第13章[3]_胶体化学-应用化学1

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二、溶胶的聚沉 导致溶胶聚沉主要因素： 导致溶胶聚沉主要因素： 外加电解质、 外加电解质、温度变化、 温度变化、溶胶浓度， 溶胶浓度，不同电性 溶胶的互相影响等。 溶胶的互相影响等。 1.电解质的聚沉作用 1.电解质的聚沉作用 电解质的作用是降低电动电势。 电解质的作用是降低电动电势。 当电动电势小于某一值时， 当电动电势小于某一值时，溶胶开始聚沉， 溶胶开始聚沉，此时的 电动电势称临界电势 临界电势。 临界电势绝对值越小， 电动电势称 临界电势 。临界电势绝对值越小 ，聚沉越 临界电势为零时， 胶体稳定性最低， 聚沉最快。 快，临界电势为零时 ，胶体稳定性最低 ，聚沉最快 。
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§1313-5
溶胶的稳定性和聚沉作用
一、溶胶的稳定性及DLVO理论( Derjaguin- LandauWerwey- Overbeek) 1. 溶胶相对稳定的原因 溶胶是高度分散的、 溶胶是高度分散的、多相的、 多相的、热力学不稳定 ① 高分散使胶粒具有动力稳定性 体系， 体系，但在一定条件下又能相对稳定地存在相当 ② 胶粒表面双电层的稳定作用 长的时间， 长的时间 ，如：半径为1.5×10-9m的金质点下降 -8m的苯质点下降0.01m —— 胶体的抗聚结稳定性 0.01m需3.5年，半径为 10 需12年。 ③ 溶剂化的稳定作用
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中国石油大学( 中国石油大学(华东) 华东) 两胶粒相距较远时， 两胶粒相距较远时，离子氛尚未重合， 离子氛尚未重合，粒子间“远距 离”吸引力起作用， 吸引力起作用，引力占优势， 引力占优势，曲线在横轴以下， 曲线在横轴以下，总 位能为负； 位能为负； 两胶粒相距较近时， 两胶粒相距较近时，离子氛重叠， 离子氛重叠，斥力起作用， 斥力起作用，总位 能逐渐上升为正值， 能逐渐上升为正值，至一定距离处， 至一定距离处，位能最大 — E0 ， 表明胶粒不能进一步靠近， 表明胶粒不能进一步靠近，或者碰撞后又分开； 或者碰撞后又分开；如能克 服这个能垒， 服这个能垒，位能即迅速下降， 位能即迅速下降，表明胶粒间距很近时， 表明胶粒间距很近时， 吸引能EA随胶粒间距变小而激增， 随胶粒间距变小而激增，使引力又占优势， 使引力又占优势，位 能下降为负值， 能下降为负值，意味着胶粒将发生凝聚。 意味着胶粒将发生凝聚。
+
总 位 能 ER ET E0 EA
胶 胶间 距 距
ER—胶粒靠近时排斥 能增加的情况 EA—吸引能随胶粒间 距的变化情况 ET—总位能( 总位能(ER+EA） 与胶粒间距的 关系
0
-
结论： 结论：使胶粒聚集， 使胶粒聚集，必须克服能垒， 必须克服能垒，这是胶体体系一定 时间具有“稳定性”的原因。 的原因。
3.电动电势是指 电动电势是指______ 是指______的电势差 ______的电势差 (a) 固体表面与滑移面 (b) 固体表面与溶液本体 (c) 滑移面与溶液本体 (d) Stern面与溶液本体 4.电动现象的表现是______ (a) 电渗现象 (c) 沉降电势和流动电势 (b) 电泳现象 (d) 以上的表现都是电动现象
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1）聚沉值和聚沉能力 聚沉值： 聚沉值：引起溶胶明显聚沉所需外加电解质的最小浓度 聚沉能力： 聚沉能力：聚沉能力＝ 聚沉能力＝1/聚沉值 1/聚沉值 聚沉能力主要决定于胶粒带相反电荷的离子的价数。 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舒尔茨舒尔茨-哈代 (Schulze-Hardy)规则。 规则。
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10. 用等体积的0.05 mol ⋅ m
−3
AgNO3溶液和0.1
mol ⋅ m −3
(a)
KI溶液混合制备的AgI 溶胶， 溶胶，在电泳仪中胶粒向_______ 在电泳仪中胶粒向_______ (a)正极移动 (b)负极移动 (c)不移动 (d)不能确定
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DLVO理论的基本要点 （1）、胶团之间既存在斥力势能 ）、胶团之间既存在斥力势能， 胶团之间既存在斥力势能，也存在吸力势能 斥力来自静电斥力， 斥力来自静电斥力，引力来自范德华力——长程作用力 （2）、胶体体系稳定与聚沉取决于斥力势能和吸力势能的相对 ）、胶体体系稳定与聚沉取决于斥力势能和吸力势能的相对 大小； 大小；斥力> 斥力>吸力， 吸力，稳定； 稳定；斥力< 斥力<吸力， 吸力，聚沉； 聚沉； （3）、斥力势能 ）、斥力势能、 吸力势能、总势能随粒子间距离而变； 总势能随粒子间距离而变； 斥力势能、吸力势能、 （4）、加入电解质对吸力势能影响不大 ）、加入电解质对吸力势能影响不大， 加入电解质对吸力势能影响不大，对斥力势能影响大； 对斥力势能影响大；
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② 胶粒间的斥力 胶粒间的斥力本质上源于双电层的电场斥力。 胶粒间的斥力本质上源于双电层的电场斥力。
- -+ + ++ + - ++ + + - -
- + + ++ - ++ + ++ - - -
-
- + + ++ + + + ++
11、固体物质与极性介质(如水溶液)接触后， 接触后，在相之间出现双电层， 在相之间出现双电层， 所产生的电势是指________ (a) 滑动液与本体溶液间电势差 (b) 固体表面与本体溶液间电势差 (c) 紧密层与扩散层之间电势差 (d) 小于热力学电势
(b)
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(b) 1.胶体溶液在外加直流电场作用下 1.胶体溶液在外加直流电场作用下， 胶体溶液在外加直流电场作用下，向某一电极作定向运动的是_______ 向某一电极作定向运动的是_______ (a) 胶核 (b) 胶粒 (c) 胶团 (d) 紧密层 2.悬浮于液体介质中的固体微粒在外力作用下急速与介质分离， 悬浮于液体介质中的固体微粒在外力作用下急速与介质分离，从而液 体表面层与底层之间产生电势差的现象叫_______ （a）电泳 （b）电沉积 （c）沉降电势 （d）流动电势 （c）
(c)
(d)
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5.决定胶粒电泳速度的电学量是______ (a) 固体表面电势 (c)电动电势 (b) Stern电势 (d)异电离子价态
(c)
6.电渗现象表明胶体系统中________ (a) 胶体粒子是电中性的 (c) 胶体粒子是带电的 (b) 分散介质是电中性的 (d) 分散介质也是带电的
-
+ + + -- + --- +++ ++ -- - -
- -
计算表明这种斥力是胶粒间距离的指数函数， 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。 稳定性的主要因素。
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③溶胶的稳定性取决于胶粒的吸引能和排斥能的总效应
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例如对于给定的溶胶， 例如对于给定的溶胶，异电性离子分别为一、 异电性离子分别为一、二、三 价，则聚沉值的比例为： 则聚沉值的比例为：
(d)
7.根据双电层理论， 根据双电层理论，一溶胶带正电或负电的决定因素是_____ (a) 胶核选择吸附离子 (c) 胶核比表面大小 (b) 配制溶胶的方法 (d) 稳定剂与胶核本身性质
(d)
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(a) 8.在AgNO3溶液中加入稍过量KI溶液， 溶液，得到溶胶的胶团结构可表示为________ (a) [(AgI)m·nI－·(n-x)·K＋]x－·xK＋ (b) [(AgI)m·nNO3－·(n-x)K＋]x－·xK＋ (c) [(AgI)m·nAg＋·(n-x)I－]x－·xK＋ (d) [(AgI)m·nAg＋·(n-x)NO3－]x＋·xNO-3 9.有两个连通的容器， 有两个连通的容器，中间用一个AgCl做成的多孔塞， 做成的多孔塞，塞中细孔及两容器中分 别充满了0.02M与0.20M的NaCl溶液， 溶液，在多孔塞两边插入两电极并通直流电， 在多孔塞两边插入两电极并通直流电， 发生下列哪种情况________ (a) 向负极运动， 向负极运动，浓溶液比稀溶液流动快 (b) 向正极运动， 向正极运动，浓溶液比稀溶液流动快 (c) 向负极运动， 向负极运动，浓溶液比稀溶液流动慢 (d) 向正极运动， 向正极运动，浓溶液比稀溶液流动快 (c)
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2. 胶体稳定理论——DLVO理论 ① 胶粒间的引力 胶粒间的引力本质上是远程V.D.W力。 这种引力与距离的三次方成反比（ 这种引力与距离的三次方成反比（普通分子V.D.W 力与距离的六次方成反比）。 力与距离的六次方成反比）。与普通分子比较 ）。与普通分子比较， 与普通分子比较，胶粒间 引力随距离增加缓慢减小， 引力随距离增加缓慢减小，此力称为远程力。 此力称为远程力。
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请解释什么是电泳现象？ 请解释什么是电泳现象？什么叫电渗现象？ 什么叫电渗现象？电泳现象说明什么问题？ 电泳现象说明什么问题？ [答]：电泳： 电泳：在电场作用下， 在电场作用下，固体分散相的粒子在液体介质中作定向移动的现象。 固体分散相的粒子在液体介质中作定向移动的现象。 电渗： 电渗：在电场作用下， 在电场作用下，若固相不动， 若固相不动，而液体在电场中发生定向移动的现象。 而液体在电场中发生定向移动的现象。 电泳现象表明胶粒带电， 电泳现象表明胶粒带电，同时可以确定胶粒带电的符号。 同时可以确定胶粒带电的符号。 比较电动电势和热力学电势的异同。 比较电动电势和热力学电势的异同。 答：热力学电势是指固体表面与溶液本体之间的电势差 热力学电势是指固体表面与溶液本体之间的电势差， 是指固体表面与溶液本体之间的电势差，是双电层的总电势， 是双电层的总电势，其 值取决于溶液中的定势离子 值取决于溶液中的定势离子的浓度 定势离子的浓度， 的浓度，而与其它离子无关。 而与其它离子无关。 电动电势是指相对滑移面与溶液本体之间的电势差 电动电势是指相对滑移面与溶液本体之间的电势差， 是指相对滑移面与溶液本体之间的电势差，它与电动现象密切相关， 它与电动现象密切相关，故 称为电动电势， 称为电动电势，其值小于热力学电势且受外加电解质的影响很大。 其值小于热力学电势且受外加电解质的影响很大。 增大电解质浓度对溶胶粒子扩散层的厚度、 增大电解质浓度对溶胶粒子扩散层的厚度、电动电势、 电动电势、电荷密度和电动性质有何影响？ 电荷密度和电动性质有何影响？ 答：增大外加电解质的浓度， 增大外加电解质的浓度，会使更多的反离子进入紧密层中， 会使更多的反离子进入紧密层中，同时通过离子交换 或压缩作用使扩散层的厚度减小， 或压缩作用使扩散层的厚度减小，电动电势亦会随之降低， 电动电势亦会随之降低，溶胶粒子的电泳速度将 减慢。 减慢。当扩散层被压缩到与紧密层相重叠时， 当扩散层被压缩到与紧密层相重叠时，电势降低为零， 电势降低为零，这时胶粒不带电荷， 这时胶粒不带电荷， 称为等电点 称为等电点。 等电点。 1