第五章 胶体的稳定性(精心制作)
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第五章 胶体的稳定性
文献中除特别指明外给出的表面张力数据都是在一定温度下的平衡状态 的数值,因此,静态法测出的数据更为可靠。躺滴法是完全静态法，毛细 升高法一般也归静态法，但通常应用时将液面升到较高位置，再使其缩 回至平衡高度，故形成的气液表面相对新鲜。滴重和滴体积法是半静态 法，相对达到平衡时间较短，测定数据常随液滴形成时间长短而略有变 化。
2 p p pl gh r 2 72 103 3 2 10 9.8 3 10 0.3 103 / 2 1254 N / m2
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18
例5
用滴重法测定一有机液体的表面张力,滴管外径为0.006m,内径为0.0002m。 今测得20滴液体重量为0.0008kg,液体的密度为950kg/m3,液体可润湿管端。 用适当的校正因子计算表面张力。
(ƒ为校正系数,是V/r3的函数,校正因子F= 1/2πƒ )
测定方法：用读数显微镜测准管端外直径r ;由滴出体积 和计数得每一液滴V或重量W ;计算V/r3的值从表查F 。求 σ= (ρ·V·g / r)F ( ρ液体密度）
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5
挂环法
①公式:F=mg=2πR'σ+2π(2r+R') σ=4πRσ F=W总－ W环= 4πRσ, σ = △W/ 4πR ①测定方法: 铂丝圆形挂环挂于扭力天平或 链式天平,环平面恰与液面接触,测 定挂环与液面脱离时的最大拉力W总, 与环重W环之差是所设拉起的液体为 圆柱形的液重F (R'环的内半径,r环 丝半径,2r+R'环的外半径,环平均半 径R= R'+ r )。
求 水 / 汞。 解： 只考虑色散力，有
d d ls gs gl 2 gl gs d d 水 / 庚烷 庚烷 水 2 水 庚 烷 d 可得（已知饱和烷烃 gs＝ gs
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例5
用滴重法测定一有机液体的表面张力,滴管外径为0.006m,内径为0.0002m。 今测得20滴液体重量为0.0008kg,液体的密度为950kg/m3,液体可润湿管端。 用适当的校正因子计算表面张力。
(ƒ为校正系数,是V/r3的函数,校正因子F= 1/2πƒ )
测定方法：用读数显微镜测准管端外直径r ;由滴出体积 和计数得每一液滴V或重量W ;计算V/r3的值从表查F 。求 σ= (ρ·V·g / r)F ( ρ液体密度）
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挂环法
①公式:F=mg=2πR'σ+2π(2r+R') σ=4πRσ F=W总－ W环= 4πRσ, σ = △W/ 4πR ①测定方法: 铂丝圆形挂环挂于扭力天平或 链式天平,环平面恰与液面接触,测 定挂环与液面脱离时的最大拉力W总, 与环重W环之差是所设拉起的液体为 圆柱形的液重F (R'环的内半径,r环 丝半径,2r+R'环的外半径,环平均半 径R= R'+ r )。
求 水 / 汞。 解： 只考虑色散力，有
d d ls gs gl 2 gl gs d d 水 / 庚烷 庚烷 水 2 水 庚 烷 d 可得（已知饱和烷烃 gs＝ gs
胶体的定义和稳定性理论
电解质
负电溶胶的聚沉值（mmol/L）
As2S3溶胶
Au溶胶
AgI溶胶
实验 平 均 实验 平 均 实 验 平均
值
值
值
值
值
值
LiCl
58
LiNO3
—
NaCl
51
Na NO3
—
KCl
49.5
K NO3
50
55
1/2K 2SO4
65.5
Rb NO3
—
CH 3COOK 110
HCl
31
Ag NO3
—
— — 24 — — 25 24 23 — — 5.5 —
平均值 0.068
0.090
0.090
0.0009 0.0009 0.013
0.013
正电溶胶的聚沉值（mmol/L）
显然，聚沉值大，聚沉能力低；反之，聚沉能力大。
聚沉作用的一些实验规律如下： ⑴Schulze-Hardy规则：起聚沉作用的主要是反离子，反离子价数越 高，聚沉效率也越高。一般地，聚沉值与反离子价数的六次方成反比 。 相同价数的反离子聚沉值虽然相近，但也有差异，其顺序为： Li+ > Na+ > K+ > NH4+ > Rb+ > Cs+ Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Ba2+ SCN －> I－ > NO3－> Br－ > Cl－ > F－ > Ac－ >1/2 SO42－ 这种顺序称为感胶离子序（Holmeister序）。 Schulze-Hardy规则只是用于惰性电解质，即不与溶胶发生任何特殊 反应的电解质。因此电势决定离子、特性吸附离子等都不应包含在内
胶体的稳定性
1/ 2
（自修内容） 胶粒间引力位能的公式推导 胶粒间斥力位能的公式推导 公式推导、各种近似的讨论 溶胶、凝胶转变法制备单分散溶胶 粘度的测量 由电渗速度数据计算ζ电位 扩散双电导模型的完整公式
4、胶粒间的总相互作用能
综合考虑颗粒间的范德华引 力和静电斥力，可以解释静 电稳定胶体的稳定机制。总 位能为：
Schultz-Hardy规则适用于各种溶胶和惰性电解质，即那 些不与溶胶发生任何特殊反应的电解质。因此，溶胶的 电势决定离子、胶体颗粒上的特性吸附离子以及与双电 层起化学反应的离子等，都不应包含在内。
感胶离子序：
相同价态的各种离子在聚沉能力上的差异的排序 H＋＞Cs+ > Rb+ > K+ >Na+ >Li+
5、搭桥作用
Fleer-Lykloma实验：胶体溶液与高分子溶液的 混合方式不同导致稳定情况不同
0
exp
exp
2
ze kT ze kT
0
1 1
2
2
exp H
0
胶粒间距离减小，静电斥力 指数增大。 胶体稳定状态要求ER增加： 提高胶粒的表面电位 ψ 0 增大扩散双电层厚度 κ-1
e N A ci zi kT
2、胶粒间的长程van der Waals引力
分子间的van der Waals引力
2 1 2 3 kTr
2
2
2
Keeson相互作用： Debye相互作用： London相互作用：
U
U
U
K
6
2
胶体化学第5章胶体的稳定性
体的移动速度来计算电渗和电动现象，从而判断胶体的稳定性。
02 03
沉降法
沉降法是通过测量胶体在重力场中的沉降速度来判断其稳定性。如果沉 降速度很快，说明胶体的稳定性较差；如果沉降速度很慢，说明胶体的 稳定性较好。
光学法
光学法是通过观察胶体在光学显微镜下的形态来判断其稳定性。如果观 察到明显的聚沉现象，说明胶体的稳定性较差；如果没有观察到明显的 聚沉现象，说明胶体的稳定性较好。
反絮凝
是指通过某些措施使已经 絮凝的胶体重新分散成小 聚集体的过程。
04 胶体的应用
胶体在化学工业中的应用
胶体在化学工业中有着广泛的应用， 如涂料、颜料、粘合剂、印染等。胶 体作为分散相，能够提高产品的性能 和稳定性，改善产品的外观和手感。
胶体在化学工业中还可以用于制备功 能性材料，如光敏材料、电绝缘材料 ห้องสมุดไป่ตู้磁性材料等，以满足不同领域的需 求。
A
B
C
D
电子信息领域
利用胶体化学制备高性能的电子材料和器 件，推动电子信息技术的进步和发展。
能源与催化领域
利用胶体化学制备高效催化剂和燃料添加 剂，提高能源利用效率和减少环境污染。
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分散剂的作用
分散剂可以降低胶体粒子 之间的相互作用力，使胶 体粒子在介质中均匀分散。
分散剂的种类
常用的分散剂包括表面活 性剂、高分子物质等。
胶体的絮凝与反絮凝
胶体的絮凝
是指在某些条件下，胶体 粒子通过相互作用形成较 大聚集体的现象。
絮凝的条件
电解质、高分子物质、温 度变化等都可能引起胶体 的絮凝。
根据分散相粒子的大小，胶体可 分为粗分散体系、溶胶、高分子 溶液和缔合胶体等。
胶体的稳定性
二、DLVO理论
1941，德查金(Darjaguin)和朗道(Landau)； 1948，维韦(Verwey)和奥弗比克(Overbeek)： 带电胶粒稳定理论，简称DLVO理论
1. 理论要点
（1）胶粒既存在斥力位能，也存在引力位能。前者是带电胶粒 靠拢时扩散层重叠时产生的静电排斥力；而后者是长程范德 华力所产生的引力位能，与距离的一次方或二次方成反比， 或是更复杂的关系。 （2）胶粒间存在的斥力位能和引力位能的相对大小决定了系统 的总位能，亦决定了胶体的稳定性。当斥力位能>引力位能， 并足以阻止胶粒由于布朗运动碰撞而粘结时，胶体稳定，而 当引力位能>斥力位能时，胶粒靠拢而聚沉。调整其相对大 小，可改变胶体的稳定性。 （3）斥力位能、引力位能及总位能随胶粒间距离而改变。由于 UR和UA与距离的关系不同，会出现在一定距离范围内引力占 优；而在另一范围内斥力占优的现象。 （4）理论推导的斥力位能和引力位能公式表明，加入电解质对 引力位能影响不大，但对斥力位能有很大影响。电解质加入 会导致系统总位能的变化，适当调整可得到相对稳定的胶体 系统。
1 2
特点：a.全是负值，表现为吸引力 b.都与r6成反比，为近程相互作用 c.虽然可能同时存在，但普遍存在的只有色散力，且 占绝对优势
两个相同的分子：
U U U
4
A
K
D
U
L
2 2 3 kT
3 4 h
2
4
2
3 4
h
2
6 6 / r r
提高胶粒的表面电位0增大扩散双电层厚度1122aenkt????????自修内容胶粒间引力位能的公式推导胶粒间斥力位能的公式推导公式推导各种近似的讨论溶胶凝胶转变法制备单分散溶胶粘度的测量由电渗速度数据计算电位扩散双电导模型的完整公式综合考虑颗粒间的范德华引力和静电斥力可以解释静电稳定胶体的稳定机制
第五章胶体的稳定性
R 其中：
64 n KT 2 0 2 k) d 0exp( k
式5-10
exp( Ze KT ) 1 0/2 0 exp( Ze KT ) 1 0/2
R 表示两平板质点的双电层在单位面积上的相互排斥能（斥力位能）。
当 0 很高时，Ze 0 >>1，则 0 →1， R 与 0 无关
§5-1 电解质的聚沉作用
一、聚沉与老化
聚沉：胶粒聚集变大而沉淀的过程，与沉淀反应不同， 因聚沉电解质的量远少于沉淀量，其间不存在当量关系。
老化：由于小颗粒具有大的溶解度，静止时，溶液中的 小颗粒溶解，大颗粒长大，直到形成分散度较单一的大颗粒 ，这一过程称为老化。
二、聚沉值及其测定方法
聚沉值：在指定条件下，使溶胶聚沉所需电解质的最 低浓度，以mol/L表示。
一、胶粒间的范德华吸引能
a、永久偶极之间 1、分子间的范德华吸引能
对于同种分子
b、色散吸引能 c、诱导偶极与永久偶极之间
6 x 分
式5-1 （六次律）
式中： 分 ：分子间总的范德华引力
2 2 3 2 2 hv 3 KT 4
式5-2
x：分子间距离 α ：分子的极化度
对斥能峰的高低有较大影响。 ② s 的影响 ， A与 0无关，而 0 随 A 上升而增加，所以 R 2 0 与A相同时，势垒能 s 增加而上升。 泥浆不抗盐是因为电解质对双电层的压缩，使 s下降 ，势垒下降。
R 2 ，所以A与 不变时， ③ 的影响 A与 无关， 0 越小，双电层越厚，势垒越高。
1 1 1 ∶ ∶ 1 2 3
6
6
6
聚沉值与离子价数的6次方成反比，即schulze-hardy 规则。除了反离子外，同号离子的性质、大小均对聚沉值 有影响。
64 n KT 2 0 2 k) d 0exp( k
式5-10
exp( Ze KT ) 1 0/2 0 exp( Ze KT ) 1 0/2
R 表示两平板质点的双电层在单位面积上的相互排斥能（斥力位能）。
当 0 很高时，Ze 0 >>1，则 0 →1， R 与 0 无关
§5-1 电解质的聚沉作用
一、聚沉与老化
聚沉：胶粒聚集变大而沉淀的过程，与沉淀反应不同， 因聚沉电解质的量远少于沉淀量，其间不存在当量关系。
老化：由于小颗粒具有大的溶解度，静止时，溶液中的 小颗粒溶解，大颗粒长大，直到形成分散度较单一的大颗粒 ，这一过程称为老化。
二、聚沉值及其测定方法
聚沉值：在指定条件下，使溶胶聚沉所需电解质的最 低浓度，以mol/L表示。
一、胶粒间的范德华吸引能
a、永久偶极之间 1、分子间的范德华吸引能
对于同种分子
b、色散吸引能 c、诱导偶极与永久偶极之间
6 x 分
式5-1 （六次律）
式中： 分 ：分子间总的范德华引力
2 2 3 2 2 hv 3 KT 4
式5-2
x：分子间距离 α ：分子的极化度
对斥能峰的高低有较大影响。 ② s 的影响 ， A与 0无关，而 0 随 A 上升而增加，所以 R 2 0 与A相同时，势垒能 s 增加而上升。 泥浆不抗盐是因为电解质对双电层的压缩，使 s下降 ，势垒下降。
R 2 ，所以A与 不变时， ③ 的影响 A与 无关， 0 越小，双电层越厚，势垒越高。
1 1 1 ∶ ∶ 1 2 3
6
6
6
聚沉值与离子价数的6次方成反比，即schulze-hardy 规则。除了反离子外，同号离子的性质、大小均对聚沉值 有影响。
讲-第章-胶体的稳定性
(iii)若H >0，S <0，均可使G >0，此时焓变及 熵变均使系统稳定，为复合稳定。（温度对稳定的影 响不明显）
(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
(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
胶体化学第5章 胶体的稳定性
12 H
式中，VA为范德华引力势能（为负值）；a是球半径；H是两球最短 距离；A是Hamaker常数 。 两平行的等同平板粒子：
VA A 12 D
2
式中，D是两板间距。
上两式表明，VA随距离的增大而下降。 Hamaker常数A是一个重要的参数，它与粒子性质有关，是物质的 特性常数，具有能量的单位，在10－19~10－20J之间。下表是一些物质的 Hamaker常数。
影响絮凝作用的主要因素有： ①絮凝剂的分子结构 絮凝效果好的高分子应有直链结 构，交联和支链结构的效果差。应有水化基团和架桥 功能，电离度越大，荷电越多，分子越伸展，利于架 桥；但若高分子与胶粒荷相同电性时，带电多，产生 静电斥力不利于絮凝。 ②絮凝剂的分子量 分子量越大越好，但过大时，不容 性和远距离则不利絮凝，一般分子量在106左右。 ③絮凝剂的浓度 研究表明存在一个最佳浓度，为胶 粒表面饱和吸附量一般是最好，可见上图示。 ④搅拌 要均匀，不可带激烈。 ⑤酸性和盐 它们对絮凝影响很大。 下面给出了一些代表性的高分子絮凝剂：
4．临界聚沉浓度 电解质是影响V的重要因素之一。见下图示。电解质浓度大（κ亦大）， 势垒越低。把势垒值为零时的电解质浓度称为临界聚沉浓度，用Cccc表 示。根据DLVO理论的势能公式，可得到
C ccc 常数
（ kT )
3 5
4 0
A z
2
6
这表明，Cccc 与离子价数的六次 方成反比，这与Schulze-Hardy经 验规则相符，也证明了DLVO理 论的合理性。
4.3 高分子的稳定性和絮凝作用
1.空间稳定作用 人们很早就发现高分子物质对溶胶具有稳定作用。稳定机理有如下几 个原因。 ①带电高分子吸附後会增加胶粒间的静电斥力势能。 ②高分子吸附层通常能减小Hamaker常数，从而降低粒子间的范德华 引力势能。 ③带有高分子吸附层的胶粒相互接近时，吸附层的重叠会产生新的斥 力势能阻止粒子聚集。这种稳定作用称为空间稳定作用，产生的斥力势 能称为空间斥力势能，用VS表示。这样粒子间总的相互作用势能为 V = VA + VR + VS
式中，VA为范德华引力势能（为负值）；a是球半径；H是两球最短 距离；A是Hamaker常数 。 两平行的等同平板粒子：
VA A 12 D
2
式中，D是两板间距。
上两式表明，VA随距离的增大而下降。 Hamaker常数A是一个重要的参数，它与粒子性质有关，是物质的 特性常数，具有能量的单位，在10－19~10－20J之间。下表是一些物质的 Hamaker常数。
影响絮凝作用的主要因素有： ①絮凝剂的分子结构 絮凝效果好的高分子应有直链结 构，交联和支链结构的效果差。应有水化基团和架桥 功能，电离度越大，荷电越多，分子越伸展，利于架 桥；但若高分子与胶粒荷相同电性时，带电多，产生 静电斥力不利于絮凝。 ②絮凝剂的分子量 分子量越大越好，但过大时，不容 性和远距离则不利絮凝，一般分子量在106左右。 ③絮凝剂的浓度 研究表明存在一个最佳浓度，为胶 粒表面饱和吸附量一般是最好，可见上图示。 ④搅拌 要均匀，不可带激烈。 ⑤酸性和盐 它们对絮凝影响很大。 下面给出了一些代表性的高分子絮凝剂：
4．临界聚沉浓度 电解质是影响V的重要因素之一。见下图示。电解质浓度大（κ亦大）， 势垒越低。把势垒值为零时的电解质浓度称为临界聚沉浓度，用Cccc表 示。根据DLVO理论的势能公式，可得到
C ccc 常数
（ kT )
3 5
4 0
A z
2
6
这表明，Cccc 与离子价数的六次 方成反比，这与Schulze-Hardy经 验规则相符，也证明了DLVO理 论的合理性。
4.3 高分子的稳定性和絮凝作用
1.空间稳定作用 人们很早就发现高分子物质对溶胶具有稳定作用。稳定机理有如下几 个原因。 ①带电高分子吸附後会增加胶粒间的静电斥力势能。 ②高分子吸附层通常能减小Hamaker常数，从而降低粒子间的范德华 引力势能。 ③带有高分子吸附层的胶粒相互接近时，吸附层的重叠会产生新的斥 力势能阻止粒子聚集。这种稳定作用称为空间稳定作用，产生的斥力势 能称为空间斥力势能，用VS表示。这样粒子间总的相互作用势能为 V = VA + VR + VS
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高分子的絮凝作用和保护作用
2020/4/5
5.2 高分子化合物的絮凝作用
据研究分析，最佳值大约为固体 粒子表面吸附高分子化合物达到饱 和时的一半吸附量。因为这时高分 子在固体粒子上架桥的给予最大。
2020/4/5
用聚丙烯酰胺 絮凝3 ~ 5目硅胶悬浮体
5.2 高分子化合物的絮凝作用
3 絮凝剂的分子量 絮凝剂的分子质量越大则架桥能力越强，絮凝效率也越高。 絮凝剂
价数的六次方成反比。即：
M
:M
2
: M 3
100 :1.6 : 0.3
1
6
:
1
6
:
1
6
1 2 3
上式括号中的分母就相当于反离子的价数，这个规则称为
Schulze-Hardy规则。
2020/4/5
5.1 电解质的聚沉作用
一价离子的聚沉值：25～150mmol/L之间 二价离子的聚沉值：0.5～2mmol/L之间 三价离子的聚沉值：0.01～0.1mmol/L之间
与胶粒所带电荷相同的离子称为同号离子，一般来说他们对胶 体有一定的稳定作用，特别是高价离子或有机离子，在胶粒表面 特性吸附后可降低反离子的聚沉作用。
2020/4/5
5.1 电解质的聚沉作用
4 不规则聚沉
有时少量的电解质使溶胶聚沉，电解质浓度高时沉淀又重新分散成 溶胶，并使胶粒所带电荷符号改变，浓度再高时，又使溶胶再次聚沉。 这种现象称为不规则聚沉。此时，电解质的浓度已经很高，再增加电 解质也不能使沉淀再分散。多发生在高价反离子或有机反离子为聚沉 剂的情况。
作用物质
电解质
高分子
沉淀特点 缓慢、颗粒紧密 迅速、沉淀疏松、过滤快、絮凝剂用
体积小
量少
原因
2020/4/5
电解质压缩了溶 高分子吸附了溶胶粒子后，利用本身的
胶粒子的扩散双 链段旋转和运动，通过“桥联作用”将
电层
溶
胶粒子聚集在一起而产生沉淀。
5.2 高分子化合物的絮凝作用
高分子絮凝剂的分类
高分子絮凝剂按其结构可分为四类： 非离子型：聚丙烯酰胺、聚氧乙烯以及淀粉等； 阴离子型：水解聚丙烯酰胺，聚丙烯酸钠等； 阳离子型：聚胺、聚苯乙烯三甲基氯化铵等； 两性型：动物胶、蛋白质等。 用得最多的是聚丙烯酰胺类。约占全部絮凝剂用 量的70%以上。
分子量一般大于一百万左右，但分子量太大，溶解困难，且吸附的胶 粒距离太远，不易聚集，絮凝效果变差。
4 高分子化合物的基团性质 有良好絮凝作用的高分子化合物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。 常见的基团有：-COONa，-CONH2，-OH，-SO3Na等。
2020/4/5
5.2 高分子化合物的絮凝作用
1．热力学稳定性
胶体是高度分散的多相体系，有巨大的界面能，因而是热力学不 稳定体系。
2020/4/5
胶体的稳定性概论
2．动力稳定性
由于胶粒很小，强烈的Brown运动能阻止其在重力场中的沉降， 因而具有动力稳定性。如Farady制备的金溶胶放置了几十年才沉下来。
3．聚结稳定性
粒子间有相互聚结而降低其界面能的趋势，称为聚结不稳定性。 稳定的溶胶必须同时兼备聚结稳定性和动力稳定性，其中聚结 稳定性更为重要，一旦失去聚结稳定性，粒子相互聚结变大，最终 将导致失去动力学稳定性。
AlCl3 1/2Al(SO4)3 Al(NO3)
0.093 Al(NO3)3 0.096 La(NO3)3 0.095 Ce(NO3)3
（单位：mmol/L）
Al2O3（正电） 165 NaCL 140 KCl 136 KNO3 126
2.40 K2SO4 2.60 K2Cr2O7 2.43 草酸钾
胶体的离子有很大的比表面，体系的表面能也很高， 所以粒子有自动聚集以降低其表面能的趋势。粒子由小变 大的过程称为聚集过程（aggregation），由胶体粒子聚集 而成的大粒子称为聚集体（aggregate），如聚集的最终结 果导致粒子从溶液中沉淀析出则称为聚沉过程。为了加速 聚集，可以外加其他物质作聚沉剂，如电解质等。
不规则聚沉可通过反离子对ζ电势的影响来解释，见下页图。
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5.1 电解质的聚沉作用
稳定区
聚沉区
+30mv
0 － 30mv
稳定区
不规则聚沉示意图
当ζ电势绝对值低于临界值（一般为30mv）时，溶胶就聚沉，
高于此值，体系稳定。
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5.1 电解质的聚沉作用
5 溶胶相互聚沉
两种电性相反的溶胶混合时可发生相互聚沉作用，聚沉的程度 与两胶体的比例有关，比例相差很大时，聚沉不完全或不发生聚沉， 在等电点附近沉淀最完全。
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第二节 高分子化合物的絮凝作用
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5.2 高分子化合物的絮凝作用
絮凝作用
溶胶中加入极少量的可溶性高分子化合物，可导致溶胶迅速沉降， 沉淀呈疏松的棉絮状，这类沉淀称为絮凝物。这种现象称为絮凝作用 ，产生絮凝作用的高分子称为絮凝剂。
高分子絮凝作用与电解质聚沉作用的区别
高分子絮凝剂与电解质的聚沉作用完全不同，由电解质引起的聚 沉过程比较缓慢，得到的颗粒比较紧密，这是由于电解质压缩了胶 粒的双电层而引起的。
高分子化合物对溶胶的稳定性规律
1 具有最少量的能盖住溶胶粒子固体表面的高分子化合物才有稳定 作用。显然溶胶粒子的固体含量越多，比表面越高，所需要的高分子 化合物的量也相应增加。但是一旦在胶粒表面上形成了一个高分子薄 层以后，过多的高分子化合物也不能增加它的稳定性。
离子氛靠近、重叠
5.1 电解质的聚沉作用
DLVO理论
是由前苏联学者Derjajuin和Landan（1941年）与荷兰学者Verwey 和Overbeek（1948年）四人提出的。是目前对胶体稳定性和电解质的 影响，解释的比较完善的理论。这个理论是以溶胶粒子间的相互吸引 力和相互排斥力为基础，当粒子相互接近时，这两种相反的作用力就 决定了溶胶的稳定性。当吸引力表现的大时则发生聚沉，排斥力表现 的大则可保持胶体稳定存在。 《胶体与界面化学》 陈宗淇 高等教育出版社
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5.2 高分子化合物的絮凝作用
高分子化合物絮凝作用的特点
1 絮凝剂的分子结构
起絮凝剂作用的高分子化合物一般要具有链状结构，凡是分子构型是交联 的，或者支链结构的，其絮凝效果就差，甚至没有絮凝能力。
2 絮凝剂的浓度 任何絮凝剂的加人量都有一最佳
量，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 起了保护作用。
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5.1 电解质的聚沉作用
而当向溶胶中加入电解质时，电解质就会使胶体粒子表面的双电 层受到压缩，而降低电动势，使粒子间静电斥力减小，从而使得粒子 之间的引力大于斥力，而使溶胶失去聚集稳定性，胶体粒子之间相互 接触，而产生聚沉。
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离子氛示意图 （大圆圈表示正电荷的作用范围）
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5.2 高分子化合物的絮凝作用
而高分子是由于吸附了胶 粒后，由于链段的运动将粒子 聚集在一起，因而高分子起着 架桥的作用，也称为“桥联作 用”。
下表对高分子絮凝作用与电解质聚沉作用的区别进行了总结：
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5.2 高分子化合物的絮凝作用
絮凝作用与聚沉作用区别
过程
聚沉过程
絮凝过程
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5.1 电解质的聚沉作用
聚沉值
表征电解的聚沉能力的参数是聚沉值。聚沉值是指在规定条件
下使溶胶聚沉所需电解质的最低浓度，常以mmol/L为单位。聚沉值
的倒数为聚沉率。
聚沉值越小，该电解质的聚沉作用越强，聚沉能力越大。聚沉 值与测定条件有关，所以只能对相同条件的结果进行对比。
下面的表给出了一些体系的聚沉值。
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胶体的稳定性概论
无机电解质和高分子都能对溶胶的稳定性产生重大影响，但其机 理不同。为加以区别，通常：
把无机电解质使溶胶沉淀的作用称为聚沉作用 把高分子使溶胶沉淀的作用称为絮凝作用
两者可统称为 聚集作用
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第一节 电解质的聚沉作用
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5.1 电解质的聚沉作用
5 混合要均匀，搅拌缓慢，不可太剧烈，投药速率较慢为好，以免打 散絮凝物，又形成稳定溶胶。
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第三节 高分子化合物的稳定作用
造墨汁时加入动物胶
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古埃及壁画上的颜色用酪素来使之稳定
5.3 高分子化合物的稳定作用
高分子化合物的空间稳定性
在溶胶中加人一定量的高分子化合物或缔合胶体，能显著 提高溶胶对电解质的稳定性，这种现象称为保护作用，近年来 又称之为空间稳定性(steric stability)。
7 法扬斯（Fajans)规则
能与胶体的组成离子形成不溶物或难电离化合物的异电离子优先被 吸附，具有强的聚沉能力。
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5.1 电解质的聚沉作用
聚沉作用机理
胶体粒子表面带有双电层，由双电层 模型知道其周围是离子氛。当粒子相互靠 近，离子氛发生重叠，粒子之间因静电作 用而相互排斥，当粒子之间的斥力大于引 力时，粒子之间相互接触的机会就比较小， 而阻止粒子的聚集，使其具有一定的聚集 稳定性。
0.067 K3[Fe(CN)6] 0.069 0.069
43.5 46 60
0.30 0.63
0.69
0.08
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5.1 电解质的聚沉作用
聚沉作用பைடு நூலகம்律
1 叔尔采—哈迪（Schulze-Hardy）规则
起聚沉作用的主要是反离子，反离子的价数越高，聚沉效率也越
高。由表5-1可粗略的估计出。对于给定溶胶来说，聚沉值与反离子的