物理化學(xué) 第七章膠體

1、第七章第七章 表面化學(xué)和膠體表面化學(xué)和膠體 當(dāng)物質(zhì)以不同的相態(tài)共存時(shí)，任意兩相之間的分隔面稱當(dāng)物質(zhì)以不同的相態(tài)共存時(shí)，任意兩相之間的分隔面稱作相的界面，簡稱界面。作相的界面，簡稱界面。 常見的界面有氣常見的界面有氣- -液、氣液、氣- -固、液固、液- -液、液液、液- -固和固固和固- -固等五固等五種界面。其中氣種界面。其中氣- -液、氣液、氣- -固兩種界面也稱作表面。固兩種界面也稱作表面。 發(fā)生在界面處的現(xiàn)象稱為界面現(xiàn)象。發(fā)生在界面處的現(xiàn)象稱為界面現(xiàn)象。 第一章第一章 界面張力界面張力 一一. . 界面現(xiàn)象的產(chǎn)生界面現(xiàn)象的產(chǎn)生 體相內(nèi)部分子所受四周鄰近相同分子的作用力是對稱的，各個(gè)方體

2、相內(nèi)部分子所受四周鄰近相同分子的作用力是對稱的，各個(gè)方向的力彼此抵銷；但是處在界面層的分子，一方面受到相內(nèi)相同物質(zhì)分向的力彼此抵銷；但是處在界面層的分子，一方面受到相內(nèi)相同物質(zhì)分子的作用，另一方面受到性質(zhì)不同的另一相中物質(zhì)分子的作用，其作用子的作用，另一方面受到性質(zhì)不同的另一相中物質(zhì)分子的作用，其作用力未必能相互抵銷，因此，界面層會顯示出一些獨(dú)特的性質(zhì)。力未必能相互抵銷，因此，界面層會顯示出一些獨(dú)特的性質(zhì)。 二、界面張力二、界面張力 由于表面層中分子受到指向液體內(nèi)部的拉力，在宏由于表面層中分子受到指向液體內(nèi)部的拉力，在宏觀上為液體表面受到收縮力，這種收縮力趨向于減少液觀上為液體表面受到收縮力，

3、這種收縮力趨向于減少液體的表面。定義垂直作用于液體表面單位長度上的收縮體的表面。定義垂直作用于液體表面單位長度上的收縮力為液體的表面張力，以力為液體的表面張力，以表示，即表示，即 式中，式中，F(xiàn) F為垂直作用于液體表面的收縮力；為液體表為垂直作用于液體表面的收縮力；為液體表面的長度面的長度; ;的單位為的單位為N Nm m-1-1/F l在等溫、等壓和組成不變的條件下，系統(tǒng)所獲得的非體積在等溫、等壓和組成不變的條件下，系統(tǒng)所獲得的非體積功等于系統(tǒng)所增加的吉布斯函數(shù)：功等于系統(tǒng)所增加的吉布斯函數(shù)：, ,故可以得到故可以得到 , ,()rT P xWGdAA表面張力是溫度的函數(shù)表面張力是溫度的函數(shù)

4、, ,一般隨溫度升高而降低。因?yàn)殡S溫度一般隨溫度升高而降低。因?yàn)殡S溫度升高，分子間的距離加大，使分子間的相互作用力減弱，因升高，分子間的距離加大，使分子間的相互作用力減弱，因此大多數(shù)液體的表面張力隨溫度的升高而下降此大多數(shù)液體的表面張力隨溫度的升高而下降 第二節(jié)第二節(jié) 界面現(xiàn)象界面現(xiàn)象 一一. .彎曲液面的附加壓力彎曲液面的附加壓力 彎曲液面分兩種：一種是凸液面，例如氣相中的液彎曲液面分兩種：一種是凸液面，例如氣相中的液滴；一種是凹液面，例如液體中的氣泡。由于表面張力滴；一種是凹液面，例如液體中的氣泡。由于表面張力的作用，在彎曲液面兩側(cè)形成的氣、液相壓強(qiáng)差稱為彎的作用，在彎曲液面兩側(cè)形成的氣、

5、液相壓強(qiáng)差稱為彎曲液面的附加壓力，以曲液面的附加壓力，以pp表示，表示， 一定溫度下，彎曲液面的附加壓力與液體的表面張力一定溫度下，彎曲液面的附加壓力與液體的表面張力成正比，與曲率半徑成反比，其關(guān)系為：成正比，與曲率半徑成反比，其關(guān)系為：p = p = 2 2/r/r 此式稱為拉普拉斯方程。式中，此式稱為拉普拉斯方程。式中，r r為液面的曲率半徑。為液面的曲率半徑。 若若ABAB為凸液面，則周圍液體的表面張力方向與為凸液面，則周圍液體的表面張力方向與ABAB面面相切，合力向下，表現(xiàn)為指向液體內(nèi)部的附加壓力。相切，合力向下，表現(xiàn)為指向液體內(nèi)部的附加壓力。 若若ABAB為凹液面，那么周圍液體的表面

6、張力方向仍與為凹液面，那么周圍液體的表面張力方向仍與ABAB面相切，表現(xiàn)為指向液體外部的附加壓力。面相切，表現(xiàn)為指向液體外部的附加壓力。二二. .液體對固體的潤濕作用液體對固體的潤濕作用1.1.潤濕與鋪展?jié)櫇衽c鋪展 潤濕：是指當(dāng)液體接觸固體時(shí)，原有的氣潤濕：是指當(dāng)液體接觸固體時(shí)，原有的氣- -固表面或氣固表面或氣- -液表面自動地被液液表面自動地被液- -固表面所代替的現(xiàn)象。固表面所代替的現(xiàn)象。 潤濕是發(fā)生潤濕是發(fā)生在液在液- -固界面和液固界面和液- -液界面上的常見現(xiàn)象。常見的潤濕現(xiàn)液界面上的常見現(xiàn)象。常見的潤濕現(xiàn)象如：礦物浮選，注水采油，農(nóng)藥噴灑等。象如：礦物浮選，注水采油，農(nóng)藥噴灑等。

7、 2.2.接觸角接觸角 當(dāng)液體滴在固體表面上達(dá)到平衡時(shí)，氣當(dāng)液體滴在固體表面上達(dá)到平衡時(shí)，氣- -液、氣液、氣- -固和液固和液- -固三個(gè)界面張力呈平衡的現(xiàn)象。如圖固三個(gè)界面張力呈平衡的現(xiàn)象。如圖7.47.4所示。所示。 接觸角接觸角: :在氣、液和固三相交點(diǎn)處，液在氣、液和固三相交點(diǎn)處，液- -固界面張力與氣固界面張力與氣- -液界面張力通過液體內(nèi)部的夾角稱為接觸角或潤濕角，液界面張力通過液體內(nèi)部的夾角稱為接觸角或潤濕角，以以表示。表示。 由于平衡時(shí)，三相交界處點(diǎn)所受的各種界面張力之和為由于平衡時(shí)，三相交界處點(diǎn)所受的各種界面張力之和為零，故有如下關(guān)系：零，故有如下關(guān)系：l gcoss gs

8、 l或者表示成如下形式：或者表示成如下形式：l gcoss gs l以上兩公式稱其為楊氏方程。以上兩公式稱其為楊氏方程。 一定溫度與壓力下，接觸角與潤濕程度有如下關(guān)系：一定溫度與壓力下，接觸角與潤濕程度有如下關(guān)系： (1) (1) 若液若液- -固界面張力大于氣固界面張力大于氣- -固表面張力，則固表面張力，則coscos0, 0, 9090, ,此時(shí)不潤濕。當(dāng)此時(shí)不潤濕。當(dāng)=180=180時(shí)，則為完全不潤濕。時(shí)，則為完全不潤濕。 (2) (2) 若液若液- -固界面張力小于氣固界面張力小于氣- -固表面張力，固表面張力， cos cos 0, 0, 9090, , 此種情況稱為潤濕。當(dāng)此種情

9、況稱為潤濕。當(dāng)=0=0時(shí)，則為時(shí)，則為完全潤濕，即發(fā)生鋪展。完全潤濕，即發(fā)生鋪展。 3.3.毛細(xì)現(xiàn)象毛細(xì)現(xiàn)象 毛細(xì)現(xiàn)象是指具有細(xì)微縫隙的固體與液體接觸時(shí)，液體毛細(xì)現(xiàn)象是指具有細(xì)微縫隙的固體與液體接觸時(shí)，液體沿縫隙上升或下降的現(xiàn)象。例如：將一玻璃毛細(xì)管插入水沿縫隙上升或下降的現(xiàn)象。例如：將一玻璃毛細(xì)管插入水中，管內(nèi)液面升得比管外液面高，如下圖中，管內(nèi)液面升得比管外液面高，如下圖7.5 (a)7.5 (a)所示；所示； 而將一玻璃毛細(xì)管插入汞中，管內(nèi)液面降得比管外液面而將一玻璃毛細(xì)管插入汞中，管內(nèi)液面降得比管外液面低，如下圖低，如下圖7.5 (b)7.5 (b)所示所示. . 三、亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的

10、生成三、亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成 只有當(dāng)顆粒半徑很小時(shí)只有當(dāng)顆粒半徑很小時(shí), ,液體的飽和蒸氣壓、晶體的液體的飽和蒸氣壓、晶體的溶解度等性質(zhì)才能達(dá)到可以覺察的程度溶解度等性質(zhì)才能達(dá)到可以覺察的程度, ,通常情況下可以通常情況下可以忽略不計(jì)的忽略不計(jì)的. .但在蒸氣的冷凝、液體的凝固、溶液結(jié)晶等但在蒸氣的冷凝、液體的凝固、溶液結(jié)晶等過程中過程中, ,由于其初生相的曲率半徑是很小的由于其初生相的曲率半徑是很小的, ,難以生成新難以生成新相相, ,因而引起各種過飽和現(xiàn)象因而引起各種過飽和現(xiàn)象. . 如過飽和蒸氣、過冷或過如過飽和蒸氣、過冷或過熱液體及過飽和溶液等熱液體及過飽和溶液等. . 微小液滴的飽和

11、蒸氣壓微小液滴的飽和蒸氣壓-開爾文公式開爾文公式 在一定的溫度和外壓下在一定的溫度和外壓下, ,純液態(tài)物質(zhì)有一定的飽和蒸氣壓純液態(tài)物質(zhì)有一定的飽和蒸氣壓. .這只是對平液面而言這只是對平液面而言. .它沒有考慮到液體的分散度對飽和它沒有考慮到液體的分散度對飽和蒸氣壓的影響蒸氣壓的影響. .對于彎曲液面對于彎曲液面, ,液體的飽和蒸汽壓與液面液體的飽和蒸汽壓與液面的曲率半徑有關(guān)的曲率半徑有關(guān). .若一定溫度下水平液面的飽和蒸汽壓為若一定溫度下水平液面的飽和蒸汽壓為, ,半徑為半徑為r r的小液滴的飽和蒸汽壓為的小液滴的飽和蒸汽壓為, ,經(jīng)過熱力學(xué)推導(dǎo)可得經(jīng)過熱力學(xué)推導(dǎo)可得出如下公式出如下公式:

12、: (7.9) (7.9) 這就是著名的開爾文這就是著名的開爾文(Kelvin)(Kelvin)公式公式. . 02( )2lngmgpVlMRTprr第三節(jié)：吸附第三節(jié)：吸附 一一. .固體表面上的吸附固體表面上的吸附 一種物質(zhì)自動附著在另一種物質(zhì)表面上，從而導(dǎo)致在界一種物質(zhì)自動附著在另一種物質(zhì)表面上，從而導(dǎo)致在界面層中物質(zhì)的濃度，或分壓與它在體相中不同的現(xiàn)象稱面層中物質(zhì)的濃度，或分壓與它在體相中不同的現(xiàn)象稱為吸附。常見的吸附有氣為吸附。常見的吸附有氣- -固表面吸附、氣固表面吸附、氣- -液表面吸附、液表面吸附、液液- -固界面吸附、液固界面吸附、液- -液界面吸附。液界面吸附。 在氣在氣

13、- -固界面上發(fā)生吸附時(shí)，固體是起吸附作用的物質(zhì)，固界面上發(fā)生吸附時(shí)，固體是起吸附作用的物質(zhì)，稱為吸附劑；氣體是被吸附的物質(zhì)，稱為吸附質(zhì)。稱為吸附劑；氣體是被吸附的物質(zhì)，稱為吸附質(zhì)。 根據(jù)吸附劑和吸附質(zhì)相互作用的不同，將氣根據(jù)吸附劑和吸附質(zhì)相互作用的不同，將氣- -固吸附分為固吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附和化學(xué)吸附。 二二. . 固體吸附理論固體吸附理論 平衡吸附量平衡吸附量: : 當(dāng)吸附達(dá)平衡時(shí)當(dāng)吸附達(dá)平衡時(shí), ,單位質(zhì)量的吸附劑吸單位質(zhì)量的吸附劑吸附的氣體的物質(zhì)的量或體積附的氣體的物質(zhì)的量或體積( (換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積).).簡稱吸附量簡稱吸附量, ,常用

14、符號常用符號Q Q、q q或表示或表示. . qxmqVm或或1.1.弗侖德利希弗侖德利希(Freundlich)(Freundlich)公式：公式：弗侖德利希根據(jù)實(shí)驗(yàn)弗侖德利希根據(jù)實(shí)驗(yàn), ,總結(jié)出吸附的經(jīng)驗(yàn)公式總結(jié)出吸附的經(jīng)驗(yàn)公式: :qnxkpm式中式中k,nk,n在定溫下在定溫下, ,對指定體系均為常數(shù)對指定體系均為常數(shù). .通過測定一系列通過測定一系列不同平衡氣壓下的吸附量不同平衡氣壓下的吸附量, ,即可得到常數(shù)即可得到常數(shù)k,nk,n 經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該公式也適用于固體在溶液中對溶質(zhì)的吸附經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該公式也適用于固體在溶液中對溶質(zhì)的吸附. .只需將壓力換成濃度即可只需將壓力換成濃度即可:

15、: qnkc2. 2. 單分子層吸附理論單分子層吸附理論-蘭格繆爾蘭格繆爾(Langmuir)(Langmuir)吸附等溫式吸附等溫式 蘭格繆爾根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)蘭格繆爾根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí), ,從動力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)從動力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā), ,提出了提出了固體對氣體的吸附理論固體對氣體的吸附理論, ,即即: : 單分子層吸附理論單分子層吸附理論. .其基本其基本假設(shè)如下假設(shè)如下: :(1).(1).表面是均勻的表面是均勻的, ,吸附劑表面原子力場有剩余價(jià)力吸附劑表面原子力場有剩余價(jià)力, ,能吸能吸附氣體分子并放出吸附熱附氣體分子并放出吸附熱. .(2).(2).只有空白表面才能發(fā)生吸附只有空白表面才能發(fā)生吸附

16、, ,吸附是單分子層的吸附是單分子層的. .(3).(3).被吸附分子間無相互作用被吸附分子間無相互作用, ,被吸附分子可因熱運(yùn)動重新被吸附分子可因熱運(yùn)動重新回到氣相回到氣相. .(4).(4).在一定條件下在一定條件下, ,吸附與解吸可達(dá)成動態(tài)平衡吸附與解吸可達(dá)成動態(tài)平衡. . 設(shè)為任一瞬間固體表面被覆蓋的分?jǐn)?shù)設(shè)為任一瞬間固體表面被覆蓋的分?jǐn)?shù), ,稱覆蓋率或遮蓋率稱覆蓋率或遮蓋率, ,即即被吸附質(zhì)分子覆蓋的吸附劑的表面積吸附劑總表面積bpbp1該式就是著名的蘭格繆爾吸附等溫式該式就是著名的蘭格繆爾吸附等溫式. .式中式中, , ,稱為吸稱為吸附平衡常數(shù)附平衡常數(shù), ,即吸附系數(shù)即吸附系數(shù),

17、,它與吸附劑、吸附質(zhì)的本性及所它與吸附劑、吸附質(zhì)的本性及所 處溫度有關(guān)處溫度有關(guān), ,其值越大其值越大, ,吸附能力越強(qiáng)吸附能力越強(qiáng). .adkbk三三. .溶液表面的吸附溶液表面的吸附 溶質(zhì)在溶液表面層中的濃度與在溶液本體中濃度不溶質(zhì)在溶液表面層中的濃度與在溶液本體中濃度不同的現(xiàn)象稱為溶液表面的吸附同的現(xiàn)象稱為溶液表面的吸附. .當(dāng)溶質(zhì)在表面層中的濃度當(dāng)溶質(zhì)在表面層中的濃度大于本體中的濃度時(shí)大于本體中的濃度時(shí), ,稱為正吸附稱為正吸附, ,當(dāng)溶質(zhì)在表面層中的當(dāng)溶質(zhì)在表面層中的濃度小于本體中的濃度時(shí)濃度小于本體中的濃度時(shí), ,稱為負(fù)吸附稱為負(fù)吸附. .造成表面吸附的造成表面吸附的原因是溶液表面

18、張力與同樣溫度下純?nèi)軇┍砻鎻埩Σ煌蚴侨芤罕砻鎻埩εc同樣溫度下純?nèi)軇┍砻鎻埩Σ煌? . 如圖所示如圖所示, ,在一定溫度下在一定溫度下, ,溶質(zhì)的濃度對張力的影響大致分為三溶質(zhì)的濃度對張力的影響大致分為三種類型種類型: : 四四. .溶液表面吸附理論溶液表面吸附理論吉布斯吸附等溫式吉布斯吸附等溫式 定義定義: : 在單位面積表面層中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量與同量在單位面積表面層中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量與同量溶劑在溶液本體中所含溶質(zhì)物質(zhì)的量的差值溶劑在溶液本體中所含溶質(zhì)物質(zhì)的量的差值, ,稱為表面吸稱為表面吸附量或表面過剩量附量或表面過剩量. .以符號表示，其單位為以符號表示，其單位為molm-2(mo

19、lm-2(摩摩爾每平米爾每平米).).即即: : AnnBB0,吉布斯用熱力學(xué)方法推導(dǎo)出吉布斯用熱力學(xué)方法推導(dǎo)出: : 在一定溫度下在一定溫度下, ,溶液的濃溶液的濃度、表面張力和吸附量之間的定量關(guān)系度、表面張力和吸附量之間的定量關(guān)系, ,即著名的吉布即著名的吉布斯吸附等溫式斯吸附等溫式. .adRTda 第四節(jié)第四節(jié) 表面活性劑表面活性劑一、表面活性劑的結(jié)構(gòu)一、表面活性劑的結(jié)構(gòu) 無論何種表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)均由兩部分構(gòu)成。無論何種表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)均由兩部分構(gòu)成。分子的一端為非極的疏水基，有時(shí)也稱為親油基；分子分子的一端為非極的疏水基，有時(shí)也稱為親油基；分子的另一端為極性的親水基。兩類

20、結(jié)構(gòu)與性能截然相反的的另一端為極性的親水基。兩類結(jié)構(gòu)與性能截然相反的分子碎片或基團(tuán)分處于同一分子的兩端并以化學(xué)鍵相連分子碎片或基團(tuán)分處于同一分子的兩端并以化學(xué)鍵相連接，形成了一種不對稱的、極性的結(jié)構(gòu)，因而賦予了該接，形成了一種不對稱的、極性的結(jié)構(gòu)，因而賦予了該類特殊分子既親水、又親油，但又不是整體親水或親油類特殊分子既親水、又親油，但又不是整體親水或親油的特性。表面活性劑的這種特有結(jié)構(gòu)通常稱之為的特性。表面活性劑的這種特有結(jié)構(gòu)通常稱之為“雙親雙親結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)”, ,表面活性劑分子因而也常被稱作表面活性劑分子因而也常被稱作“雙親分子雙親分子”。 二、臨界膠束濃度二、臨界膠束濃度 表面活性劑在界面富集

21、，當(dāng)表面吸附達(dá)到飽和時(shí)，也表面活性劑在界面富集，當(dāng)表面吸附達(dá)到飽和時(shí)，也就是當(dāng)溶液的濃度達(dá)到某一定值時(shí)，這時(shí)表面上定向排滿就是當(dāng)溶液的濃度達(dá)到某一定值時(shí)，這時(shí)表面上定向排滿了一層表面活性劑分子，表面活性劑分子不能在表面繼續(xù)了一層表面活性劑分子，表面活性劑分子不能在表面繼續(xù)富集，而憎水基的疏水作用仍竭力促使其分子逃離水環(huán)境，富集，而憎水基的疏水作用仍竭力促使其分子逃離水環(huán)境，于是表面活性劑分子則在濃液內(nèi)部自聚，即疏水基在一起于是表面活性劑分子則在濃液內(nèi)部自聚，即疏水基在一起形成內(nèi)核，親水基朝外與水接觸，形成膠束。形成內(nèi)核，親水基朝外與水接觸，形成膠束。 開始形成一定形狀膠束所需表面活性劑的濃度稱

22、為臨開始形成一定形狀膠束所需表面活性劑的濃度稱為臨界膠束濃度，簡稱界膠束濃度，簡稱CMCCMC 當(dāng)一表面活性劑的濃度超過它的當(dāng)一表面活性劑的濃度超過它的CMCCMC值后值后, ,只不過膠束只不過膠束的數(shù)量增加的數(shù)量增加, ,而不能再改變?nèi)芤旱谋砻嫘再|(zhì)而不能再改變?nèi)芤旱谋砻嫘再|(zhì). .膠束可具有不同形狀，不同形狀的膠束示意圖如圖7.8所示。二、表面活性劑的用途二、表面活性劑的用途 表面活性劑除了在日常生活中作為洗滌劑，其他應(yīng)表面活性劑除了在日常生活中作為洗滌劑，其他應(yīng)用幾乎可以覆蓋所有的精細(xì)化工領(lǐng)域。用幾乎可以覆蓋所有的精細(xì)化工領(lǐng)域。1.1.增溶增溶 2.2.乳化作用乳化作用3.3.潤濕作用潤濕作

23、用 4.4.助懸作用助懸作用 5.5.消毒、殺菌消毒、殺菌 6.6.抗硬水性抗硬水性 7.7.增粘性及增泡性增粘性及增泡性 第五節(jié)第五節(jié) 膠體的制備與性質(zhì)膠體的制備與性質(zhì) 一、分散系統(tǒng)的分類一、分散系統(tǒng)的分類 一種或幾中物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中構(gòu)成的系統(tǒng)稱一種或幾中物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中構(gòu)成的系統(tǒng)稱作分散系統(tǒng)。其中被分散的物質(zhì)稱為分散質(zhì)或分散相，作分散系統(tǒng)。其中被分散的物質(zhì)稱為分散質(zhì)或分散相，起分散作用的物質(zhì)稱為分散介質(zhì)或連續(xù)相。起分散作用的物質(zhì)稱為分散介質(zhì)或連續(xù)相。 根據(jù)分散相顆粒的大小分類根據(jù)分散相顆粒的大小分類二、膠體的性質(zhì)二、膠體的性質(zhì)1.1.膠體的光學(xué)性質(zhì)膠體的光學(xué)性質(zhì) 丁達(dá)爾光錐是檢

24、驗(yàn)系統(tǒng)是否為膠體的簡便有效的方法。丁達(dá)爾光錐是檢驗(yàn)系統(tǒng)是否為膠體的簡便有效的方法。2.2.膠體的動力學(xué)性質(zhì)膠體的動力學(xué)性質(zhì) 膠體顆粒的無規(guī)則的運(yùn)動稱作布朗運(yùn)動膠體顆粒的無規(guī)則的運(yùn)動稱作布朗運(yùn)動, , 3.3.膠體的電學(xué)性質(zhì)。膠體的電學(xué)性質(zhì)。 膠體顆粒（簡稱膠粒）是帶電的，在外電場的作用下，膠體顆粒（簡稱膠粒）是帶電的，在外電場的作用下，固相的膠粒與液相的分散介質(zhì)發(fā)生相對移動；或者在外固相的膠粒與液相的分散介質(zhì)發(fā)生相對移動；或者在外力作用下，固、液兩相發(fā)生相對移動從而產(chǎn)生電勢差。力作用下，固、液兩相發(fā)生相對移動從而產(chǎn)生電勢差。三三. . 膠體的結(jié)構(gòu)膠體的結(jié)構(gòu)1.1.擴(kuò)散雙電層理論擴(kuò)散雙電層理論

25、在膠體的膠粒（固相）與分散介質(zhì)（液相）的界面在膠體的膠粒（固相）與分散介質(zhì)（液相）的界面上通常存在電勢差，稱為雙電層。形成雙電層的原因是：上通常存在電勢差，稱為雙電層。形成雙電層的原因是：膠粒表面吸附溶液（分散介質(zhì)）中某種離子帶電；部分膠粒表面吸附溶液（分散介質(zhì)）中某種離子帶電；部分膠粒表面在溶液中電離；膠粒與溶液發(fā)生摩擦而帶電等。膠粒表面在溶液中電離；膠粒與溶液發(fā)生摩擦而帶電等。當(dāng)膠粒表面帶有一定量某種符號的電荷時(shí)，在其附近溶當(dāng)膠粒表面帶有一定量某種符號的電荷時(shí)，在其附近溶液中必然分布電量相同與膠粒表面電性相反的離子，以液中必然分布電量相同與膠粒表面電性相反的離子，以保持系統(tǒng)的電中性，從而在

26、液保持系統(tǒng)的電中性，從而在液- -固界面上形成了雙電層。固界面上形成了雙電層。 關(guān)于雙電層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，關(guān)于雙電層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，19241924年，斯特恩在擴(kuò)散雙電層年，斯特恩在擴(kuò)散雙電層模型基礎(chǔ)上提出的模型基礎(chǔ)上提出的GCSGCS雙電層模型如圖雙電層模型如圖7.107.10所示。在所示。在GCSGCS雙電層模型中，斯特恩用一個(gè)假想的平面將固體表面附雙電層模型中，斯特恩用一個(gè)假想的平面將固體表面附近的溶液劃分為兩部分：緊密層和擴(kuò)散層。此平面位于近的溶液劃分為兩部分：緊密層和擴(kuò)散層。此平面位于被固體表面吸附的、溶劑化的反離子中心的聯(lián)線上，稱被固體表面吸附的、溶劑化的反離子中心的聯(lián)線上，稱為斯特恩面。

27、從固體表面到斯特恩面之間稱為緊密層或?yàn)樗固囟髅?。從固體表面到斯特恩面之間稱為緊密層或斯特恩層，斯特恩面以外稱為擴(kuò)散層熱力學(xué)電勢或表面斯特恩層，斯特恩面以外稱為擴(kuò)散層熱力學(xué)電勢或表面電勢，是指固體表面到溶液本體之間的電勢差，以電勢，是指固體表面到溶液本體之間的電勢差，以00表表示。斯特恩電勢，是指斯特恩面到溶液本體之間的電勢示。斯特恩電勢，是指斯特恩面到溶液本體之間的電勢差，用差，用ss表示。動電電勢或表示。動電電勢或電勢，指滑動面到溶液本電勢，指滑動面到溶液本體之間的電勢差。體之間的電勢差。 滑動面位于距斯特恩面不遠(yuǎn)處的面，與膠粒表面的距離滑動面位于距斯特恩面不遠(yuǎn)處的面，與膠粒表面的距離是溶劑

28、化反離子直徑的數(shù)量級。由于滑動面與斯特恩面是溶劑化反離子直徑的數(shù)量級。由于滑動面與斯特恩面相距很近，故常用可測相距很近，故常用可測的代替的代替ss。 由雙電層結(jié)構(gòu)得知，溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)包括：膠核、膠粒由雙電層結(jié)構(gòu)得知，溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)包括：膠核、膠粒及膠團(tuán)三個(gè)層次。膠核是由若干個(gè)分散相當(dāng)分子或原子及膠團(tuán)三個(gè)層次。膠核是由若干個(gè)分散相當(dāng)分子或原子構(gòu)成的具有晶體結(jié)構(gòu)的集合體及其選擇吸附的離子構(gòu)成。構(gòu)成的具有晶體結(jié)構(gòu)的集合體及其選擇吸附的離子構(gòu)成。膠粒指從膠核到擴(kuò)散層中滑動面的部分，膠團(tuán)是直到擴(kuò)膠粒指從膠核到擴(kuò)散層中滑動面的部分，膠團(tuán)是直到擴(kuò)散層與溶液本體分界面處為止的整個(gè)分散相顆粒。以散層與溶液本體分

29、界面處為止的整個(gè)分散相顆粒。以AgIAgI溶膠為例，其膠團(tuán)結(jié)構(gòu)示意圖如圖溶膠為例，其膠團(tuán)結(jié)構(gòu)示意圖如圖7.117.11所示。圖中所示所示。圖中所示的的AgIAgI溶膠的帶正電，故稱為溶膠的帶正電，故稱為AgIAgI正溶膠。正溶膠。AgI正溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式如下所示： xm33 AgInAgnxNO x NO 膠核膠粒膠團(tuán)（）（）四、溶膠的穩(wěn)定性和聚沉四、溶膠的穩(wěn)定性和聚沉 溶膠是高度分散的多相系統(tǒng)，其分散相（膠粒）有著巨溶膠是高度分散的多相系統(tǒng)，其分散相（膠粒）有著巨大的表面積，表面吉布斯函數(shù)很高，因此是熱力學(xué)不穩(wěn)大的表面積，表面吉布斯函數(shù)很高，因此是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)。當(dāng)膠粒由于熱運(yùn)動而相互接近時(shí)，會相互吸引定系統(tǒng)。當(dāng)膠粒由于熱運(yùn)動而相互接近時(shí)，會相互吸引并合成較大的顆粒，此過程稱為聚結(jié)或聚并。膠粒聚結(jié)并合成較大的顆粒，此過程稱為聚結(jié)或聚并。膠粒聚結(jié)到一定大小后，會因重力作用而下沉，即沉降。聚結(jié)與到一定大小后，會因重力作用而下沉，即沉降。聚結(jié)與沉降合稱聚沉。聚沉使溶膠被破壞。沉降合稱聚沉。聚沉使溶膠被破壞。 促使溶膠聚沉的措施有：外加電解質(zhì)，溫度變化，溶膠促使溶膠聚沉的措施有：外加電解質(zhì)，溫度變化，溶膠的濃度增大，加聚沉劑及混入不同電性的溶