1、膠體化學,分散相與分散介質,把一種或幾種物質分散在另一種物質中就構成分散體系。其中，被分散的物質稱為分散相（dispersed phase），另一種物質稱為分散介質（dispersing medium)。,例如：云，牛奶，珍珠,分散體系分類,分類體系通常有三種分類方法：,分子分散體系 膠體分散體系 粗分散體系,按分散相粒子的大小分類：,按分散相和介質的聚集狀態(tài)分類：,液溶膠 固溶膠 氣溶膠,按膠體溶液的穩(wěn)定性分類：,憎液溶膠 親液溶膠,（1）按分散相粒子的大小分類,1.分子分散體系,分散相與分散介質以分子或離子形式彼此混溶，沒有界面，是均勻的單相，分子半徑大小在10-9 m以下 。通常把這種體

2、系稱為真溶液，如CuSO4溶液。,2.膠體分散體系,分散相粒子的半徑在1 nm100 nm之間的體系。目測是均勻的，但實際是多相不均勻體系。也有的將1 nm 1000 nm之間的粒子歸入膠體范疇。,3.粗分散體系,當分散相粒子大于1000 nm,目測是混濁不均勻體系，放置后會沉淀或分層，如黃河水。,（2）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類,1.溶膠,半徑在1 nm100 nm之間的難溶物固體粒子 分散在液體介質中，有很大的相界面，易聚沉，分散相與分散介質不同相，是熱力學上的不穩(wěn)定體系。,一旦將介質蒸發(fā)掉，再加入介質就無法再形成溶膠，是 一個不可逆體系，如氫氧化鐵溶膠、碘化銀溶膠等。,這是膠體分散體系中主要

3、研究的內容。,2.高分子溶液,半徑落在膠體粒子范圍內的高分子溶解在 合適的溶劑中，一旦將溶劑蒸發(fā)，高分子化合物凝聚，再加入溶劑，又可形成溶膠，分散相與分散介質同相，親液溶膠是熱力學上穩(wěn)定、可逆的體系。,分散相是由表面活性劑締合而成的膠束。通常以水作為分散介質，膠束中表面活性劑的親油基團向里，親水基團向外，分散相與分散介質之間有很好的親和性，因此也是一類均相的熱力學穩(wěn)定系統(tǒng)。,3.締合膠體（有時也稱為膠體電解質）,（3）按分散相和介質聚集狀態(tài)分類,1.液溶膠,將液體作為分散介質所形成的溶膠。當分散 相為不同狀態(tài)時，則形成不同的液溶膠：,.液-固溶膠 如油漆，AgI溶膠,.液-液溶膠 如牛奶，石油

4、原油等乳狀液,.液-氣溶膠 如泡沫,2.固溶膠,將固體作為分散介質所形成的溶膠。當分散相為 不同狀態(tài)時，則形成不同的固溶膠：,.固-固溶膠 如有色玻璃，不完全互溶的合金,.固-液溶膠 如珍珠，某些寶石,.固-氣溶膠 如泡沫塑料，沸石分子篩,3.氣溶膠,將氣體作為分散介質所形成的溶膠。當分散相為 固體或液體時，形成氣-固或氣-液溶膠，但沒有 氣-氣溶膠，因為不同的氣體混合后是單相均一 體系，不屬于膠體范圍.,. 氣-固溶膠 如煙，含塵的空氣,.氣-液溶膠 如霧，云,憎液溶膠的特性,（1）特有的分散程度,粒子的大小在10-910-7 m之間，因而擴散較慢，不能透過半透膜，滲透壓低但有較強的動力穩(wěn)定

5、性 和乳光現(xiàn)象。,（2）多相不均勻性,具有納米級的粒子是由許多離子或分子聚結而成，結構復雜，有的保持了該難溶鹽的原有晶體結構，而且粒子大小不一，與介質之間有明顯的相界面，比表面很大。,（3）熱力學不穩(wěn)定性,因為粒子小，比表面大，表面自由能高，是熱力學不穩(wěn)定體系，有自發(fā)降低表面自由能的趨勢，即小粒子會自動聚結成大粒子。,制備溶膠必須使分散相粒子的大小落在膠體分散體系的范圍之內，并加入適當?shù)姆€(wěn)定劑。制備方法大致可分為兩類：,（1）分散法 用機械、化學等方法使固體的粒子變小。,（2）凝聚法 使分子或離子聚結成膠粒,12.1 膠體系統(tǒng)的制備,用這兩種方法直接制出的粒子稱為原級粒子。,視具體制備條件不同

6、，這些粒子又可以聚集成較大的次級粒子。,通常所制備的溶膠中粒子的大小不是均一的，是一個多級分散體系。,1 分散法,（1）研磨法 用機械粉碎的方法將固體磨細。,這種方法適用于脆而易碎的物質，對于柔韌性的物質必須先硬化后再粉碎。例如，將廢輪胎粉碎，先用液氮處理，硬化后再研磨。,膠體磨的形式很多，其分散能力因構造和轉速的不同而不同。,盤式膠體磨,轉速約每分鐘1萬2萬轉。,A為空心轉軸，與C盤相連，向一個方向旋轉，B盤向另一方向旋轉。,分散相、分散介質和穩(wěn)定劑從空心軸A處加入，從C盤與B盤的狹縫中飛出，用兩盤之間的切應力將固體粉碎，可得1000 nm左右的粒子。,（2）膠溶法,膠溶法又稱解膠法，僅僅是

7、將新鮮的凝聚膠粒重新分散在介質中形成溶膠，并加入適當?shù)姆€(wěn)定劑。,這種穩(wěn)定劑又稱膠溶劑。根據(jù)膠核所能吸附的離子而選用合適的電解質作膠溶劑。,這種方法一般用在化學凝聚法制溶膠時，為了將多余的電解質離子去掉，先將膠粒過濾，洗滌，然后盡快分散在含有膠溶劑的介質中，形成溶膠。,例如：,（3）超聲分散法,這種方法目前只用來制備乳狀液。,如圖所示，將分散相和分散介質兩種不混溶的液體放在樣品管4中。樣品管固定在變壓器油浴中。,在兩個電極上通入高頻電流，使電極中間的石英片發(fā)生機械振蕩，使管中的兩個液相均勻地混合成乳狀液。,電弧法主要用于制備金、銀、鉑等金屬溶膠。制備過程包括先分散后凝聚兩個過程。,（4）電弧法,

8、將金屬做成兩個電極，浸在水中，盛水的盤子放在冷浴中。在水中加入少量NaOH 作為穩(wěn)定劑。,制備時在兩電極上施加 100V 左右的直流電，調節(jié)電極之間的距離，使之發(fā)生電火花，這時表面金屬蒸發(fā)，是分散過程，接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。,2.凝聚法,（1）化學凝聚法,通過各種化學反應使生成物呈過飽和狀態(tài)，使初生成的難溶物微粒結合成膠粒，在少量穩(wěn)定劑存在下形成溶膠，這種穩(wěn)定劑一般是某一過量的反應物。例如：,A.復分解反應制硫化砷溶膠 2H3AsO3（?。? 3H2S As2S3（溶膠）+6H2O,B.水解反應制氫氧化鐵溶膠 FeCl3 （?。?3H2O （熱） Fe(OH)3 （溶膠）+3H

9、Cl,C.氧化還原反應制備硫溶膠 2H2S(?。? SO2(g) 2H2O +3S (溶膠） Na2S2O3 +2HCl 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶膠）,E.離子反應制氯化銀溶膠 AgNO3（?。? KCl（稀） AgCl (溶膠） +KNO3,D.還原反應制金溶膠 2HAuCl4(?。? 3HCHO +11KOH 2Au(溶膠）+3HCOOK + 8KCl + 8H2O,（2）物理凝聚法,A. 過飽和法 利用物質在不同溶劑中溶解度的顯著差別來制備溶膠，而且兩種溶劑要能完全互溶。,例1.松香易溶于乙醇而難溶于水，將松香的乙醇溶液滴入水中可制備松香的水溶膠。,例2.將硫的丙酮溶液

10、滴入90左右的熱水中，丙酮蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。,將汞的蒸氣通入冷水中就可以得到汞的水溶膠。,4金屬鈉，2苯,5液氮。,B.蒸氣驟冷法,羅金斯基等人利用下列裝置，制備堿金屬的苯溶膠。,先將體系抽真空，然后適當加熱管2和管4，使鈉和苯的蒸氣同時在管5 外壁凝聚。除去管5中的液氮，凝聚在外壁的混合蒸氣融化，在管3中獲得鈉的苯溶膠。,3.溶膠的凈化,在制備溶膠的過程中，常生成一些多余的電解質，如制備 Fe(OH)3溶膠時生成的HCl。,少量電解質可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過多的電解質存在會使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。,凈化的方法主要有滲析法和超過濾法。,（1）滲析法,簡單滲析 將需要凈化

11、的溶膠放在羊皮紙或動物膀胱等半透膜制成的容器內，膜外放純溶劑。,利用濃差因素，多余的電解質離子不斷向膜外滲透，經(jīng)常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內的溶膠。,如將裝有溶膠的半透膜容器不斷旋轉，可以加快滲析速度。,電滲析 為了加快滲析速度，在裝有溶膠的半透膜兩側外加一個電場，使多余的電解質離子向相應的電極作定向移動。溶劑水不斷自動更換，這樣可以提高凈化速度。這種方法稱為電滲析法。,用半透膜作過濾膜，利用吸濾或加壓的方法使膠粒與含有雜質的介質在壓差作用下迅速分離。,（2）超過濾法,將半透膜上的膠粒迅速用含有穩(wěn)定劑的介質再次分散。,12.2 膠體系統(tǒng)的光學性質,光散射現(xiàn)象,當光束通過分散體系時，一部分

12、自由地通過，一部分被吸收、反射或散射?？梢姽獾牟ㄩL約在400700 nm之間。,（1）當光束通過粗分散體系，由于粒子大于入射光的波長，主要發(fā)生反射，使體系呈現(xiàn)混濁。,（2）當光束通過膠體溶液，由于膠粒直徑小于可見光波長，主要發(fā)生散射，可以看見乳白色的光柱。,（3）當光束通過分子溶液，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，看不見散射光。,1.Tyndall效應,Tyndall效應實際上已成為判別溶膠與分子溶液的最簡便的方法。,1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會聚光通過溶膠，從側面（即與光束垂直的方向）可以看到一個發(fā)光的圓錐體，這就是Tyndall效應。其他分散體系也會產(chǎn)生一點散射光

13、，但遠不如溶膠顯著。,2.Rayleigh公式,1871年，Rayleigh研究了大量的光散射現(xiàn)象，對于粒子半徑在47nm以下的溶膠，導出了單位體積溶膠的散射光強度計算公式，稱為Rayleigh公式：,式中：I0 入射光強度， C 單位體積中粒子數(shù) 入射光波長， V 每個粒子的體積 分散相折射率， 分散介質的折射率,從Rayleigh公式可得出如下結論：,2. 散射光強度與入射光波長的四次方成反比。入 射光波長愈短，散射愈顯著。所以可見光中，藍、 紫色光散射作用強。,3.分散相與分散介質的折射率相差愈顯著，則散射作 用亦愈顯著。,4.散射光強度與單位體積中的粒子數(shù)成正比。,1. 散射光強度與粒

14、子的體積平方成正比。 可鑒別分散系統(tǒng)的種類,乳光計原理,保持粒子大小相同,如果已知一種溶液的散射光強度和濃度，測定未知溶液的散射光強度，就可以知道其濃度，這就是乳光計。,3.超顯微鏡與粒子大小的近似測定,普通顯微鏡分辨率不高，只能分辨出半徑在200 nm以上的粒子，所以看不到膠體粒子。,超顯微鏡分辨率高，可以研究半徑為5150 nm 的粒子。但是， 超顯微鏡觀察的不是膠粒本身，而是觀察膠粒發(fā)出的散射光。是目前研究憎液溶膠非常有用的手段之一。,照射光從碳弧光源射擊，經(jīng)可調狹縫后，由透鏡會聚，從側面射到盛膠體溶液的樣品池中。,超顯微鏡的目鏡看到的是膠粒的散射光。如果溶液中沒有膠粒，視野將是一片黑暗

15、。,1. 狹縫式,2. 有心形聚光器 這種超顯微鏡有一個心形腔，上部視野涂黑，強烈的照射光通入心形腔后不能直接射入目鏡，而是在腔壁上幾經(jīng)反射，改變方向，最后從側面會聚在試樣上。,目鏡在黑暗的背景上看到的是膠粒發(fā)出的的散射光。,（2） 間接推測膠粒的形狀和不對稱性。例如，球狀 粒子不閃光，不對稱的粒子在向光面變化時有 閃光現(xiàn)象。,（3） 判斷粒子分散均勻的程度。粒子大小不同，散 射光的強度也不同。,（4） 觀察膠粒的布朗運動 、電泳、沉降和凝聚等 現(xiàn)象。,12.3 膠體系統(tǒng)的動力性質,1.Brown運動(Brownian motion),1827 年植物學家布朗（Brown)用顯微鏡觀察到懸浮在

16、液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運動。,后來又發(fā)現(xiàn)許多其它物質如煤、 化石、金屬等的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運動為布朗運動。,但在很長的一段時間里，這種現(xiàn)象的本質沒有得到闡明。,1903年發(fā)明了超顯微鏡，為研究布朗運動提供了物質條件。,用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則“之”字形的運動，從而能夠測出在一定時間內粒子的平均位移。,通過大量觀察，得出結論：粒子越小，布朗運動越激烈。其運動激烈的程度不隨時間而改變，但隨溫度的升高而增加。,Brown運動的本質,1905年和1906年愛因斯坦（Einstein)和斯莫魯霍夫斯基（Smoluchowski)分別闡述了Brown運動的

17、本質。,認為Brown運動是分散介質分子以不同大小和不同方向的力對膠體粒子不斷撞擊而產(chǎn)生的，由于受到的力不平衡，所以連續(xù)以不同方向、不同速度作不規(guī)則運動。隨著粒子增大，撞擊的次數(shù)增多，而作用力抵消的可能性亦大。,當半徑大于5 m，Brown運動消失。,Einstein認為，溶膠粒子的Brown運動與分子運動類似，平均動能為 。并假設粒子是球形的，運用分子運動論的一些基本概念和公式，得到Brown運動的公式為：,式中 是在觀察時間t內粒子沿x軸方向的平均位移；,r為膠粒的半徑；,為介質的粘度；,L為阿伏加德羅常數(shù)。,這個公式把粒子的位移與粒子的大小、介質粘度、溫度以及觀察時間等聯(lián)系起來。,2.

18、擴散,膠粒也有熱運動，因此也具有擴散和滲透壓。只是溶膠的濃度較稀，這種現(xiàn)象很不顯著。,如圖所示，在CDFE的桶內盛溶膠，在某一截面AB的兩側溶膠的濃度不同，C1C2。,由于分子的熱運動和膠粒的布朗運動，可以觀察到膠粒從C1區(qū)向C2區(qū)遷移的現(xiàn)象，這就是膠粒的擴散作用。,設通過AB面的擴散的量為n，則擴散速度為 ，它與濃度梯度和AB截面積As成正比。,斐克第一定律（Ficks first law）,如圖所示，設任一平行于AB面的截面上濃度是均勻的，但水平方向自左至右濃度變稀，梯度為 。,這就是斐克第一定律。 式中D為擴散系數(shù)，其物理意義為：單位濃度梯度、單位時間內通過單位截面積的物質的質量。,式中

19、負號表示擴散發(fā)生在濃度降低的方向， 0。,用公式表示為：,Einstein-Brown位移方程,如圖，設截面為單位面積， 為時間t 內在水平方向的平均位移。截面間的距離均為 。,找出距AB面 處的兩根虛線，其濃度恰好為 和 。,在t 時間內，從兩個方向通過AB面的粒子數(shù)分別為 和 ，因 ，則自左向右通過AB面的凈粒子數(shù)為：,設 很小，濃度梯度：,這就是Einstein-Brown 位移方程。 從布朗運動實驗測出 ，就可求出擴散系數(shù)D。,則擴散通過AB面的凈粒子數(shù)與濃度梯度和擴散時間t 成正比，得到 ：,將布朗運動公式代入：,從上式可以求粒子半徑 r。,已知 r 和粒子密度 ，可以計算粒子的質量

20、及摩爾質量。,3.沉降與沉降平衡（sedimentation equilibrium）,溶膠是高度分散體系，膠粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗運動促使?jié)舛融呌诰弧?當這兩種效應相反的力相等時，粒子的分布達到平衡，粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，如圖所示。,這種平衡稱為沉降平衡。,這就是高度分布公式。粒子質量愈大，其平衡濃度隨高度的降低亦愈大。,高度分布定律,對于大氣，由于p2/p1=C2/C1，1（0/）=1，則：,例 某金溶膠在298K時達沉降平衡，在某一高度粒子的密度為8.89108 m3 ,在上升0.001m粒子密度為 1.08108 m3 。設粒子為球形,金的密度為 1

21、.93104 kg/m3 ，水的密度為1.0 103 kg/m3 ,試求: 1. 膠粒的平均半徑及平均摩爾質量。 2. 使粒子的密度下降一半,需上升的高度。,12.4 溶膠系統(tǒng)的電學性質,膠粒帶電的本質,（1）膠粒在形成過程中，膠核優(yōu)先吸附某種離子，使膠粒帶電。,（2）離子型固體電解質形成溶膠時，由于正、負離子溶解量不同，使膠粒帶電。 例如：將AgI制備溶膠時，由于Ag+較小，活動能力強，比I-容易脫離晶格而進入溶液，使膠粒帶負電。,例如：在AgI溶膠的制備過程中，如果AgNO3過量，則膠核優(yōu)先吸附Ag+離子，使膠粒帶正電；如果KI過量，則優(yōu)先吸附I -離子，膠粒帶負電(Fajans-Panc

22、th)規(guī)則。,（3）可電離的大分子溶膠，由于大分子本身發(fā)生電離，而使膠粒帶電。,例如蛋白質分子，有許多羧基和胺基，在pH較高的溶液中，離解生成PCOO-離子而負帶電；在pH較低的溶液中，生成P-NH3+離子而帶正電。,在某一特定的pH條件下，生成的-COO-和-NH3+數(shù)量相等，蛋白質分子的凈電荷為零，這pH稱為蛋白質的等電點。,1.雙電層理論（double layer),當固體與液體接觸時，可以是固體從溶液中選擇性吸附某種離子，也可以是固體分子本身發(fā)生電離作用而使離子進入溶液，以致使固液兩相分別帶有不同符號的電荷，在界面上形成了雙電層的結構。,對于雙電層的具體結構，一百多年來不同學者提出了不

23、同的看法。最早于1879年Helmholz提出平板型模型；,1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板型模型，提出了擴散雙電層模型；,后來Stern又提出了Stern模型。,平板型模型,亥姆霍茲認為固體的表面電荷與溶液中帶相反電荷的（即反離子）構成平行的兩層，如同一個平板電容器。,整個雙電層厚度為。,固體表面與液體內部的總的電位差即等于熱力學電勢0 ，在雙電層內，熱力學電勢呈直線下降。,在電場作用下，帶電質點和溶液中的反離子分別向相反方向運動。,這模型過于簡單，由于離子熱運動，不可能形成平板電容器。,擴散雙電層模型,Gouy和Chapman認為，由于正、負離子靜電吸引和熱運動兩種效

24、應的結果，溶液中的反離子只有一部分緊密地排在固體表面附近，相距約一、二個離子厚度稱為緊密層；,另一部分離子按一定的濃度梯度擴散到本體溶液中，離子的分布可用玻茲曼公式表示，稱為擴散層。,雙電層由緊密層和擴散層構成。移動的切動面為AB面。,Stern模型,Stern對擴散雙電層模型作進一步修正。,他認為吸附在固體表面的緊密層約有一、二個分子層的厚度，后被稱為Stern層；,由反號離子電性中心 構成的平面稱為Stern平面。,由于離子的溶劑化作用，膠粒在移動時，緊密層會結合一定數(shù)量的溶劑分子一起移動，所以滑移的切動面由比Stern層略右的曲線表示。,從固體表面到Stern平面，電位從0直線下降為 。

25、,電動電勢（electrokinetic potential）,在Stern模型中，帶有溶劑化層的滑移界面與溶液之間的電位差稱為 電位。,電動電勢亦稱為 電勢。,在擴散雙電層模型中，切動面AB與溶液本體之間的電位差為 電位；,電位總是比熱力學電位低，外加電解質會使 電位變小甚至改變符號。只有在質點移動時才顯示出 電位，所以又稱電動電勢。,帶電的固體或膠粒在移動時，移動的切動面與液體本體之間的電位差稱為電動電勢。,電勢與電解質濃度有關。電解質濃度越大，擴散層越薄， 電勢越小。當電解質濃度足夠大時，可使電勢為零，稱為等電態(tài)，此時電泳、電滲速度為零,溶膠很容易聚沉。,2.溶膠的電動現(xiàn)象,膠粒在重力場

26、作用下發(fā)生沉降，而產(chǎn)生沉降電勢；帶電的介質發(fā)生流動，則產(chǎn)生流動電勢。這是因動而產(chǎn)生電。,以上四種現(xiàn)象都稱為電動現(xiàn)象。,由于膠粒帶電，而溶膠是電中性的，則介質帶與膠粒相反的電荷。在外電場作用下，膠粒和介質分別向帶相反電荷的電極移動，就產(chǎn)生了電泳和電滲的電動現(xiàn)象，這是因電而動。,（1）電泳（electrophoresis）,影響電泳的因素有：帶電粒子的大小、形狀；粒子表面電荷的數(shù)目；介質中電解質的種類、離子強度，pH值和粘度；電泳的溫度和外加電壓等。,帶電膠?；虼蠓肿釉谕饧与妶龅淖饔孟孪驇喾措姾傻碾姌O作定向移動的現(xiàn)象稱為電泳。,從電泳現(xiàn)象可以獲得膠?；虼蠓肿拥慕Y構、大小和形狀等有關信息。,當膠體

27、粒子半徑較大而雙電層厚度較小即：r1時，可用斯莫魯科夫斯基公式描述電泳速度v和電勢間的關系：,其中u為膠核的電遷移率，為介質的介電常數(shù)， 為介質的粘度。,斯莫魯科夫斯基公式適合描述介質為水的膠體系統(tǒng)的電泳。,界面移動電泳儀,首先在漏斗中裝上待測溶膠，U型管下部活塞內徑與管徑相同。,實驗開始時，打開底部活塞，使溶膠進入U型管，當液面略高于左、右兩活塞時即關上，并把多余溶膠吸走。在管中加入分散介質，使兩臂液面等高。,小心打開活塞 ，接通電源，觀察液面的變化。若是無色溶膠，必須用紫外吸收等光學方法讀出液面的變化。,根據(jù)通電時間和液面升高或下降的刻度計算電泳速度。,另外要選擇合適的介質，使電泳過程中保

28、持液面清晰。,在外加電場作用下，帶電的介質通過多孔膜或半徑為110 nm的毛細管作定向移動，這種現(xiàn)象稱為電滲。,外加電解質對電滲速度影響顯著，隨著電解質濃度的增加，電滲速度降低，甚至會改變電滲的方向。,電滲方法有許多實際應用，如溶膠凈化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。,（2）電滲（electro-osmosis),在U型管1,2中盛電解質溶液，將電極5,6接通直流電后，可從有刻度的毛細管 4中，準確地讀出液面的變化。,電滲實驗,圖中，3為多孔膜，可以用濾紙、玻璃或棉花等構成；也可以用氧化鋁、碳酸鋇、AgI等物質構成。,如果多孔膜吸附陰離子，則介質帶正電，通電時向陰極移動；反之，多孔膜吸附陽離子

29、，帶負電的介質向陽極移動。,電滲實驗,在兩個充有0.001mol/L的KCl溶液的容器之間放一個由AgCl晶體的多孔塞,其細孔道中也充滿了KCl溶液。在多孔塞兩側放兩個接直流電源的電極，問通電時介質將向哪一極方向移動？若改用0.1mol/L的KCl溶液,在相同的外電場中,介質流動速度是變快還是變慢？若用AgNO3溶液代替原來用的KCl溶液，情形又將如何？,充以KCl溶液，AgCl晶體吸附Cl離子，介質帶正電，介質向負極移動。KCl濃度增加，z電位下降，介質移動速度變慢。用AgNO3溶液，移動方向相反，但增加其濃度也使運動速度變慢。,含有離子的液體在加壓或重力等外力的作用下，流經(jīng)多孔膜或毛細管時

30、會產(chǎn)生電勢差。,（3）流動電勢（streaming potential),這種因流動而產(chǎn)生的電勢稱為流動電勢。,因為管壁會吸附某種離子，使固體表面帶電，電荷從固體到液體有個分布梯度。,在用泵輸送原油或易燃化工原料時，要使管道接地或加入油溶性電解質，增加介質電導，防止流動電勢可能引發(fā)的事故。,當外力迫使擴散層移動時，流動層與固體表面之間會產(chǎn)生電勢差，當流速很快時，有時會產(chǎn)生電火花。,在重力場的作用下，帶電的分散相粒子，在分散介質中迅速沉降時，使底層與表面層的粒子濃度懸殊，從而產(chǎn)生電勢差，這就是沉降電勢。,貯油罐中的油內常會有水滴，水滴的沉降會形成很高的電勢差，有時會引發(fā)事故。通常在油中加入有機電

31、解質，增加介質電導，降低沉降電勢。,(4)沉降電勢 (sedimentation potential),3.溶膠的膠團的結構,形成憎液溶膠的必要條件是：,（1）分散相的溶解度要?。?（2）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易聚結而 聚沉。,膠粒的結構比較復雜，先有一定量的難溶物分子聚結形成膠粒的中心，稱為膠核；,然后膠核選擇性的吸附穩(wěn)定劑中的一種離子，形成緊密吸附層；由于正、負電荷相吸，在緊密層外形成反號離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電荷的膠粒；,膠粒與擴散層中的反號離子，形成一個電中性的膠團。,膠核吸附離子是有選擇性的，首先吸附與膠核中相同的某種離子，用同離子效應使膠核不易溶解。,若無相同

32、離子，則首先吸附水化能力較弱的負離子，所以自然界中的膠粒大多帶負電，如泥漿水、豆?jié){等都是負溶膠。,例1：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 過量的 KI 作穩(wěn)定劑 膠團的結構表達式 ：,(AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |_|,膠團的圖示式：,例2：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 過量的 AgNO3 作穩(wěn)定劑 膠團的結構表達式：,(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 |_| |_|,膠團的圖示式：,用As2O3與略過量的H2S制成的硫化砷As2S3溶膠，試寫出其膠團的表達式。,解：H2S為弱酸，考慮它作一級電離，則： （ As2S3

33、）mnHS（nx）HxH,以KI和AgNO3為原料制備AgI溶膠時，當穩(wěn)定劑是KI或AgNO3時，膠核所吸附的離子有何不同？膠核吸附穩(wěn)定離子有何規(guī)律？,解：(AgI)m膠核在KI過量作穩(wěn)定劑時吸附I離子,AgNO3過量時則吸附Ag離子。膠核吸附離子的規(guī)律是首先吸附使膠核不易溶解的離子及水化作用較弱的負離子。,膠粒的形狀,作為憎液溶膠基本質點的膠粒并非都是球形，而膠粒的形狀對膠體性質有重要影響。,質點為球形的，流動性較好；若為帶狀的，則流動性較差，易產(chǎn)生觸變現(xiàn)象。,例如：（1）聚苯乙烯膠乳是球形質點,（2） V2O5 溶膠是帶狀的質點,（3） Fe(OH)3 溶膠是絲狀的質點,12.5 溶膠的穩(wěn)定性與聚沉,憎液溶膠是熱力學不穩(wěn)定系統(tǒng)，它之所以穩(wěn)定存在，是因為它具有一定的動力學穩(wěn)定性，其動力學穩(wěn)定的原因可用DLVO理論解釋。,1.溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論DLVO理論,DLVO理論要點：,1. 膠團之間既存在引力勢能，也存在斥力勢能。,2. 溶膠的相對穩(wěn)定性或聚沉取決與斥力勢能或引力勢能的相對大小。,3. 斥力勢能、引力勢能以及總勢能都隨粒子間的距離的變化而變化，由于斥力勢能及引力勢能與距離關系的不同，因此必然會出現(xiàn)在某一距離范圍內引力勢能占優(yōu)勢；而在另一距離范圍內斥力勢能占優(yōu)勢的現(xiàn)象,