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胶体化学第5章胶体的稳定性

胶体化学第5章胶体的稳定性

体的移动速度来计算电渗和电动现象,从而判断胶体的稳定性。
02 03
沉降法
沉降法是通过测量胶体在重力场中的沉降速度来判断其稳定性。如果沉 降速度很快,说明胶体的稳定性较差;如果沉降速度很慢,说明胶体的 稳定性较好。
光学法
光学法是通过观察胶体在光学显微镜下的形态来判断其稳定性。如果观 察到明显的聚沉现象,说明胶体的稳定性较差;如果没有观察到明显的 聚沉现象,说明胶体的稳定性较好。
反絮凝
是指通过某些措施使已经 絮凝的胶体重新分散成小 聚集体的过程。
04 胶体的应用
胶体在化学工业中的应用
胶体在化学工业中有着广泛的应用, 如涂料、颜料、粘合剂、印染等。胶 体作为分散相,能够提高产品的性能 和稳定性,改善产品的外观和手感。
胶体在化学工业中还可以用于制备功 能性材料,如光敏材料、电绝缘材料 ห้องสมุดไป่ตู้磁性材料等,以满足不同领域的需 求。
A
B
C
D
电子信息领域
利用胶体化学制备高性能的电子材料和器 件,推动电子信息技术的进步和发展。
能源与催化领域
利用胶体化学制备高效催化剂和燃料添加 剂,提高能源利用效率和减少环境污染。
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THANKS
分散剂的作用
分散剂可以降低胶体粒子 之间的相互作用力,使胶 体粒子在介质中均匀分散。
分散剂的种类
常用的分散剂包括表面活 性剂、高分子物质等。
胶体的絮凝与反絮凝
胶体的絮凝
是指在某些条件下,胶体 粒子通过相互作用形成较 大聚集体的现象。
絮凝的条件
电解质、高分子物质、温 度变化等都可能引起胶体 的絮凝。
根据分散相粒子的大小,胶体可 分为粗分散体系、溶胶、高分子 溶液和缔合胶体等。

讲-第章-胶体的稳定性

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

第五章 胶体稳定性

第五章 胶体稳定性
物具有稳定作用。
精品课件
5.6 高分子化合物的稳定作用
(2)溶胶被保护后,物化性质发生变化 (3)吸附需要时间,高分子化合物添加方法
和顺序对溶胶的稳定性有影响。 (4)常用“金数”或“红数”来表示大分子
溶液对金溶液的保护能力。金值越小,保 护剂的能力越强。
为了保护10cm3 0.006%的金溶胶,在加入1 cm310% 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。
H : 离子之间的最
5.2 DLVO理论
低电位情况下:
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5.2 DLVO理论
3.胶体粒子之间的位能曲线
VVaVr
球形颗粒
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5.2 DLVO理论
当粒子的动能大于势垒时方 能聚沉。
能垒大于15KT可阻止热运动 产生的聚沉。
第一最低位能点:聚沉 沉淀,紧密、稳定
第二最低位能点:胶体稳定 结构疏松,触变性。
5.2 DLVO理论
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5.2 DLVO理论
2. 双电层的排斥能
高电位:
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5.2 DLVO理论
球形粒子
Vr 64rn0 2kT0 2exp(H)
z e0
0
e 2kT
z e0
1
e 2kT 1
n0 : 单位体积粒子数 ψ0:粒子表面电势
r : 粒子半径 精品课件
ε: 介电常数 κ: 离子氛半径的倒
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
r H
H: 两球表面之间的最短距离 r : 胶粒半径 A:Hamaker常数 (与物质有关 10-19~10-20 J)

第五章 胶体的稳定性(精心制作)

第五章 胶体的稳定性(精心制作)

高分子的絮凝作用和保护作用
2020/4/5
5.2 高分子化合物的絮凝作用
据研究分析,最佳值大约为固体 粒子表面吸附高分子化合物达到饱 和时的一半吸附量。因为这时高分 子在固体粒子上架桥的给予最大。
2020/4/5
用聚丙烯酰胺 絮凝3 ~ 5目硅胶悬浮体
5.2 高分子化合物的絮凝作用
3 絮凝剂的分子量 絮凝剂的分子质量越大则架桥能力越强,絮凝效率也越高。 絮凝剂
价数的六次方成反比。即:
M
:M
2
: M 3
100 :1.6 : 0.3
1
6
:
1
6
:
1
6
1 2 3
上式括号中的分母就相当于反离子的价数,这个规则称为
Schulze-Hardy规则。
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5.1 电解质的聚沉作用
一价离子的聚沉值:25~150mmol/L之间 二价离子的聚沉值:0.5~2mmol/L之间 三价离子的聚沉值:0.01~0.1mmol/L之间
与胶粒所带电荷相同的离子称为同号离子,一般来说他们对胶 体有一定的稳定作用,特别是高价离子或有机离子,在胶粒表面 特性吸附后可降低反离子的聚沉作用。
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5.1 电解质的聚沉作用
4 不规则聚沉
有时少量的电解质使溶胶聚沉,电解质浓度高时沉淀又重新分散成 溶胶,并使胶粒所带电荷符号改变,浓度再高时,又使溶胶再次聚沉。 这种现象称为不规则聚沉。此时,电解质的浓度已经很高,再增加电 解质也不能使沉淀再分散。多发生在高价反离子或有机反离子为聚沉 剂的情况。
作用物质
电解质
高分子
沉淀特点 缓慢、颗粒紧密 迅速、沉淀疏松、过滤快、絮凝剂用

胶体的稳定性

胶体的稳定性

聚沉值
使溶胶发生明显聚沉时外加电解质的最小 浓度称为该电解质对该溶胶的聚沉值 浓度称为该电解质对该溶胶的聚沉值
聚沉能力
聚沉能力=1/聚沉值 聚沉能力=1/聚沉值
解释: 解释:
ci ↑ I ↑
κ↑
VR ↓↓ V ↓↓
斥力不足以克服引力——聚沉 聚沉 斥力不足以克服引力 聚沉值: 聚沉值:
∂V
V = V A + VR = 0
(3)法扬斯(Fajans)规则 法扬斯(Fajans)规则 能与晶体的组成离子形成不溶物或难电离化合物的 异电离子优先被吸附,具有强的聚沉能力。 异电离子优先被吸附,具有强的聚沉能力。
(4)不规则聚沉 有时,少量电解质使溶胶聚沉,电解质浓度高时, 有时,少量电解质使溶胶聚沉,电解质浓度高时, 又重新分散,浓度再高又聚沉,此为不规则聚沉, 又重新分散,浓度再高又聚沉,此为不规则聚沉,多发 不规则聚沉 生在以大离子或高价离子为聚沉剂的情况——大离子或 生在以大离子或高价离子为聚沉剂的情况 大离子或 高价离子引起电动电势反号。 高价离子引起电动电势反号。 (5)有机离子一般具有较强聚沉能力——特殊吸附力 有机离子一般具有较强聚沉能力 特殊吸附力 (6)同号离子的影响 大的同号有机离子因与质点强烈的van 大的同号有机离子因与质点强烈的van der Waals 引力而被吸附,从而改变质点的表面性质。一般说来, 引力而被吸附,从而改变质点的表面性质。一般说来, 大的或高价的负离子对于负溶胶有一定稳定作用, 大的或高价的负离子对于负溶胶有一定稳定作用,大的 或高价正离子对于正溶胶有一定稳定作用。 或高价正离子对于正溶胶有一定稳定作用。
-
- + + ++ + + + ++

第8章 胶体分散体系稳定性(共46张PPT)

第8章  胶体分散体系稳定性(共46张PPT)
28
8.2.2 慢聚沉:
• 当质点之间有势垒存在时,势垒的作用相当于质点 之间存在一斥力,在其作用下,质点向彼此远离的 方向扩散。
• 于是,慢聚沉的聚沉速度常数 Ks 比快聚沉小〔应加 一阻力校正项〕:
U
K K exp( m )
s
r
kT
〔Ks 即 Kslow 〕
B
• 式中 Kr 相当于碰撞频率,Vm 势垒相当于慢聚沉过
14
8.1.3 总的势能曲线
系统的总势能为斥力势能和引力势能的加和。
UUAUR
以总势能对距离作图, 即得总势能曲线
Umax为势垒
当粒子的动能大于势垒时方能聚沉
势垒的上下决定了胶体的稳定性
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当颗粒动能较小时,不能越过能垒而相互靠近; 只有当动能很高时,方能越过能垒而聚沉。这就很好 地说明了溶胶是一种亚稳的系统。
M 1 :M 2:M 3 (1 )6:(1 )6:(1 )6 1 :6:7 429 1 ccccccccc 2 3
CCC:临界絮凝浓度〔临界聚沉值〕
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临界聚沉浓度
胶体的稳定性取决于总势能曲线上的势垒的大小。那 么就可以定性地把是否存在势垒作为判断胶体稳定与否的 标准。
势垒的高度随溶液中电解质浓度的增大而降低,
ψ0为正值,随距离增大呈指数衰减。 (4) 参加电解质对引力势能影响不大,但对斥力势能的影响却十分显著
从电解质对胶体粒子势能的影响看, 当电解质的浓度或价数增加使溶胶发生聚沉时, 所必须克服的势垒高度和位置皆发生变化。
(b) 聚沉值与分散介质介电常数的立方成正比
22
DLVO理论总结〔1〕
胶粒既存在斥力势能,也存在引力势能。前者是带电胶粒靠
4

胶体的稳定性

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

高一化学胶体课件

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。
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一、胶粒间的范德华吸引能
a、永久偶极之间
1、分子间的范德华吸引能
b、色散吸引能
c、诱导偶极与永久偶极之间
对于同种分子 分x6
式5-1 (六次律)
式中: 分 :分子间总的范德华引-2
x:分子间距离 T:绝对温度 k:波尔兹曼常数
α:分子的极化度 h:普朗克带数 v:电子振动的特征频率
胶粒当着无限长、无限厚的平板,即可算出它们之间的范德华吸引能:
用无规律可循。
对于As2s3负溶胶 KCl
49.5mmol/L
HCOOK
85mmol/L
KAc 柠檬酸钾
110mmol/L 240mmol/L
4、不规则聚沉 以高价离子或大的反离子作聚沉剂时,由于其在胶体
质点上的强烈吸附。电解质浓度超过聚沉值时,溶胶聚 沉。继续加入电解质,质点吸附大或高价反离子而重新 带电,溶胶分散稳定,再加入电解质,由于反离子作用 使溶胶重新聚沉。 5、混合电解质的聚沉 ①加和性:电解质的聚沉各自独立,混合电解质的聚沉 是两者的加和。
三、聚沉的实验规律
1、schulze-hardy规则(符号价数法则) 起聚沉作用的主要是反离子,离子价数越高,其聚沉
率也越高。 一价离子的聚沉值:25~150mmol/L之间 二价离子的聚沉值:0.5~2mmol/L之间 三价离子的聚沉值:0.01~0.1mmol/L之间
即M :M :M =100:1.6:0.3≈ + 2+ 3+
除少数极性分子外,大多数分子色散力相互作用在三种作用中 占支配地位,且只有色散力的相互作用具有加合性,而其它两种作 用力推广到分子集合时就相互抵消而大大消弱。因此,讨论胶粒间 的相互作用时,起作用的主要是色散力的相互作用。
2、胶粒间的范德华吸引能 Londen和Hamake假设: 胶粒间的吸引能等于组成它们的各分子对之间吸引能的加和,如将
简便方法:通过聚沉系列实验,以As2S3的负溶胶用 NaCl聚沉为例。
取5支试管,分别装入5mlAs2s3溶胶,另取5支试管,分 别装入不浓浓度的NaCl溶液5mL
M:0.02 0.04 0.05 0.06+ 0.08+ mol/L 两两混合(10ml),静止2小时,观察那些试管有沉淀。 若仅0.06,0.08有沉淀,说明聚沉值在0.05~0.06之间。在 该浓度范围内取5个点,重复上面的实验,浓度即可被求精 一步,最后取有沉淀的最小浓度为聚沉值。 溶胶浓度的大小,试验条件都影响聚沉值。 T上升,胶粒碰撞上升;介质粘度下降,聚沉值下降。 聚沉值越小表明该电解质对该溶胶的聚沉能力越强,所 以常用聚沉值的倒数表示聚沉率。
§5-1 电解质的聚沉作用
一、聚沉与老化
聚沉:胶粒聚集变大而沉淀的过程,与沉淀反应不同, 因聚沉电解质的量远少于沉淀量,其间不存在当量关系。
老化:由于小颗粒具有大的溶解度,静止时,溶液中的 小颗粒溶解,大颗粒长大,直到形成分散度较单一的大颗粒 ,这一过程称为老化。
二、聚沉值及其测定方法
聚沉值:在指定条件下,使溶胶聚沉所需电解质的最 低浓度,以mol/L表示。
上世纪四十年代,由苏联学者Derjaguin和Landau, 荷兰学者Verwey和Overbeek提出。
DLVO理论是目前对胶体稳定性和电解质的影响解释得 比较完善的理论。
胶体质点因范德华引力而相互接近时又因双电层相互 重叠而相互排斥;溶胶的稳定性取决于双电层斥力与范德 华引力的相对大小。如排斥胜过吸引而占优势,则溶胶稳 定;如吸引胜过排斥,则溶胶聚沉。
16∶
1
6∶
16
1 2 3
聚沉值与离子价数的6次方成反比,即schulze-hardy
规则。除了反离子外,同号离子的性质、大小均对聚沉值
有影响。
2、离子大小 聚沉值的大小与水化离子半径有一定关系,同价离子、
离子水化半径小,聚沉能力大,水化半径越大,越不易被胶 粒吸附(静电引力越弱),聚沉能力越弱,对一价离子犹其 明显。
虽然溶胶本质上是热力学不稳定体系,但实际上它总能稳定一定 时间,有时可长达数年,数十年之久。使溶胶稳定的因素之一是它 的动力性质,显然由于粒子的布朗运动,可以保持它的动力学稳定 ,但运动不可避免地要相互发生碰撞而聚集。如果每次碰撞都有效 的话,则所有的溶胶会在几秒甚至更短的时间内聚沉。但事实并非 如此,这说明还存在着使溶胶粒子相互排斥而使它稳定的一些因素 ,这即是本章要介绍的内容。
一价正离子:H+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+ 一价负离子:F->IO3->H2PO4->BrO3->Cl- >ClO3-
>Br->I->CNS3、同号离子的影响
感胶离子序
与胶粒重带电荷相同的离子称同号离子。
大的或高价负离子对负溶胶有一定的稳定作用。同样大
的或高价正离子对正溶胶也有一定的稳定作用,但这种作
②对抗性:电解质的聚沉作用相互削弱,混合电解质的 聚沉作 用比加和性予示的弱。
③协同效应:电解质的聚沉作用因另一电解质的存在而 加强。
6、溶胶的相互聚沉
指电性相反的溶胶混合发生聚沉,聚沉程度与两种溶 胶的比例有关,在等电点附近聚沉最完全。
个别同性溶胶也能互沉,如在As2s3及S=该为负溶胶。
§5-2 DLVO理论
高价离子,电荷作用是主要的,离子大小的影响不如一 价离子显著,所以聚沉值的变化范围较小。
大的有机离子,由于与胶粒间强的范德华引力,所以聚 沉能力比同价金属离子要大得多。
C12H25(CH)3N+,对AgI负溶胶的聚沉值为0.01mmol/L。 K+、Na+,对AgI负溶胶的聚沉值分别为135、140mmol/L 若将各离子的聚沉能力按大小排列,则:
胶体的稳定性
胶体粒子有很大的表面积,体系的自由能也很高,所以粒子有 自动聚集以降低表面能的倾向。粒子由小变大的过程叫聚集过程。 如果聚集的最终结果导致粒子从溶液中沉淀析出,则称为聚沉过程 。为了加速聚集,可用其它物质作聚沉剂,如电解质。从聚沉过程 得到沉淀的粒子,一般比较紧密,过程比较缓慢。如加入高分子物 质或高价异号离子,则所产生的沉淀粒子堆集比较疏松。这种沉淀 物称之为絮凝物。这种过程称为絮凝过程,絮凝物的沉淀比较迅速 ,有时几分钟即可完成,沉淀中还可能带有部分溶剂。
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