§溶胶的稳定性和聚沉作用
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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。
§14.7 溶胶的稳定性和聚沉作用.
粒子间相互作用与其距离的关系曲线201841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201841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
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。
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。
2020/7/6
12
不同胶体的相互作用
2020/7/6
13
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。
2020/7/6
5
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
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。
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。
2020/7/6
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不同胶体的相互作用
2020/7/6
13
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。
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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
物理化学：12.5 溶胶的稳定与聚沉
§12.5 溶胶的稳定与聚沉
1、溶胶的经典稳定理论－－DLVO理论 2、溶胶的聚沉
1. 溶胶的经典稳定理论DLVO理论
1941年杰里亚金(Derjaguin)和朗道(Landau)、1948年维韦 (Verwey)和奥弗比克(Overbeek)分别提出带电胶体粒子稳定理论 (DLVO理论)，理论揭示溶胶稳定与聚沉的原因。
胶粒电荷量降低，碰撞聚沉。
➢ 电解质浓度越大，须克服势垒越低，越易聚沉。 聚沉值：溶胶发生明显聚沉所须电解质的
最小浓度；聚沉能力：聚沉值的倒数。 ➢ 聚沉值越小，聚沉能力越大。
c1<c2<c3
(i) 舒尔策(Schultz)-哈迪(Hardy)价数规则：
与胶粒带电符号相反的离子，即反离子能使溶胶发生聚沉， 反离子价数越高，聚沉能力越大(H+例外)。
电势越高：胶粒带电越多，扩散层越厚
溶液中电解质浓度增加时，介质中 反离子的浓度加大，把更多的反离子挤
进滑动面内，中和固体表面电荷，使
电势降低，甚至改变符号。
电解质浓度足够大， = 0 ，为等电态：胶粒不带电，不发
生电动现象，极易聚沉。
➢ 斯特恩模型:
❖ 给出了 电势明确的物理意义；
❖ 解释了溶胶的电动现象； ❖ 定性地解释了电解质浓度对溶胶稳定性的影响。
➢ 任何溶胶本质上都是不稳定的，稳定只是暂时，总会聚沉。 聚沉：溶胶粒子互相聚结、长大，进而沉淀的现象。
(1) 电解质的聚沉作用 适量电解质作溶胶的稳定剂；但电解质加入过多反而聚沉。 电解质浓度或价数增加，压缩扩散层，扩散层变薄，斥力势
能降低，溶胶聚沉； 加入的反离子发生特性吸附，斯特恩层内反离子数量增加，
(1) 胶团之间既存在着斥力势能，也存在着引力势能。 (2) 引力势能占优——聚沉；斥力势能占优——稳定。 (3) 斥力、引力、总势力均随粒子间距离而变化：某一距离范围 内引力占优势；而另一范围内斥力占优势。 (4) 加入电解质，对引力影响不大，但对斥力影响明显，使总势 能发生很大的变化。
《物理化学第4版》第九章9-12 溶胶的稳定性和聚沉 PPT课件
UR
Umax
势垒
b
a F
极小值F，发生粒子的聚集 称为聚凝(可逆的)。 极小值C，发生粒子间的聚 沉(不可逆)。
C UA
{x}
3
三、溶胶的聚沉
1. 电解质对聚沉的影响
使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需最小电解 质的浓度，称为电解质对溶胶的聚沉值。
反离子对溶胶的聚沉起主要作用，聚沉值与反离子 价数的 6 次方成反比。
胶粒的水化外壳
1
（阻碍胶核间键连；添加适宜的表面活性剂保护）
二、 溶胶稳定理论
DLVO理论
由德查金(Darjaguin)、朗道(Landau)和维韦(Verwey)、奥弗 比可(Overbeek)提出的理论。 在胶粒之间，存在着两种相反作用力所产生的势能。 斥力势能UR —由扩散双电层相互重叠时产生。维持溶胶稳定
+
+ +
+ ++ ++ + ++ +
++ +
--
-
+ +
-
-
-
-
-
-
-
+
-- -
- ---
δ
扩散层
斯特恩层(紧密5 层)
价数相同的离子聚沉能力有所不同。
H
Cs
Rb
NH
4
K
Na
Li
F Cl Br NO3 I SCN OH
感胶离子序
在相同反离子的情况下，与溶胶同电性离子的价数 愈高，电解质的聚沉能力愈低，聚沉值愈大。
聚沉值比例
100
：1.6
：0.14
优选胶体分散体系稳定性
优选胶体分散体系稳定 性
1
8.1 溶胶的稳定性和聚沉作用
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) 溶胶的动力稳定因素 (2) 胶粒带电的稳定作用 (3) 溶剂化的稳定作用
能垒愈高，稳定的时间愈长。 能垒高度为零时，系统极不稳定，只要粒 子相遇就要聚沉。
影响势垒的因素: (a) A的影响：当κ、ψ0不变时，A↑，势垒↓ (b)ψ0的影响：ψ0↑，势垒↑ (c)κ的影响：κ↓，势垒↑
相距(H)较远时：离子氛未重合，引力起作用
H↓ 势能到达第二最小值：可逆聚沉——能形成缔合 体，但由于质点相距较远，能量降低很少，很容 易拆散。
在溶胶中分散相微粒间存在的吸引力本质上仍 具有范德华吸引力的性质，但这种吸引力的作用范 围要比一般分子的大得多，故称其为远程范德华力。
分子之间的范德华引力作用，属短程力，其势 能大小与分子间距离的六次方成反比。
胶体质点可看作是大量分子的集合体。 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， 则质点间的范德华吸引能：
(b) 扩散层重叠, 平衡破坏, 产生渗透性斥力和静电斥力
对球形粒子，电场斥力
R h
H dh
O1
O2 H0
UR
64Rn0
k
T
2 0
2
exp H0
R : 粒子半径； n0 : 单位体积粒子数； H0 : 粒子之间的最近距离；κ-1: 扩散双电层厚度；
ze 0
其中， 0
e 2kT
ze 0
1
e 2kT 1
1
8.1 溶胶的稳定性和聚沉作用
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) 溶胶的动力稳定因素 (2) 胶粒带电的稳定作用 (3) 溶剂化的稳定作用
能垒愈高，稳定的时间愈长。 能垒高度为零时，系统极不稳定，只要粒 子相遇就要聚沉。
影响势垒的因素: (a) A的影响：当κ、ψ0不变时，A↑，势垒↓ (b)ψ0的影响：ψ0↑，势垒↑ (c)κ的影响：κ↓，势垒↑
相距(H)较远时：离子氛未重合，引力起作用
H↓ 势能到达第二最小值：可逆聚沉——能形成缔合 体，但由于质点相距较远，能量降低很少，很容 易拆散。
在溶胶中分散相微粒间存在的吸引力本质上仍 具有范德华吸引力的性质，但这种吸引力的作用范 围要比一般分子的大得多，故称其为远程范德华力。
分子之间的范德华引力作用，属短程力，其势 能大小与分子间距离的六次方成反比。
胶体质点可看作是大量分子的集合体。 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， 则质点间的范德华吸引能：
(b) 扩散层重叠, 平衡破坏, 产生渗透性斥力和静电斥力
对球形粒子，电场斥力
R h
H dh
O1
O2 H0
UR
64Rn0
k
T
2 0
2
exp H0
R : 粒子半径； n0 : 单位体积粒子数； H0 : 粒子之间的最近距离；κ-1: 扩散双电层厚度；
ze 0
其中， 0
e 2kT
ze 0
1
e 2kT 1
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
溶胶的稳定与聚沉
◎两个胶团的扩散层发生重叠，重
叠区内负离子浓度增加，扩散层对 称性遭破坏， 破坏负离子的平衡分布 破坏双电层的静电平衡
◎导致两胶团之间产生静电斥力
（1）DLVO理论基本要点 （B）溶胶的相对稳定或聚沉取决于斥力势能或引力势能的相 对大小 ◎斥力势能占优——稳定 ◎引力势能占优——聚沉 ◎调整两者的相对大小，可改变胶体系统的稳定性 （C）斥力势能、引力势能及总势能都是粒子间距离的函数。 某一距离范围内，引力势能占优势，另一距离 范围斥力势 能占优势。 （D）加入电解质导致系统的总势能发生很大的变化 加入电解质，对斥力势能影响十分明显，调整电解质浓 度，对溶胶稳定性有明显作用。
2、溶胶的聚沉 （1）电解质的聚沉作用 （C）对于同价离子，聚沉能力各不相同 ◆同价正离子,半径愈小,水化能力愈强，被吸附的能力愈小，聚 沉能力愈弱 负溶胶，一价正离子的聚沉能力： H ＋ > Cs＋ > Rb＋ > K＋ > Na＋ > Li＋ ◆同价的负离子，半径愈小，吸附能力愈强，聚沉能力愈强。 正溶胶：一价负离子的聚沉能力： F－ > Cl － > Br － > NO3 － > I － 带有相同电荷的离子，按聚沉能力的大小排列的顺序称“感胶离 子序”。 （2）溶胶的相互聚沉 两种电性不同的溶胶混合，可发生相互聚沉作用
2、溶胶的聚沉 聚沉：溶胶中的分散相微粒互相聚结，颗粒变大，进而发生沉 淀的现象。 （1）电解质的聚沉作用 聚沉值 倒数 电解质的聚沉能力
聚沉值＝ 加入溶胶中电解质的物 质的量 溶胶的体积＋电解质溶 液的体积
使溶胶发生明显的聚沉所需电解质的最小浓度
某电解质的聚沉值愈小，其 聚沉能力愈大
2、溶胶的聚沉 （1）电解质的聚沉作用 （A）电解质浓度的影响 c3>c2>c1 c↑，聚沉时所需克服的势垒↓。 （B）舒尔策一哈迪价数规则 反离子的价数愈高，聚沉能力愈大 带负电荷As2S3胶体粒子，起聚沉作用的是阳离子 聚沉值 KCl MgCl2 AlCl3 （mol. m-3 ） 49.5 0.7 0.093 聚沉能力 1 ： 70.7 ： 532 聚沉能力可近似表示为反号离子价数的六次方之比
胶体12-5
粒是带电的，胶粒的扩散层形成围绕胶粒的离子氛。当 胶粒间距离大时离子氛不重叠，不存在排斥力。
--- +++++++++
-
--
-
-
++ +
-
+
-
+
+
-
-
+ ++
-
-
-
--
+++++++++
-
----------++++-+-++++--
-
当胶粒接近时，离子氛发生重叠。重叠区反号离子浓 度增大，破坏了原来电荷的对称分布，必引起离子氛中电 荷的重新分布，反离子由重叠区向外扩散，于是产生静电 排斥作用。计算表明这种斥力是胶粒间距离的指数函数， 是溶胶稳定性的主要因素。
两胶粒相距较近时，离子氛重叠，斥力起作用，总位 能逐渐上升为正值，至一定距离处，位能最大 — E0 ， 表明胶粒不能进一步靠近，或者碰撞后又分开；如能克 服这个能垒，位能即迅速下降，表明胶粒间距很近时， 吸引能EA随胶粒间距变小而激增，使引力又占优势，位 能下降为负值，意味着胶粒将发生凝聚。
DLVO理论仅考虑了V.D.W力和电场斥力这两个主 要方面，还不能充分说明胶体体系稳定和聚沉的各种复 杂原因，有待进一步完善。
高分子物质加入溶胶中能显著提高溶胶对电解质的稳 定性。多个高分子化合物的一端吸附在同一个分散相粒子 的表面上，或是多个大分子环绕在胶粒周围，形成水化外 壳，将分散相粒子完全包围起来起到保护作用。
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当胶粒接近时，离子氛发生重叠。重叠区反号离子浓 度增大，破坏了原来电荷的对称分布，必引起离子氛中电 荷的重新分布，反离子由重叠区向外扩散，于是产生静电 排斥作用。计算表明这种斥力是胶粒间距离的指数函数， 是溶胶稳定性的主要因素。
两胶粒相距较近时，离子氛重叠，斥力起作用，总位 能逐渐上升为正值，至一定距离处，位能最大 — E0 ， 表明胶粒不能进一步靠近，或者碰撞后又分开；如能克 服这个能垒，位能即迅速下降，表明胶粒间距很近时， 吸引能EA随胶粒间距变小而激增，使引力又占优势，位 能下降为负值，意味着胶粒将发生凝聚。
DLVO理论仅考虑了V.D.W力和电场斥力这两个主 要方面，还不能充分说明胶体体系稳定和聚沉的各种复 杂原因，有待进一步完善。
高分子物质加入溶胶中能显著提高溶胶对电解质的稳 定性。多个高分子化合物的一端吸附在同一个分散相粒子 的表面上，或是多个大分子环绕在胶粒周围，形成水化外 壳，将分散相粒子完全包围起来起到保护作用。
高等教育：胶体的稳定性
感胶离子序：
相同价态的各种离子在聚沉能力上的差异的排序 H＋＞Cs+ > Rb+ > K+ >Na+ >Li+
F－＞C1－＞Br－＞NO3－＞I－＞SCN－＞OH－ 通常认为水化离子半径越大，削弱了静电引力，聚沉作用 减弱。
Li H 2O 0.231nm Na H 2O 0.176nm K H 2O 0.119nm Rb H 2O 0.113nm
k Tr6
Debye相互作用：
UD
122
212
r6
London相互作用：
UL
3 2
h r6
1 2 1 2
12
特点：a.全是负值，表现为吸引力 b.都与r6成反比，为近程相互作用 c.虽然可能同时存在，但普遍存在的只有色散力，且 占绝对优势
两个相同的分子：
UA
UK
5、搭桥作用
Fleer-Lykloma实验：胶体溶液与高分子溶液的 混合方式不同导致稳定情况不同
平躺的多点吸附
链轨：吸附在表面上的部分 链环：伸向溶液中的部分，成环的链 链尾：伸向溶液中的部分，不成环的链
高分子吸附的特点： 1、不可逆性：吸附/脱附速率比为1：2 ×10－6 2、平衡时间：大的高分子需很长时间才能达到吸附平衡
2、胶体稳定机制的理论考虑
高分子稳定胶体的理论必须考虑如下因素：
1)高分子与颗粒表面的相互作用； 2)高分子与分散介质的相互作用； 3)高分子与高分子的相互作用； 4)高分子在表面的各种形态，如队列、环形、尾形
4、胶粒间的总相互作用能
综合考虑颗粒间的范德华引 力和静电斥力，可以解释静 电稳定胶体的稳定机制。总 位能为：
影响溶胶稳定性的因素
4
在其它条件相同情况下，C=K/Z6 与前舒－哈代规则相同：
1;2;3 1/1 : 1/26 : 1/36 =100 : 1.6 : 0.16
(b) 价数相同的反离子的水合半径越小，聚沉 能力越强。
例如: 对一价阳离子,按聚沉能力排列：
H+ > Cs+ > Rb+ > NH4+ > K+ > Na+ > Li+ 对一价阴离子：
正溶胶(Al2O3)
LiCl
NaCl
KCl
1/2 K2SO4 HCl
CaCl2 BaCl2 MgSO4 1/2Al2(SO4)3 AlCl3
58.4 51 50 65 31 0.65 0.69 0.80 0.096 0.093
NaCl
KCl
KNO3 K2SO4 K2Cr2O7 K2C2O4 K3[Fe(CN)6]
(1) 颗粒间的范德华引力
两分子间由于范德华引力产生的势能函数 可以近似用兰纳－琼斯位能函数表示
p
4
r
12
r
6
球形胶体颗粒的位能函数
两个球形胶体颗粒间的位能函数可通 过二重积分求算，近似为：
H
r
VvdW
A 12
r H
(2) 双电层的排斥能
球形胶粒双电层的排斥能可由下式计算：
H
Vr
64n0
k
T
2 0
2
exp( H )
n0 : 单位体积粒子数 κ: 离子氛半径的倒数
r : 粒子半径
物理化学：13.6 溶胶的稳定性和聚沉作用
2021/3/19
18
注意：
“S-H”规则只适用于“不相干”（不与胶粒 反应）的外加电解质。
例如：P1025 表中，在 AgI 负溶胶中，若外加 AgNO3，则反离子 Ag+ 能与 AgI 上吸附的 I 形 成 AgI 而使胶粒表面电荷大大减少，容易聚沉。
因此，相干离子 (Ag+) 的聚沉值比一般不相干 离子要小得多（仅为0.01）。
入第一极小的位置 —— 聚沉。
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9
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
距较远，属松散聚结）。
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11
d）若增大电解质浓度或反离子价数，双电层的厚度
（扩散层）变薄，排斥能VR随 d 下降迅速，则总势能 曲线VT d 中的势垒 Vm也随之减小，直至为零，而使 质点在任何距离上都是吸引占优势，易发生聚沉。
电解质浓度对球形胶粒相互作用能的影响：
浓度↗，双电层厚度↘， VT ↘， Vm↘
2021/3/19
2
一、胶体稳定性的 DLVO 理论
胶体质点间的作用力包括： 1) 范德华吸引力； 2) 双电层重叠排斥力(扩散层的重叠排斥).
胶体的稳定性取决于“吸引力”与 “排斥力”的总效果
2021/3/19
3
1940年代, 前苏联的 Deijaguin、Landau 与荷兰的 Verwey、Overbeek，通过研究 一对胶体质点间的势能随其间距离的变 化曲线，对憎液胶体的稳定性进行了定 量处理，建立了所谓胶体稳定性的 DLVO （四人姓氏）理论。
基础化学教学课件：4.6.3 溶胶的稳定性和聚沉
破坏了原来的电荷平衡； 导致胶体微粒之间的碰撞机会增多； 聚集成较大的颗粒； 使得彼此之间的排斥力减弱。
溶胶的聚沉
影响胶体粒子的热运动平衡，进一步促进了聚沉的发生。 氯化银溶胶中加入一些氯化钠溶液
钠离子浓度 适当
钠离子会进入负电性的氯化银胶粒吸附层
• 中和氯化银胶粒所带来的负电荷而使它聚沉； • 氯离子会进入正电性的氯化银胶粒吸附层； • 减少胶粒的带电量，而使其易于聚集而沉降。
溶胶的聚沉
很少量的电解质就可以引起溶胶聚沉
聚沉值：使一定量的某种溶胶，在规定的时间内发生明显聚沉所需电解质的最小 浓度。
聚沉值越小
聚沉力量越大
聚沉能力 是聚沉值的倒数
溶胶的聚沉
电解质的聚沉规律
1.舒尔策-哈迪价数规则
聚沉能力主要决定于与胶粒带相反电荷的电解质离子价数。
例如，不同价数（例如1、2、3价）的反离子，则聚沉值的比例约为：
F->Cl->Br->NO3->I->SCN->OH-
3.同号离子对聚沉也有影响
同号离子与胶粒之间的强烈的范德华力而产 生吸附，从而改变了胶粒的表面性能，降低 了反离子的聚沉能力。
溶胶的聚沉
1.舒尔策-哈迪价数规则 2.同价离子序 3.同号离子对聚沉也有影响
电解质对溶胶的作 用是比较复杂的。
溶胶的聚沉
溶胶的聚沉
胶体聚沉的方法
加电解质 加与胶体带相反电荷的溶胶
加热
溶胶的聚沉
电解质加入到胶体中
在溶液中电离产生阴阳离子，这些 离子会吸引周围带电的胶粒，起到 桥梁的作用，使得胶粒能够相互聚 合，形成较大的颗粒；
溶胶的聚沉
• 颗粒增大到一定程度； • 重力作用超过颗粒的扩散运动作用；
§6 溶胶的稳定性和聚沉作用
(1) 颗粒间的范德华引力
两分子间由于范德华引力产生的势能函数
可以近似用兰纳－琼斯位能函数表示
p 4 r r
12 6
球形胶体颗粒的位能函数
两个球形胶体颗粒间的位能函数可通 过二重积分求算，近似为：
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 :c
(1) j
( 2) j
:c
( 3) j
6 6 6 1 1 1 ( ) :( ) :( ) 1 2 3
Cj(i) : i 价电解质的聚沉值
当离子在胶粒表面上有强烈吸附或发生表面化学反应时，舒— 哈规则不适用。
58.4 51 50 65 31 0.65 0.69 0.80 0.096 0.093
NaCl KCl KNO3 K2SO4 K2Cr2O7 K2C2O4 K3[Fe(CN)6]
43.5 46 60 0.30 0.63 0.69 0.08
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。
势垒 Eb
H
当粒子的动能3kT/2大于势垒Eb时方能聚沉
4.
溶胶的聚沉
(1) 电解质的聚沉作用
在溶胶中加入少量电解质，可以使胶粒吸
附的离子增加，ζ电势提高，增加溶胶的稳定
性，称为稳定剂。
当电解质的浓度足够大, 部分反粒子进入
紧密层，而使ζ电势降低, 扩散层变薄, 胶粒之间 静电斥力减小而导致聚沉，则称为聚沉剂。
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，外加电解质的离子 价数越低，其聚沉值越大。
8.6胶体稳定性
稳定基团
(2) 絮凝作用：少量大分子化合物
絮凝物：疏松的棉絮状沉淀 原因：大分子的搭桥效应、脱水效应、电中和效应
优点：效率高，絮块大，沉降快
三. 溶胶稳定的DLVD理论
1. 胶粒之间的作用力和势能曲线 (1) Van der Walls 引力（远程力） (2) 静电斥力（近程力） 势能V
Vb
2 H Vr 0 e
3. 溶剂化（水化膜斥力 ）
水化膜的弹性所造成的机械阻力 溶剂化水的粘度比“自由水”粘度大
胶体体系是热力学不稳定体系，动力学稳定体系
二、 溶胶的聚沉
溶胶是热力学的不稳定系统，改变溶胶稳定的条件，会引起溶 胶稳定性的破坏，胶粒间相互聚集，最后沉淀下来，即溶胶的 聚沉。
1．电解质对溶胶稳定性的影响
电解质影响溶胶电性，溶胶对其十分敏感
适量电解质是溶胶稳定必要条件 过多电解质使溶胶发生聚沉 聚沉原因：反离子压缩双电层，使 δ，，= 0时最不稳定 聚沉值：溶胶完全聚沉所需电解质的最低浓度
不同电解质聚沉能力(聚沉值)不同，聚沉值越小，电解质 的聚沉能力越强。
二、 溶胶的聚沉
(3) 有机化合物的离子：通常有强吸附能力，有很强的聚沉能力
(4) 不规则聚沉：逐渐增加电解质，溶胶发生聚沉-分散-聚沉 ξ
30mV
稳 定 区
-30mV
聚 沉 区
稳定区
聚 沉 区
c
二、 溶胶的聚沉
2．溶胶的相互聚沉作用 带相反电荷的溶胶互相混合发生聚沉 水的净化：水中悬浮物(负溶胶) →明矾(正溶胶) 3．大分子化合物的作用 大分子易吸附到胶粒表面，对溶胶的稳定性影响很大 (1) 保护作用：有足量的大分子化合物 原因：高分子覆盖溶胶表面，增加胶 粒对介质的亲和力，由憎液变成亲液 停靠基团
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
3、胶粒间的静电斥力
当颗粒表面带有电荷，在颗粒-溶液界面上即产生扩散双 电层。当它们互相接近，两个双电层相互重叠，即产 生静电斥力
颗粒间的静电斥力使颗粒互相远离，有利于稳定
H
R a
O1
h
dh
H0 O2
ER
64 n0kT
2 0
exp D
0
ER
6 4 a n0 k T
2 0
H
0
0
a
板厚δ ＝0
A：Hamaker常数，与β有关，10－19～10－20J
分散介质对引力位能的影响
有效Hamaker常数
A101 A11
1/2
A 00
1/2
2
1、不管A11、A00相对大小如何，A101总为正值，即在溶剂 或真空中，胶体颗粒之间的van der Waals力总表现为 引力 2、两个胶体颗粒被溶液隔开后，其van der Waals引力总 小于真空中的引力 3、若A11＝A00，则A101＝0，胶体颗粒间无相互吸引作用， 这样的胶体体系至少是聚集稳定的。另外，这意味着 溶剂性质与胶体颗粒性质相同，而溶剂化好的胶体颗 粒似乎能满足这一条件
2、胶粒间的长程van der Waals引力
分子间的van der Waals引力
2 1 2 3 kTr
2
2
2
Keeson相互作用： Debye相互作用： London相互作用：
U
U
U
K
6
2
1 2 2 1
3 h
6
D
r 1 2
2
6
L
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。
ch12.5憎液溶胶的稳定与聚沉
F－>Cl－>Br－>NO3－>I－>OH－
正离子水化能力强, r, 水化能力, 水化层厚,
进入紧密层少, 聚沉能力
负离子水化能力弱, r, 水化能力, 水化层薄,
进入紧密层多,聚沉能力
2. 高分子溶液的聚沉作用 在溶胶中加入相对分子质量很大的线性聚合物高分
, 可使溶胶发生聚沉。
高分子化合物对溶胶之所以可发生聚沉作用, 原因 有三个方面:
Emax
0
x
第二最小值
EA
>Emax时，溶胶不稳定
第一最小值
EA曲线的形状由粒子本性决定，不受电解质影响； ER曲线的形状、位置强烈地受电解质浓度的影响。 电解质浓度对胶体粒子势能的影响：
势
ER
能
电解质浓度： c3> c2> c1
0
c3 c2 c1 E
电解质浓度：
EA
ER，Emax， 溶胶稳定性
一. 溶胶的稳定
我们首先需要了解溶胶稳定的原因，然后才有可 能选择适当的条件，保持或破坏溶胶的稳定性。
1. 溶胶的经典稳定理论DLVO理论
溶胶粒子间的作用力：
引力势能曲线：EA 斥力势能曲线：ER
总作用势能：E = ER + EA
Emax：溶胶发生聚沉时必 势 ER
须克服的“势垒”。
能
E
粒子的平动能 <Emax时，溶胶稳定;
则胶团的结构式：
As2S3 m nHS (n x )H x xH
外加电解质中正离子电价越低，聚沉能力越弱，
聚沉值越大。所以聚沉能力由大到小的顺序为：AlCl3 ＞MgSO4＞KCl 。
(ii) 同价离子，有感胶离子序
正离子水化能力强, r, 水化能力, 水化层厚,
进入紧密层少, 聚沉能力
负离子水化能力弱, r, 水化能力, 水化层薄,
进入紧密层多,聚沉能力
2. 高分子溶液的聚沉作用 在溶胶中加入相对分子质量很大的线性聚合物高分
, 可使溶胶发生聚沉。
高分子化合物对溶胶之所以可发生聚沉作用, 原因 有三个方面:
Emax
0
x
第二最小值
EA
>Emax时，溶胶不稳定
第一最小值
EA曲线的形状由粒子本性决定，不受电解质影响； ER曲线的形状、位置强烈地受电解质浓度的影响。 电解质浓度对胶体粒子势能的影响：
势
ER
能
电解质浓度： c3> c2> c1
0
c3 c2 c1 E
电解质浓度：
EA
ER，Emax， 溶胶稳定性
一. 溶胶的稳定
我们首先需要了解溶胶稳定的原因，然后才有可 能选择适当的条件，保持或破坏溶胶的稳定性。
1. 溶胶的经典稳定理论DLVO理论
溶胶粒子间的作用力：
引力势能曲线：EA 斥力势能曲线：ER
总作用势能：E = ER + EA
Emax：溶胶发生聚沉时必 势 ER
须克服的“势垒”。
能
E
粒子的平动能 <Emax时，溶胶稳定;
则胶团的结构式：
As2S3 m nHS (n x )H x xH
外加电解质中正离子电价越低，聚沉能力越弱，
聚沉值越大。所以聚沉能力由大到小的顺序为：AlCl3 ＞MgSO4＞KCl 。
(ii) 同价离子，有感胶离子序
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2018/11/15 17
高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用
2．高分子化合物对溶胶的稳定作用 在溶胶中加入一定量的高分子化合物或缔合
胶体，能显著提高溶胶对电解质的稳定性，这种
现象称为保护作用，又称之为空间稳定性 溶胶被保护以后，其电泳、对电解质的敏感
性等会产生显著的变化，显示出一些亲液溶胶的
性质，具有抗电解质影响、抗老化、抗温等优良
要的作用。
2018/11/15 16
高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用
高分子化合物絮凝作用的特点： (1) 起絮凝作用的高分子化合物一般要具有链状 结构
（2）任何絮凝剂的加入量都有一最佳值
（3）高分子的分子质量越大，絮凝效率也越高 （4）高分子化合物基团的性质对絮凝效果有十分
重要的影响
（5）絮凝过程与絮凝物的大小、结构、搅拌的速 率和强度等都有关系
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
性质。
2018/11/15
作业：15
18
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。
2018/11/15 5
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： 相当于
100 :1.6 :0.14
1 1
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
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， 势能升高。要使粒子聚结必
0
Va Vr
d
须克服这个势垒。 2018/11/15
粒子间相互作用与其距离的关系曲线
2
溶胶的稳定性
0
Va+Vr
d
粒子间相互作用与其距离的关系曲线
2018/11/15 3
溶胶的稳定性
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。
2018/11/15 10
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：
理论上阐明了 Schulze-Hardy 规则 2018/11/15
14
高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用
1．高分子化合物对溶胶的絮凝作用 在溶胶内加入极少量的可溶性高分子化合物，可
导致溶胶迅速沉淀，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(或桥联)作用。 高分子对胶粒的絮凝作用与电解质的聚沉作用完 全不同： 由电解质所引起的聚沉过程比较缓慢，所得到的 沉淀颗粒紧密、体积小，这是由于电解质压缩了溶胶
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。
2018/11/15 9
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。
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 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。
2018/11/15 12
不同胶体的相互作用
2018/11/15
13
胶体稳定性的DLVO理论大意
7
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 沉能力愈低，这可能与这些相同电性离子的吸附作用
有关
2018/11/15
8
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
粒子的扩散双电层所引起的；
2018/11/15 15
高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用
1．高分子化合物对溶胶的絮凝作用 高分子的絮凝作用则是由于吸附了溶胶粒子以后，
高分子化合物本身的链段旋转和运动，将固体粒子聚
集在一起而产生沉淀。 絮凝作用具有迅速、彻底、沉淀疏松、过滤快、 絮凝剂用量少等优点，特别对于颗粒较大的悬浮体尤 为有效。这对于污水处理、钻井泥浆、选择性选矿以 及化工生产流程的沉淀、过滤、洗涤等操作都有极重
6
1 : 2
6
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ: 3
6
这表示聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比
2018/11/15
这一结论称为Schulze-Hardy规则
6
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：
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 2018/11/15
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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
§14.7
溶胶的稳定性
溶胶的稳定性和聚沉作用
影响聚沉作用的一些因素 胶体稳定性的DLVO理论大意
高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用
2018/11/15
1
溶胶的稳定性
动力学稳定性 抗聚结稳定性 由于溶胶粒子小，Brown运动激烈， 胶粒之间有相互吸引的能量Va和相互排 在重力场中不易沉降，使溶胶具有动力稳定性 斥的能量Vr，总作用能 为Va+Vr。如图所示：
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。
2018/11/15
金值越小，表明高分子保护剂的能力越强。
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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
+ 4
H > Cs > Rb > N H > K > Na > Li
的溶胶的聚沉能力则有如下次序：
不同的一价阴离子所形成的钾盐，对带正电
F > Cl > Br > NO > I
3
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。 2018/11/15
高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用
2．高分子化合物对溶胶的稳定作用 在溶胶中加入一定量的高分子化合物或缔合
胶体，能显著提高溶胶对电解质的稳定性，这种
现象称为保护作用，又称之为空间稳定性 溶胶被保护以后，其电泳、对电解质的敏感
性等会产生显著的变化，显示出一些亲液溶胶的
性质，具有抗电解质影响、抗老化、抗温等优良
要的作用。
2018/11/15 16
高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用
高分子化合物絮凝作用的特点： (1) 起絮凝作用的高分子化合物一般要具有链状 结构
（2）任何絮凝剂的加入量都有一最佳值
（3）高分子的分子质量越大，絮凝效率也越高 （4）高分子化合物基团的性质对絮凝效果有十分
重要的影响
（5）絮凝过程与絮凝物的大小、结构、搅拌的速 率和强度等都有关系
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
性质。
2018/11/15
作业：15
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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。
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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： 相当于
100 :1.6 :0.14
1 1
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
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， 势能升高。要使粒子聚结必
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Va Vr
d
须克服这个势垒。 2018/11/15
粒子间相互作用与其距离的关系曲线
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溶胶的稳定性
0
Va+Vr
d
粒子间相互作用与其距离的关系曲线
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溶胶的稳定性
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。
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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：
理论上阐明了 Schulze-Hardy 规则 2018/11/15
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高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用
1．高分子化合物对溶胶的絮凝作用 在溶胶内加入极少量的可溶性高分子化合物，可
导致溶胶迅速沉淀，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(或桥联)作用。 高分子对胶粒的絮凝作用与电解质的聚沉作用完 全不同： 由电解质所引起的聚沉过程比较缓慢，所得到的 沉淀颗粒紧密、体积小，这是由于电解质压缩了溶胶
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。
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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。
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 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。
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不同胶体的相互作用
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胶体稳定性的DLVO理论大意
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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 沉能力愈低，这可能与这些相同电性离子的吸附作用
有关
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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
粒子的扩散双电层所引起的；
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高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用
1．高分子化合物对溶胶的絮凝作用 高分子的絮凝作用则是由于吸附了溶胶粒子以后，
高分子化合物本身的链段旋转和运动，将固体粒子聚
集在一起而产生沉淀。 絮凝作用具有迅速、彻底、沉淀疏松、过滤快、 絮凝剂用量少等优点，特别对于颗粒较大的悬浮体尤 为有效。这对于污水处理、钻井泥浆、选择性选矿以 及化工生产流程的沉淀、过滤、洗涤等操作都有极重
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1 : 2
6
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ: 3
6
这表示聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比
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这一结论称为Schulze-Hardy规则
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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：
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 2018/11/15
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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
§14.7
溶胶的稳定性
溶胶的稳定性和聚沉作用
影响聚沉作用的一些因素 胶体稳定性的DLVO理论大意
高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用
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溶胶的稳定性
动力学稳定性 抗聚结稳定性 由于溶胶粒子小，Brown运动激烈， 胶粒之间有相互吸引的能量Va和相互排 在重力场中不易沉降，使溶胶具有动力稳定性 斥的能量Vr，总作用能 为Va+Vr。如图所示：
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。
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金值越小，表明高分子保护剂的能力越强。
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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
+ 4
H > Cs > Rb > N H > K > Na > Li
的溶胶的聚沉能力则有如下次序：
不同的一价阴离子所形成的钾盐，对带正电
F > Cl > Br > NO > I
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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。 2018/11/15