第六章 胶体与大分子溶液.ppt

2．溶胶的电学稳定性 由胶团结构可知，同一溶胶中的胶粒都带有同种电荷，当胶粒相互靠近时，由于静电斥力作用而分离，阻止胶粒间彼此接近；使溶胶保持其稳定性。静电斥力作用的大小与电势有关，电势的绝对值越大，静电斥力作用越大，胶粒的稳定性越大。 3．溶剂化的稳定作用 胶团中的离子都是溶剂化的，若溶剂为水，则称为水化，结果在胶粒周围形成水化层。当胶粒相互靠近时，水化层被挤压变形，而水化层具有弹性，造成胶粒接近时的机械阻力，从而防止了溶胶的聚沉。 溶胶的布朗运动、静电排斥力及溶剂化作用是溶胶稳定的原因，其中胶粒带电产生静电斥力是溶胶稳定的主要原因。 第四节 胶体的稳定性 一、电解质的聚沉作用 （二）溶胶的聚沉 溶胶在理化因素作用下，分散度降低，分散相颗粒变大，最后从介质中沉淀析出的现象称为聚沉。对溶胶聚沉影响最大，作用最敏感的是电解质。 1．电解质对聚沉的影响 溶胶受电解质的影响十分敏感，少量的电解质就能促使溶胶聚沉。这是由于当向溶胶中加入一定量电解质后，迫使一部分反离子由扩散层进入吸附层，扩散层变薄， 电位的绝对值降低。当电解质加入量较多，进入吸附层的反离子也多，扩散层厚度甚至可趋近于零， 电势亦趋近于零，胶粒表面的电荷基本上被进入吸附层中的反离子中和，胶粒也就不带电，在电场中不泳动，即处于等电状态。胶粒呈中性，最不稳定，聚沉速率最大。 第四节 胶体的稳定性 一、电解质的聚沉作用 有时当加入电解质的量过多时，甚至可使ζ电势的符号发生改变，沉淀又重新分散成溶胶，并使胶粒所带电荷改变符号。电解质对溶胶的聚沉能力常用聚沉值表示，聚沉值是使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的最低浓度，单位为 mol·L-1，各种电解质的聚沉能力有差别，聚沉能力是聚沉值的倒数，聚沉值愈小，聚沉能力愈强。 电解质对溶胶的聚沉作用规律 电解质对溶胶的聚沉作用，有如下规律： （1）反离子价数愈高，聚沉能力愈强。舒尔茨和哈迪研究了电解质对溶胶聚沉的影响，得出如下结论：使溶胶聚沉的主要是与胶粒带相反电荷的反离子，对一价、二价、三价反离子而言，聚沉值与反离子价数的六次方成反比，即 称为舒尔茨一哈迪规则。 第四节 胶体的稳定性 一、电解质的聚沉作用 （2）同价反离子的聚沉能力虽然接近，但仍有差别。如一价阳离子对负溶胶的聚沉能力顺序为： 一价阴离子对正溶胶的聚沉能力顺序为： （3）一些有机物离子具有非常强的聚沉能力，能有效地破坏溶胶使之聚沉，这可能与其具有很强吸附能力有关。 （4）聚沉值与聚沉能力的数学表达式 第四节 胶体的稳定性 一、电解质的聚沉作用 2. 溶胶的相互聚沉 带相反电荷的溶胶相互混合，胶粒电荷被中和而发生聚沉，当其中一种溶胶的总电荷量恰能中和另一种溶胶的总电荷量时，可完全聚沉。否则只能发生部分聚沉，甚至不发生聚沉。例如用明矾净水时，水中的悬浮物通常带负电，而明矾的水解产物Al(OH)3溶胶带正电，两种电性相反的溶胶相互混合，胶粒电荷被中和而聚沉，达到净水目的。 第四节 胶体的稳定性 一、电解质的聚沉作用 3. 大分子化合物对溶胶的保护作用和敏化作用 在溶胶中加人足够数量的大分子化合物，由于高化子化合物吸附在溶胶的胶粒表面上，提高了胶粒对分散介质的亲合力，增加了溶胶的稳定性，即使加入少量电解质也不至于引起聚沉，这种作用称为大分子化合物对溶胶的保护作用。 如果大分子化合物的加入量不足以将胶粒表面完全覆盖，则不仅起不到保护作用，反而会降低溶胶的稳定性，甚至发生聚沉，这种现象称为敏化作用。敏化作用是由于高分子链起了“桥联”作用，把邻近胶粒吸附在链节上，促进溶胶聚沉。 第四节 胶体的稳定性 一、电解质的聚沉作用 大分子化合物对溶胶的保护作用和敏化作用 D.L.V.O理论以胶体粒子间的相互吸引力和相互排斥力为基础，认为当粒子相互靠近时，这两种相反作用力的总结果决定了溶胶的稳定性。它是目前对胶体稳定性及电解质的聚沉作用解释得比较完善的理论。 （一）粒子间的范德华引力 胶粒是许多分子的聚结体，胶粒间的范德华引力是胶粒中所有分子范德华引力的总和。这种胶粒间的范德华引力与一般分子的引力不同，是远程作用的范德华引力，引力大小用引力势能VA表示。 第四节 胶体的稳定性 二、D.L.V.O稳定性理论 （二）粒子间的静电斥力 根据扩散双电层模型，胶粒周围存在反离子扩散层，当胶粒靠近到一定程度时，反离子扩散层发生重叠，见图所示。胶粒间产生排斥力，其斥力大小用斥力势能VR表示。 （三）粒子间的总势能和势能曲线 胶粒间相互作用的总势能V是引力势能和斥力势能之和，即 第四节 胶体的稳定性 二、D.L.V.O稳定性理论 当胶粒间距离较远时，VA、VR和V趋于零。当两粒子靠近时，首先起作用的是引