溶胶的稳定性和聚沉作用
实验一溶胶的制备及溶胶的稳定性
实验五十一 溶胶的制备及其稳定性 一、实验目的 1．了解溶胶的制备方法 2．了解影响溶胶聚沉的因素 3．了解大分子物质对溶胶的保护作用 二、实验原理 胶体是指一种或几种物质以一定的分散程度（粒子直径在1－100nm ）分散在另一种物质中所形成的体系。
其中以固体分散在水中的溶胶最为重要。
以下讨论的都是指这种水溶胶。
要制备出比较稳定的溶胶必须满足两个条件： （1）固体分散相粒子大小必须在胶体分散度的范围内。
（2）胶粒在液体介质中要保持分散，不聚结（一般需加稳定剂）。
通常制备溶胶有2种方法： （1）凝聚法，即在一定条件下使小分子或离子聚结成胶体分散度的大小。
（2）分散法，即是将大块固体分割到胶体分散度的大小。
溶胶的性质与其结构有关。
本实验用AgNO 3和过量的KI 所制备的AgI 溶胶（A ）的胶团结构简图如下： [(AgI) · I m n －· )(x n −K + ] · −x x K + 此溶胶由m 个AgI 组成胶核。
由于KI 过量，溶液中还剩有K +、NO 3－、I －等离子。
因为胶核可有选择地吸附与其组成相类似离子的倾向，所以I － 在胶核表面优先吸附，使胶核带上了负电荷。
溶液中与其电性相反的K +（反离子）也部分被吸附在胶核表面形成吸附层，胶核和吸附层构成胶粒，剩下的其余反离子松散的分布在胶粒外面，形成扩散层。
扩散层和胶粒合称为胶团。
在溶胶中胶粒是独立运动单位。
因此AgI 溶胶（A ）的胶粒是带负电的。
本实验用过量的AgNO 3和少量的KI 制成的AgI 溶胶（B ）的胶团结构简图如下： [(AgI) · Ag m n ＋· )(x n −NO 3－ ] ·+x x NO 3－同理可推断出AgI 溶胶（B ）的胶粒是带正电的。
由于胶粒带电是导致其具有稳定性的原因之一。
因此，电解质的加入或带相反电荷溶胶的混合，都将破坏胶团的双电层结构，使溶胶发生聚沉。
胶体的稳定性和聚沉作用
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。
§14.7 溶胶的稳定性和聚沉作用.
2. 胶粒之间的相互作用 将胶粒带相反电荷的溶胶互相混合，也会发生聚
沉。
与加入电解质情况不同的是，当两种溶胶的用 量恰能使其所带电荷的量相等时，才会完全聚沉， 否则会不完全聚沉，甚至不聚沉。
产生相互聚沉现象的原因是：可以把溶胶粒 子看成是一个巨大的离子，所以溶胶的混合类似 于加入电解质的一种特殊情况。
加入少量明胶，使SiO2 的胶粒粘附在明胶上，便于
聚沉后过滤，减少损失，使分析更准确。
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不同胶体的相互作用
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胶体稳定性的DLVO理论大意
在20世纪四十年代，前苏联学者Deijaguin和 Landau与荷兰学者Verwey和Overbeek分别提出了关于 各种形状粒子之间在不同的情况下相互吸引能与双电 层排斥能的计算方法。他们处理问题的方法与结论有 大致共同之处，因此以他们的姓名第一个字母简称为 DLVO理论。
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影响聚沉作用的一些因素
电解质的影响有如下一些规律： （1）聚沉能力主要决定于与胶粒带相反电荷的离子 的价数
异电性离子为一、二、三价的电解质，其聚沉
值的比例约为： 100:1.6:0.14
讲-第章-胶体的稳定性
(ii) 脱水效应—高聚物分子由于亲水，其水化作用较胶粒 水化作用强(憎水)，从而高聚物的加入夺去胶粒的水化外壳 的保护作用。
(iii) 电中和效应—离子型高聚物的加入吸附在带电的胶 粒上而中和胶粒表面电荷。
2. 空间稳定理论（ steric stabilization）
向溶胶中加入高聚物或非离子表面活性剂，虽降低了电势， 但却显著地提高了溶胶系统的稳定性，这是用DLVO理论所解 释不了的。这种结果可用空间稳定理论加以解释。空间稳定理 论认为这是由于溶胶粒子表面吸附了高聚物，吸附的高聚物层 引起系统的G >0.
可见，聚沉能力是聚沉值的倒数，即聚沉值愈小，该电解 质的聚沉能力就愈大；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能 力越强。
（1）电解质中与胶粒所带电荷相反的离子是其主要聚沉作用 的离子，并且离子价数越高，电解质的聚沉能力越大。
对某一给定溶胶，一、二、三价反离子聚沉值的比例大约是：
100 :1.6 : 0.14
当x缩小，先出现一 极小值F，则发生粒子的
Born排斥 {U}
聚集称为絮凝（可逆的）。
UR ∝exp{-x} —德拜参量
Umax
当x再缩小，则出现 极大值Umax。只有两胶 粒通过热运动积聚的动 能超过15kT时才有可能
超过此能量值，进而出 现极小值C，在此处发
生粒子间的聚沉（不可 逆）。
势垒
exp( Ze0 ) 1
2kT
exp( Ze0 ) 1
2kT
B：常数； ：介电常数；Z：分散离子价数 ； ：复合比 (complex ration) ; kB :波尔滋曼常数
溶胶的制备、纯化、稳定性研究及溶胶聚沉值的测定
溶胶的制备、纯化、稳定性研究及溶胶聚沉值的测定—电压对溶胶稳定性的影响和KCl聚沉值的测定一、前曰(一)实验背景电泳法测定氢氧化铁溶胶6-电势是大多数高校化学专业开设的基础物理化学实验之一，胶体是日常生活中比较常见的混合物体系，本文从水解法制备Fe(OH)3溶胶、Fe(OH)3溶胶的纯化、电泳实验、测定不同电解质对Fe(OH)3溶胶的聚沉值等四个方面对Fe(OH)3溶胶的性质进行深入的探究，通过本实验我们可以探究利用溶胶的性质来处理水污染等实际问题。
(二)实验要求1、了解制备胶体的不同方法，学会制备Fe(OH)3溶胶。
2、实验观察胶体的电泳现象，掌握电泳法测定胶体电动电势的技术。
3、探讨不同外加电压、电泳时间、溶胶浓度、辅助液的pH值等因素对Fe(OH)3溶胶电动电势测定的影响。
4、探讨不同电解质对所制备Fe(OH)3溶胶的聚沉值，掌握通过聚沉值判断溶胶荷电性质的方法。
二、实验部分(一)实验原理胶体现象无论在工农业生产中还是在日常生活中，都是常见的问题。
为了了解胶体现象，进而掌握其变化规律，进行胶体的制备及性质研究实验很有必要。
1、溶胶的制备溶胶的制备方法可分为分散法和凝聚法。
分散法是用适当方法把较大的物质颗粒变为胶体大小的质点，如机械法，电弧法，超声波法，胶溶法等；凝聚法是先制成难溶物的分子(或离子)的过饱和溶液，再使之相互结合成胶体粒子而得到溶胶，如物质蒸汽凝结法、变换分散介质法、化学反应法等。
Fe(OH)3溶胶的制备就是采用化学反应法使生成物呈过饱和状态，然后粒子再结合成溶胶。
2、溶胶的纯化制诚的Fe(OH)3溶胶溶液中常有其它杂质存在，而影响其稳定性，而且制得的Fe(OH) 3水溶胶冷却时，反应要逆向进行，因此必须纯化。
常用的纯化方法是半透膜渗析法。
渗析时以半透膜隔开胶体溶液和纯溶剂，胶体溶液中的杂质，如电解质及小分子能透过半透膜，进入溶剂中, 而大部分胶粒却不透过.如果不断换溶剂,则可把胶体中的杂质除去.要提高渗析速度，可用热渗析或电渗析的方法。
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。
第8章 胶体分散体系稳定性
8.2 聚沉动力学
自热力学的观点，憎液胶体都是不稳定的。 通常所说的胶体稳定与否，是指聚沉速度的 相对快慢，聚沉速度是胶体稳定性的定量反 映。
快聚沉：势垒Umax为零，胶粒凡碰即聚；
慢聚沉：有势垒存在，只有其中一部分胶粒 碰撞导致聚沉。
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8.2.1 快聚沉
快聚沉时，质点之间无势垒存在，凡碰即 聚，聚结速度取决于碰撞频率，而碰撞频率则 由布朗运动，即质点的扩散速度决定，于是聚 沉速度问题转化为质点向另一质点扩散的问题。 1917年，斯莫卢霍夫斯基(Smoluchowski) 将扩散理论用于聚沉，讨论了单分散球形质点 的聚沉速度。
沉所需要的电解质的最低浓度。 聚沉能力: 聚沉值的倒数定义为聚沉能力 聚沉值大小与实验条件有关，通常作相同条件 下的比较。
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电解质的聚沉作用
少量电解质的存在对溶胶起稳定作用 ; 过量的电 解质的存在对溶胶起破坏作用(聚沉)。原因主要是: •电解质的浓度或价数增加都 会压缩扩散层, 使扩散层变薄, 斥力势能降低; •若加入的反离子发生特性吸 附时, 斯特恩层内的反离子数 量增加 , 使胶体粒子带电量降 低。
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临界聚沉浓度
使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉所需电 解质的最小浓度。 某电解质的聚沉值愈小， 表明其聚沉能力 愈强。 电解质浓度越高，势垒降低，系统越不稳定。
U H
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临界聚沉值
c B
(kT )
3 5
4 0
A z
2
6
(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 ·z-2
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发生聚沉时，原始质点消失， 球形胶粒的消失速度：
胶体5
此顺序与离子水化半径有关，Li+离子半径最小，
水化能力最强，水化半径最大，聚沉能力最小。
如AgI负溶胶
电解质聚沉能力 LiNO3<NaNO3<RbNO3
NaCl< Na2SO4<Na3PO4
具有相同阳离子的阴离子，对带正电的溶胶的聚
沉能力为：
F ->Cl - >Br - >NO3 - >I -
如豆浆中加入卤水做豆腐，豆浆是带负电的大豆蛋
相对大小；斥力>吸力，稳定；斥力<吸力，聚沉；
（3）、斥力势能、吸力势能、总势能随粒子间距离而变；
（4）、加入电解质对吸力势能影响不大，对斥力势能影响大；
DLVO理论仅考虑了V.D.W力和电场斥力这两个主 要方面，还不能充分说明胶体体系稳定和聚沉的各种复 杂原因，有待进一步完善。
二、溶胶的聚沉 许多因素会导致溶胶聚沉：
靠近到与双电层的扩散层重叠时，变为静电斥力，胶团靠
的越近，斥力就越大，此斥力大于引力时，碰撞的胶粒会 重新分开，习惯上把这种稳定性叫聚结稳定性。
③ 溶剂化的稳定作用 胶粒表面吸附的离子及反离子都是溶剂化的，在 胶粒周围形成溶剂化膜。溶剂化膜具有一定的机械强 度和弹性，能阻止胶粒聚结。
总结：分散相粒子的带电、溶剂化作用、布朗运动是憎液高分子物质加入溶胶中能显著提高溶胶对电解质的稳 定性。多个高分子化合物的一端吸附在同一个分散相粒子 的表面上，或是多个大分子环绕在胶粒周围，形成水化外 壳，将分散相粒子完全包围起来起到保护作用。
高分子的保护作用
高分子的敏化作用
2) 敏化作用
——高分子化合物引起溶胶聚沉的现象叫敏化作用
外加电解质、温度变化、溶胶浓度，不同电性溶