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1、第九章第九章 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng) 主主 講:行講:行 鵬鵬 飛飛 E-mail: Tel分散系統(tǒng)的分類分散系統(tǒng)的分類 分散系統(tǒng)分散系統(tǒng):一些物質(zhì)被分散到另一種物質(zhì)中所形成的系統(tǒng):一些物質(zhì)被分散到另一種物質(zhì)中所形成的系統(tǒng) 分分 散散 相相: 非連續(xù)形式存在的被分散的物質(zhì)非連續(xù)形式存在的被分散的物質(zhì) 分散介質(zhì)分散介質(zhì):連續(xù)相形式存在的物質(zhì):連續(xù)相形式存在的物質(zhì) 分類:分類:分散系統(tǒng)分散系統(tǒng)分散相半徑分散相半徑/nm 均相系統(tǒng)均相系統(tǒng) (真溶液)(真溶液) 小分子溶液小分子溶液 100 膠體:分散度為膠體:分散度為1100 nm的分散系統(tǒng)的分散系統(tǒng) 第一節(jié)第一節(jié) 溶膠
2、的分類和基本特征溶膠的分類和基本特征 一、溶膠分類一、溶膠分類 按分散相與分散介質(zhì)聚集狀態(tài)分類(列舉)按分散相與分散介質(zhì)聚集狀態(tài)分類(列舉) 分散相的分散相的粒徑粒徑100 nm時(shí)時(shí),屬粗分散系統(tǒng),屬粗分散系統(tǒng) 本章主要討論的是液溶膠,特別是液液溶膠和固液溶膠本章主要討論的是液溶膠,特別是液液溶膠和固液溶膠 氣氣液液固固 氣溶膠氣溶膠 液溶膠液溶膠 固溶膠固溶膠 介質(zhì):介質(zhì):霧霧煙煙 泡沫泡沫牛奶牛奶油漆油漆 沸石沸石珍珠珍珠有色玻璃有色玻璃 二、基本特性二、基本特性 溶膠是一定條件下形成的特殊狀態(tài),并非物質(zhì)的本性,如溶膠是一定條件下形成的特殊狀態(tài),并非物質(zhì)的本性,如 NaCl 有機(jī)有機(jī)膠體膠
3、體 NaCl溶液溶液 水水 硫磺硫磺 水水溶膠溶膠 真溶液真溶液 乙醇乙醇 這種特殊狀態(tài),有三個(gè)基本特征這種特殊狀態(tài),有三個(gè)基本特征 1. 特定分散度特定分散度1100 nm 2. 相不均勻性(多相性)相不均勻性(多相性) 對(duì)介質(zhì)不溶對(duì)介質(zhì)不溶憎液膠體憎液膠體 高分子溶液高分子溶液親液膠體親液膠體 3. 熱力學(xué)不穩(wěn)定性熱力學(xué)不穩(wěn)定性 高分散度,巨大表面積和比表面能,高分散度,巨大表面積和比表面能, 有自發(fā)聚集傾向,以降低表面能有自發(fā)聚集傾向,以降低表面能 高分子溶液:熱力學(xué)穩(wěn)定體系高分子溶液:熱力學(xué)穩(wěn)定體系 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 二種途徑:二種途徑: 溶膠溶膠 110
4、0 nm 小分子真溶液小分子真溶液 100 nm 分散分散 凝聚凝聚 一、分散法(物理)一、分散法(物理) 研磨法(膠體磨)研磨法(膠體磨) 超聲粉碎超聲粉碎 氣流粉碎氣流粉碎 膠溶法膠溶法 二、凝聚法二、凝聚法 1. 物理凝聚法物理凝聚法 如鈉的苯溶膠制備如鈉的苯溶膠制備 接真空泵接真空泵 液態(tài)空氣液態(tài)空氣 鈉鈉 苯苯 苯苯 接受管接受管 2. 化學(xué)凝聚法化學(xué)凝聚法 凡能有沉淀析出的化學(xué)反應(yīng)都可能用來(lái)制備相應(yīng)溶膠凡能有沉淀析出的化學(xué)反應(yīng)都可能用來(lái)制備相應(yīng)溶膠 如水解反應(yīng)制備如水解反應(yīng)制備Fe (OH)3溶膠溶膠 FeCl3 +3H2O Fe (OH)3 + 3HCl 3. 改變?nèi)軇┓ǜ淖內(nèi)軇?/p>
5、法 使溶解度驟變,如使溶解度驟變,如 松香在乙醇中:溶松香在乙醇中:溶 水水 點(diǎn)擊此處演示 水中:不溶水中:不溶 溶膠溶膠 三、溶膠凈化三、溶膠凈化 溶溶 膠膠 溶膠溶膠 化學(xué)法制備的溶膠,往往含有過(guò)多的電解質(zhì)化學(xué)法制備的溶膠,往往含有過(guò)多的電解質(zhì) 一定量電解質(zhì)是溶膠穩(wěn)定的必要條件一定量電解質(zhì)是溶膠穩(wěn)定的必要條件 過(guò)量電解質(zhì)使溶膠不穩(wěn)定過(guò)量電解質(zhì)使溶膠不穩(wěn)定 1 滲析法滲析法 普通滲析普通滲析 半透膜半透膜 電滲析電滲析 水水 + 半透膜半透膜 水水 水水 2 超慮法:超慮法:小分子電解質(zhì)濾去,再用介質(zhì)重新分散小分子電解質(zhì)濾去,再用介質(zhì)重新分散 減壓過(guò)濾減壓過(guò)濾 加壓過(guò)濾加壓過(guò)濾 真空泵真空泵
6、 壓縮空氣壓縮空氣 半透膜半透膜 半透膜半透膜 四、均勻分散膠體四、均勻分散膠體 均勻分散膠體是粒子大小基本一致的膠體,有廣泛的應(yīng)用均勻分散膠體是粒子大小基本一致的膠體,有廣泛的應(yīng)用 制備需滿足的條件制備需滿足的條件: (1) 暴發(fā)性成核,使速率暴發(fā)性成核,使速率r晶核形成 晶核形成r晶體長(zhǎng)大晶體長(zhǎng)大 (2) 同步長(zhǎng)大同步長(zhǎng)大 應(yīng)用應(yīng)用: (1) 驗(yàn)證基本理論驗(yàn)證基本理論 (2) 理想的標(biāo)準(zhǔn)材料理想的標(biāo)準(zhǔn)材料 (3) 新材料新材料 (4) 催化劑性能的改進(jìn)催化劑性能的改進(jìn) (5) 制造特種陶瓷制造特種陶瓷 五、納米粒子和納米技術(shù)五、納米粒子和納米技術(shù) 納米粒子:尺度為納米粒子:尺度為1100
7、nm之間的粒子之間的粒子 1. 納米粒子的結(jié)構(gòu)和特性納米粒子的結(jié)構(gòu)和特性 (1) 小尺寸效應(yīng)小尺寸效應(yīng) (2) 表面效應(yīng)表面效應(yīng) (3) 量子尺寸效應(yīng)量子尺寸效應(yīng) (4) 宏觀量子隧道效應(yīng)宏觀量子隧道效應(yīng) 2納米粒子的制備方法納米粒子的制備方法 基本方法與制備憎液溶膠雷同基本方法與制備憎液溶膠雷同 納米組裝材料的制備技術(shù)納米組裝材料的制備技術(shù) 自組織技術(shù)自組織技術(shù) 模板合成法模板合成法 3納米技術(shù)在藥學(xué)中的應(yīng)用納米技術(shù)在藥學(xué)中的應(yīng)用 第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì) 熱運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散,布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散,布朗運(yùn)動(dòng) 重力場(chǎng)重力場(chǎng)重力降沉和平衡重力降沉和平衡 離心力場(chǎng)離心力場(chǎng)離心降沉和平衡離心
8、降沉和平衡 電學(xué)性質(zhì)電學(xué)性質(zhì) 光學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì) 動(dòng)力性質(zhì)動(dòng)力性質(zhì) 溶膠性質(zhì)溶膠性質(zhì) 一、一、Browm運(yùn)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)與Einstein方程方程 Browm運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng):溶膠粒子在介質(zhì)中無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng):溶膠粒子在介質(zhì)中無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng) 原因:粒子受各個(gè)方向介質(zhì)分子的撞擊原因:粒子受各個(gè)方向介質(zhì)分子的撞擊 撞擊的動(dòng)量不能完全抵消而移動(dòng)撞擊的動(dòng)量不能完全抵消而移動(dòng) 分子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)。分子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)。 Einstein公式公式:Brown運(yùn)動(dòng)平均位移運(yùn)動(dòng)平均位移的計(jì)算的計(jì)算 x 3 RTt x Lr 其關(guān)系:其關(guān)系: 若在時(shí)間若在時(shí)間 t 內(nèi)觀察布朗運(yùn)動(dòng)位移內(nèi)觀察布朗運(yùn)動(dòng)位移 ,x x 很容易在顯微鏡下觀
9、察,由此可求得溶膠粒子半徑很容易在顯微鏡下觀察,由此可求得溶膠粒子半徑 x 二、擴(kuò)散和滲透二、擴(kuò)散和滲透 擴(kuò)散:擴(kuò)散:溶質(zhì)從高濃度(溶質(zhì)從高濃度( 大)向低濃度(大)向低濃度( ?。┮苿?dòng)的現(xiàn)象。小)移動(dòng)的現(xiàn)象。 結(jié)果結(jié)果Gibbs能能G ,熵,熵S ,是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程,是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程 。 擴(kuò)散速度與濃梯關(guān)系擴(kuò)散速度與濃梯關(guān)系Fick第一定律第一定律 dndc D A dtdx mol s1 擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù) 面積面積 濃度梯度濃度梯度 1擴(kuò)散擴(kuò)散 擴(kuò)散系數(shù)與擴(kuò)散系數(shù)與Brown運(yùn)動(dòng)平均位移關(guān)系:運(yùn)動(dòng)平均位移關(guān)系: 2 2xDt 滲透壓滲透壓:半透膜兩側(cè)的壓差:半透膜兩側(cè)的壓差 =p2p1 平
10、衡時(shí)兩側(cè)化學(xué)勢(shì)相等平衡時(shí)兩側(cè)化學(xué)勢(shì)相等 可導(dǎo)出稀溶液的可導(dǎo)出稀溶液的 = cRT ( c: mol/m3 ) 2滲透滲透 滲透滲透:溶劑通過(guò)半透膜(對(duì)溶質(zhì)不通透)向溶質(zhì)高濃度區(qū)移溶劑通過(guò)半透膜(對(duì)溶質(zhì)不通透)向溶質(zhì)高濃度區(qū)移 動(dòng)的現(xiàn)象動(dòng)的現(xiàn)象 (對(duì)溶劑而言,濃度從高(對(duì)溶劑而言,濃度從高低)低) 溶劑溶劑 溶液溶液 半透膜半透膜 (只容許溶劑通過(guò))(只容許溶劑通過(guò)) 滲透壓滲透壓 p1 p2 滲透壓滲透壓 = p2 p1 反滲透反滲透:施加外壓,使溶劑分:施加外壓,使溶劑分 子從溶液一側(cè)透過(guò)半透子從溶液一側(cè)透過(guò)半透 膜進(jìn)入純?nèi)軇┮粋?cè)膜進(jìn)入純?nèi)軇┮粋?cè) 三、重力沉降與沉降平衡三、重力沉降與沉降平衡
11、 溶膠粒子在外力場(chǎng)定向移動(dòng)稱溶膠粒子在外力場(chǎng)定向移動(dòng)稱沉降沉降 沉降沉降粒子濃集粒子濃集 擴(kuò)散擴(kuò)散粒子分散粒子分散 粒子小,力場(chǎng)小粒子小,力場(chǎng)小擴(kuò)散擴(kuò)散 粒子大或力場(chǎng)大粒子大或力場(chǎng)大沉降沉降 擴(kuò)散沉降相當(dāng)擴(kuò)散沉降相當(dāng)平衡平衡 沉降與擴(kuò)散是兩個(gè)相對(duì)抗的運(yùn)動(dòng)沉降與擴(kuò)散是兩個(gè)相對(duì)抗的運(yùn)動(dòng) 兩者對(duì)抗有三種形態(tài)兩者對(duì)抗有三種形態(tài) 1. 重力沉降重力沉降 重力場(chǎng)重力場(chǎng):不強(qiáng)的力場(chǎng),粗分散系(不強(qiáng)的力場(chǎng),粗分散系(104m)可有明顯沉降)可有明顯沉降 平衡平衡力力: F沉 沉 = F阻阻 F沉 沉 = F重重 F浮浮= V g V 0g F沉 沉 F阻 阻 gr 0 3 3 4 F阻 阻= 6 r v (斯
12、托克斯定律 斯托克斯定律 Stokes law) 6 r v g r 0 3 3 4 沉降速度沉降速度 沉降分析法,測(cè)沉降分析法,測(cè)v求粒徑求粒徑r (2) 落球式粘度計(jì),測(cè)落球式粘度計(jì),測(cè)v求求 應(yīng)用應(yīng)用 2 0 2 9 r vg 2. 沉降平衡沉降平衡 如果粒徑不太大時(shí)如果粒徑不太大時(shí) 平衡平衡力力: F沉 沉 = F擴(kuò)擴(kuò) gr 0 3 3 4 dh dc cL RT 2 1 2 1 0 3 3 4 h h c c dh RT L gr c dc 平衡濃度:平衡濃度: F沉 沉 F擴(kuò) 擴(kuò) 3 2 021 1 4 ln 3 cL rghh cRT 平衡濃度:平衡濃度: 3 2 021 1 4
13、 ln 3 cL rghh cRT 此式表明此式表明相同粒度相同粒度r,h ,c 相同高度相同高度h,r ,c2/c1 小粒小粒 h1 h2 大粒大粒 h1 c1 h2 c2 第四節(jié)第四節(jié) 溶膠的光學(xué)性質(zhì)溶膠的光學(xué)性質(zhì) 一、溶膠的光散射現(xiàn)象一、溶膠的光散射現(xiàn)象 光通過(guò)分散系統(tǒng)時(shí)基本現(xiàn)象光通過(guò)分散系統(tǒng)時(shí)基本現(xiàn)象 真溶液真溶液 粗分散粗分散 溶膠溶膠 透明透明 有色有色 ( (補(bǔ)色補(bǔ)色) ) 混濁混濁 乳光乳光 透射透射 吸收吸收 反射反射 散射散射 吸收:取決于化學(xué)組成吸收:取決于化學(xué)組成 反射:粒徑反射:粒徑 波長(zhǎng)波長(zhǎng) 散射:粒徑散射:粒徑 x 過(guò)量反離子過(guò)量反離子 x 吸附同號(hào)吸附同號(hào) 大離
14、子大離子 Stern模型在數(shù)學(xué)定量處理上還有困難,一般仍用擴(kuò)散雙電層模型在數(shù)學(xué)定量處理上還有困難,一般仍用擴(kuò)散雙電層 模型處理,只是用模型處理,只是用 d代替代替 0 0 d 0 d 膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式:膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式:(膠核膠核)m n定位離子定位離子 (nx)內(nèi)反離子)內(nèi)反離子 x外反離子外反離子 四、膠團(tuán)結(jié)構(gòu)四、膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 定位離子按定位離子按Fajans規(guī)則確定規(guī)則確定 定位離子定位離子 Stern面面 滑動(dòng)面滑動(dòng)面 膠核膠核 吸附層吸附層 擴(kuò)散層擴(kuò)散層 膠粒膠粒 膠團(tuán)膠團(tuán) 例例1 Fe (OH)3溶膠溶膠 結(jié)構(gòu)式:結(jié)構(gòu)式: 例例2 AgI 溶膠溶膠 制備制備1:AgNO3 + KI (過(guò)量過(guò)量)
15、AgI + KNO3 結(jié)構(gòu)式:結(jié)構(gòu)式:(AgI)m 制備制備2:AgNO3 (過(guò)量過(guò)量) + KI AgI + KNO3 結(jié)構(gòu)式:結(jié)構(gòu)式:(AgI)m 制備:制備:FeCl3 + H2O Fe (OH)3 + H+ + Cl Fe (OH)3 (部分部分) + H+ FeO+ +H2O ( Fe (OH)3 )m n FeO+ (n-x) Cl xCl K+ + I n I (n-x) K+ x K+(負(fù)溶膠)(負(fù)溶膠) Ag+ + NO3 n Ag+ (n-x) NO3 x NO3(正溶膠(正溶膠) 五、電泳的測(cè)定五、電泳的測(cè)定 溶膠電動(dòng)電勢(shì)的大小決定其在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度,因而可通過(guò)溶膠電動(dòng)電
16、勢(shì)的大小決定其在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度,因而可通過(guò) 測(cè)定電泳速度求得測(cè)定電泳速度求得 平衡力:平衡力: F阻 阻= F電電 F電 電= q E (電量 (電量 電場(chǎng)強(qiáng)度)電場(chǎng)強(qiáng)度) F阻 阻= 6 r v qE= 6 r v F電 電 F阻 阻 球形帶電體表面電勢(shì)球形帶電體表面電勢(shì) 與電量與電量 q 關(guān)系:關(guān)系: 0r 1 4 q r 0r 16 4 r v rE 0真空介電常數(shù)真空介電常數(shù)= 8.82 1012 C2 m2 N1 r相對(duì)介電常數(shù)(無(wú)單位),水相對(duì)介電常數(shù)(無(wú)單位),水 r=81 r q 1. 電泳速度求算電動(dòng)電勢(shì)電泳速度求算電動(dòng)電勢(shì) 球形帶電體表面電勢(shì)球形帶電體表面電勢(shì) 與電量與電量
17、 q 關(guān)系:關(guān)系: r q r0 4 1 rE vr r0 6 4 1 動(dòng)電位計(jì)算式:動(dòng)電位計(jì)算式: 9 6 9 10 r v E 受粒子大小和形狀的影響受粒子大小和形狀的影響 球形較大,或平板形,或棒形作校正球形較大,或平板形,或棒形作校正 9 r 4 9 10 v E v:電泳速度(:電泳速度(m/s) E:電場(chǎng)強(qiáng)度(:電場(chǎng)強(qiáng)度(V/m) 2. 電泳實(shí)驗(yàn)方法電泳實(shí)驗(yàn)方法 界面移動(dòng)電泳界面移動(dòng)電泳: 觀測(cè)溶膠界面在電場(chǎng)中的移動(dòng)觀測(cè)溶膠界面在電場(chǎng)中的移動(dòng) 顯微電泳顯微電泳: 顯微鏡下直接對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)定顯微鏡下直接對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)定 + d Pt電極電極 溶膠溶膠 輔助液輔助液 第六節(jié)第
18、六節(jié) 溶膠穩(wěn)定性溶膠穩(wěn)定性 一、膠體穩(wěn)定性一、膠體穩(wěn)定性 穩(wěn)定溶膠的因素穩(wěn)定溶膠的因素 : 動(dòng)力穩(wěn)定性(擴(kuò)散力):擴(kuò)散,動(dòng)力穩(wěn)定性(擴(kuò)散力):擴(kuò)散,Brown運(yùn)動(dòng),有利穩(wěn)定運(yùn)動(dòng),有利穩(wěn)定 粒徑越小、介質(zhì)粘度越大,越使溶膠穩(wěn)定粒徑越小、介質(zhì)粘度越大,越使溶膠穩(wěn)定 2. 表面帶電(靜電斥力):表面帶電(靜電斥力): 帶電后的電性斥力,是溶膠穩(wěn)定的主要原因帶電后的電性斥力,是溶膠穩(wěn)定的主要原因 3. 溶劑化溶劑化(水化膜斥力水化膜斥力 ):降低表面能,有利穩(wěn)定):降低表面能,有利穩(wěn)定 4. 添加高分子保護(hù)添加高分子保護(hù) 熱力學(xué)因素?zé)崃W(xué)因素:高分散度,比表面能大,有自發(fā)聚集傾向:高分散度,比表面能大
19、,有自發(fā)聚集傾向 二、溶膠的聚沉二、溶膠的聚沉 電解質(zhì)影響溶膠電性,溶膠對(duì)其十分敏感電解質(zhì)影響溶膠電性,溶膠對(duì)其十分敏感 適量電解質(zhì)是溶膠穩(wěn)定必要條件適量電解質(zhì)是溶膠穩(wěn)定必要條件 適量定位離子使溶膠荷電而穩(wěn)定(制備時(shí)不可凈化過(guò)度)適量定位離子使溶膠荷電而穩(wěn)定(制備時(shí)不可凈化過(guò)度) 過(guò)多電解質(zhì)使溶膠發(fā)生聚沉過(guò)多電解質(zhì)使溶膠發(fā)生聚沉 聚沉原因聚沉原因:反離子壓縮雙電層,使:反離子壓縮雙電層,使 d , , = 0時(shí)最不穩(wěn)定時(shí)最不穩(wěn)定 聚沉值聚沉值:使溶膠聚沉所加的電解質(zhì)的最低濃度:使溶膠聚沉所加的電解質(zhì)的最低濃度 不同電解質(zhì)聚沉能力不同電解質(zhì)聚沉能力(聚沉值聚沉值)不同,其規(guī)律不同,其規(guī)律 聚沉聚
20、沉:溶膠聚結(jié)沉降現(xiàn)象:溶膠聚結(jié)沉降現(xiàn)象 1電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響 聚沉值:聚沉值: 使溶膠聚沉所加的電解質(zhì)的最低濃度使溶膠聚沉所加的電解質(zhì)的最低濃度 不同電解質(zhì)聚沉能力不同,可用聚沉值來(lái)衡量,其規(guī)律有不同電解質(zhì)聚沉能力不同,可用聚沉值來(lái)衡量,其規(guī)律有 (1) 反離子:反離子: 價(jià)數(shù):價(jià)數(shù): 1價(jià)價(jià): 2價(jià)價(jià): 3價(jià)價(jià) = 66 11 1: 23 同價(jià):水化半徑越小,越易靠近質(zhì)點(diǎn),聚沉能力越強(qiáng)同價(jià):水化半徑越小,越易靠近質(zhì)點(diǎn),聚沉能力越強(qiáng) (2) 同號(hào)離子同號(hào)離子:對(duì)溶膠有穩(wěn)定作用,價(jià)數(shù)越高作用越強(qiáng):對(duì)溶膠有穩(wěn)定作用,價(jià)數(shù)越高作用越強(qiáng) (3) 有機(jī)化合物的離子有機(jī)化合物
21、的離子:通常有強(qiáng)吸附能力,有很強(qiáng)的聚沉能力:通常有強(qiáng)吸附能力,有很強(qiáng)的聚沉能力 (4) 不規(guī)則聚沉不規(guī)則聚沉:溶膠對(duì)高價(jià)反離子強(qiáng)烈吸附的結(jié)果:溶膠對(duì)高價(jià)反離子強(qiáng)烈吸附的結(jié)果 2溶膠的相互聚沉作用溶膠的相互聚沉作用 1電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響 帶相反電荷的溶膠互相混合發(fā)生聚沉帶相反電荷的溶膠互相混合發(fā)生聚沉 (1) 保護(hù)作用保護(hù)作用:有足量的大分子化合物:有足量的大分子化合物 原因:高分子覆蓋溶膠表面可起保護(hù)作用原因:高分子覆蓋溶膠表面可起保護(hù)作用 應(yīng)用:如墨汁,油漆,照相乳劑應(yīng)用:如墨汁,油漆,照相乳劑 (2) 絮凝作用絮凝作用:少量:少量大分子化合物大分子化合物 原因
22、:大分子的搭橋效應(yīng)、脫水效應(yīng)、電中和效應(yīng)原因:大分子的搭橋效應(yīng)、脫水效應(yīng)、電中和效應(yīng) 應(yīng)用:如污水處理,選礦,土壤改造,造紙應(yīng)用:如污水處理,選礦,土壤改造,造紙 優(yōu)點(diǎn):效率高,絮塊大,沉降快,具選擇性優(yōu)點(diǎn):效率高,絮塊大,沉降快,具選擇性 ??炕鶊F(tuán)停靠基團(tuán) 穩(wěn)定基團(tuán)穩(wěn)定基團(tuán) 3大分子化合物的作用大分子化合物的作用 絮凝:疏松的棉絮狀沉淀絮凝:疏松的棉絮狀沉淀 三、溶膠穩(wěn)定的三、溶膠穩(wěn)定的DLVD理論理論 (1) Van der Walls 引力(遠(yuǎn)程力)引力(遠(yuǎn)程力) (2) 靜電斥力(近程力)靜電斥力(近程力) 兩者總結(jié)果,形成能壘,是溶膠的穩(wěn)定點(diǎn)兩者總結(jié)果,形成能壘,是溶膠的穩(wěn)定點(diǎn) H
23、勢(shì)能勢(shì)能V Vb H V 1 a 1. 膠粒之間的作用力和勢(shì)能曲線膠粒之間的作用力和勢(shì)能曲線 H V e 2 0r (1) 溶膠穩(wěn)定性原因:需克服勢(shì)壘溶膠穩(wěn)定性原因:需克服勢(shì)壘 (2) 表面電勢(shì)對(duì)穩(wěn)定性影響表面電勢(shì)對(duì)穩(wěn)定性影響 H 勢(shì)能勢(shì)能V Vb H V 1 a 2. DLVO理論對(duì)溶膠穩(wěn)定性的解釋理論對(duì)溶膠穩(wěn)定性的解釋 H V e 2 0r 勢(shì)壘勢(shì)壘Vb:1520 kJ mol 1 增加表面電勢(shì),斥力勢(shì)能增加表面電勢(shì),斥力勢(shì)能 ,勢(shì)壘高度,勢(shì)壘高度 ,有利于穩(wěn)定,有利于穩(wěn)定 (3) 電解質(zhì)對(duì)穩(wěn)定性影響電解質(zhì)對(duì)穩(wěn)定性影響 過(guò)量電解質(zhì)壓縮雙電層,過(guò)量電解質(zhì)壓縮雙電層, 值值 ,斥力勢(shì)能,斥力勢(shì)
24、能 ,不利于穩(wěn)定,不利于穩(wěn)定 (4) 反離子價(jià)數(shù)對(duì)穩(wěn)定性影響反離子價(jià)數(shù)對(duì)穩(wěn)定性影響 總勢(shì)能總勢(shì)能V=0時(shí)電解質(zhì)的濃度時(shí)電解質(zhì)的濃度c與其價(jià)數(shù)與其價(jià)數(shù)z的關(guān)系:的關(guān)系: 6 1 z c 熱運(yùn)動(dòng):熱運(yùn)動(dòng): TkB 2 3 常溫下常溫下 ,3.7kJ mol 1 第七節(jié)第七節(jié) 乳狀液及微乳狀液乳狀液及微乳狀液 一、乳狀液一、乳狀液 鑒別類型方法鑒別類型方法: 稀釋法稀釋法 :能被水相稀釋,為:能被水相稀釋,為O/W型;能被油相稀釋,為型;能被油相稀釋,為W/O型型 染色法染色法 :外相被油性染料染色,為:外相被油性染料染色,為W/O型;型; 外相被水性染料染色,為外相被水性染料染色,為O/W型;型;
25、 電導(dǎo)法電導(dǎo)法:電導(dǎo)大,為:電導(dǎo)大,為O/W型;電導(dǎo)小,為型;電導(dǎo)小,為W/O型型 類型:水包油(類型:水包油(O/W)、油包水()、油包水(W/O) 1乳狀液的類型乳狀液的類型 乳狀液乳狀液:不相溶的液體相互分散形成的系統(tǒng):不相溶的液體相互分散形成的系統(tǒng) 內(nèi)相:被分散相內(nèi)相:被分散相外相:分散介質(zhì)外相:分散介質(zhì) 水水 油油 水水 油油 穩(wěn)定乳劑穩(wěn)定乳劑 (1) 降低界面張力:處于較低能量狀態(tài)降低界面張力:處于較低能量狀態(tài) (2) 形成界面膜:形成一定機(jī)械強(qiáng)度形成界面膜:形成一定機(jī)械強(qiáng)度 (3) 形成雙電層:電性斥力形成雙電層:電性斥力 (4) 固體粉末的穩(wěn)定作用:形成良好界面膜固體粉末的穩(wěn)定
26、作用:形成良好界面膜 2乳化劑的作用乳化劑的作用 (1) 乳化劑的界面張力:乳化劑的界面張力: 膜水 膜水 大,膜向水相彎曲,易形成 大,膜向水相彎曲,易形成W/O型型 膜油 膜油 大,膜向油相彎曲,易形成 大,膜向油相彎曲,易形成O/W型型 (2) 乳化劑的溶解度乳化劑的溶解度 油水分配系數(shù)大,易形成油水分配系數(shù)大,易形成O/W型型 油水分配系數(shù)小,易形成油水分配系數(shù)小,易形成W/O型型 (3) 乳化劑的分子構(gòu)型乳化劑的分子構(gòu)型 如非極性的雙碳?xì)滏?,空間障礙大,易形成如非極性的雙碳?xì)滏?,空間障礙大,易形成W/O型型 (4) 油水的相體積比:體積分?jǐn)?shù)大的液體傾向于作外相油水的相體積比:體積分?jǐn)?shù)
27、大的液體傾向于作外相 3決定乳狀液類型的因素決定乳狀液類型的因素 微乳與普通乳狀液有二個(gè)顯著不同:微乳與普通乳狀液有二個(gè)顯著不同: (1) 微乳是熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)微乳是熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng) (2) 微乳外觀均勻透明微乳外觀均勻透明 4微乳狀液微乳狀液 微乳:粒徑微乳:粒徑880 nm,制備時(shí)乳化劑用量占,制備時(shí)乳化劑用量占2030, 并需加入了一些極性有機(jī)物作輔助劑并需加入了一些極性有機(jī)物作輔助劑 普通乳狀液:粒徑普通乳狀液:粒徑0.110 m,制備時(shí)乳化劑用量占,制備時(shí)乳化劑用量占110 方法:方法: (1) 電解質(zhì):破壞雙電層電解質(zhì):破壞雙電層 (2) 改變?nèi)榛瘎┑念愋停侯愋娃D(zhuǎn)變過(guò)程中的不穩(wěn)定性使之破壞改變?nèi)榛瘎┑念愋停侯愋娃D(zhuǎn)變過(guò)程中的不穩(wěn)定性使之破壞 (3)
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