胶体的稳定与聚沉解析PPT精品课件
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8.4 胶体的稳定性和聚沉作用8.4.1 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+ + ++ ++ + + - - -- - -- - 胶核 + + + + + + + + - - - - - - - - 胶核结构,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。
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。