天津大學(xué)膠體與表面化學(xué)課件第二章--3培訓(xùn)資料

1、天津大學(xué)膠體與表面化學(xué)課件第二章-2012-311/30/20212第一節(jié)第一節(jié) 膠體的制備和凈化膠體的制備和凈化 1、膠體的制備條件：(1)分散相在介質(zhì)中溶解度極小(2)加穩(wěn)定劑 (Stable agent)，例: TiO2 +油料 = 油漆 （+金屬皂類(lèi)）1).分散法 (機(jī)械分散，電分散，超聲波分散）: (1)膠體磨；（2）氣流粉碎機(jī)；（3）電弧法；2、膠體的制備方法11/30/20216注：當(dāng) V1 V2 時(shí)，粒子分散度較大，形成溶膠； 當(dāng)V2 V1時(shí)，粒子長(zhǎng)大并產(chǎn)生沉淀。11/30/202174、溶膠的凈化采用“滲析 (dialysis)” 和 “電滲析”(electrodialysi

2、s)11/30/202185、單分散溶膠 (monodispersed sol) 是指人們可以制取指定的膠粒尺寸、形狀和組成皆相同的溶膠。1-半透膜 ； 2- 攪拌器 ；3- 溶膠 ；4- 鉑電極 ； 5-進(jìn)水管 ； 6-出水管11/30/20219注：?jiǎn)畏稚⑷苣z制備方式(1)金屬鹽水溶液高溫水解法： (0.84.0)*10-4 mol dm-3 的KCr(SO4)2溶液在75oC下恒溫老化26 h,若溶液中存在SO42-與PO43-,則形成Cr(OH)3溶膠。11/30/202110(2)金屬絡(luò)合物高溫水解法注：Fe、Co、Ni與Cu的單分散溶膠，不用甲醇還原PVA-聚乙烯醇RhCl3 Rh

3、3+ PVA Rh小粒子(粒徑0.8 nm) (Rh原子) Rh大粒子(粒徑4.0 nm)PVA形成絡(luò)合物甲醇晶體生長(zhǎng)還原作用11/30/202111A: Cd(ClO4)2B: (NH4)2S以CdS膠粒為例： (3) 微乳液法 (Micro-emulsion method) 制單分散溶膠（sol）11/30/202112(4)溶膠溶膠凝膠轉(zhuǎn)變法（凝膠轉(zhuǎn)變法（Sol-gel） FeSO4+KOH溶液混合得到Fe(OH)2凝膠,然后加入KNO3溶液(Fe2+溫和氧化劑)，可以得到非常小的Fe3O4粒子。另外，rAl2O3的制備：)()(2373solAlOOHOHHOCAl11/30/2021

4、13 人們把肉眼看的見(jiàn)的物質(zhì)體系叫宏觀體系(macro-scopic system)，將原子與分子甚至更小的體系叫做微觀體系（micro-scopic system），將宏觀與微觀之間的體系叫介觀體系（meso-scopic system）。6、超細(xì)顆粒 (Ultra-fines，1-100 nm) 11/30/202114(1)超細(xì)顆粒的特性超細(xì)顆粒的特性 (a) 比表面積大（平均粒徑10100 nm， s = 1070 m2/g ）。優(yōu)良的化學(xué)吸附和表面活性。100 80 60 40 2010 20 30 40 50表面原子數(shù)總原子數(shù)100%粒徑/nmLa2NiO4 11/30/20211

5、5（b）容易形成團(tuán)聚體（通常有機(jī)化改性降低表面能） （c）熔點(diǎn)低，比如，塊狀金（Au）熔點(diǎn)為1063 oC，若粒徑為2-5 nm，熔點(diǎn)為300 oC左右。（d）磁性強(qiáng) （e）光吸收強(qiáng)（幾乎為黑色）（f）熱導(dǎo)性能好（超細(xì)粒子在低溫和超低溫下幾乎沒(méi)有熱阻）11/30/202116(2)超細(xì)粒子的應(yīng)用超細(xì)粒子的應(yīng)用 例如：化學(xué)工業(yè)、催化劑、電子工業(yè)、磁記錄材料、傳感器、醫(yī)藥和機(jī)械工業(yè)。(3)超細(xì)材料的制備超細(xì)材料的制備 （a）化學(xué)氣相沉積（CVD）Chemical Vaporization Deposition11/30/202117（b）共沉淀法）共沉淀法 (Co-precipitation)11

6、/30/202118（c）溶膠）溶膠 - 凝膠的轉(zhuǎn)變方法凝膠的轉(zhuǎn)變方法 (Sol-gel)溶液1溶液2溶膠1溶膠2溶膠混和物pH溫度凝膠混合物成型干燥纖維塊材粉末納米級(jí)的復(fù)合材料11/30/202119(d）溶劑蒸發(fā)法）溶劑蒸發(fā)法 噴霧干燥法; 噴霧熱分解法; 冷凍干燥法：11/30/202120 第二節(jié)第二節(jié) 溶膠的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)溶膠的運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 定義：在有濃度梯度存在時(shí)，物質(zhì)粒子因熱運(yùn)動(dòng)而發(fā)生宏觀上的定向遷移，稱(chēng)為擴(kuò)散。濃度梯度的存在，是擴(kuò)散的推動(dòng)力濃度梯度的存在，是擴(kuò)散的推動(dòng)力一一、擴(kuò)散擴(kuò)散 （Diffusion)11/30/202121 單位時(shí)間通過(guò)某一截面的物質(zhì)的量 (dm/dt) 與該處的

7、濃度梯度(dc/dx)及面積(As)成正比，其比例系數(shù)D 稱(chēng)為擴(kuò)散系數(shù)，負(fù)號(hào)是因?yàn)閿U(kuò)散方向與濃梯方向相反。 膠體系統(tǒng)的擴(kuò)散與溶液中溶質(zhì)擴(kuò)散一樣，可用Fick 擴(kuò)散第一定律來(lái)描述：dxdcDAdtdms11/30/202122D 擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù) 單位濃度梯度下，單位時(shí)間通過(guò)單位面積的物質(zhì)單位濃度梯度下，單位時(shí)間通過(guò)單位面積的物質(zhì)的量。單位：的量。單位：m2 s -1D 可用來(lái)衡量擴(kuò)散速率?？捎脕?lái)衡量擴(kuò)散速率。下表給出不同半徑金溶膠的擴(kuò)散系數(shù)。下表給出不同半徑金溶膠的擴(kuò)散系數(shù)。11/30/202123對(duì)于球形粒子，D 可由愛(ài)因斯坦斯托克斯方程計(jì)算：rNRTDA6 可見(jiàn)，粒子越小，擴(kuò)散系數(shù)越大，擴(kuò)

8、散能力越強(qiáng)。膠體粒子擴(kuò)散速率要比真溶液小幾百倍。 注：擴(kuò)散系數(shù)D與質(zhì)點(diǎn)在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力系數(shù)f (frictional coefficient) 成反比：rf611/30/202124二.布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng) (Brown motion ) 1827年年,植物學(xué)家布朗植物學(xué)家布朗( Brown)在顯微鏡下在顯微鏡下, ,看到懸浮看到懸浮在水中的花粉粒子處于不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在水中的花粉粒子處于不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。11/30/202125布朗運(yùn)動(dòng)是分子熱運(yùn)動(dòng)的必然結(jié)果布朗運(yùn)動(dòng)是分子熱運(yùn)動(dòng)的必然結(jié)果。 以后發(fā)現(xiàn)，線度小于4000 nm的粒子，在分散介質(zhì)中都有這種運(yùn)動(dòng)。（膠體尺度 1 - 10

9、00 nm) 這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是，分散介質(zhì)分子處于不斷的熱運(yùn)動(dòng)中，從四面八方不斷的撞擊分散相粒子。對(duì)于大小在膠體尺度下的分散介質(zhì)粒子，粒子受到撞擊次數(shù)較小,從各個(gè)方向受到的撞擊力不能完全互相抵消,.在某一時(shí)刻,粒子從某一方向得到的沖量即可發(fā)生位移，此即布朗運(yùn)動(dòng)。11/30/202126x : t 時(shí)間間隔內(nèi)粒子的平均位移r : 粒子半徑 T：熱力學(xué)溫度 ：分散介質(zhì)粘度NA：阿伏加德羅常數(shù) 1905年，Einstein-Brown曾研究過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)，提出了粒子的平均位移與粒子半徑、介質(zhì)粘度、溫度和時(shí)間之間的關(guān)系式：213rNRTtxA11/30/202127推導(dǎo)：若垂直于AB面的某質(zhì)點(diǎn)在 t 時(shí)

10、間內(nèi)的平均位移為 x向右擴(kuò)散的質(zhì)點(diǎn)數(shù)量向右擴(kuò)散的質(zhì)點(diǎn)數(shù)量0.5*C1S x向左擴(kuò)散的質(zhì)點(diǎn)數(shù)量向左擴(kuò)散的質(zhì)點(diǎn)數(shù)量0.5*C2Sx x即從左到右通過(guò)AB單位面積上凈質(zhì)點(diǎn)數(shù)量) 1 (2)(2)(22121xxccxccmC2C1AB11/30/202128若若 很?。汉苄。?2()(21dxdcxccxcx)3(2)(21xdxdcm所以：所以：如 C1 C211/30/202129將擴(kuò)散系數(shù)代入(4)得:213rNtRTxADtxtdxdcDm2由：（Fick定律）（4）)3(2)(21xdxdcm(Einstein-Brown平均位移公式)11/30/202130將上式平方可得：DttrNRT

11、rNRTtxAA22632 由測(cè)量一定時(shí)間間隔t內(nèi)的粒子平均位移 ，可求出 D 。txD2211/30/202131由球形粒子擴(kuò)散系數(shù)公式改寫(xiě):DNRTrA6由D，、，可求出一個(gè)球形膠體粒子的質(zhì)量：32316234DNRTrmA11/30/202132注意： 1)當(dāng)膠體粒子為多級(jí)分散時(shí)，求得的為粒子平均半徑； 2）若粒子非球形，則算得半徑為表觀半徑； 3）若粒子有溶劑化，算出半徑為溶劑化粒子半徑。而而1 1mol膠體粒子的摩爾質(zhì)量為：膠體粒子的摩爾質(zhì)量為：32)(162DRTNmNMAA11/30/202133三三. . 沉降與沉降平衡沉降與沉降平衡(Sedimentation equilib

12、rium)(Sedimentation equilibrium) 多相分散系統(tǒng)中的粒子，因受重力作用而下沉的過(guò)程，稱(chēng)為沉降。 沉降與布朗運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的擴(kuò)散為一對(duì)矛盾的兩個(gè)方面?；?大氣壓隨高度的分布:RTmghePP/0RTmghPP/ln0Po-地面的大氣壓， m-大氣的平均分子量11/30/202134 因膠體的粒子分布跟大氣壓分布相似：壓力比 P/P0 即為不同 高度處的膠粒的濃度比 C2/C1 。M相應(yīng)于膠粒的“摩爾質(zhì)量”，數(shù)值上等于 h為膠粒濃度為 C1和 C2 兩層間的距離（ x2-x1），然后考慮到膠粒的浮力校正 : 。334rNA)1(011/30/202135gxxrRTNcc

13、A)(1 (34ln120312故故: 膠膠粒的濃度隨高度的變化關(guān)系：粒的濃度隨高度的變化關(guān)系：注：粒子的半徑越大，濃度隨高度的變化越明顯。注：粒子的半徑越大，濃度隨高度的變化越明顯。 式中： o = 介質(zhì)的密度， = 膠粒的密度11/30/202136（一）在重力作用下的沉降（一）在重力作用下的沉降 1：沉降速度 (V)（與膠粒的大小有關(guān)） 在重力作用下，介質(zhì)中粒子所受的總重力為：grgVF)(34)(03001球形下面介紹不同外力作用下的沉降情況：下面介紹不同外力作用下的沉降情況：式中： o = 介質(zhì)的密度， = 膠粒的密度11/30/202137按stokes定律：粒子沉降所受的阻力：r

14、VF62rVgr6)(3403當(dāng) F1=F2 時(shí):11/30/202138thgrV9)(202thggVr)(29)(2900所以:11/30/202139注：對(duì)多級(jí)分散體系，顆粒大小不同，雖然無(wú)法測(cè)出單個(gè)粒子的沉降速度，但可以求出一定大小粒子所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。截距所對(duì)應(yīng)的值為半徑大于此 r 的粒子全部沉淀時(shí)量2：沉降分析稱(chēng)重法11/30/202140參參:陳宗淇陳宗淇 膠體化學(xué)膠體化學(xué) P212-P214 （1）在t時(shí)間內(nèi)，沉入盤(pán)內(nèi)的重量： t 對(duì)m微分： 所以： (1)dtdmtmm1221dtmdtdtdmdtdmdtdm221dtmdtdtdm11/30/202141由所以: (3)t

15、krrkhgrvhtghk22)(2/902/)(290 欲求粒子大小分布曲線：必須求 ，以 作圖就是粒子分布曲線， 可由下式變換 （2） drdm1rdrdm1drdm1dtdrdtdmdrdm/11（3）11/30/202142（3）式對(duì) t 微分： 所以： ， 22tkdtdrrdtdr22rtkdtdr2rkt trdtdr2代入：得 ：11/30/202143將 和 代入（2）式得：（4）22212dtmdrtdrdm這就是粒子分布基本公式。實(shí)驗(yàn)中，隨時(shí)記錄小盤(pán)中的重量m，將mt作圖。如果在不同時(shí)間t，得不同得m1 ，dtdmtm11221dtmdtdtdmtrdtdr211/30/

16、202144 將 代入(1)式,求 ,再將 代入(4)式得 ,同時(shí)以不同時(shí)間的 t 代入(3)式,可算出相應(yīng)的 r。 dtdm122dtmd22dtmddrdm111/30/202145不同半徑范圍內(nèi)的粒子占全部粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)11/30/202146 在離心場(chǎng)中，沉降公式仍可應(yīng)用，只要用離心加速度“2x”代替重力加速度 g 即可：dtdxrxr6)(34203二：在離心場(chǎng)中的沉降二：在離心場(chǎng)中的沉降11/30/202147將上式定積分:dtrxdxrxxtt203)(34621219)()(2ln1220212ttrxx11/30/202148 上式中 x1和 x2 分別為離心時(shí)間 t1和 t

17、2 時(shí)界面與旋轉(zhuǎn)軸之間的距離，例：11/30/202149第三節(jié)第三節(jié) 溶膠的電性質(zhì)和膠團(tuán)結(jié)構(gòu)溶膠的電性質(zhì)和膠團(tuán)結(jié)構(gòu)一一 ： 電動(dòng)現(xiàn)象及其應(yīng)用電動(dòng)現(xiàn)象及其應(yīng)用 1 、 基本概念： （1） 電動(dòng)現(xiàn)象：在外電場(chǎng)下，固-液兩相可發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)(電泳,電滲)；反之，在外力作用下迫使固-液兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，又產(chǎn)生電勢(shì)差,如沉降電勢(shì)，（重力）Sedimentation potential ，流動(dòng)電勢(shì)，（加壓）streaming potential 。溶膠的這種與電勢(shì)差有關(guān)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為電動(dòng)現(xiàn)象。11/30/202150（2）電泳(electrophoresis) 在外電場(chǎng)的作用下，膠體粒子在分散的介質(zhì)中定向

18、移動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為電泳（移動(dòng)方向和膠粒的帶電性有關(guān)）。 例：例： AgI 溶膠：溶膠： 溶液中I過(guò)量時(shí)，可吸附I而帶負(fù)電， 溶液中Ag+過(guò)量時(shí)，可吸附Ag+而帶正電。 + +- -N Na aC Cl l溶溶液液F Fe e( (O OH H) )3 3溶溶膠膠11/30/202151電泳的應(yīng)用：a：分離氨基酸和蛋白質(zhì)；b：醫(yī)學(xué)“肝硬變”檢查(凝膠電泳）；c：顯微電泳器，可在顯微鏡下直接觀察粒子的電泳速度。（3）電滲（electro-osmosis）：在固體與液體接觸時(shí)，固液兩相界面上就會(huì)帶有相反符號(hào)的電荷，并行成雙電層。在外電場(chǎng)的作用下，異電離子及其溶劑化層向某電極移動(dòng)，從而使該極區(qū)水面上升。1

19、1/30/202152如果多孔膜吸附陰離子，則介質(zhì)帶正電，通電時(shí)向陰極移動(dòng)；反之，多孔膜吸附陽(yáng)離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向陽(yáng)極移動(dòng)。電滲示意圖11/30/202153 （5）流動(dòng)電勢(shì)(streaming potential)：若用壓力將液體擠過(guò)毛細(xì)管網(wǎng)，粉末壓成多孔塞，則在毛細(xì)管或多孔塞兩端產(chǎn)生的電勢(shì)差。 （4）沉降電勢(shì)（sedimentation potential）：在外力作用下，分散相離子在分散介質(zhì)中迅速沉降，則在沉降管的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差。11/30/202154二二: : 質(zhì)點(diǎn)表面電荷的來(lái)源質(zhì)點(diǎn)表面電荷的來(lái)源 1 1 、電離電離: : 例如例如: :蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)11/30/2021553 、晶格

20、取代、晶格取代 例 ： 粘土中Al3+ 被 Mg2+ 或Ca2+ 取代，使粘土晶格帶負(fù)電。2 、 離子吸附離子吸附 某些物質(zhì),如石墨、 油珠在水中不解離例 : AgBr易吸附Ag+、Br-,不易吸附k+、 NO3-。11/30/2021564 、非水介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)荷電的原因、非水介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)荷電的原因兩種不同的物質(zhì)接觸，介電常數(shù)大的帶正電。膠團(tuán)結(jié)構(gòu)表示： 例：Ag+過(guò)量，生成帶正電的膠粒，K為反離子 膠粒膠粒 AgIm nAg+ (n-x)NO3- x+ x NO3- 膠核膠核 膠團(tuán)膠團(tuán)可滑動(dòng)面可滑動(dòng)面11/30/202157xNaNaxmOHOSiMgAlmxm)66. 0()()(66. 042

21、0866. 034. 3膠核colloidal nucleus ) 膠粒(colloidal particle )KI過(guò)量注：粘土膠粒表面（晶格取代:Mg2+ 取代 M3+）。xKKxnnIAgIxm)(11/30/202158四四、雙電層結(jié)構(gòu)模型與電動(dòng)電勢(shì)、雙電層結(jié)構(gòu)模型與電動(dòng)電勢(shì)1)亥姆霍茲平板電容器模型 (Helmholts) 1879年，亥姆霍茲首先提出在固液兩相之間的界面上形成雙電層的概念： 1）正負(fù)電荷如平板電容器那樣分布； 2）兩層距離與離子半徑相當(dāng)； 3）在外加電場(chǎng)下，帶電質(zhì)點(diǎn)與溶液中 反電離子分別向相反方向移動(dòng)。 0 x11/30/202159 0 x 質(zhì)點(diǎn)表面電荷與周?chē)橘|(zhì)

22、中的反離子構(gòu)成雙電層； 表面電勢(shì) 0 -帶電質(zhì)點(diǎn)表面與液體之間的電位差.（在雙電層內(nèi)， 0 直線下降。, 0 =0) 電勢(shì) ：固、液兩相發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)邊界處與 液體內(nèi)部的電位差。缺點(diǎn)： 1)不能解釋帶電質(zhì)點(diǎn)表面電勢(shì) 0 與電勢(shì)的區(qū)別； 2)不能解釋電解質(zhì)對(duì)電勢(shì)的影響； 3）與帶電質(zhì)點(diǎn)一起運(yùn)動(dòng)的水化層的厚度大于平板雙電 層的厚度（離子半徑大?。?，而滑動(dòng)面的仍不為零。11/30/2021602) 擴(kuò)散雙電層理論擴(kuò)散雙電層理論 (Gouy-Chapman)b）離固體表面越遠(yuǎn)，反離子濃度越稀，形成一個(gè)反離子 的擴(kuò)散層。 1910年，古依和查普曼提出了擴(kuò)散雙電層理論：a）反電荷的離子不是整齊排列在一 個(gè)

23、平面上，而是擴(kuò)散分布在溶液中； 靜電力：使反離子趨向表面。 熱運(yùn)動(dòng)：使反離子趨于均勻分布。 總結(jié)果：反離子平衡分布。 擴(kuò)散層0電勢(shì)距離11/30/202161式中 的倒數(shù) -1 具有雙電層厚度的意義。 當(dāng)離開(kāi)固體表面足夠遠(yuǎn)時(shí)，溶液中正負(fù)離子所帶電量大小相等，對(duì)應(yīng)電勢(shì)為零。 若假設(shè)： 1）質(zhì)點(diǎn)表面看作無(wú)限大的平面； 2）表面電荷分布均勻； 3）溶劑介電常數(shù)處處相同； 則，距表面 x 處的電勢(shì) 與表面電勢(shì) 0 的關(guān)系為（玻耳茲曼定律） ： = o e- x 滑動(dòng)層o11/30/202162注: (1)在電泳時(shí)，固液之間發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的“滑動(dòng)面”，應(yīng)在雙電層內(nèi)距表面處，該處的電勢(shì)與溶液內(nèi)部的電勢(shì)之差為

24、電勢(shì)。因?yàn)殡妱?shì)只在粒子和介質(zhì)作反向運(yùn)動(dòng)時(shí)才顯示出來(lái)，所以也稱(chēng)電動(dòng)電勢(shì)。(2)帶電質(zhì)點(diǎn)表面與液體內(nèi)部的總電勢(shì)差稱(chēng)為質(zhì)點(diǎn)的表面電勢(shì)(o)也叫熱力學(xué)電勢(shì)(o) 。古依查普曼模型的缺點(diǎn)： 1)沒(méi)有反映出膠粒表面固定吸附層的存在。 2)不能解釋電勢(shì)變號(hào)和高于表面電勢(shì)的情況。11/30/2021633)斯特恩斯特恩(Stern)雙電層模型雙電層模型 1924年，斯特恩提出擴(kuò)散雙電層模型。他認(rèn)為： 1)離子有一定的大??； 2)質(zhì)點(diǎn)與表面除靜電作用外 ，還有范德華作用; 因此表 面可形成一固定吸附層,或 稱(chēng)為Stern層(包括一些溶劑 分子);其余反離子擴(kuò)散分布 在溶液中,構(gòu)成擴(kuò)散部分。Stern層層距離距離

25、SternStern面面滑動(dòng)面滑動(dòng)面+ 固固體體表表面面擴(kuò)散層擴(kuò)散層11/30/2021644)在擴(kuò)散層中,電勢(shì)由 降到零,可用古依查普曼的公式描述只需將式中的 o 換成 :3)在Stern面內(nèi),電勢(shì)變化與亥姆霍茲平板模型相似,電勢(shì)由表面的0降到斯特恩面的(Stern電勢(shì))。距離距離 0 SternStern面面 Stern模型：固定層擴(kuò)散層 稱(chēng)為斯特恩電勢(shì) 為滑動(dòng)面與溶液本體之間 的電位差 = exp(-ux)11/30/202165 電勢(shì)的大小，反映了膠粒帶電的程度。 電勢(shì)越高，表明膠粒帶電越多 ，滑動(dòng)面與溶液本體之間的電勢(shì)差越大， 擴(kuò)散層厚度越厚。5) 當(dāng)固-液兩相發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)，緊密層

26、（Stern層）中的反離子及溶劑分子與質(zhì)點(diǎn)一起運(yùn)動(dòng)。所以滑移的滑動(dòng)面由比Stern層略右的曲線表示?；瑒?dòng)面以外的部分不移動(dòng)。滑動(dòng)面與本體溶液之間的電位差為 。也只有在固-液兩相發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)，才呈現(xiàn) 電勢(shì)。距離距離 0 SternStern面面 滑移面11/30/202166 （2）由于特性吸附了大量高價(jià)反離子，從而使stern層的電勢(shì)反號(hào)，這時(shí)與膠粒所帶的電荷符號(hào)相反；若能克服靜電斥力而吸附了大量的同號(hào)離子，則可能使stern層的電勢(shì)高于表面電勢(shì)o 。注： （1） 當(dāng)溶液足夠稀時(shí)， ， 濃度大時(shí)， 11/30/2021674）、雙電層祥細(xì)模型、雙電層祥細(xì)模型11/30/202168一） 由電

27、泳速度數(shù)據(jù)計(jì)算 電勢(shì)：設(shè)膠粒帶電荷q，在電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為E的電場(chǎng)中 , 作用在粒子上靜電力：f = qE對(duì)于球型粒子（r），泳動(dòng)速度為v，則摩擦阻力：lvE6rvf六六、 電勢(shì)的計(jì)算電勢(shì)的計(jì)算11/30/202169 按靜電學(xué)定律： 所以:當(dāng)粒子恒速泳動(dòng)時(shí): 所以，改寫(xiě):6rvqEUrqEv6DrqDEv/6DEvDEv4632淌度棒型膠粒：注：P75 例題雙電層間液體的介電常數(shù)11/30/202170二 、 由電滲速度計(jì)算 電勢(shì):式中： v是流動(dòng)線速度； AVv電場(chǎng)強(qiáng)度： LE電勢(shì)差DE4由DIVkAIDAVDE444所以)()1(kAlIGIIRVEl注：11/30/202171第四節(jié)第四節(jié) 膠

28、體的穩(wěn)定性膠體的穩(wěn)定性一、 溶膠的穩(wěn)定性因素： 1) 膠粒帶電 增加膠粒間的排斥作用； 2) 溶劑化作用 形成彈性的水化外殼，增加溶膠聚合的 阻力； 3) Brown運(yùn)動(dòng) 使膠粒受重力的影響而不下沉。11/30/202172 二、溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定性理論DLVO理論(1941年，Derjaguin-Landan-Verwey-Overbeek)1）膠粒之間既存在斥力勢(shì)能，也存在引力勢(shì)能。其來(lái)源可從其結(jié)構(gòu)得到解釋。）膠粒間的相互排斥。膠膠核核擴(kuò)散層邊界B擴(kuò)散層邊界膠膠核核ABoAHrAV12Hamaker 常數(shù)兩球表面間的距離 (20-30 nm)11/30/202173）膠粒之間的位能曲線：）膠粒之間的位能曲線：靠攏發(fā)生聚沉。若Emax15 kJ ，一般膠體粒子的熱運(yùn)動(dòng)無(wú)法克服，就不會(huì)發(fā)生聚沉。越過(guò)Emax后，勢(shì)能曲線出現(xiàn)第一最小值。落入此陷阱的粒子發(fā)生不可逆聚沉形成緊密而又穩(wěn)定的聚沉物。 在ab之間，斥力起主導(dǎo)作用，勢(shì)能曲線上出現(xiàn)極大值 Emax。當(dāng)迎面相撞的一對(duì)膠體粒子所具有的平動(dòng)能足以克服這一勢(shì)壘時(shí)，它們就會(huì)進(jìn)一步11/30/202174三、溶膠的聚沉三、溶膠的聚沉 (Coagulation)1、 電解質(zhì)的聚沉1) 若電解質(zhì)把反離子壓入吸附層， 電勢(shì)下降, 下降。2) 反離子全部被壓入吸附層 = 0， 下