物具有稳定作用。
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5.6 高分子化合物的稳定作用
（2）溶胶被保护后，物化性质发生变化 （3）吸附需要时间，高分子化合物添加方法
和顺序对溶胶的稳定性有影响。 （4）常用“金数”或“红数”来表示大分子
溶液对金溶液的保护能力。金值越小，保 护剂的能力越强。
为了保护10cm3 0.006%的金溶胶，在加入1 cm310% NaCl溶液后不致聚沉，所需高分子的最少质量称为金值， 一般用mg表示。
H : 离子之间的最
5.2 DLVO理论
低电位情况下：
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5.2 DLVO理论
3.胶体粒子之间的位能曲线
VVaVr
球形颗粒
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5.2 DLVO理论
当粒子的动能大于势垒时方 能聚沉。
能垒大于15KT可阻止热运动 产生的聚沉。
第一最低位能点：聚沉 沉淀，紧密、稳定
第二最低位能点：胶体稳定 结构疏松，触变性。
5.2 DLVO理论
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5.2 DLVO理论
2. 双电层的排斥能
高电位：
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5.2 DLVO理论
球形粒子
Vr 64rn0 2kT0 2exp(H)
z e0
0
e 2kT
z e0
1
e 2kT 1
n0 : 单位体积粒子数 ψ0:粒子表面电势
r : 粒子半径 精品课件
ε: 介电常数 κ: 离子氛半径的倒
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
若两个球形粒子体积相等
Va
A 12
r H
H: 两球表面之间的最短距离 r : 胶粒半径 A：Hamaker常数 （与物质有关 10-19～10-20 J)
在介质中，A 精 品课(件 A质点 A介)质 2
5.2 DLVO理论
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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
c ( j1 ):c ( j2 ):c ( j3 ) (1 1 )6:(1 2 )6:(1 3 )6
Cj(i) : i 价电解质的聚
沉值
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5.1 电解质的聚沉作用
(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+
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5.6 高分子化合物的稳定作用
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5.7 空间稳定理论简介
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5.7 空间稳定理论简介
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5.7 空间稳定理论简介
空间稳定的两种作用： （1）体积限制效应，构象熵的损失； （2）渗透压效应，局部 浓度增大导致
V 0 dV dH 0
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5.2 DLVO理论
临界聚沉值
cB3(Ak2Tz)6504
(a) 当表面电势较高时，γ0 →1，c∝z-6 当表面电势较低时, γ0≈zeψ0/4kT c∝ψ04/z2
(b) 聚沉值与分散介质的介电常数的三次方
成正比
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5.3 快速聚沉动力学
1.Smoluchowski快速聚沉的数学处理
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5.5 高分子化合物的絮凝作用
③高分子的分子质量越大，则架桥能力越强，絮凝 效率也越高。
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5.5 高分子化合物的絮凝作用
④高分子化合物的基团性质与絮凝有关，有良好絮凝作 用的高分子化合物至少应具有能吸附于固体表面的基团，同 时这种基团还能溶解于水中，所以基团的性质对絮凝效果有 十分重要的影响。
常见的基团有：－COONa,－CONH2（酰胺 ），－OH,－SO3Na等。 ⑤絮凝过程是否迅速、彻底，这取决于絮凝物的大小和
结构、性能与絮凝剂的混合条件、搅拌的速率、强度等，甚 至容器的形状、絮凝剂浓度、加入的速率等都有影响。
一般要求混合均匀、搅拌缓慢、絮凝剂的浓度要低、加
入速率较慢为好。
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用量少等优点。
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5.5 高分子化合物的絮凝作用
3.絮凝作用的特点 ①起絮凝作用的高分子化合物一般要具有链状
结构，凡是分子是交联的，或者是支链结构的，其 絮凝效果就差，甚至没有絮凝能力。
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5.5 高分子化合物的絮凝作用
②任何絮凝剂的加 入量都有一最佳 值，此时的絮凝 效果最好，超过 此值絮凝效果就 下降，若超出很 多，反而起到保 护作用。
第五章 胶体稳定性
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溶胶的胶团结构
因为胶粒的大小常在1～100nm之间，故每一胶粒必然 是由许多分子或原子聚集而成的。
胶核（colloidal nucleus）：由分子、原子或离子形成的难 溶的质点，它是胶体颗粒的核心。
胶粒（colloidal particle）：滑动面所包围的带电体, 包 括胶核及其表面所吸附的离子和一部分被吸附的反离子。
（1）粒子聚沉过程以双分子反应方式进行。 （2）聚沉时间与粒子浓度n0成反比 （3）快速聚沉与电解质浓度无关 （4）粒子间远距离相互吸引导致接触而聚沉。
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5.3 快速聚沉动力学
2.仅考虑一级粒子情况
单位体积粒子数n0,粒子间斥力消失，考虑某一半 径为r的粒子，碰撞概率为：
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5.3 快速聚沉动力学
(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。
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问题：
• 江河出口处为什么形成三角洲? • 雷雨是如何产生的？为什么会雷电和
暴雨交加？ • 怎样除烟去尘?
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5.2 DLVO理论
0K.3[6F9e(CN)6]
0.0
MgSO4
0.80
1/2Al3(SO4)3
0.096
AlCl3
精品课件 0.093
5.1 电解质的聚沉作用
3.影响电解质聚沉能力的因素： (1) 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
胶团结构式为:
胶粒
[ (AgI)m 胶核
nI－ (n－x)K+] x－ xK+ 胶团
在同一个溶胶中, 每个固体微粒所含分子个数 m及其所 吸附的离子个数 n 都不一定是相等的。 但整个胶团是电中
性的, 总电荷数应为零, 书写胶团结构时要注意这一点。
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溶胶的稳定性
胶体系统是具有一定分散度的多相系统，有巨大的表面 和表面能，因而从热力学上来说，它是不稳定系统，粒子间 有相互聚结而降低表面能的趋势，即具有易于聚沉的不稳定 性。因此在制备溶胶时必须有稳定剂存在。
胶粒
滑动面
[(AgI)m 胶核
nAg+(n－x)NO3－] x+ xNO3－ 胶团
NO3－ Ag +
NO3－ Ag + (AgI)m
NO3－ Ag +
Ag +
胶粒 = 胶核 +被吸附离子 + 紧密层反离子 胶团 = 胶粒 + 扩散层反离子
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NO3－
AgI胶团示意图
溶胶的胶团结构
如在稀 KI 溶液中缓慢加入少量 AgNO3 稀溶液, 得到 AgI溶胶（负溶胶）, 过剩的 KI 则起稳定剂的作用。
考虑相对运动，则有：
考虑单位体积内所有其他粒子： 考虑动力学：
dn0 dt
16D1an02
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5.3 快速聚沉动力学
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2～1/500 s
5.3 快速聚沉动力学
考虑一般情况下，多级粒子相互间的碰撞：
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5.3 快速聚沉动力学
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5.4 缓慢聚沉动力学
1.缓慢聚沉：与电解质浓度和性质有关。
如无机电解质使胶粒从溶液中沉淀析出，称聚沉过程 (coagulation)；
如高分子化合物使胶体沉淀析出，称絮凝过程 (flocculation)；
如不知为何种试剂，但能使胶体沉淀时，则笼统地称 为聚集过程。
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5.1 电解质的聚沉作用
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，ζ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，部分反粒子进 入紧密层，而使ζ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。
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5.1 电解质的聚沉作用
2.聚称值和聚沉率
聚沉速率
c1
c电2 解质浓度 c
30
0ζ电势/mV
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。
胶团（micelle）：整个扩散层及其所包围的电中性体, 包括 胶粒和扩散层中的那部分过剩反离子。 胶团分散于液体介质中便是通常所说的溶胶。
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溶胶的胶团结构
如在稀 AgNO3 溶液中缓慢加入少量 KI 稀溶液, 得到 AgI溶胶（正溶胶）, 过剩的 AgNO3 则起稳定剂的作用。
AgI胶团结构式
（1）吸附高分子提高胶体粒子与 分散介质亲和力，提高稳定性； （2）降低胶体粒子间吸引力。 （3）高分子空间构象随胶粒接近 而变化，形成排斥。
历史悠久：墨汁、颜料、法拉第制备金溶胶
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5.6 高分子化合物的稳定作用
1.优点
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5.6 高分子化合物的稳定作用
2.一般规律 （1）最小量的完全覆盖胶体粒子表面的高分子化合
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