《物理化学ⅡPHYSICALCHEMISTRY5.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理化学ⅡPHYSICALCHEMISTRY5.ppt（33页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、物理化学() PHYSICAL CHEMISTRY (25),12.6 胶体的稳定与聚沉 Stability and coagulation of sol,胶体由于具有巨大的表面能，因此是热 力学不稳定体系，但在某些条件下，也能稳 定的存在一段时间。胶体的稳定是相对的、 暂时的和有条件的，而不稳定则是绝对的。,1. 溶胶的稳定性,影响溶胶稳定性的因素,(1) 溶胶的动力稳定因素,(2) 胶粒带电的稳定作用,(3) 溶剂化的稳定作用,2. 溶胶的聚沉,(1) 电解质的聚沉作用,在溶胶中加入少量电解质，可以使胶粒吸 附的离子增加，电势提高，增加溶胶的稳定 性，称为稳定剂。 但当电解质的浓度足够大，
2、部分反粒子进 入紧密层，而使电势降低，扩散层变薄，胶 粒之间静电斥力减小而导致聚沉，则称为聚沉 剂。, 聚称值和聚沉率,聚沉速率,电解质浓度 c 电势/mV,c1 c 2 30 0,聚沉值：使溶胶以明显速率聚沉所需的电解质 的最小浓度。,聚沉率：聚沉值的倒数。,电解质的聚沉值越小，聚沉率越大，则聚沉能力越强,不同电解质的聚沉值(mmol/dm3),LiCl 58.4 NaCl 51 KCl 50 1/2 K2SO4 65 HCl 31 CaCl2 0.65 BaCl2 0.69 MgSO4 0.80 1/2Al3(SO4)3 0.096 AlCl3 0.093,负溶胶(As2S3),正溶胶(A
3、l2O3),NaCl 43.5 KCl 46 KNO3 60 K2SO4 0.30 K2Cr2O7 0.63 K2C2O4 0.69 K3Fe(CN)6 0.08, 影响电解质聚沉能力的因素：,(a) 主要取决于与胶粒所带电荷相反的离子（反 离子）所带的电荷数（即价数）。反离子的 价数越高，聚沉能力越强。,Schulze-Hardy rule,电解质的聚沉值与胶粒的异电性离子的 价数的6次方成反比,Cj(i) : i 价电解质的聚沉值,(b) 价数相同的反离子的水合半径越小，聚沉 能力越强。,例如，对一价阳离子,按聚沉能力排列： H+ Cs+ Rb+ NH4+ K+ Na+ Li+,对一价阴离
4、子： F- Cl- Br- NO3- I-,(c) 与胶粒电性相同的离子，一般说来，价数 越高，水合半径越小，聚沉能力越弱。,(2) 溶胶的相互聚沉作用 当两种带相反电荷的溶胶所带电量相等时， 相互混合也会发生聚沉。,(3) 高分子化合物的作用,在溶胶中加入少量高分 子化合物可使溶胶聚沉， 称为敏化作用(絮凝作用)。,在溶胶中加入足够多 的高分子化合物，则会阻 止溶胶的聚沉，称为空间 保护作用。,3. 胶体的聚沉理论-DLVO理论 (Deijaguin-Landau-Verwey-Ovenbeek),(1) 质点间的范德华吸引能,胶粒之间的相互作用可看作是分子作用的加和,H: 两球表面之间的最
5、短距离 r : 胶粒半径 A：Hamaker常数 （与物质有关 10-1910-20 J) 在介质中，,若两个球形粒子体积相等,(2) 双电层的排斥能,对球形粒子,n0 : 单位体积粒子数 : 介电常数 0:粒子表面电势 : 离子氛半径的倒数 r : 粒子半径 H : 离子之间的最近距离,(3) 总的势能曲线,V,H,势垒,当粒子的动能大于势垒时方能聚沉,势垒的高低决定了胶体的稳定性,影响因素:,(a) A的影响:当、0不变时，A，势垒 (b) 0的影响： 0 ，势垒 (c) 的影响： ，势垒,(4) Schulze-Hardy 规则,当势垒为0时，胶体 由稳定转入聚沉,V,H,临界聚沉值,(
6、a) 当表面电势较高时，0 1，cz-6 当表面电势较高时, 0ze0/4kT c04/z2,(b) 聚沉值与分散介质的介电常数的三次方 成正比,12.7 胶体的制备和净化,1、分散法,(1) 机械分散法,胶体磨,气流粉碎机,(2) 超声波分散法 (多用于制备乳状液）,(3) 电弧法（用于制备金属溶胶）,(4) 胶溶法,Fe(OH)3 Fe(OH)3 （溶胶） AgCl AgCl （溶胶） SnCl4 SnO2 SnO2 (溶胶）,加FeCl3,加AgNO3或KCl,水解,加K2Sn(OH)2,2、凝聚法,(1) 化学凝聚法,FeCl3 + H2O Fe(OH)3（溶胶）+ 3HCl,煮沸,A
7、s2O3 + 3H2S As2S3（溶胶）+ 3H2O,2HAuCl4(稀溶液) + 3HCHO（少量）+ 11KOH 2Au（溶胶）+ 3HCOOK +8KCl + 8H2O,加热,(2) 物理凝聚法 （蒸汽骤冷法，更换溶剂法等）,3、胶体的净化,(1) 渗析法（电渗析法）,(2) （电）超过滤法,12.8 乳状液 ( Emulsion ),一种液体分散在另一种液体中所构成的分 散系统称为乳状液。,乳状液中分散相的粒子直径一般100nm.,1、乳状液的分类,O/W 型,W/O 型,2、乳化剂或表面活性剂的选择,乳化剂( Emulsifying agent) 为了形成稳定的乳状液所必须加入的第
8、 三组分。 常用的乳化剂有：蛋白质、树胶、磷脂 等天然产物；各种表面活性剂；固体粉末等,乳化剂的作用：,(1) 在分散相周围形成保护膜,(2) 降低界面张力,(3) 形成双电层,乳化剂对乳状液形成种类的影响：,3、乳状液的转化和破坏,由W/O型乳状液转化成O/W 型乳状液称 为乳状液的转化,一般可以通过加入足量的反型乳化剂的 方法实现乳状液的转化,乳状液的破坏（破乳 Deemulsification )）,机械法 （离心分离、泡沫分离、蒸馏、 过滤等）,(2) 高压电法(石油的破乳脱水）,(3) 加入表面活性更强但不能形成保护膜的表 面活性剂(如戊醇、辛醇、十二烷基磺酸钠 等）,(4) 升温法
9、,表面化学复习,一、内容小结：,表面化学,表面张力和比表面能(概念、方向、基本关系 式及应用）,弯曲液面现象(Laplace 方程，Kelvin方程，毛细 现象，介稳相平衡）,溶液界面吸附（Gibbs方程及其应用，表面活性 剂性质及应用）,固体的表面吸附（Langmuir方程,BET方程, Freundlich方程及应用）,固液及液液界面（接触角，Young方程）,二、讨论题,1. 下列说法是否正确？ (1)液体的表面张力就是表面分子受到的指向液 体内部的合力。,(2) 溶液表面吸附量就是1m2溶液表面所含溶质 的物质的量。,(3) 有人说，若液体在固体表面服从Young方程， 则该液体不可能
10、在固体表面铺展，此说法对 吗？,2. 在一玻璃管两端各有一个大小不等的肥皂泡， 如图所示。当开启活塞使两泡相通时，会发 生什麽变化？,3. 将A, B, C, D 四根内径相同，但形状不同的 毛细管插入同一水槽中，已知A管中水的平 衡高度为h，求其它管中水的高度及液面形状。,h,石蜡,A B C D,若开始时用洗耳球将B,C管中的液体吸至h 高度 之上，然后液面将回落至何处？,4. 当加热一个装有部分液体的毛细管时，下面 两种情况液体各向哪个方向移动？,加热 加热,a,b,A,B,C,C,5.下图容器内的液体为汞，插入a槽的是毛细管，插入 b槽的是粗管。活塞C和C”均关闭。A和B中的汞蒸汽压 哪个大？若先后打开C和C ，会有何现象发生？,h,p0,a,b,根据Kelvin方程，管内液 面b处的蒸汽压为,根据Boltzmann分布定律，在重力 场中，大气压力随高度的变化为,复习：11.1011.12 阅读: A6 25.1 , 25.2 , 25.3 作业: 26， 27， 28,