胶体稳定性
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。
不属于胶体稳定的原因
不属于胶体稳定的原因
1. 引力作用：胶体由分散相颗粒悬浮在分散介质中，引力作用有可能导致颗粒聚集。
例如，重力会导致颗粒沉降，减弱胶体稳定性。
2. 热运动：分散相颗粒在分散介质中受到热运动的影响，颗粒之间的碰撞和随机热运动有可能导致聚集。
高温会增加颗粒之间的碰撞频率，从而减弱胶体稳定性。
3. 溶剂效应：一些溶剂对胶体稳定性有影响。
例如，一些有机溶剂对胶体表面的有机物会发生溶解，导致胶体破坏。
4. pH值变化：当胶体中存在可溶性离子或羧基等表面活性物质时，pH值的变化可能会影响它们的电荷性质。
当pH值变化时，表面电荷的变化可能导致颗粒之间的吸引力增加，从而使胶体不稳定。
5. 添加高浓度电解质：高浓度的电解质可引起电荷中和现象，从而减弱胶体颗粒之间的静电排斥力，促使胶体不稳定。
需要注意的是，以上只是一些不利于胶体稳定的因素，实际情况会因胶体的性质和环境条件的不同而有所差异。
胶体的凝结名词解释
胶体的凝结名词解释胶体是一种特殊的物质，其粒子介于溶液和悬浮液之间。
它由两个或多个物质组成，其中至少一个物质是固体，而其他物质则以微小的粒子悬浮在其中形成胶体系统。
胶体的凝结是指胶体系统中粒子之间的相互作用引发的凝聚过程。
本文将在不涉及政治的前提下，探讨胶体凝结的相关名词解释。
1. 胶体稳定性胶体稳定性是指胶体系统中微粒的抵抗凝聚和沉降的能力。
胶体稳定性的大小取决于多个因素，包括电荷、电解质浓度、表面活性剂等。
当胶体粒子带有电荷时，它们之间会产生电荷排斥力，使它们分散在介质中。
而当环境中存在电解质时，电解质的离解会中和粒子表面电荷，导致胶体失去稳定性。
此外，表面活性剂能降低界面张力，从而增加胶体的稳定性。
2. 系统凝胶系统凝胶是指由溶胶到凝胶的转变，即胶体系统的液体部分逐渐转变为凝胶网络。
这种转变通常是由胶体粒子之间的相互作用引发的。
当凝胶形成时，胶体粒子通过吸附、黏聚、交联等方式发生相互作用，并形成一个连续的结构网络。
凝胶的形成使得胶体系统具有固体的特性，如弹性、结构稳定性等。
3. 胶体溶胀胶体溶胀是指凝胶中胶体粒子吸收溶剂而膨胀的过程。
当凝胶与溶液接触时，胶体粒子吸附溶液中的溶剂，导致凝胶体积膨胀。
这种溶胀现象可以根据吸附的溶剂种类和浓度来调控，例如，高温下引入气体溶剂会导致凝胶的膨胀，而低温则会促使凝胶收缩。
4. 胶体团聚胶体团聚是指胶体粒子在胶体系统中相互吸引而形成聚集体的过程。
这种相互吸引力可以是静电作用、范德华力、双层电位力等。
胶体团聚的发生会导致胶体系统的稳定性降低，胶体粒子聚集体逐渐增大，最终导致凝胶的形成。
5. 倒转凝胶倒转凝胶是指在胶体系统中逆向控制凝胶形成的过程。
通常情况下，胶体溶胶在添加适当的添加剂（如电解质）或改变环境条件时，会发生凝胶。
而倒转凝胶则是通过改变条件使得原本凝胶的胶体系统再次转变为溶胶。
这种凝胶的可逆转变为制备可控凝胶材料提供了便利。
总之，胶体的凝结是胶体系统中微粒之间相互作用的结果，涉及的名词解释包括胶体稳定性、系统凝胶、胶体溶胀、胶体团聚和倒转凝胶。
胶体的稳定性和聚沉作用
溶胶的稳定性
抗聚结稳定性 胶粒之间有相互吸引的能量Va和相互排斥的能量Vr，总作用能 为 Va+Vr。如图所示：
当粒子相距较大时，主要为 吸力，总势能为负值；当靠近 到一定距离，双电层重叠，排 斥力起主要作用， 势能升高。要使粒子聚结必须 克服这个势垒。
2021/11/3
影响溶胶稳定性的因素
高分子化合物在低浓度时，大量胶粒会吸附在同一个高分子线型分子上，整个系 统质量增大，发生聚沉。这种现象称为敏化作用。在敏化作用中，高分子化合物起到 了一个桥梁的作用，通过吸附架桥，从而破坏胶体，使其发生聚沉。
2021/11/3
高分子化合物的作用
但是，高分子化合物浓度较高时，能大大提高溶胶的稳定性，这就是高分子化合物 对溶胶的保护作用。
1、电解质的聚沉作用 2、高分子化合物的聚沉作用 3、带相反电荷的溶胶的聚沉作用
2021/11/3
电解质的聚沉作用
当向溶胶中加入电解质后，电解质中与溶胶带相反 电性的离子会进入吸附层，中和了电位离子，减少或者中 和胶粒的带电量，从而使胶粒在碰撞后易于聚结而沉降。 因此，电解质的聚沉作用主要是减少胶粒带电，使ξ电位 下降，促使胶粒聚结。水处理中常用明矾或聚合氯化铝来 使水中黏土等负电性胶体聚沉。再如豆腐的制作、河流入 海口三角洲的形成等，都是这个原理。
例如，对于给定的溶胶，异电性离子分别为一、 二、三价，则聚沉值的比例为：
2021/11/3
1 1
6
:
1 2
6
:
1 3
6
电解质的聚沉作用
当起聚沉作用的离子电荷数相同时，其聚沉能力也会因离子的活泼性不同而有 所差别。
例如，对带负电的溶胶，一价阳离子硝酸盐的聚沉能力次序为： H+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+ 而碱土金属离子的聚沉能力大小为
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
表面与胶体化学—胶体的基本性质(三)
由于扩散层厚度的减小， ζ电位相应降低，胶粒间的 相互排斥力也减少。
由于扩散层减薄，颗粒相 撞时的距离减少，相互间的 吸引力变大。
颗粒间排斥力与吸引力的 合力由斥力为主变为以引力 为主，颗粒就能相互凝聚。
两个胶粒能否相互凝聚， 取决于二者的总势能。
.
四.聚合物对疏液胶体的 稳定与絮凝作用 1.空间稳定作用
有人将因加入无机电解质引起的聚集 称为聚沉，将加入大分子引起的聚集称为 絮凝。
.
二.临界聚沉浓度与Schulze-Handy规则 1.临界聚沉浓度
在一定时间内引起疏液胶体有明显变 化(如变浑浊, 颜色改变, 生成沉淀物等)所 需加入的惰性电解质的最小浓度称为该胶 体的临界聚沉浓度或聚沉值。
单位常用mmol·L-1。
.
有些无机絮凝剂在水中发生电离和水 解，既能生成带电粒子的反离子，又可能 形成新的胶体粒子，这些新粒子的带电符 号可能与絮凝胶体粒子带电符号相反，也 可发生电性中和，从而使体系失稳。
铝盐水解生成的粒子常带正电荷，可 以使负电粒子絮凝。
.
（2）桥连絮凝作用 高分子絮凝剂的长链一不同链节吸附
多个粒子，像架桥一样将这些本因电性排 斥不易聚集的粒子结合起来，这种作用称 为桥连絮凝作用。高分子絮凝剂分子量越 大对发生桥连絮凝作用越有利。
临界聚沉浓度在一定时间内引起疏液胶体有明显变化如变浑浊颜色改变生成沉淀物等所需加入的惰性电解质的最小浓度称为该胶体的临界聚沉浓度或聚沉值
胶体的基本性质
（三）胶体的稳定性和流变性
.
第五节 胶体稳定性
一.疏液胶体的稳定性 胶体体系一般分为亲液胶体与疏液胶体。 亲液胶体为热力学稳定体系，即在常规
条件下，即使加入少量其他物质，体系的稳 定性也不会破坏。
第8章 胶体分散体系稳定性(共46张PPT)
8.2.2 慢聚沉：
• 当质点之间有势垒存在时，势垒的作用相当于质点 之间存在一斥力，在其作用下，质点向彼此远离的 方向扩散。
• 于是，慢聚沉的聚沉速度常数 Ks 比快聚沉小〔应加 一阻力校正项〕：
U
K K exp( m )
s
r
kT
〔Ks 即 Kslow 〕
B
• 式中 Kr 相当于碰撞频率，Vm 势垒相当于慢聚沉过
14
8.1.3 总的势能曲线
系统的总势能为斥力势能和引力势能的加和。
UUAUR
以总势能对距离作图， 即得总势能曲线
Umax为势垒
当粒子的动能大于势垒时方能聚沉
势垒的上下决定了胶体的稳定性
15
当颗粒动能较小时，不能越过能垒而相互靠近； 只有当动能很高时，方能越过能垒而聚沉。这就很好 地说明了溶胶是一种亚稳的系统。
M 1 :M 2:M 3 (1 )6:(1 )6:(1 )6 1 :6:7 429 1 ccccccccc 2 3
CCC：临界絮凝浓度〔临界聚沉值〕
19
临界聚沉浓度
胶体的稳定性取决于总势能曲线上的势垒的大小。那 么就可以定性地把是否存在势垒作为判断胶体稳定与否的 标准。
势垒的高度随溶液中电解质浓度的增大而降低，
ψ0为正值，随距离增大呈指数衰减。 (4) 参加电解质对引力势能影响不大，但对斥力势能的影响却十分显著
从电解质对胶体粒子势能的影响看, 当电解质的浓度或价数增加使溶胶发生聚沉时, 所必须克服的势垒高度和位置皆发生变化。
(b) 聚沉值与分散介质介电常数的立方成正比
22
DLVO理论总结〔1〕
胶粒既存在斥力势能，也存在引力势能。前者是带电胶粒靠
4
第五章胶体和胶体的稳定性
?? 舒尔策-哈迪（ Schultz-Hardy ）规则
Schulze-Hardy规则
聚沉能力主要决定于胶粒带相反电荷的离子的价数。 聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比 ，这就是
Schulze-Hardy 规则。
电泳与电渗电泳与电渗return电位离子反离子扩散层胶团边界滑动面胶粒吸附层电位电位胶体的结构胶体的结构产品产品墨水墨水纳米防水剂纳米防水剂碳纳米管碳纳米管废水处理废水处理处理的效果处理的效果锅炉污垢沉积锅炉污垢沉积气体尘埃气体尘埃33溶胶的稳定与聚沉溶胶的稳定与聚沉胶体具有较大的表面积较大的比表面胶体具有较大的表面积较大的比表面积因而在热力学上是不稳定的
思考题：如何除去空气中的尘埃？
形成结构紧 密而又稳定 0 的沉积物
第一最小值
ER
形成疏松
左 图 中 ， EA 为引力势能，
E
的聚沉物 ER 为 斥 力 势 能
实线 E 为总势能。
E max
b
EA
a
在粒子 距 离
x（粒子间距离） 接近a 时，达
到第二最小
值，其值为
第二最小值
几个kT 。
粒子在此处可形成疏松的不稳定的聚沉物。当外界环境变化 时，这种聚沉物可重新分离生成溶胶。
思考题
? 如何提高天然染料的稳定性？ ? 天然染料的特点：
? 天然可再生资源 ? 多种保健功能： 防紫外线 抗老化 延缓衰老 ? 自然大方的染色效果
天然染料分子中的基本单元
表儿茶素棓酸酯（ ECG）表棓儿茶素棓酸酯（ EGCG）
4.溶胶的聚沉
定义： 溶胶中分散相微粒互相聚结，颗粒变大，进而 发生沉淀的现象称为聚沉。
土壤胶体稳定性
土壤胶体稳定性
土壤胶体稳定性是地质勘探与建筑工程中的头等大事，也是防止和减缓土壤塌陷、地基沉降的重要技术措施之一。
土壤的胶体稳定性指的是其胶体的抗拉强度，有时候也叫土壤强度或抗剪强度。
主要是反映土壤中各种颗粒（素颗粒或矿物颗粒）之间的紧密结合性以及胶体成分（有机物、沉淀物和水）的均衡及其胶结作用强度等多种因素对整体稳定性的影响。
检测土壤胶体稳定性的主要方法有数字形貌法、台架试验法、拉伸-压缩试验等，其中数字形貌法较为常用。
它是通过借助数字图像处理技术来分析沉降试验样品的变形性状，针对地址的强度与非线性表现，通过曲线拟合方法来判断样品施加应力后的抗剪强度和抗压强度，进而定量地表征土壤中颗粒间稳定性变化趋势。
土壤胶体稳定性是影响土壤塌陷、基础沉降的主要原因，因此，在地质勘探和
建筑工程的工程准备阶段应该对土壤的胶体稳定性进行有效的测试。
只有掌握其胶体稳定性指标，才能有助于准确掌握地基的基本特性，进而确定抗压、抗剪的设计值，给出合理的施工方案，从而避免构筑物受创、覆盖等不可挽回的损失。