两个粒子相互作用时,首先是扩散层接触,产生重叠,这样即破 坏了扩散层中离子的平衡分布,又破坏了双电层的静电平衡。前者的 作用使离子自浓度大的重叠区向未重叠区扩散,产生渗透性排斥力; 后者引起胶粒间静电排斥力。它们的大小与粒子的形状有关。
⑵影响空间稳定作用的因素 ①高分子结构 具有嵌段共聚或接枝共聚的高分子物 质能有效的稳定胶体。其分子结构中有两种基团,一 种基团能牢固地吸附在胶粒表面上,另一种基团与溶 剂有良好的亲和力,能充分伸展形成厚的吸附层,产 生较高的斥力势能。 ②高分子的分子量和浓度 高分子有临界分子量,低 于此分子量时无稳定作用。一般浓度较高时,在胶粒 表面形成吸附层就起稳定作用。浓度再大些时,过多 的高分子不能进一步增强稳定性。但浓度小时,不能 形成吸附层,因而降低胶体的稳定性。 ③溶剂 在良溶剂中,高分子伸展,吸附层厚,其稳 定性强。而在不良溶剂中,稳定型变差,易聚沉。温 度也改变高分子与溶剂的亲和性。
⑸Burton-Bishop规则:溶胶的浓度也影响电解质的聚沉值。通常对一 价反离子,溶胶稀释时聚沉值增加;对二价反离子,不变;对三价反离 子,降低。这就是Burton-Bishop规则。
4.2 DLVO理论
前 苏 联 学 者 Derjaguin 和 Landau ( 1941 ) 与 荷 兰 学 者 Verwey 和 Overbeek(1948)分别独立提出胶粒之间存在范德华吸引势能和双电层 排斥势能,据此对溶胶稳定性进行定量处理,形成了比较完善地解释胶 体稳定性和电解质影响的理论,这就是DLVO理论。 1.胶粒间的范德华引力势能 分子间的范德华引力包括Debye引力(诱导力)、Keesom引力(偶极 力)和London引力(色散力),其大小与分子间距的六次方成反比。 fV = fD+ fK + fL。 Hamaker假设:对聚集体的胶体,质点间的相互作用等于它们的各 分子对之间相互作用的加和。由此推导出不同形状粒子间的范德华引 力势能。 Aa 两等同球形离子: VA
影响絮凝作用的主要因素有: ①絮凝剂的分子结构 絮凝效果好的高分子应有直链结 构,交联和支链结构的效果差。应有水化基团和架桥 功能,电离度越大,荷电越多,分子越伸展,利于架 桥;但若高分子与胶粒荷相同电性时,带电多,产生 静电斥力不利于絮凝。 ②絮凝剂的分子量 分子量越大越好,但过大时,不容 性和远距离则不利絮凝,一般分子量在106左右。 ③絮凝剂的浓度 研究表明存在一个最佳浓度,为胶 粒表面饱和吸附量一般是最好,可见上图示。 ④搅拌 要均匀,不可带激烈。 ⑤酸性和盐 它们对絮凝影响很大。 下面给出了一些代表性的高分子絮凝剂:
物质 水 粒子晶体 金属 石英 碳氢化合物 聚苯乙烯 A/10-20J(宏观法) 3.0~6.1 5.8~11.8 22.1 8.0~8.8 6.3 5.6~6.4 A/10-20J(微观法) 3.3~6.4 15.8~41.8 7.6~15.9 11.0~18.6 4.6~10 6.2~16.8
上两式表示两粒子在真空中的引力势能。对于分散在介质中的粒子,上两 式中必须用有效Hamaker常数。对同一物质的两个粒子:
Au溶胶 实验 值
— — — 0.41 — — — 0.35 — — — 0.28 0.015 0.002
AgI溶胶 实 验 值
— 2.60 — — 2.4 — 2.38 — 2.26 — 2.5 3.15 — 2.43
平 均 值
平均 值
平均 值
0.69
0.38
2.43
As2S3溶胶
电解质
Au溶胶
负电溶胶的聚沉值(mmol/L)
电解质 As2S3溶胶 Au溶胶 AgI溶胶
实验 值 LiCl LiNO3 NaCl Na NO3 KCl K NO3 1/2K 2SO4 Rb NO3 CH 3COOK HCl Ag NO3 58 — 51 — 49.5 50 65.5 — 110 31 —
平均 值
第五章 胶体的稳定性
溶胶是高分散多相体系,有巨大的界面能,因而是热 力学不稳定体系。 粒子间有相互聚结而降低其界面能的趋势,这称为聚 结不稳定性。另一方面,由于粒子极小,强烈的布朗运动 阻止粒子在重力场中的沉降,这又是动力学的稳定性。所 以,稳定的溶胶必须同时具有聚结稳定性和动力学的稳定 性,其中聚结稳定性更为重要。无机电解质和高分子都对 溶胶的稳定性其中大的影响。通常,把无机电解质使溶胶 沉淀的作用称为聚沉作用;把高分子使溶胶沉淀的作用称 为絮凝作用。通称为聚集作用。
⑶不规则聚沉:少量电解质使溶胶聚沉,电解质浓度高时沉淀又重 新分散成溶胶,浓度再高时,又使溶胶聚沉。这就是不规则聚沉。它 多发生在高价反离子或有机反离子作聚沉剂时的情况。不规则聚沉可 通过反离子对胶粒ζ电势的影响来解释,见下图示。
当ζ电势绝对值低于临界值(30mV左右)时,溶胶就聚沉; 高于此值时,体系稳定。
4.临界聚沉浓度 电解质是影响V的重要因素之一。见下图示。电解质浓度大(κ亦大), 势垒越低。把势垒值为零时的电解质浓度称为临界聚沉浓度,用Cccc表 示。根据DLVO理论的势能公式,可得到
C ccc 常数
( kT )
3 5
4 0
A z
2
6
这表明,Cccc 与离子价数的六次 方成反比,这与Schulze-Hardy经 验规则相符,也证明了DLVO理 论的合理性。
Macker等计算了VS 的大 小,见左图示。 可见两个粒子要想十分 接近聚集是很困难的。
⑴空间稳定作用的机理
①体积限制效应两粒子的高分子吸附层相互接触时被压缩(见下图 示)。压缩後高分子链可能采取的构型数减少,构型熵降低。熵的降低 引起自由能的增加,从而产生斥力势能。 ②渗透压效应 当两高分子吸附层重叠时可以相互穿透(见下图示 )。重叠区高分子浓度增高,引诱渗透压而产生斥力势能。当溶剂为不 良溶剂时,可产生引力势能。
AgI溶胶
实验值 0.093 0.095 0.096 — 0.080
平均值
实 验 值 — — 0.009 — 0.080
平均值
实验值 — 0.067 — 0.069 0.069
平均值
AlCl3 Al(NO3 )3 1/2Al2(SO4 )3 La(NO3 )2 Ce(NO3 )2
0.091
0.006
VR 64 an 0 kT γ 0 κ
2 2
exp( H )
式中,a为球粒半径;H为两球粒间的最短距离。
3.胶粒间的总相互作用势能 胶粒间的总作用势能V是引力势能VA与斥力势能VR之和,即 V=VA+VR
左图是VA,VR 和V随粒子间 距变化曲线。 当胶粒间距很大时,粒子间无 相互作用,V=0; 当粒子接近时,首先起作用的 是引力势能,V<0; 随距离缩短。VR的影响逐渐大 于VA,因而V逐渐变为正值, 形成一极小值,称第二极小值; 势垒的大小影响着胶体的稳定性。粒子要聚沉,就必须越过这一势垒 才能进一步靠拢。势垒很小,粒子的热运动完全可以克服它而产生聚沉, 使胶体不稳定;势垒足够大时,粒子的热运动无法克服它产生聚沉,使 胶体保持相对稳定。 一般,在第一极小值处,形成的沉淀紧密而稳定;(聚沉)在第二极 小值处,形成的结构是疏松的,不稳定。这种体系具有 触变性或剪切 稀释性等。(絮凝)
2.絮凝作用 溶胶中加入极少量的可溶性高分子化合物,可导致溶胶迅 速沉降,沉淀呈疏松的棉絮状,这类沉淀称为絮凝物。这 种现象称为絮凝作用,产生絮凝作用的高分子称为絮凝剂 。 絮凝作用与沉降作用的机理是不同的。现在一般的认为絮 凝作用的机理是“桥联作用”,即高分子同时吸附在多个 颗粒表面上,形成桥联结构,把多个粒子拉在一起导致絮 凝。另外,絮凝剂带有与粒子相反电荷时,电性中和作用 也不可忽视。 在高分子介质中,两胶粒靠近时,若能将高分子从胶粒间 隙中挤出去,致使表面形成空位,这就是空位作用。在不 同条件下,空位作用可以导致胶粒的絮凝,也可使胶粒更 稳定。下图表示了空位作用的效果。其中表明,桥联和空 位都能产生絮凝(a,c)。b,d是空位作用产生的稳定状态 。
两平板的等同板状粒子:
VR 64 n 0 kT γ 0 κ
2
exp( D )
式中,VR为单位面积上的斥力势能(为正值);D为两板间距;在Stern双 电层模型中γ0的意义为
γ0 exp( ze ψ / 2 kT ) 1 exp( ze ψ / 2 kT ) 1
两等同球形粒子间的斥力势能:
4.3 高分子的稳定性和絮凝作用
1.空间稳定作用 人们很早就发现高分子物质对溶胶具有稳定作用。稳定机理有如下几 个原因。 ①带电高分子吸附後会增加胶粒间的静电斥力势能。 ②高分子吸附层通常能减小Hamaker常数,从而降低粒子间的范德华 引力势能。 ③带有高分子吸附层的胶粒相互接近时,吸附层的重叠会产生新的斥 力势能阻止粒子聚集。这种稳定作用称为空间稳定作用,产生的斥力势 能称为空间斥力势能,用VS表示。这样粒子间总的相互作用势能为 V = VA + VR + VS
4.1 聚沉作用
胶粒带电荷,由双电层模型知其周围是离子氛。当相 互粒子靠近时,离子氛先发生重叠,因静电斥力而阻止离 子聚沉,使其具有一定的稳定性。如果向溶胶中加入无机 电解质时,会压缩扩散双电层的厚度,降低ζ电势,使粒子 间静电斥力减小,从而使溶胶失去聚结稳定性而发生聚沉。 表征电解质聚沉能力的参数是聚沉值。聚沉值是指在 规定条件下使溶胶聚沉所需电解质的最低浓度,单位是 mmol/L。聚沉值与测定条件有关,所以只能对相同条件的 结果进行对比。下面的表给出了一些体系的聚沉值。
实验 值 — — 24 — — 25 23 — — 5.5 —
平均 值
实 验 值 — 165 — 140 — 136 — 126 — — 0.01
平均 值
55
24
142
电解质
As2S3溶胶 实验 值
MgCl 2 Mg(NO3 )2 Mg SO4 CaCl 2 Ca(NO3 )2 SrCl2 Sr(NO3 )2 BaCl2 Ba(NO3 )2 ZnCl2 Zn(NO3 )2 UO2(NO3 )2 CuSO4 Pb(NO3 )2 0.72 — 0.81 0.65 — 0.635 — 0.69 — 0.685 — 0.64 — —
⑷溶胶的相互聚沉:两种电性相反的溶胶混合时可发生相互聚沉作用 。聚沉的程度与两胶体的比例有关,在等电点附近沉淀最完全,比例 相差很大时,聚沉不完全或不发生聚沉。相互聚沉的原因可能是:① 两种胶体的电荷相互中和;②两种胶体的稳定剂相互作用形成沉淀, 从而破坏胶体的稳定性,使两个同电性的溶胶发生聚沉。
0.068
Th(NO3 )4
0.090
0.090
0.0009
0.0009
0.013
0.013
正电溶胶的聚沉值(mmol/L)
显然,聚沉值大,聚沉能力低;反之,聚沉能力大。 聚沉作用的一些实验规律如下: ⑴Schulze-Hardy规则:起聚沉作用的主要是反离子,反离子价数越 高,聚沉效率也越高。一般地,聚沉值与反离子价数的六次方成反比 。 相同价数的反离子聚沉值虽然相近,但也有差异,其顺序为: Li+ > Na+ > K+ > NH4+ > Rb+ > Cs+ Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Ba2+ SCN -> I- > NO3-> Br- > Cl- > F- > Ac- >1/2 SO42- 这种顺序称为感胶离子序(Holmeister序)。 Schulze-Hardy规则只是用于惰性电解质,即不与溶胶发生任何特殊 反应的电解质。因此电势决定离子、特性吸附离子等都不应包含在内 ⑵同号离子的影响:一些同号离子,特别是高价离子或有机离子, 在胶粒表面特性吸附後,可降低反离子的聚沉作用,从而对溶胶有稳 定作用。如对As2S3 负溶胶,KCl的聚沉值是49.5,硝酸钾是50,甲酸 钾是85,乙酸钾是110,1/3柠檬酸钾是240。
12 HBaidu Nhomakorabea
式中,VA为范德华引力势能(为负值);a是球半径;H是两球最短 距离;A是Hamaker常数 。 两平行的等同平板粒子:
VA A 12 D
2
式中,D是两板间距。
上两式表明,VA随距离的增大而下降。 Hamaker常数A是一个重要的参数,它与粒子性质有关,是物质的 特性常数,具有能量的单位,在10-19~10-20J之间。下表是一些物质的 Hamaker常数。
A 121
1/ 2
A 22 )
1/ 2
2
是粒子在介质中有效Hamaker常数, A11 , A 22 分别表示粒子和介质本 身的Hamaker常数。
2.双电层的斥力势能 当两个粒子相互作用时,首先是扩散层接触,产生重叠,这样即破 坏了扩散层中离子的平衡分布,又破坏了双电层的静电平衡。前者的 作用使离子自浓度大的重叠区向未重叠区扩散,产生渗透性排斥力; 后者引起胶粒间静电排斥力。它们的大小与粒子的形状有关。
⑵影响空间稳定作用的因素 ①高分子结构 具有嵌段共聚或接枝共聚的高分子物 质能有效的稳定胶体。其分子结构中有两种基团,一 种基团能牢固地吸附在胶粒表面上,另一种基团与溶 剂有良好的亲和力,能充分伸展形成厚的吸附层,产 生较高的斥力势能。 ②高分子的分子量和浓度 高分子有临界分子量,低 于此分子量时无稳定作用。一般浓度较高时,在胶粒 表面形成吸附层就起稳定作用。浓度再大些时,过多 的高分子不能进一步增强稳定性。但浓度小时,不能 形成吸附层,因而降低胶体的稳定性。 ③溶剂 在良溶剂中,高分子伸展,吸附层厚,其稳 定性强。而在不良溶剂中,稳定型变差,易聚沉。温 度也改变高分子与溶剂的亲和性。
⑸Burton-Bishop规则:溶胶的浓度也影响电解质的聚沉值。通常对一 价反离子,溶胶稀释时聚沉值增加;对二价反离子,不变;对三价反离 子,降低。这就是Burton-Bishop规则。
4.2 DLVO理论
前 苏 联 学 者 Derjaguin 和 Landau ( 1941 ) 与 荷 兰 学 者 Verwey 和 Overbeek(1948)分别独立提出胶粒之间存在范德华吸引势能和双电层 排斥势能,据此对溶胶稳定性进行定量处理,形成了比较完善地解释胶 体稳定性和电解质影响的理论,这就是DLVO理论。 1.胶粒间的范德华引力势能 分子间的范德华引力包括Debye引力(诱导力)、Keesom引力(偶极 力)和London引力(色散力),其大小与分子间距的六次方成反比。 fV = fD+ fK + fL。 Hamaker假设:对聚集体的胶体,质点间的相互作用等于它们的各 分子对之间相互作用的加和。由此推导出不同形状粒子间的范德华引 力势能。 Aa 两等同球形离子: VA
影响絮凝作用的主要因素有: ①絮凝剂的分子结构 絮凝效果好的高分子应有直链结 构,交联和支链结构的效果差。应有水化基团和架桥 功能,电离度越大,荷电越多,分子越伸展,利于架 桥;但若高分子与胶粒荷相同电性时,带电多,产生 静电斥力不利于絮凝。 ②絮凝剂的分子量 分子量越大越好,但过大时,不容 性和远距离则不利絮凝,一般分子量在106左右。 ③絮凝剂的浓度 研究表明存在一个最佳浓度,为胶 粒表面饱和吸附量一般是最好,可见上图示。 ④搅拌 要均匀,不可带激烈。 ⑤酸性和盐 它们对絮凝影响很大。 下面给出了一些代表性的高分子絮凝剂:
物质 水 粒子晶体 金属 石英 碳氢化合物 聚苯乙烯 A/10-20J(宏观法) 3.0~6.1 5.8~11.8 22.1 8.0~8.8 6.3 5.6~6.4 A/10-20J(微观法) 3.3~6.4 15.8~41.8 7.6~15.9 11.0~18.6 4.6~10 6.2~16.8
上两式表示两粒子在真空中的引力势能。对于分散在介质中的粒子,上两 式中必须用有效Hamaker常数。对同一物质的两个粒子:
Au溶胶 实验 值
— — — 0.41 — — — 0.35 — — — 0.28 0.015 0.002
AgI溶胶 实 验 值
— 2.60 — — 2.4 — 2.38 — 2.26 — 2.5 3.15 — 2.43
平 均 值
平均 值
平均 值
0.69
0.38
2.43
As2S3溶胶
电解质
Au溶胶
负电溶胶的聚沉值(mmol/L)
电解质 As2S3溶胶 Au溶胶 AgI溶胶
实验 值 LiCl LiNO3 NaCl Na NO3 KCl K NO3 1/2K 2SO4 Rb NO3 CH 3COOK HCl Ag NO3 58 — 51 — 49.5 50 65.5 — 110 31 —
平均 值
第五章 胶体的稳定性
溶胶是高分散多相体系,有巨大的界面能,因而是热 力学不稳定体系。 粒子间有相互聚结而降低其界面能的趋势,这称为聚 结不稳定性。另一方面,由于粒子极小,强烈的布朗运动 阻止粒子在重力场中的沉降,这又是动力学的稳定性。所 以,稳定的溶胶必须同时具有聚结稳定性和动力学的稳定 性,其中聚结稳定性更为重要。无机电解质和高分子都对 溶胶的稳定性其中大的影响。通常,把无机电解质使溶胶 沉淀的作用称为聚沉作用;把高分子使溶胶沉淀的作用称 为絮凝作用。通称为聚集作用。
⑶不规则聚沉:少量电解质使溶胶聚沉,电解质浓度高时沉淀又重 新分散成溶胶,浓度再高时,又使溶胶聚沉。这就是不规则聚沉。它 多发生在高价反离子或有机反离子作聚沉剂时的情况。不规则聚沉可 通过反离子对胶粒ζ电势的影响来解释,见下图示。
当ζ电势绝对值低于临界值(30mV左右)时,溶胶就聚沉; 高于此值时,体系稳定。
4.临界聚沉浓度 电解质是影响V的重要因素之一。见下图示。电解质浓度大(κ亦大), 势垒越低。把势垒值为零时的电解质浓度称为临界聚沉浓度,用Cccc表 示。根据DLVO理论的势能公式,可得到
C ccc 常数
( kT )
3 5
4 0
A z
2
6
这表明,Cccc 与离子价数的六次 方成反比,这与Schulze-Hardy经 验规则相符,也证明了DLVO理 论的合理性。
Macker等计算了VS 的大 小,见左图示。 可见两个粒子要想十分 接近聚集是很困难的。
⑴空间稳定作用的机理
①体积限制效应两粒子的高分子吸附层相互接触时被压缩(见下图 示)。压缩後高分子链可能采取的构型数减少,构型熵降低。熵的降低 引起自由能的增加,从而产生斥力势能。 ②渗透压效应 当两高分子吸附层重叠时可以相互穿透(见下图示 )。重叠区高分子浓度增高,引诱渗透压而产生斥力势能。当溶剂为不 良溶剂时,可产生引力势能。
AgI溶胶
实验值 0.093 0.095 0.096 — 0.080
平均值
实 验 值 — — 0.009 — 0.080
平均值
实验值 — 0.067 — 0.069 0.069
平均值
AlCl3 Al(NO3 )3 1/2Al2(SO4 )3 La(NO3 )2 Ce(NO3 )2
0.091
0.006
VR 64 an 0 kT γ 0 κ
2 2
exp( H )
式中,a为球粒半径;H为两球粒间的最短距离。
3.胶粒间的总相互作用势能 胶粒间的总作用势能V是引力势能VA与斥力势能VR之和,即 V=VA+VR
左图是VA,VR 和V随粒子间 距变化曲线。 当胶粒间距很大时,粒子间无 相互作用,V=0; 当粒子接近时,首先起作用的 是引力势能,V<0; 随距离缩短。VR的影响逐渐大 于VA,因而V逐渐变为正值, 形成一极小值,称第二极小值; 势垒的大小影响着胶体的稳定性。粒子要聚沉,就必须越过这一势垒 才能进一步靠拢。势垒很小,粒子的热运动完全可以克服它而产生聚沉, 使胶体不稳定;势垒足够大时,粒子的热运动无法克服它产生聚沉,使 胶体保持相对稳定。 一般,在第一极小值处,形成的沉淀紧密而稳定;(聚沉)在第二极 小值处,形成的结构是疏松的,不稳定。这种体系具有 触变性或剪切 稀释性等。(絮凝)
2.絮凝作用 溶胶中加入极少量的可溶性高分子化合物,可导致溶胶迅 速沉降,沉淀呈疏松的棉絮状,这类沉淀称为絮凝物。这 种现象称为絮凝作用,产生絮凝作用的高分子称为絮凝剂 。 絮凝作用与沉降作用的机理是不同的。现在一般的认为絮 凝作用的机理是“桥联作用”,即高分子同时吸附在多个 颗粒表面上,形成桥联结构,把多个粒子拉在一起导致絮 凝。另外,絮凝剂带有与粒子相反电荷时,电性中和作用 也不可忽视。 在高分子介质中,两胶粒靠近时,若能将高分子从胶粒间 隙中挤出去,致使表面形成空位,这就是空位作用。在不 同条件下,空位作用可以导致胶粒的絮凝,也可使胶粒更 稳定。下图表示了空位作用的效果。其中表明,桥联和空 位都能产生絮凝(a,c)。b,d是空位作用产生的稳定状态 。
两平板的等同板状粒子:
VR 64 n 0 kT γ 0 κ
2
exp( D )
式中,VR为单位面积上的斥力势能(为正值);D为两板间距;在Stern双 电层模型中γ0的意义为
γ0 exp( ze ψ / 2 kT ) 1 exp( ze ψ / 2 kT ) 1
两等同球形粒子间的斥力势能:
4.3 高分子的稳定性和絮凝作用
1.空间稳定作用 人们很早就发现高分子物质对溶胶具有稳定作用。稳定机理有如下几 个原因。 ①带电高分子吸附後会增加胶粒间的静电斥力势能。 ②高分子吸附层通常能减小Hamaker常数,从而降低粒子间的范德华 引力势能。 ③带有高分子吸附层的胶粒相互接近时,吸附层的重叠会产生新的斥 力势能阻止粒子聚集。这种稳定作用称为空间稳定作用,产生的斥力势 能称为空间斥力势能,用VS表示。这样粒子间总的相互作用势能为 V = VA + VR + VS
4.1 聚沉作用
胶粒带电荷,由双电层模型知其周围是离子氛。当相 互粒子靠近时,离子氛先发生重叠,因静电斥力而阻止离 子聚沉,使其具有一定的稳定性。如果向溶胶中加入无机 电解质时,会压缩扩散双电层的厚度,降低ζ电势,使粒子 间静电斥力减小,从而使溶胶失去聚结稳定性而发生聚沉。 表征电解质聚沉能力的参数是聚沉值。聚沉值是指在 规定条件下使溶胶聚沉所需电解质的最低浓度,单位是 mmol/L。聚沉值与测定条件有关,所以只能对相同条件的 结果进行对比。下面的表给出了一些体系的聚沉值。
实验 值 — — 24 — — 25 23 — — 5.5 —
平均 值
实 验 值 — 165 — 140 — 136 — 126 — — 0.01
平均 值
55
24
142
电解质
As2S3溶胶 实验 值
MgCl 2 Mg(NO3 )2 Mg SO4 CaCl 2 Ca(NO3 )2 SrCl2 Sr(NO3 )2 BaCl2 Ba(NO3 )2 ZnCl2 Zn(NO3 )2 UO2(NO3 )2 CuSO4 Pb(NO3 )2 0.72 — 0.81 0.65 — 0.635 — 0.69 — 0.685 — 0.64 — —
⑷溶胶的相互聚沉:两种电性相反的溶胶混合时可发生相互聚沉作用 。聚沉的程度与两胶体的比例有关,在等电点附近沉淀最完全,比例 相差很大时,聚沉不完全或不发生聚沉。相互聚沉的原因可能是:① 两种胶体的电荷相互中和;②两种胶体的稳定剂相互作用形成沉淀, 从而破坏胶体的稳定性,使两个同电性的溶胶发生聚沉。
0.068
Th(NO3 )4
0.090
0.090
0.0009
0.0009
0.013
0.013
正电溶胶的聚沉值(mmol/L)
显然,聚沉值大,聚沉能力低;反之,聚沉能力大。 聚沉作用的一些实验规律如下: ⑴Schulze-Hardy规则:起聚沉作用的主要是反离子,反离子价数越 高,聚沉效率也越高。一般地,聚沉值与反离子价数的六次方成反比 。 相同价数的反离子聚沉值虽然相近,但也有差异,其顺序为: Li+ > Na+ > K+ > NH4+ > Rb+ > Cs+ Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Ba2+ SCN -> I- > NO3-> Br- > Cl- > F- > Ac- >1/2 SO42- 这种顺序称为感胶离子序(Holmeister序)。 Schulze-Hardy规则只是用于惰性电解质,即不与溶胶发生任何特殊 反应的电解质。因此电势决定离子、特性吸附离子等都不应包含在内 ⑵同号离子的影响:一些同号离子,特别是高价离子或有机离子, 在胶粒表面特性吸附後,可降低反离子的聚沉作用,从而对溶胶有稳 定作用。如对As2S3 负溶胶,KCl的聚沉值是49.5,硝酸钾是50,甲酸 钾是85,乙酸钾是110,1/3柠檬酸钾是240。
12 HBaidu Nhomakorabea
式中,VA为范德华引力势能(为负值);a是球半径;H是两球最短 距离;A是Hamaker常数 。 两平行的等同平板粒子:
VA A 12 D
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式中,D是两板间距。
上两式表明,VA随距离的增大而下降。 Hamaker常数A是一个重要的参数,它与粒子性质有关,是物质的 特性常数,具有能量的单位,在10-19~10-20J之间。下表是一些物质的 Hamaker常数。