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（4）层流和湍流
层流：体系的流动处于恒稳状态，体系中任何一
点的流速（包括大小、方向）不随时间而改变。 只有在层流条件下，牛顿公式才成立。
湍流：当流速超过某一限度时，有不规则的或随
时间而改变的旋涡生成，此时为湍流。牛顿公式 不适合湍流条件下的使用。
雷诺系数（Re）：描述液体的流体状况

Re = vdρ/η
切应力
由于速度梯度的存在,流动较慢的液层阻滞较快液 层的流动,因此.液体产生运动阻力.
为使液层维持一定的速度梯度运动,必须对液层施 加一个与阻力相反的反向力.
在单位液层面积上施加的这种力,称为切应力
τ(N/m2).
切变速率(D)

D=d v /d x (S-1)
切应力与切变速率是表征体系流变性质的两个基 本参数
在外加电场作用下， 分散介质的定向移动现 象称为电渗。
在外加电场作用下， 分散相和分散介质的相 对移动现象统称为电动 现象。
(+)
(-)粘土2. 源自粒的带电特征 (1) 吸附由于胶粒颗粒度小,具有巨大的表面能,因此 有吸附分散介质中的离子,以降低其表面能的趋 势。
Fajans Rule 具有与胶粒化学组成相同的离子优先被吸附。
(2)牛顿公式和黏度
流动时液体内部形成速度梯度,故产生运动阻力,切 应力反映此阻力大小. τ= ηdv/dx =ηD（牛顿公式） η液体粘度
黏度定义:将两块面积为1m2的板浸于液体中,两板距 离为1米,若加1N的切应力,使两板之间的相对速率 为1m/s,则此液体的黏度为1Pa.s。
牛顿液体：符合牛顿公式的流体。 黏度只与温度有 关，与切变速率无关， τ与D为正比关系。
③ φ只取决于被吸附的离子和溶胶中的反号 离子的活度,而ζ电势的值还与溶胶中外加 电解质有关。
当溶胶中有外加电解质存在时，可使紧密
层中反粒子浓度增加，扩散层变薄， ζ电 势的绝对值减小，甚至变为零或相反的值。
④ 胶粒的电泳速率与ζ电势的关系：
r E 4
ε：分散介质的介电常数 η：分散介质的粘度 E ： 外加电场强度
Re超过1400-2000临界值时，层流变为湍流。
2.稀分散体系的黏度
稀分散体系: 黏度与切应力无关,仅用黏度可表示其流变
性质.符合牛顿流体的流变性质及变化规律.纯液 体、低分子稀溶液和稀分散体系符合此体系。 影响稀分散体系黏度的因素 分散相浓度的影响 温度的影响 质点形状的影响 质点大小的影响 电荷对黏度的影响
若溶液显碱性 H2SiO3 → HSiO3+ + H＋
H＋进入溶液，而使胶粒带负电
3. 胶粒的双电层结构
Helmholtz 平板电容器理论
+ + + + + +
_ _ _ _ _ _
φ
Gouy－Chapman 扩散双电层模型
＋_
＋ ＋
_
φ
＋ ＋
_
ζ电势
＋ ＋
_
+_ +
_
_
_ _
_
紧密层 扩散层
Stern扩散双电层模型
非牛顿液体：不符合牛顿公式 τ/D=f（D），以ηa表 示一定（τ/D）下的黏度，称表观黏度。
（3）黏度测定的方法
毛细管黏度计 用于测定液体、溶液和胶体溶液的黏度，主要使 用于牛顿流体。
转筒式黏度计 适用于非牛顿流体的黏度测定，用于测定流体流 形。
锥板式黏度计 适用于非牛顿流体的年黏度测定。切变速率范围 较大。
紧密层（Stern层） 滑移界面（Stern面）
＋－
＋
－
＋－ －
＋
－
＋－
＋
－
φ
＋－
＋
－
＋－
ζ
＋ ＋－
－
反号离子 溶剂分子 扩散层
扩散双电层模型
吸附离子
胶粒表面
紧密层 (离子和溶剂化分子）
反号离子
扩散层
ζ电势： 胶粒表面滑移界面处的电势。
胶粒表面热力学电势φ和电动电势（ζ电势） 的区别：
① 发生在不同的部位； ② 大小不同，一般情况下ζ电势只是热力学 电势的一部分，其绝对值小于φ。
• （1）水中胶粒Zata电位及影响混凝效
果的研究
• —《包头钢铁学院学报》
• （2） 膨润土及其酸化土、碱处理酸化土的电
动性质研究
• ——《北京师范大学学报》 • （3）蒙脱石黏土/水分散体系中颗粒的性质 • ——《油田化学》 • （4）河口悬浮粒子Stern电位的测定方法 • ——《黄渤海海洋》
3.5 胶体的流变性
流变性:物质在外力作用下的变形和流动性质 研究胶体流变性质 (1) 研究胶体质点的大小、形状以及质点与介质间
的相互作用 (2) 解决生产中的重要问题（油漆、牙膏、陶土成
形、照相乳剂的涂布、钻井用泥浆等）
1.基本概念与术语
(1)切变速度与切应力
x
v



将流动着的液体看作许多相互平行移动的液层, 各 层速度不同,形成速度梯度(dv/dx),这是流动的基本 特征.
3.浓分散体系的流变性质
流变曲线：切变速率D与切应力τ的关系曲 线（表征浓分散体系的流变性质）。
通过流变曲线特性将浓分散体系分为牛顿 型、塑性型、假塑性型、胀性型流体、触 变型流体
不同流型的分散体系的应用
作业：
• 请思考与回答下列问题： • （1）胶体具有动力性质、光学性质、电学
性质等。上述三种性质中的那一种性质有 助于了解胶体体系的稳定性？说说你所知 道的测定胶体电学性质的一些实验方法， 并举例说明。 • （2）什么是液体的流变性？如何表征不同 液体的流变性？举例说明研究液体流变性 质的应用。
例： AgNO3 + KI →AgI + KNO3 若 AgNO3过量，则AgI胶粒吸附Ag＋ 而带正电 若 KI过量，则AgI胶粒吸附I－ 而带负电。
(2) 电离 SiO2 溶胶表面水解 SiO2 ＋ H2O → H2SiO3
若溶液显酸性 H2SiO3 → HSiO2+ + OH-
OH－进入溶液，而使胶粒带正电
胶体与界面化学 导论（七）
—环境工程专业
3.4 胶体的电学性质 Electric properties of colloid
1. 电动现象
(1) 电泳(electrophoresis)
在外加电场作用下，胶 体粒子在分散介质中定向移 动的现象称为电泳
(+) (-)
(2) 电渗(electro-osmosis)
4. 溶胶的胶团结构 K+ AgNO3 + KI →AgI + KNO3
K+
KI过量
(AgI)m
胶团 胶粒
胶核
[(AgI)m nI-,(n-x)K+]x- xK+
紧密层 扩散层
• 胶粒 = 胶核 +被吸附离子 + 紧密层 反离子
• 胶团 = 胶粒 + 扩散层反离子
《电动电位的测定及应用》文献导读