胶体的稳定与聚沉解析PPT精品课件
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胶体的稳定性和聚沉作用
8.4 胶体的稳定性和聚沉作用8.4.1 溶胶的稳定根据胶体的各种性质。
溶胶稳定的原因可归纳为:(1) 溶胶的动力稳定性胶粒因颗粒很小，布朗运动较强，能克服重力影响不下沉而保持均匀分散。
这种性质称为溶胶的动力稳定性。
影响溶胶动力稳定性的主要因素是分散度。
分散度越大，颗粒越小，布朗运动越剧烈，扩散能力越强，动力稳定性就越大，胶粒越不溶易下沉。
此外分散介质的粘度越大，胶粒与分散介质的密度差越小，溶胶的动力稳定性也越大，胶粒也越不溶易下沉。
(2) 胶粒带电的稳定作用下图表示的是一个个胶团。
蓝色虚线圆是扩散层的边界，虚线圆以外没有净电荷，呈电中性。
因此，当两个胶团不重迭时，如左图，它们之间没有静电作用力，只有胶粒间的引力，这种引力与它们之间距离的三次方成反比，这和分子之间的作用力（分子之间的作用力与分子之间距离的六次方成反比）相比，是一种远程力，这种远程力驱使胶团互相靠近。
当两个胶团重迭时，如右图，它们之间就产生静电排斥力。
重叠越多，静电排斥力越大。
如果静电排斥力大于胶粒之间的吸引力，两胶粒相撞后又分开，保持了溶胶的稳定。
胶粒必须带有一定的电荷才具有足够的静电排斥力，而胶粒的带电量与ζ电势的绝对值成正比。
因此，胶粒具有一定的ζ电势是胶粒稳定的主要原因。
(3) 溶剂化的稳定作用物质和溶剂之间所起的化合作用称为溶剂化，溶剂若为水，则称水化。
憎液溶胶的胶核是憎水的，但它吸附的离子都是水化的，因此增加了胶粒的稳定性。
由于紧密层和分散层中的离子都是水化的，这样在胶粒周围形成了水化层。
实验证明，水化层具有定向排列＋ ＋ ＋＋ ＋＋ ＋ ＋ － － －－ － －－ － 胶核 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － 胶核结构，当胶粒接近时，水化层被挤压变形，它有力图恢复定向排列结构的能力，使水化层具有弹性，这成了胶粒接近时的机械阻力，防止了溶胶的聚沉。
以上影响溶胶稳定的三种因素中，尤以带电因素最重要。
第八章完整溶胶ppt课件
(3) 将浓度2 g dm 3转换为体积摩尔浓度，
nW
W
c
V VM V 4πr3L
32
0.018
14π1.3 (10 9)31.3 9 130 6.02 13 203 3
mol
m-3
=cRT=0.018708.314298.16=46.34 Pa
三. 重力沉降与沉降平衡
溶胶粒子在外力场定向移动称沉降
FeO+ +H2O
结构式：[( Fe (OH)3 )mn FeO+ (n-x) Cl– ] xCl–
液态空气 钠
苯
苯
接受管
二．凝聚法
1. 物理凝聚法 2. 化学凝聚法
凡能有沉淀析出的化学反应都可能用来制备相应溶胶
如水解反应制备Fe (OH)3溶胶 FeCl3 +3H2O Fe (OH)3 + 3HCl
二．凝聚法
1. 物理凝聚法 2. 化学凝聚法 3. 改变溶剂法
使溶解度骤变，如 松香在乙醇中：溶 水中：不溶
电磁场 作用
二次光源
散射是溶胶特有的现象
光线
二．光散射定律 Reyleigh公式
I2434V2nn12122nn22222I0
I 散射光强度 粒子浓度(粒子数/体积)
I0 入射光强度 V 单个粒子体积
波长
n1，n2 粒子，介质折光率
二．光散射定律 Reyleigh公式
I2434V2nn12122nn22222I0
四. 光学方法测定粒子大小
1. 超显微镜法 普通显微镜：明视野，分辩率10–7m，无法计数 超显微镜：
四. 光学方法测定粒子大小
1. 超显微镜法 普通显微镜：明视野，分辩率10–7m，无法计数 超显微镜：
讲-第章-胶体的稳定性
(iii)若H >0，S <0，均可使G >0，此时焓变及 熵变均使系统稳定，为复合稳定。（温度对稳定的影 响不明显）
(ii) 脱水效应—高聚物分子由于亲水，其水化作用较胶粒 水化作用强(憎水)，从而高聚物的加入夺去胶粒的水化外壳 的保护作用。
(iii) 电中和效应—离子型高聚物的加入吸附在带电的胶 粒上而中和胶粒表面电荷。
2. 空间稳定理论（ steric stabilization）
向溶胶中加入高聚物或非离子表面活性剂，虽降低了电势， 但却显著地提高了溶胶系统的稳定性，这是用DLVO理论所解 释不了的。这种结果可用空间稳定理论加以解释。空间稳定理 论认为这是由于溶胶粒子表面吸附了高聚物，吸附的高聚物层 引起系统的G >0.
可见，聚沉能力是聚沉值的倒数，即聚沉值愈小，该电解 质的聚沉能力就愈大；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能 力越强。
（1）电解质中与胶粒所带电荷相反的离子是其主要聚沉作用 的离子，并且离子价数越高，电解质的聚沉能力越大。
对某一给定溶胶，一、二、三价反离子聚沉值的比例大约是：
100 :1.6 : 0.14
当x缩小，先出现一 极小值F，则发生粒子的
Born排斥 {U}
聚集称为絮凝（可逆的）。
UR ∝exp{-x} —德拜参量
Umax
当x再缩小，则出现 极大值Umax。只有两胶 粒通过热运动积聚的动 能超过15kT时才有可能
超过此能量值，进而出 现极小值C，在此处发
生粒子间的聚沉（不可 逆）。
势垒
exp( Ze0 ) 1
2kT
exp( Ze0 ) 1
2kT
B：常数； ：介电常数；Z：分散离子价数 ； ：复合比 (complex ration) ; kB :波尔滋曼常数
(ii) 脱水效应—高聚物分子由于亲水，其水化作用较胶粒 水化作用强(憎水)，从而高聚物的加入夺去胶粒的水化外壳 的保护作用。
(iii) 电中和效应—离子型高聚物的加入吸附在带电的胶 粒上而中和胶粒表面电荷。
2. 空间稳定理论（ steric stabilization）
向溶胶中加入高聚物或非离子表面活性剂，虽降低了电势， 但却显著地提高了溶胶系统的稳定性，这是用DLVO理论所解 释不了的。这种结果可用空间稳定理论加以解释。空间稳定理 论认为这是由于溶胶粒子表面吸附了高聚物，吸附的高聚物层 引起系统的G >0.
可见，聚沉能力是聚沉值的倒数，即聚沉值愈小，该电解 质的聚沉能力就愈大；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能 力越强。
（1）电解质中与胶粒所带电荷相反的离子是其主要聚沉作用 的离子，并且离子价数越高，电解质的聚沉能力越大。
对某一给定溶胶，一、二、三价反离子聚沉值的比例大约是：
100 :1.6 : 0.14
当x缩小，先出现一 极小值F，则发生粒子的
Born排斥 {U}
聚集称为絮凝（可逆的）。
UR ∝exp{-x} —德拜参量
Umax
当x再缩小，则出现 极大值Umax。只有两胶 粒通过热运动积聚的动 能超过15kT时才有可能
超过此能量值，进而出 现极小值C，在此处发
生粒子间的聚沉（不可 逆）。
势垒
exp( Ze0 ) 1
2kT
exp( Ze0 ) 1
2kT
B：常数； ：介电常数；Z：分散离子价数 ； ：复合比 (complex ration) ; kB :波尔滋曼常数
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
5-2 空间稳定理论 2 吸附聚合物层如何对胶体产生稳定作用？ 静电斥力位能 减少Hamaker常数 空间斥力位能
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
5-2 空间稳定理论 3 空间斥力位能 VRS 的构成
VRS VRe VRE VRO VRH
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
讨论： 电解质和高聚物都可以引起溶胶的聚沉，分 别说明它们引起聚沉的原因。
(1) 压缩扩散层 （2）吸附聚沉
电解质引起聚沉的原因:
高聚物引起聚沉的原因：
(1) 搭桥效应 (2) 脱水效应 (3) 电中和效应
（2）影响位能的因素 A值的影响 当κ、ψ0不变时： A↑，吸力位能↑，势垒↓
（2）影响位能的因素 Ψ0值的影响 ψ0↑，斥力位能↑，势垒↑
（2）影响位能的因素 电解质浓度的影响 n0↑，势垒↑ 通过κ影响： n0↑， κ↑， 势垒↓ 有一最佳稳定值
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
(3)聚沉理论 1900年舒尔兹一哈迪（Schulze-Hardy） 发现： 电解质中的反号离子才影响分散体系的稳定 性。
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
5-3 空缺稳定理论 1 高聚物对胶体的稳定可分为哪两种类型? “空间稳定”和“空位稳定” 2 什么是负吸附？空位层？ 3 空位稳定的吸力效应和斥力效应 吸力效应如何产生？ 浓度差 渗透压 吸力 斥力效应如何产生？ 分离过程 非自发过程 吉布斯函数增 大 斥力位能
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
1 胶粒双电层重叠时的静电斥力 斥力位能UR （1）两平面粒子双电层重叠时的斥力位能
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
5-2 空间稳定理论 3 空间斥力位能 VRS 的构成
VRS VRe VRE VRO VRH
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
讨论： 电解质和高聚物都可以引起溶胶的聚沉，分 别说明它们引起聚沉的原因。
(1) 压缩扩散层 （2）吸附聚沉
电解质引起聚沉的原因:
高聚物引起聚沉的原因：
(1) 搭桥效应 (2) 脱水效应 (3) 电中和效应
（2）影响位能的因素 A值的影响 当κ、ψ0不变时： A↑，吸力位能↑，势垒↓
（2）影响位能的因素 Ψ0值的影响 ψ0↑，斥力位能↑，势垒↑
（2）影响位能的因素 电解质浓度的影响 n0↑，势垒↑ 通过κ影响： n0↑， κ↑， 势垒↓ 有一最佳稳定值
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
(3)聚沉理论 1900年舒尔兹一哈迪（Schulze-Hardy） 发现： 电解质中的反号离子才影响分散体系的稳定 性。
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
5-3 空缺稳定理论 1 高聚物对胶体的稳定可分为哪两种类型? “空间稳定”和“空位稳定” 2 什么是负吸附？空位层？ 3 空位稳定的吸力效应和斥力效应 吸力效应如何产生？ 浓度差 渗透压 吸力 斥力效应如何产生？ 分离过程 非自发过程 吉布斯函数增 大 斥力位能
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
1 胶粒双电层重叠时的静电斥力 斥力位能UR （1）两平面粒子双电层重叠时的斥力位能
第5章 胶体分散体系的稳定与聚沉
胶体的性质课件
加强跨学科的合作与交流，促进胶体 科学在更多领域的应用和发展。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
提高农作物的产量和质量。
水处理中利用胶体的吸附和沉降 作用，去除水中的杂质和有害物
质，提高水质和环保性能。
CHAPTER 05
胶体的稳定性与聚沉
胶体的稳定性
胶体稳定性
胶体分散系中的粒子大小在 1~100nm之间，由于其大小与 水分子相近，因此胶体粒子可以 与水分子相互作用，形成稳定的
分散系。
胶体粒子带电
当前胶体研究面临的主要挑战包括：胶体体系的复杂性和多样性，以及实验和理论 研究的难度。
胶体研究的未来方向
发展新型的实验技术和方法，以更好 地揭示胶体体系的微观结构和动态行 为。
探索胶体在新型材料、药物传递、生 物医学工程等领域的应用前景，为解 决实际问题提供更多有效方案。
加强理论模型和计算模拟的研究，以 更好地理解胶体体系的复杂行为和性 质。
电泳
在外加电场的作用下，胶 体粒子在电场中发生定向 移动的现象。
电渗
在电场的作用下，分散介 质发生流动的现象。
光学性质
丁达尔效应
当光线通过胶体时，由于 胶体粒子对光的散射作用 ，使光线射向不同方向， 从而形成光亮的通路。
布朗运动
胶体粒子在不停地做无规 则运动，导致光线的散射 。
色谱法
利用胶体粒子对光的吸收 、反射或散射等性质进行 分离和分析的方法。
萃取法
利用不同物质在两种不混溶溶剂中的 溶解度差异，将胶体与杂质分离。
离子交换法
利用离子交换剂的离子交换性质，将 胶体中的离子与交换剂中的离子进行 交换，从而实现纯化。
CHAPTER 04
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
提高农作物的产量和质量。
水处理中利用胶体的吸附和沉降 作用，去除水中的杂质和有害物
质，提高水质和环保性能。
CHAPTER 05
胶体的稳定性与聚沉
胶体的稳定性
胶体稳定性
胶体分散系中的粒子大小在 1~100nm之间，由于其大小与 水分子相近，因此胶体粒子可以 与水分子相互作用，形成稳定的
分散系。
胶体粒子带电
当前胶体研究面临的主要挑战包括：胶体体系的复杂性和多样性，以及实验和理论 研究的难度。
胶体研究的未来方向
发展新型的实验技术和方法，以更好 地揭示胶体体系的微观结构和动态行 为。
探索胶体在新型材料、药物传递、生 物医学工程等领域的应用前景，为解 决实际问题提供更多有效方案。
加强理论模型和计算模拟的研究，以 更好地理解胶体体系的复杂行为和性 质。
电泳
在外加电场的作用下，胶 体粒子在电场中发生定向 移动的现象。
电渗
在电场的作用下，分散介 质发生流动的现象。
光学性质
丁达尔效应
当光线通过胶体时，由于 胶体粒子对光的散射作用 ，使光线射向不同方向， 从而形成光亮的通路。
布朗运动
胶体粒子在不停地做无规 则运动，导致光线的散射 。
色谱法
利用胶体粒子对光的吸收 、反射或散射等性质进行 分离和分析的方法。
萃取法
利用不同物质在两种不混溶溶剂中的 溶解度差异，将胶体与杂质分离。
离子交换法
利用离子交换剂的离子交换性质，将 胶体中的离子与交换剂中的离子进行 交换，从而实现纯化。
CHAPTER 04
第十二章 界面现象和胶体分散系统第八节 胶体系统的稳定与聚沉
第八节 胶体系统的稳定与聚沉
一、胶体系统的稳定——DLVO理论
(一)理论要点
(1)胶团间既存在斥力势能，也存在引力势能 引力 范德华力：分子或原子间与距离6次方反比，属近程力。 分散相微粒间引力，仍有范德华引力性质，但因每个核粒皆由多个 分子或原子组成，这种范德华引力是多个分子或原子作用的结果， 作用范围，比分子的大千百倍，为远程范德华力
（2）感胶离子序 同价反离子聚沉能力大小次序为感胶离子序 (lyotropic series)。一价正、负离子对带相反电荷胶体粒子的聚沉能 力大小的顺序
H+＞Cs+＞Rb+＞NH4+＞K+＞Na+＞Li+
2023/2/21
F-＞C1-＞Br-＞NO3-＞I-＞SCN-＞0H-
6
（二）高分子化合物的聚沉作用和保护作用
2023/2/21
4
二、胶体系统的聚沉 胶体系统中的分散相微粒互相聚结，颗
粒变大，进而发生沉降的现象，称为聚沉（coagulation）
（一）电解质的聚沉作用
适量电解质稳定胶体；量过多，尤其高价反离子易使溶胶聚沉。原
因：电解质浓度或价数增加，将更多反离子挤入紧密层，使电势
降低，扩散层变薄，ER降低，Emax变小，当电解质浓度足够大时，
Emax代表溶胶发生聚沉时必须克服的“势垒”，迎面相碰的一对胶 体粒子所具有的平动能足以克服这一势垒，才能进一步靠拢聚沉。
若Emax足够高，胶粒热运动无法克服，溶胶相对稳定；若Emax很小
或者2023不/2/2存1 在，溶胶易聚沉 Nhomakorabea3
（2）溶剂化的稳定作用 溶剂化也是溶胶稳定的重要原因：水为 分散介质，胶团双电层结构离子都是水化的，在粒子周围形成弹性 水化外壳。布朗运动使胶团靠近时，水化外壳受挤压而变形，但每 个胶团都力图恢复其原来的形状而又被弹开，可见，水化外壳的存 在增加了溶胶聚合的机械阻力，利于溶胶的稳定性
一、胶体系统的稳定——DLVO理论
(一)理论要点
(1)胶团间既存在斥力势能，也存在引力势能 引力 范德华力：分子或原子间与距离6次方反比，属近程力。 分散相微粒间引力，仍有范德华引力性质，但因每个核粒皆由多个 分子或原子组成，这种范德华引力是多个分子或原子作用的结果， 作用范围，比分子的大千百倍，为远程范德华力
（2）感胶离子序 同价反离子聚沉能力大小次序为感胶离子序 (lyotropic series)。一价正、负离子对带相反电荷胶体粒子的聚沉能 力大小的顺序
H+＞Cs+＞Rb+＞NH4+＞K+＞Na+＞Li+
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F-＞C1-＞Br-＞NO3-＞I-＞SCN-＞0H-
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（二）高分子化合物的聚沉作用和保护作用
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二、胶体系统的聚沉 胶体系统中的分散相微粒互相聚结，颗
粒变大，进而发生沉降的现象，称为聚沉（coagulation）
（一）电解质的聚沉作用
适量电解质稳定胶体；量过多，尤其高价反离子易使溶胶聚沉。原
因：电解质浓度或价数增加，将更多反离子挤入紧密层，使电势
降低，扩散层变薄，ER降低，Emax变小，当电解质浓度足够大时，
Emax代表溶胶发生聚沉时必须克服的“势垒”，迎面相碰的一对胶 体粒子所具有的平动能足以克服这一势垒，才能进一步靠拢聚沉。
若Emax足够高，胶粒热运动无法克服，溶胶相对稳定；若Emax很小
或者2023不/2/2存1 在，溶胶易聚沉 Nhomakorabea3
（2）溶剂化的稳定作用 溶剂化也是溶胶稳定的重要原因：水为 分散介质，胶团双电层结构离子都是水化的，在粒子周围形成弹性 水化外壳。布朗运动使胶团靠近时，水化外壳受挤压而变形，但每 个胶团都力图恢复其原来的形状而又被弹开，可见，水化外壳的存 在增加了溶胶聚合的机械阻力，利于溶胶的稳定性
物理化学：13.6 溶胶的稳定性和聚沉作用
2021/3/19
12
二、聚沉动力学
通常所说的胶体稳定与否，是指聚沉速度 的相对快慢，聚沉速度是胶体稳定性的定 量反映。
快聚沉：势垒Vm为零，胶粒凡碰即聚； 慢聚沉：势垒存在，只有其中一部分胶粒
碰撞导致聚沉。
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1．快聚沉：
球形胶粒的消失速度：
dc dt
4kBT
3
c2
Krc2
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4
两带电质点间的总相互作用能：VT= VA + VR
当 d 0，VR 一常量，VA ，但由于
Born排斥能剧增，VT ；
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5
当 d ，VR 0，VA 0，但 VR 下降更 快（双电层短程作用）。
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6
1）“吸引作用”在 d 很小和很大时占支配 地位，各有一势能极小值出现。
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2）同价数的反离子聚沉能力
反离子半径对 AgI 负溶胶聚沉值的影响
外电 解质
反离子半径（Å） 反离子半径（Å）
（水化前） （水化后）
聚沉值 mmol / L
LiNO3
0.78
NaNO3
1.00
KNO3
1.33
Ca(NO)3 Mg(NO3)2
1.05 0.75
2.31
165
1.76
入第一极小的位置 —— 聚沉。
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b）若势垒能 Vm 远比热能大，则可防止胶粒在 主极小值处聚沉；若次极小值深度比热能小得 多，则质点热扩散而分开，体系处于聚结稳定 状态；
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10
c）若次极小值足够深而在该处出现聚结，显然 要拆散这种聚结要容易得多（因为此时质点相
胶体的性质及其应用-PPT课件
由于浓差因素，膜内的电解质离子
不断向膜外渗透，经常更换外面的
溶剂，可达到净化溶胶的目的。因
此，利用渗析的方法可以达到净化、
精制胶体的目的。
氢氧化铁胶体渗析
不同直径的微粒比较
由试验可知： 悬浊液和乳浊液
微粒不能透过滤纸， 更不能透过半透膜。
胶粒却可以透过 滤纸但不能透过半膜。
溶液中的离子或 小分子既能透过滤纸， 又能透过半透膜。
二.胶体的重要性质
1.丁达尔现象
原因：胶体粒子较大(1~100nm)，对 光具有散射作 用，光在胶体的通路中出现一条明亮的光带。
记住：这是区别溶液和胶体最简单的方法！
小于1纳米时：
大于1纳米小于 100纳米时：
大于100纳米 时：
用一束强光照射大小不同微粒时的结果比较
丁达尔现象演示
NaCl 溶液
分散质：分散系中分散成微粒的物质。 分散剂：分散系中微粒分散在其中的物质。
例如：氯化钠溶液
分散剂：水 分散质：氯化钠
胶体：分散质微粒直径在1~100nm之间的分 散系（即直径在10-9至10-7米之间）。
胶体的分类： 按照分散剂的状态不同可分为：
液溶胶—— 分散剂为液体 气溶胶—— 分散剂为气体 固溶胶 —— 分散剂为固体
河海的交汇处易形成沙洲(如:长江三角洲),为什么?
课堂练习
1.下列各物质形成分散系,能发生丁达尔现象的是 AB
A. 稀盐酸滴入水玻璃溶液中
B. 牛奶
C. 蔗糖溶解在水中
D. NaCI水溶液
2.有一种橙色胶体溶液，在电泳实验中，其胶粒向阴极移动，
对这种胶粒进行下列处理，不会发生凝聚的是 BD
A. 加Na2SO4溶液 C. 加入硅酸胶体
第五章胶体和胶体的稳定性
1)反离子的价数起主要作用：反离子 价数越高，聚沉能 力越大。 粗略估计： 聚沉值? 1/Z 6，聚沉能力? Z 6
?? 舒尔策-哈迪（ Schultz-Hardy ）规则
Schulze-Hardy规则
聚沉能力主要决定于胶粒带相反电荷的离子的价数。 聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比 ，这就是
Schulze-Hardy 规则。
电泳与电渗电泳与电渗return电位离子反离子扩散层胶团边界滑动面胶粒吸附层电位电位胶体的结构胶体的结构产品产品墨水墨水纳米防水剂纳米防水剂碳纳米管碳纳米管废水处理废水处理处理的效果处理的效果锅炉污垢沉积锅炉污垢沉积气体尘埃气体尘埃33溶胶的稳定与聚沉溶胶的稳定与聚沉胶体具有较大的表面积较大的比表面胶体具有较大的表面积较大的比表面积因而在热力学上是不稳定的
思考题：如何除去空气中的尘埃？
形成结构紧 密而又稳定 0 的沉积物
第一最小值
ER
形成疏松
左 图 中 ， EA 为引力势能，
E
的聚沉物 ER 为 斥 力 势 能
实线 E 为总势能。
E max
b
EA
a
在粒子 距 离
x（粒子间距离） 接近a 时，达
到第二最小
值，其值为
第二最小值
几个kT 。
粒子在此处可形成疏松的不稳定的聚沉物。当外界环境变化 时，这种聚沉物可重新分离生成溶胶。
思考题
? 如何提高天然染料的稳定性？ ? 天然染料的特点：
? 天然可再生资源 ? 多种保健功能： 防紫外线 抗老化 延缓衰老 ? 自然大方的染色效果
天然染料分子中的基本单元
表儿茶素棓酸酯（ ECG）表棓儿茶素棓酸酯（ EGCG）
4.溶胶的聚沉
定义： 溶胶中分散相微粒互相聚结，颗粒变大，进而 发生沉淀的现象称为聚沉。
?? 舒尔策-哈迪（ Schultz-Hardy ）规则
Schulze-Hardy规则
聚沉能力主要决定于胶粒带相反电荷的离子的价数。 聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比 ，这就是
Schulze-Hardy 规则。
电泳与电渗电泳与电渗return电位离子反离子扩散层胶团边界滑动面胶粒吸附层电位电位胶体的结构胶体的结构产品产品墨水墨水纳米防水剂纳米防水剂碳纳米管碳纳米管废水处理废水处理处理的效果处理的效果锅炉污垢沉积锅炉污垢沉积气体尘埃气体尘埃33溶胶的稳定与聚沉溶胶的稳定与聚沉胶体具有较大的表面积较大的比表面胶体具有较大的表面积较大的比表面积因而在热力学上是不稳定的
思考题：如何除去空气中的尘埃？
形成结构紧 密而又稳定 0 的沉积物
第一最小值
ER
形成疏松
左 图 中 ， EA 为引力势能，
E
的聚沉物 ER 为 斥 力 势 能
实线 E 为总势能。
E max
b
EA
a
在粒子 距 离
x（粒子间距离） 接近a 时，达
到第二最小
值，其值为
第二最小值
几个kT 。
粒子在此处可形成疏松的不稳定的聚沉物。当外界环境变化 时，这种聚沉物可重新分离生成溶胶。
思考题
? 如何提高天然染料的稳定性？ ? 天然染料的特点：
? 天然可再生资源 ? 多种保健功能： 防紫外线 抗老化 延缓衰老 ? 自然大方的染色效果
天然染料分子中的基本单元
表儿茶素棓酸酯（ ECG）表棓儿茶素棓酸酯（ EGCG）
4.溶胶的聚沉
定义： 溶胶中分散相微粒互相聚结，颗粒变大，进而 发生沉淀的现象称为聚沉。
胶体溶液的聚沉.
例如：水的净化
加入明矾 KAl(SO4)2·12H2O
水解后生成Al(OH)3正溶胶
水中带负电荷的悬浮粒子
相互作用形成絮状物后聚沉
2019/9/9
重庆医药高等专科学校
6
解：（1）因KCl过量，所以AgCl胶核吸附n个Cl-而带负电，
为负胶体，所以聚沉能力为：AlCl3> MgSO4> K3[Fe(CN)6] 。 （2）因AgNO3 过量，所以AgCl胶核吸附n个Ag+而带正电荷， 为正胶体，所以聚沉能力为：AlCl3< MgSO4< K3[Fe(CN)6。
（二）溶胶的相互聚沉
药用基础化学/ 溶液和胶体溶液
胶体溶液的聚沉
一、胶体溶液稳定性与聚沉
（一）溶胶的稳定性
稳定的原因： 1.胶粒带电：使胶粒分开 2.胶体粒子的溶剂化作用：避免碰撞
（二）溶胶的聚沉
溶胶的聚沉：溶胶失去稳定因素，胶粒相互碰撞，将 导致颗粒合并、变大最后以沉淀形式析出。
聚沉方法： 1．加入少量电解质 2．加热 3 . 加入带相反电荷的溶胶
二、溶胶的聚沉 （一）电解质的聚沉规律
电解质聚沉能力：与离子所带电荷数及浓度有关。 反离子：与胶粒带相反电荷的离子 反离子价数越高，聚沉能力越强。
实例分析
试分别比较MgSO4， K3[Fe(CN)6] 和AlCl3 三种电解质对下 列两溶胶的凝聚能力大小。 （1）0.010 mol·L-1AgNO3 溶液和0.020 mol·L-1 KCl溶液等体积 混合制成的AgCl溶胶。 （2）0.020 mol·L-1AgNO3 溶液和0.010 mol·L-1 KCl溶液等体积 混合制成的AgCl溶胶。
胶体的稳定性和聚沉
胶体的稳定性和聚沉憎液溶胶属热力学不稳定体系，有集结长大以至于聚沉的趋势。
但在短时间内甚至在相当长时间内(对某些特殊的溶胶如金溶胶)，憎液溶胶却能稳定存在。
1.溶胶的稳定性除布朗运动外，溶胶的稳定性还与下面两个因素有关。
(1).胶粒的电性：带电的胶粒由于胶粒间的范德华力而相互吸引，而相同电荷的斥力又将使之分开。
胶粒是否稳定，取决于这两种相反的力的相对大小。
这也是20世纪40年代由Derjaguin、Landan、Verwey、Overbeek等人提出的溶胶稳定性理论(通常称为DLVO理论)的主要点。
(2).溶剂化作用：溶剂化作用降低了胶粒的表面能，同时溶剂分子把胶粒包围起来，形成一具有弹性的水合外壳。
当胶粒相互靠近时，水合外壳因受到挤压而变形，但每个变形胶团都力图恢复其原来的形状而又被弹开。
可见，水合外壳(溶剂化层)的存在起着阻碍聚结的作用。
综上所述：分散相粒子的带电、溶剂化作用、布朗运动是憎液溶胶三个最重要的稳定因素。
凡是能使上述稳定因素遭到破坏的作用，皆可以使溶胶聚沉2.溶胶的聚沉溶胶中的分散相微粒互相聚沉，颗粒变大，最后发生沉淀的现象称为聚沉。
溶胶的聚沉可分为二个阶段，第一为无法用肉眼观察出分散程度变化的阶段，称为"隐聚沉"；第二阶段则可用肉眼观察到颗粒的变化，称为"显聚沉"。
(1).电解质的聚沉作用当往溶胶中加入过量的电解质后，往往会使溶胶发生聚沉。
这是由于电解质加入后，电解质中与扩散层反离子电荷符号相同的那些离子将由于同电排斥而将反离子压入到吸附层，从而减少胶粒的带电量，ζ电势降低。
当扩散层中的反离子被全部压入吸附层内，胶粒处于等电状态，ζ电势为零，此时溶胶的稳定性最差，非常易于聚沉。
如豆浆使荷负电的蛋白质胶体，卤水中的Ca2+、Mg2+、Na+等离子压缩扩散层厚度，使ζ电势下降并使蛋白质聚沉。
实验表明，当溶胶的ζ电势降低到一定值时，(不必降到零！)，就可观察到聚沉现象的发生。
高一化学胶体课件
达到提纯的目的。
胶体制备与提纯的注意事项
注意安全
在制备和提纯过程中，应避免使用有 毒有害的试剂，并确保操作安全。
控制条件
制备和提纯过程中，应控制好温度、 压力、浓度等条件，以保证实验结果 的准确性和可靠性。
实验操作规范
在实验过程中，应遵循实验操作规范 ，避免污染和交叉污染。
实验后处理
实验结束后，应对废液进行妥善处理 ，避免对环境和人体造成危害。
胶体在医学中的应用
胶体在医学中也有着重要的应 用，如医用胶、血液透析等。
医用胶是一种常用的外科手术 材料，具有快速止血、促进伤 口愈合等作用，广泛应用于手 术和创伤治疗中。
血液透析则是利用胶体的渗透 作用，将血液中的毒素和多余 水分滤出，以治疗肾功能衰竭 等疾病。
胶体在其他领域的应用
除了化学工业和医学领域，胶体 在其他领域也有着广泛的应用。
如胶体在环保领域中可以用于污 水处理、土壤修复等；在农业领 域中可以用于农药和肥料的缓释
剂等。
此外，胶体还在化妆品、食品、 墨水等领域中有着广泛的应用， 如隐形眼镜护理液、墨水等产品
中都含有胶体成分。
05
胶体的实验研究
胶体实验的目的与原理
目的
通过实验了解胶体的性质和特点，加深对胶体概念的理解。
原理
胶体是一种分散质粒子直径在1nm-100nm之间的分散系，具有介稳性、丁达 尔效应等特点。实验通过观察胶体的电泳、聚沉等性质，探究胶体的本质。
实验步骤与操作方法
步骤一
制备胶体。将一定量的Fe(OH)3固体溶解在沸水中，得到Fe(OH)3胶体。
步骤二
进行电泳实验。将胶体置于电场中，观察胶体粒子在电场中的移动情况。
氧化铝等。
胶体制备与提纯的注意事项
注意安全
在制备和提纯过程中，应避免使用有 毒有害的试剂，并确保操作安全。
控制条件
制备和提纯过程中，应控制好温度、 压力、浓度等条件，以保证实验结果 的准确性和可靠性。
实验操作规范
在实验过程中，应遵循实验操作规范 ，避免污染和交叉污染。
实验后处理
实验结束后，应对废液进行妥善处理 ，避免对环境和人体造成危害。
胶体在医学中的应用
胶体在医学中也有着重要的应 用，如医用胶、血液透析等。
医用胶是一种常用的外科手术 材料，具有快速止血、促进伤 口愈合等作用，广泛应用于手 术和创伤治疗中。
血液透析则是利用胶体的渗透 作用，将血液中的毒素和多余 水分滤出，以治疗肾功能衰竭 等疾病。
胶体在其他领域的应用
除了化学工业和医学领域，胶体 在其他领域也有着广泛的应用。
如胶体在环保领域中可以用于污 水处理、土壤修复等；在农业领 域中可以用于农药和肥料的缓释
剂等。
此外，胶体还在化妆品、食品、 墨水等领域中有着广泛的应用， 如隐形眼镜护理液、墨水等产品
中都含有胶体成分。
05
胶体的实验研究
胶体实验的目的与原理
目的
通过实验了解胶体的性质和特点，加深对胶体概念的理解。
原理
胶体是一种分散质粒子直径在1nm-100nm之间的分散系，具有介稳性、丁达 尔效应等特点。实验通过观察胶体的电泳、聚沉等性质，探究胶体的本质。
实验步骤与操作方法
步骤一
制备胶体。将一定量的Fe(OH)3固体溶解在沸水中，得到Fe(OH)3胶体。
步骤二
进行电泳实验。将胶体置于电场中，观察胶体粒子在电场中的移动情况。
氧化铝等。
胶体的稳定与聚沉解析
水化膜中的水有较高的黏度，这也成为胶粒相互 接近时的机械障碍
影响聚沉作用的一些因素
1. 电解质对于溶胶聚沉作用的影响
聚沉值 使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉 所需电解质的最小浓度。从已知的表值 可见，对同一溶胶，外加电解质的反号 离子的价数越低，其聚沉值越大。
聚沉能力
是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质 其聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的 电解质，其聚沉能力越强。
DLVO理论给出了计算胶体质点间排斥能及吸引 能的方法，并据此对憎液胶体的稳定性进行了定量处 理，得出了聚沉值与反号离子电价之间的关系式，从 理论上阐明了Schulze-Hardy 规则
DLVO理论
(1) 质点间的范德华吸引能
胶粒之间的相互作用可看作是分子作用的加和
若两个球形粒子体积相等
Va
A 12
影响聚沉作用的一些因素
电解质的影响有如下一些规律：
（1）聚沉能力主要决定于与胶粒带相反电荷的离子 的价数
异电性离子为一、二、三价的电解质，其聚沉
值的比例约为： 100:1.6:0.14
相当于
1 1
6
:
1 2
6
:
1 3
6
这表示聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比
这一结论称为Schulze-Hardy规则
溶胶的稳定性胶粒表面因吸附某种离子而带电并且此种离子及反离子都是溶剂化的这样在胶粒周围就形成了一个溶剂化膜水化膜溶剂化层的影响水化膜中的水分子是比较定向排列的当胶粒彼此接近时水化膜就被挤压变形而引起定向排列的引力又力图恢复原来的定向排列这样就使水化膜表现出弹性成为胶粒彼此接近时的机械阻力水化膜中的水有较高的黏度这也成为胶粒相互接近时的机械障碍影响聚沉作用的一些因素使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的最小浓度
影响聚沉作用的一些因素
1. 电解质对于溶胶聚沉作用的影响
聚沉值 使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉 所需电解质的最小浓度。从已知的表值 可见，对同一溶胶，外加电解质的反号 离子的价数越低，其聚沉值越大。
聚沉能力
是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质 其聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的 电解质，其聚沉能力越强。
DLVO理论给出了计算胶体质点间排斥能及吸引 能的方法，并据此对憎液胶体的稳定性进行了定量处 理，得出了聚沉值与反号离子电价之间的关系式，从 理论上阐明了Schulze-Hardy 规则
DLVO理论
(1) 质点间的范德华吸引能
胶粒之间的相互作用可看作是分子作用的加和
若两个球形粒子体积相等
Va
A 12
影响聚沉作用的一些因素
电解质的影响有如下一些规律：
（1）聚沉能力主要决定于与胶粒带相反电荷的离子 的价数
异电性离子为一、二、三价的电解质，其聚沉
值的比例约为： 100:1.6:0.14
相当于
1 1
6
:
1 2
6
:
1 3
6
这表示聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比
这一结论称为Schulze-Hardy规则
溶胶的稳定性胶粒表面因吸附某种离子而带电并且此种离子及反离子都是溶剂化的这样在胶粒周围就形成了一个溶剂化膜水化膜溶剂化层的影响水化膜中的水分子是比较定向排列的当胶粒彼此接近时水化膜就被挤压变形而引起定向排列的引力又力图恢复原来的定向排列这样就使水化膜表现出弹性成为胶粒彼此接近时的机械阻力水化膜中的水有较高的黏度这也成为胶粒相互接近时的机械障碍影响聚沉作用的一些因素使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的最小浓度
9胶体的稳定与聚沉
(4) 升温法
4.乳状液的制备
乳化方式: (1)剂在水中法 (2)剂在油中法 (3)轮流加入法
等等………
4.乳状液的应用
控制反应 农药乳剂 沥青乳状液 稠油的乳化降粘 纺织工业 制革工艺 乳化食品与医药用乳剂 微粉制备
第四章 高分子溶液
高分子溶液的形成 高分子的分子量与分子尺度 高分子溶液的运动性质 高分子溶液的平衡性质 高分子溶液的光散射 高分子溶液的聚电性质 高分子在固体表面的吸附
① 聚称值和聚沉率
聚沉速率
c1
c2
电解质浓度 c
30
0
ζ电势/mV
聚沉值：使溶胶以明显速率聚沉所需的电解质
的最小浓度。
聚沉率：聚沉值的倒数。
电解质的聚沉值越小，聚沉率越大，则聚沉能力越强
不同电解质的聚沉值(mmol/dm3)
负溶胶(As2S3)
正溶胶(Al2O3)
LiCl
NaCl
KCl
1/2 K2SO4 HCl
② 影响电解质聚沉能力的因素：
(a) 主要取决于与胶粒所带电荷相反的离子（反 离子）所带的电荷数（即价数）。反离子的 价数越高，聚沉能力越强。
Schulze-Hardy rule
电解质的聚沉值与胶粒的异电性离子的 价数的6次方成反比
c(1) j
:
c(2) j
:
c(3) j
(
1 1
)6
: ( 12)6
(4) Schulze-Hardy 规则
8e 3 L
(
A
)1/
2
I
k T
c , z ,Vr ,势垒降低
当势垒为0时，胶体 由稳定转入聚沉
V
V 0
dV dH 0
4.乳状液的制备
乳化方式: (1)剂在水中法 (2)剂在油中法 (3)轮流加入法
等等………
4.乳状液的应用
控制反应 农药乳剂 沥青乳状液 稠油的乳化降粘 纺织工业 制革工艺 乳化食品与医药用乳剂 微粉制备
第四章 高分子溶液
高分子溶液的形成 高分子的分子量与分子尺度 高分子溶液的运动性质 高分子溶液的平衡性质 高分子溶液的光散射 高分子溶液的聚电性质 高分子在固体表面的吸附
① 聚称值和聚沉率
聚沉速率
c1
c2
电解质浓度 c
30
0
ζ电势/mV
聚沉值：使溶胶以明显速率聚沉所需的电解质
的最小浓度。
聚沉率：聚沉值的倒数。
电解质的聚沉值越小，聚沉率越大，则聚沉能力越强
不同电解质的聚沉值(mmol/dm3)
负溶胶(As2S3)
正溶胶(Al2O3)
LiCl
NaCl
KCl
1/2 K2SO4 HCl
② 影响电解质聚沉能力的因素：
(a) 主要取决于与胶粒所带电荷相反的离子（反 离子）所带的电荷数（即价数）。反离子的 价数越高，聚沉能力越强。
Schulze-Hardy rule
电解质的聚沉值与胶粒的异电性离子的 价数的6次方成反比
c(1) j
:
c(2) j
:
c(3) j
(
1 1
)6
: ( 12)6
(4) Schulze-Hardy 规则
8e 3 L
(
A
)1/
2
I
k T
c , z ,Vr ,势垒降低
当势垒为0时，胶体 由稳定转入聚沉
V
V 0
dV dH 0
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2021/3/1
11
影响聚沉作用的一些因素
2. 胶粒之间的相互作用 在憎液溶胶中加入某些大分子溶液，加入的量不
同，会出现两种情况：
当加入大分子溶液的量足够多时，会保护溶胶不聚 沉，常用金值来表示大分子溶液对金溶胶的保护能力。
齐格蒙第提出的金值含义：
为了保护10 cm3 0.006%的金溶胶，在加入1 cm3 10% NaCl溶液后不致聚沉，所需高分子的最少质量称 为金值，一般用mg表示。
加入少量明胶，使SiO2 的胶粒粘附在明胶上，便于
聚沉后过滤，减少损失，使分析更准确。
2021/3/1
13
不同胶体的相互作用
2021/3/1
14
胶体稳定性的DLVO理论大意
在20世纪四十年代，前苏联学者Deijaguin和 Landau与荷兰学者Verwey和Overbeek分别提出了关于 各种形状粒子之间在不同的情况下相互吸引能与双电 层排斥能的计算方法。他们处理问题的方法与结论有 大致共同之处，因此以他们的姓名第一个字母简称为 DLVO理论。
DLVO理论给出了计算胶体质点间排斥能及吸引
能的方法，并据此对憎液胶体的稳定性进行了定量处
理，得出了聚沉值与反号离子电价之间的关系式，从
理论上阐明了Schulze-Hardy 规则
2021/3/1
15
DLVO理论
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(1) 质点间的范德华吸引能 胶粒之间的相互作用可看作是分子作用的加和
若两个球形粒子体积相等
溶胶的稳定性
溶剂化层的影响
胶粒表面因吸附某种离子而带电，并且此种离子 及反离子都是溶剂化的，这样，在胶粒周围就形成了 一个溶剂化膜（水化膜）
水化膜中的水分子是比较定向排列的，当胶粒彼 此接近时，水化膜就被挤压变形，而引起定向排列的 引力又力图恢复原来的定向排列，这样就使水化膜表 现出弹性，成为胶粒彼此接近时的机械阻力
水化膜中的水有较高的黏度，这也成为胶粒相互
接近时的机械障碍
2021/3/1
5
影响聚沉作用的一些因素
1. 电解质对于溶胶聚沉作用的影响
聚沉值 使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉 所需电解质的最小浓度。从已知的表值 可见，对同一溶胶，外加电解质的反号 离子的价数越低，其聚沉值越大。
聚沉能力
是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质 其聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的 电解质，其聚沉能力越强。
胶体由于具有巨大的表面能，因此是热 力学不稳定体系，但在某些条件下，也能稳 定的存在一段时间。胶体的稳定是相对的、 暂时的和有条件的，而不稳定则是绝对的。
影响溶胶稳定性的因素
(1) 热力学稳定性
(2) 动力学稳定性
(3) 抗聚结稳定性
2021/3/1
2
溶胶的稳定性
热力学稳定性 胶体体系是多相分散体系，有巨大 的界面能，故在热力学上不稳定。
2021/3/1
6
影响聚沉作用的一些因素
电解质的影响有如下一些规律： （1）聚沉能力主要决定于与胶粒带相反电荷的离子 的价数
异电性离子为一、二、三价的电解质，其聚沉
值的比例约为： 1 0 0 : 1 .6 : 0 . 1 4
相当于
116:126:136
这表示聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比
2021这/3/1一结论称为Schulze-Hardy规则
F > C l > B r > N O 3 > I
同价离子聚沉能力的这一次序称为感胶离子序。
它与水合离子半径从小到大的次序大致相同。
2021/3/1
8
影响聚沉作用的一些因素
（3） 有机化合物的离子都有很强的聚沉能力，这可 能与其具有强吸附能力有关。
（4）电解质的聚沉作用是正负离子作用的总和 通常相同电性离子的价数愈高，则该电解质的聚
动力学稳定性 由于溶胶粒子小，Brown运动激烈， 在重力场中不易沉降，使溶胶具有动力稳定性
抗聚结稳定性 胶粒之间有相互吸引的能量Va和相互
排斥的能量Vr，总作用能 为Va+Vr。如图所示：
2021/3/1
3
溶胶的稳定性
Va+Vr
0
d
粒子间相互作用与其距离的关系曲线
当粒子相距较大时，主要为吸力，总势能为负值； 当靠近到一定距离，双电层重叠，排斥力起主要作用， 势 能 升 2021/3/1 高 。 要 使 粒 子 聚 结 必 须 克 服 这 个 势 垒 。4
§2.6 胶体的稳定与聚沉 （Stability and coagulation of sol）
溶胶的稳定性 影响聚沉作用的一些因素 胶体稳定性的DLVO理论大意 *DLVO理论的一种简化表示式 高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用
2021/3/1
1
胶体的稳定与聚沉 Stability and coagulation of sol
金值越小，表明高分子保护剂的能力越强。
2021/3/1
12
影响聚沉作用的一些因素
2. 胶粒之间的相互作用 在加入少量大分子溶液时，会促使溶胶的聚沉，
这种现象称为敏化作用；
当加入的大分子物质的量不足时，憎液溶胶的胶 粒粘附在大分子上，大分子起了一个桥梁作用，把胶 粒联系在一起，使之更容易聚沉。
例如，对SiO2进行重量分析时，在SiO2的溶胶中
7
影响聚沉作用的一些因素
（2）价数相同的离子聚沉能力也有所不同。例如不 同的碱金属的一价阳离子所生成的硝酸盐对负电性 胶粒的聚沉能力可以排成如下次序：
H > C s > R b > N H + 4 > K > N a > L i
不同的一价阴离子所形成的钾盐，对带正电
的溶胶的聚沉能力则有如下次序：
2021/3/1
10
影响聚沉作用的一些因素
2. 胶粒之间的相互作用 将胶粒带相反电荷的溶胶互相混合，也会发生聚
沉。
与加入电解质情况不同的是，当两种溶胶的用 量恰能使其所带电荷的量相等时，才会完全聚沉， 否则会不完全聚沉，甚至不聚沉。
产生相互聚沉现象的原因是：可以把溶胶粒 子看成是一个巨大的离子，所以溶胶的混合类似 于加入电解质的一种特殊情况。
沉能力愈低，这可能与这些相同电性离子的吸附作用 有关
2021/3/1
9
影响聚沉作用的一些因素
（5）不规则聚沉 在溶胶中加入少量的电解质可以使溶胶聚沉，电
解质浓度稍高，沉淀又重新分散而成溶胶，并使胶粒 所带电荷改变符号。
如果电解质的浓度再升高，可以使新形成的溶胶 再次沉淀。
不规则聚沉是胶体粒子对高价异号离子的强烈吸 附的结果。