胶体的稳定性PPT学习教案

1、会计学1 胶体的稳定性胶体的稳定性 10.2 聚沉作用聚沉作用 第十章第十章 胶体的稳定性胶体的稳定性 (1) 聚沉值聚沉值 发生明显聚沉时电解质的浓度发生明显聚沉时电解质的浓度 mmol/L (2) 实验规律实验规律 Schulze-Hardy 规则规则 起聚沉作用的主要是反离子，反离子的价数越高，聚沉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。效率越高。聚沉值与反离子价数的六次方成反比。 - 惰性电解质适用之惰性电解质适用之,“电势决定离子电势决定离子”不适用之。不适用之。 感胶离子序感胶离子序 (Hofmeister序序) 同价离子也有差

2、异同价离子也有差异 聚沉值大小顺序：聚沉值大小顺序： 第1页/共11页 - 随电解质浓度随电解质浓度 (c) 升高升高: 聚沉聚沉重新分散重新分散再聚沉再聚沉 - 原因原因: 特性吸附所致特性吸附所致 同号离子影响同号离子影响 - 高价同号离子有稳定作用高价同号离子有稳定作用 10.2 聚沉作用聚沉作用 不规则聚沉不规则聚沉 胶体浓度的影响胶体浓度的影响 Burton-Bishop规则规则: 浓度增大浓度增大, 一价反离子的聚沉值增加一价反离子的聚沉值增加; 二价反离子的聚沉值不变二价反离子的聚沉值不变; 三价反离子的聚沉值减小。三价反离子的聚沉值减小。 互沉现象互沉现象 - 电性相反的胶体混

3、合发生聚沉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。两种胶体的稳定剂相互作用生成沉淀。 不规则聚沉不规则聚沉 第2页/共11页 10.3 DLVO理论理论 第十章第十章 胶体的稳定性胶体的稳定性 (1) 胶粒间的胶粒间的 van der Waals引力位能引力位能 (EA) Hamaker假设假设: 质点间的相互作用等于组成它们的各分子对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。之间相互作用之和。 两等同球状胶粒两等同球状胶粒 半径为半径为a 相距为相距为H 且且 Ha “-”表示吸引表示吸

4、引 A: Harmaker常数常数 一般在一般在 10-20 - 10-19 J 之间之间 A0 吸引吸引 A0 排斥排斥 两平行等同板状胶粒两平行等同板状胶粒 单位面积的引力位能单位面积的引力位能: H - 板间距板间距 第3页/共11页 10.3 DLVO理论理论 (2) 双电层间的斥力位能双电层间的斥力位能 (ER) 两等同球状胶粒两等同球状胶粒 两平行等同板状胶粒两平行等同板状胶粒 (3) 总相互作用位能总相互作用位能 (ET) ET = EA + ER 势垒势垒: 胶体稳定的原因胶体稳定的原因 E015 kT，稳定性很好。，稳定性很好。位能曲线位能曲线 势垒势垒 第二极小值第二极小值

5、 第一极小值第一极小值 Born斥力位能斥力位能 第4页/共11页 10.4 Schulze-Hardy规则的定量说明规则的定量说明 第十章第十章 胶体的稳定性胶体的稳定性 临界聚沉状态临界聚沉状态: E0 = 0 总位能曲线满足两个条件总位能曲线满足两个条件: ET = EA + ER = 0 B为常数为常数 = f (c) 、A 不变不变 第5页/共11页 10.5 聚沉动力学聚沉动力学 第十章第十章 胶体的稳定性胶体的稳定性 两粒子聚结形成聚集体两粒子聚结形成聚集体 10.5.1 快速聚沉快速聚沉 - 无势垒无势垒, 凡碰即聚凡碰即聚, 聚集速率由扩散控制。聚集速率由扩散控制。 Smol

6、uchowski (1917年年)：将扩散理论应用于聚沉：将扩散理论应用于聚沉 粒子半径粒子半径: a 单位体积中粒子数单位体积中粒子数: n 2a R Fick第一定律：第一定律： J - 单位时间内扩散到的粒子数单位时间内扩散到的粒子数 稳定状态稳定状态: 半径为半径为 R 的球面的球面 dn/dR 不随不随 t 变化变化 第6页/共11页 10.5 聚沉动力学聚沉动力学 R 2a * * 快速聚沉快速聚沉: R = 2a n = 0 R n (本体中粒子数浓度本体中粒子数浓度) 积分积分 * * 式得式得:J = 8aDn 因粒子相对运动因粒子相对运动, 即相对扩散系数即相对扩散系数 原

7、始原始 (一级一级) 粒子消失的速度粒子消失的速度: 两个初级粒子聚结成一个两个初级粒子聚结成一个“大颗粒大颗粒”, 总颗粒数减少一半总颗粒数减少一半: 第7页/共11页 10.5 聚沉动力学聚沉动力学 t = 0 n = n0 t n 稳速求出稳速求出 适用于聚沉初始阶段适用于聚沉初始阶段 双颗粒聚结速率双颗粒聚结速率 快速聚沉速率常数快速聚沉速率常数: 与粒子大小无关与粒子大小无关 实际体系更复杂实际体系更复杂, 因存在三聚体、四聚体等多聚体。因存在三聚体、四聚体等多聚体。 第8页/共11页 10.5 聚沉动力学聚沉动力学 10.5.2 慢速聚沉慢速聚沉 - 有势垒存在有势垒存在 E0：势垒：势垒 缓慢聚沉的速率常数：缓慢聚沉的速率常数： 定义定义: 稳定性比稳定性比 w 越大越大, 体系越稳定体系越稳定. 因因 E0 与电解质浓度有关与电解质浓度有关, 故故 w 与电解质浓度也有关。与电解质浓度也有关。 第9页/共11页 10.5 聚沉动力学聚沉动力学 10.6 高分子的稳定与絮凝作用高分子的稳定与絮凝作用 (1) 吸附层的空间稳定性吸附层的空间稳定性 体积限制效应体积限制效应 渗透压效应渗透压效应 一般：浓度低时，絮凝作用；一般：浓度低时，