第十章胶体的稳定性

.,胶体化学(ColloidChemistry),第十章胶体的稳定性,10.1憎液溶胶的稳定性,-某些性质在一定程度上的不变性。,(1)热力学稳定性不稳定,(2)动力学稳定性稳定,-在重力场或离心力场中，胶粒从分散介质中离析的程度。,-原因：有能垒和(或)熵垒Brown运动,(3)聚集稳定性,-体系的分散度随时间的变化,聚沉作用:无机电解质使胶体聚结成沉淀的作用絮凝作用:高分子使胶体聚结成沉淀的作用,聚集作用,.,10.2聚沉作用,第十章胶体的稳定性,(1)聚沉值,发生明显聚沉时电解质的浓度mmol/L,(2)实验规律,Schulze-Hardy规则,起聚沉作用的主要是反离子，反离子的价数越高，聚沉效率越高。聚沉值与反离子价数的六次方成反比。-惰性电解质适用之,“电势决定离子”不适用之。,感胶离子序(Hofmeister序)同价离子也有差异,聚沉值大小顺序：,.,-随电解质浓度(c)升高:聚沉重新分散再聚沉-原因:特性吸附所致,同号离子影响-高价同号离子有稳定作用,10.2聚沉作用,不规则聚沉,胶体浓度的影响Burton-Bishop规则:浓度增大,一价反离子的聚沉值增加;二价反离子的聚沉值不变;三价反离子的聚沉值减小。,互沉现象-电性相反的胶体混合发生聚沉-原因：两种胶粒上的电荷相互中和;两种胶体的稳定剂相互作用生成沉淀。,不规则聚沉,.,10.3DLVO理论,第十章胶体的稳定性,(1)胶粒间的vanderWaals引力位能(EA),Hamaker假设:质点间的相互作用等于组成它们的各分子对之间相互作用之和。,两等同球状胶粒,半径为a相距为H且Ha,“-”表示吸引,A:Harmaker常数一般在10-20-10-19J之间A0吸引A0排斥,两平行等同板状胶粒,单位面积的引力位能:,H-板间距,.,10.3DLVO理论,(2)双电层间的斥力位能(ER),两等同球状胶粒,两平行等同板状胶粒,(3)总相互作用位能(ET)ET=EA+ER,势垒:胶体稳定的原因E015kT，稳定性很好。,位能曲线,势垒,第二极小值,第一极小值,Born斥力位能,.,10.4Schulze-Hardy规则的定量说明,第十章胶体的稳定性,临界聚沉状态:E0=0,总位能曲线满足两个条件:,ET=EA+ER=0,B为常数,=f(c),、A不变,.,10.5聚沉动力学,第十章胶体的稳定性,两粒子聚结形成聚集体,10.5.1快速聚沉,-无势垒,凡碰即聚,聚集速率由扩散控制。,Smoluchowski(1917年)：将扩散理论应用于聚沉,粒子半径:a单位体积中粒子数:n,2a,R,Fick第一定律：,J-单位时间内扩散到的粒子数,稳定状态:半径为R的球面dn/dR不随t变化,.,10.5聚沉动力学,R2a,*,快速聚沉:R=2an=0Rn(本体中粒子数浓度),积分*式得:,J=8aDn,因粒子相对运动,即相对扩散系数,原始(一级)粒子消失的速度:,两个初级粒子聚结成一个“大颗粒”,总颗粒数减少一半:,.,10.5聚沉动力学,t=0n=n0tn,稳速求出适用于聚沉初始阶段,双颗粒聚结速率,快速聚沉速率常数:,与粒子大小无关,实际体系更复杂,因存在三聚体、四聚体等多聚体。,.,10.5聚沉动力学,10.5.2慢速聚沉,-有势垒存在,E0：势垒,缓慢聚沉的速率常数：,定义:稳定性比,w越大,体系越稳定.,因E0与电解质浓度有关,故w与电解质浓度也有关。,.,10.5聚沉动力学,10.6高分子的稳定与絮凝作用,(1)吸附层的空间稳定性,体积