胶体的稳定性和聚沉作用

胶体的稳定性和聚沉作用摘要：化学物品胶体已经广泛应用于现代生活，了解胶体的稳定性和聚沉作用对于我们高效利用有很大帮助。

关键词：稳定性胶体聚沉电解质溶胶的稳定根据胶体的各种性质。

溶胶稳定的原因可归纳为:（1）溶胶的动力稳定性胶粒因颗粒很小，布朗运动较强，能克服重力影响不下沉而保持均匀分散。

这种性质称为溶胶的动力稳定性。

影响溶胶动力稳定性的主要因素是分散度。

分散度越大，颗粒越小，布朗运动越剧烈，扩散能力越强，动力稳定性就越大，胶粒越不溶易下沉。

此外分散介质的粘度越大，胶粒与分散介质的密度差越小，溶胶的动力稳定性也越大，胶粒也越不溶易下沉。

(2) 胶粒带电的稳定作用下图表示的是一个个胶团。

蓝色虚线圆是扩散层的边界，虚线圆以外没有净电荷，呈电中性。

因此，当两个胶团不重迭时，如左图，它们之间没有静电作用力，只有胶粒间的引力，这种引力与它们之间距离的三次方成反比，这和分子之间的作用力（分子之间的作用力与分子之间距离的六次方成反比）相比，是一种远程力，这种远程力驱使胶团互相靠近。

当两个胶团重迭时，如右图，它们之间就产生静电排斥力。

重叠越多，静电排斥力越大。

如果静电排斥力大于胶粒之间的吸引力，两胶粒相撞后又分开，保持了溶胶的稳定。

胶粒必须带有一定的电荷才具有足够的静电排斥力，而胶粒的带电量与ζ电势的绝对值成正比。

因此，胶粒具有一定的ζ电势是胶粒稳定的主要原因。

(3) 溶剂化的稳定作用物质和溶剂之间所起的化合作用称为溶剂化，溶剂若为水，则称水化。

憎液溶胶的胶核是憎水的，但它吸附的离子都是水化的，因此增加了胶粒的稳定性。

由于紧密层和分散层中的离子都是水化的，这样在胶粒周围形成了水化层。

实验证明，水化层具有定向排列结构，当胶粒接近时，水化层被挤压变形，它有力图恢复定向排列结构的能力，使水化层具有弹性，这成了胶粒接近时的机械阻力，防止了溶胶的聚沉。

以上影响溶胶稳定的三种因素中，尤以带电因素最重要。

溶胶的聚沉溶胶中的分散相颗粒相互聚结而变大，以至最后发生沉降的现象称为聚沉。

胶体聚沉的三个条件胶体聚沉是指在胶体溶液中，胶体粒子之间发生相互作用，导致粒子聚集并沉降的过程。

胶体聚沉的三个条件包括：稳定性降低、相互作用增强和聚集速率加快。

1. 稳定性降低稳定性是指胶体溶液中胶体粒子保持分散状态的能力。

当稳定性降低时，胶体粒子之间的排斥力减弱，使得粒子更容易发生聚集和沉降。

1.1 pH值变化溶液中的酸碱度可以影响胶体颗粒表面电荷的变化，进而影响颗粒之间的静电排斥力。

当pH值发生改变时，会导致电荷中和或重组，使得静电排斥力减小或消失。

这样一来，颗粒之间就会更容易发生吸引力，并开始聚集。

1.2 温度变化温度对于溶液中颗粒之间相互作用的强度有很大影响。

随着温度升高，溶液中的颗粒热运动加剧，使得胶体粒子之间的吸引力增强。

这种增强的吸引力会导致胶体粒子更容易聚集并沉降。

1.3 盐浓度变化溶液中的盐浓度可以改变溶液中离子的浓度，从而影响胶体粒子表面电荷的分布。

当盐浓度升高时，离子会与胶体粒子表面上的电荷相互作用，减弱电荷效应。

这样一来，颗粒之间的静电排斥力减小，使得聚集和沉降更容易发生。

2. 相互作用增强相互作用是指胶体溶液中颗粒之间发生的各种力量和作用方式。

当相互作用增强时，胶体粒子之间的吸引力或排斥力增大，导致更多颗粒聚集并沉降。

2.1 范德华力范德华力是指非极性分子或原子之间由于电荷不均匀而产生的吸引力。

在胶体溶液中，范德华力可以使非极性胶体粒子之间发生吸引作用，促进聚集和沉降。

2.2 双层电荷作用双层电荷是指胶体粒子表面上的电荷分布情况。

当胶体溶液中的离子浓度或pH值发生变化时，会导致双层电荷的分布发生改变。

这种改变可以增强或减弱胶体粒子之间的静电相互作用，从而影响聚集和沉降的程度。

2.3 氢键和离子键氢键和离子键是一种较强的化学键，能够在胶体溶液中产生较强的吸引力。

当溶液中存在适当的氢键供体和受体或离子配对时，这些键能够促进胶体颗粒之间的相互作用并导致聚集沉降。

3. 聚集速率加快聚集速率是指胶体粒子聚集并沉降的速度。

胶体的稳定性名词解释胶体的稳定性胶体是分散系的一类。

它在一定条件下能长期存在而不沉淀、不分层、保持其原有状态，这个性质称为胶体的稳定性。

溶液中胶粒所带电荷与溶液中离子所带电荷相反，整个胶体带同种电荷，因此胶粒本身所带电荷等于整个胶体所带的电荷，整个胶体即为正电荷，如果胶粒带有异种电荷时，胶体就不稳定。

常见的胶体如蛋白质、淀粉、乳浊液等。

稳定性和胶体的分散质有关，也与胶体粒子的大小和形状有关，越小的胶粒，稳定性越高。

胶体粒子的稳定性不仅受到它本身结构的影响，而且还受到外界环境条件变化的影响。

胶体的稳定性的强弱可以用粘度来衡量。

测定方法： 1）毛细管法：将样品放入管内并使之充满液体，然后再逐滴加入毛细管中，当悬浮液呈现浑浊时，继续加入毛细管，直至出现明显的颜色分层时，则该悬浮液的浓度最大； 2）薄膜覆盖法：将试样制成平板，将一张薄膜覆盖在平板上，用另一张薄膜盖在上面，使二者连成一个封闭体系。

待封闭体系自行凝固，静置片刻后取下，观察到有无色分层。

这两种方法都需要仪器设备。

乳浊液的聚沉或絮凝乳浊液是由许多小液滴所组成的。

它们的大小通常是几十微米至几百微米，有时还会超过一千微米。

由于其表面积大，对电解质有很强的吸附力，因而不易沉降。

胶体的聚沉或絮凝作用，就是利用胶体粒子大小的差别。

当颗粒小于100nm时，它们的直径大约在几百纳米左右。

当颗粒大于100nm 时，直径往往大于1000nm。

当粒子表面被电解质所包围，即具有胶粒电性时，这些微粒对电解质起了反吸附作用，使胶体脱稳。

当粒子所带的电荷与电解质所带的电荷相反，胶体也会从溶液中析出。

盐析、晶种法、分子筛和硅胶分子筛等都是可用的方法。

加入电解质的目的，就是使溶液中的电解质聚集，形成均匀分散的胶粒，然后经过聚沉或絮凝过程将胶粒沉淀，分离出来。

除了利用胶体粒子的聚沉或絮凝作用外，电泳、静电沉淀、阳极溶出、磁性分离、选择性沉淀、离子交换以及透析等，也都可以应用。

高分子溶液的粘度由于高分子溶液粘度较大，沉降速度较慢，若不加入某种物质，可使高分子溶液稳定在某一低的高度，在这个位置上，不论搅拌或加入什么物质，高分子溶液的粘度不再发生显著变化，这种现象叫做高分子溶液的稳定性。

胶体的稳定性和聚沉憎液溶胶属热力学不稳定体系，有集结长大以至于聚沉的趋势。

但在短时间内甚至在相当长时间内(对某些特殊的溶胶如金溶胶)，憎液溶胶却能稳定存在。

1.溶胶的稳定性除布朗运动外，溶胶的稳定性还与下面两个因素有关。

(1).胶粒的电性：带电的胶粒由于胶粒间的范德华力而相互吸引，而相同电荷的斥力又将使之分开。

胶粒是否稳定，取决于这两种相反的力的相对大小。

这也是20世纪40年代由Derjaguin、Landan、Verwey、Overbeek等人提出的溶胶稳定性理论(通常称为DLVO理论)的主要点。

(2).溶剂化作用：溶剂化作用降低了胶粒的表面能，同时溶剂分子把胶粒包围起来，形成一具有弹性的水合外壳。

当胶粒相互靠近时，水合外壳因受到挤压而变形，但每个变形胶团都力图恢复其原来的形状而又被弹开。

可见，水合外壳(溶剂化层)的存在起着阻碍聚结的作用。

综上所述：分散相粒子的带电、溶剂化作用、布朗运动是憎液溶胶三个最重要的稳定因素。

凡是能使上述稳定因素遭到破坏的作用，皆可以使溶胶聚沉2.溶胶的聚沉溶胶中的分散相微粒互相聚沉，颗粒变大，最后发生沉淀的现象称为聚沉。

溶胶的聚沉可分为二个阶段，第一为无法用肉眼观察出分散程度变化的阶段，称为"隐聚沉"；第二阶段则可用肉眼观察到颗粒的变化，称为"显聚沉"。

(1).电解质的聚沉作用当往溶胶中加入过量的电解质后，往往会使溶胶发生聚沉。

这是由于电解质加入后，电解质中与扩散层反离子电荷符号相同的那些离子将由于同电排斥而将反离子压入到吸附层，从而减少胶粒的带电量，ζ电势降低。

当扩散层中的反离子被全部压入吸附层内，胶粒处于等电状态，ζ电势为零，此时溶胶的稳定性最差，非常易于聚沉。

如豆浆使荷负电的蛋白质胶体，卤水中的Ca2+、Mg2+、Na+等离子压缩扩散层厚度，使ζ电势下降并使蛋白质聚沉。

实验表明，当溶胶的ζ电势降低到一定值时，(不必降到零！)，就可观察到聚沉现象的发生。

胶体稳定性一、胶体的分类所谓胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，其值通常在1nm—100nm之间，这是一种高度分散的多相不均匀体系。

按分散剂的不同可分为气溶胶、固溶胶、液溶胶；按分散质的不同可分为粒子胶体、分子胶体。

二、胶体的稳定及不稳定性胶体因质点很小，强烈的布朗运动使它不致很快沉降，故具有一定的动力学稳定性；另一方面，疏液胶体是高度分散的多相体系，相界面很大，质点之间有强烈的聚结倾向，所以又是热力学不稳定体系。

一旦质点聚结变大，动力学稳定性也随之消失。

因此，胶体的聚集稳定性是胶体稳定与否的关键。

三、双电层与zeta电位由于分散粒子表面带有电荷而吸引周围的反号离子，这些反号离子在两相界面呈扩散状态分布而形成扩散双电层。

根据双电层理论可将双电层分为Stern层和扩散层。

当分散粒子在外电场的作用下，稳定层与扩散层发生相对移动时的滑动面即是剪切面，该处对远离界面的流体中的某点的电位称为Zeta电位。

即Zeta电位是连续相与附着在分散粒子上的流体稳定层之间的电势差。

四、聚集沉降理论影响因素起聚沉作用的主要是电荷与胶体相反的离子（称为反离子）。

反离子的价数越高，则聚沉效率越高，聚沉值越低。

一价反离子的聚沉值约为25～150，二价的为0.5～2，三价的为0.01～0.1。

聚沉值大致与反离子价数的六次方成反比，这称为舒尔茨-哈代规则。

五、胶体稳定性疏液胶体的稳定性理论通称DLVO理论。

此理论的出发点是：胶体质点间因范德瓦耳斯力而相互吸引，质点在相互接近时又因双电层的重叠而产生排斥作用，胶体的稳定程度取决于上述两种作用的相对大小。

DLVO理论计算了各种形状质点之间的范德瓦耳斯吸引能与双电层排斥能随质点间距离的变化。

在质点相互接近的过程中，如果在某一距离上质点间的排斥能大于吸引能，胶体将具有一定的稳定性；若在所有距离上吸引皆大于排斥,则质点间的接近必导致聚结,胶体发生聚沉。

溶液中的离子浓度或反离子的价数增加时，质点间的范德瓦耳斯力几乎不受影响，但双电层的排斥能却因双电层的压缩而大大降低，因此胶体的稳定性下降，直至发生聚沉。