材料表面化學

關于材料表面化學第一頁，共五十二頁，2022年，8月28日5.7膠體化學膠體化學：研究微小顆粒分散體系的科學。通常規(guī)定膠體顆粒的大小為(l~100nm)。小于1nm為分子或離子分散體系大于100nm為粗分散體系第二頁，共五十二頁，2022年，8月28日5.7.1膠體的制備和性質1、膠體制備的一般條件

⑴分散相在介質中的溶解度須極小三氯化鐵在水中溶解為真溶液，但水解成氫氧化鐵后則不溶于水。適當條件下使三氯化鐵水解可以制得氫氧化鐵水溶膠。分散相在介質中有極小的溶解度，是形成溶膠的必要條件之一。還要具備反應物濃度很稀、生成的難溶物晶粒很小、而且又無長大條件時才能得到膠體。如果反應物濃度很大，細小的難溶物顆粒突然生成很多，則可能生成凝膠。第三頁，共五十二頁，2022年，8月28日⑵必須有穩(wěn)定劑存在將大塊物體分散成膠體時，由于分散過程中顆粒的比表面積增大，體系的表面能增大，這意味著此體系是熱力學不穩(wěn)定的。如欲制得穩(wěn)定的溶膠，必須加入第三種物質，即穩(wěn)定劑。

第四頁，共五十二頁，2022年，8月28日5.7.2膠體制備的方法分散法分散法有機械分散、電分散、超聲波分散和膠溶等各種方法。凝聚法用物理或化學方法使分子或離子聚集成膠體粒子的方法叫凝聚法。

第五頁，共五十二頁，2022年，8月28日由溶液中析出膠粒的過程，與結晶過程相似，可以分為兩個階段：第一個階段是形成晶核第二個階段是晶體的成長晶核的生成速度，與晶體的溶解度和溶液的過飽和度有關。析出物質的濃度越大，溶解度越小，則生成晶核的速度越大。由于體系中物質數(shù)量一定，要成大量晶核，就只能得到極小的粒子。

5.7.3凝聚法原理第六頁，共五十二頁，2022年，8月28日

Haber認為：主要取決于凝結速度和定向速度?！锶羟罢叽笥诤笳撸瑒t生成無定形沉淀；若后者大于前者，則得結晶狀沉淀?！锬Y速度和飽和度成正比，而定向速度是指分子或離子以一定的方式在晶格中排列的速度，主要取決于物質的極性大小?！顰gCl、ZnS、HgS等分子小、極性大，故定向速度快，能生成結晶狀沉淀，或具有晶體結構的膠粒。★Al(OH)3、Fe(OH)3或硅酸等含輕基多，還有水分子結合，結構復雜，分子極性較小，且溶解度極微，故其凝結速度遠大于定向速度，因而極易生成無定形結構的凝膠狀沉淀。第七頁，共五十二頁，2022年，8月28日▲

用凝聚法制得的溶膠都具有多分散性，即體系中含有大小不等的各類粒子，其中有一些可能會超出膠體顆粒的范圍。▲用化學法制得的溶膠通常都含有較多的電解質，雖然適量的電解質可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但過多電解質又會降低溶膠的穩(wěn)定性?！玫郊儍?、穩(wěn)定的溶膠，必須將制得的溶膠加以凈化。▲滲析：利用羊皮紙或由火棉膠制成的半透膜，將溶膠與純分散介質隔開，膜的孔隙很小，僅能讓小分子或離子通過，而膠粒不能通過。5.7.4溶膠的凈化第八頁，共五十二頁，2022年，8月28日1、滲析法：主要是利用羊皮紙或由火棉膠制成的半透膜，將溶膠與純分散介質隔開，膜的孔隙很小，僅能讓小分子或離子通過，而膠粒不能通過。

在外加電場下進行滲析可以增加離子遷移的速率，通常稱為電滲析法。此法特別適于用普通滲析法難以除去的少量電解質。使用時所用的電流密度不宜太高，以免發(fā)生因受熱使溶膠變質。第九頁，共五十二頁，2022年，8月28日

2、超過濾法用孔徑細小的半滲透膜(約10-8～310-7m)在加壓或過濾的情況下使膠粒與介質分開，這種方法稱為超過濾法?？扇苄噪s質能透過濾板而被除去。超過濾時，在半透膜的兩邊安放電極，加上一定的電壓，則稱為電超過濾法。第十頁，共五十二頁，2022年，8月28日5.8分散體系5.8.1分散體系至少由兩相組成的體系稱為分散體系，其中形成粒子的相稱為分散相，是不連續(xù)相；分散粒子所處的介質稱為分散介質，即連續(xù)相。分散的粒子越小，則稱分散程度越高，體系內的界面積也越大。熱力學分析此類體系也就越不穩(wěn)定。表明粒子的大小直接影響到體系的物理化學性質。第十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日分散體系也可以按分散相和分散介質的聚集狀態(tài)不同來分類。對材料化學具有重要意義的是固—液溶膠、固—固凝膠體系等。第十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日膠體分散體系是指分散相的大小在1.0nm(10-9)?0.1μm(10-7m)之間的分散體系。具有特殊的物理化學性質。分散相的粒子可以是氣體、固體或液體，比較重要的是固體分散在液體中的溶膠(sol)。溶膠分為親液溶膠和憎液溶膠。親液溶膠：分散相和分散介質之間有很好的親和能力和很強的溶劑化作用。將這類大塊分散相，放在分散介質中往往會自動散開，成為親液溶膠。固—液間沒有明顯的相界面，例如蛋白質、淀粉水溶液及其他高分子溶液等。親液溶膠雖然具有某些溶膠特性，但本質上與普通溶液一樣屬于熱力學穩(wěn)定體系。憎液溶膠：分散相與分散介質之間親和力較弱，有明顯的相界面，屬于熱力學不穩(wěn)定體系。憎液溶膠是膠體化學所研究的主要內容。

5.8.2膠體分散體系及分類第十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日溶膠的光學性質是其高度分散性和不均勻性特點的反映。⑴丁鐸爾效應一束會聚的光線通過溶膠時，從與光束垂直的側面方向觀察，可以看到一個發(fā)光的圓錐體，這種現(xiàn)象稱為丁鐸爾(Tyndall)效應。是膠粒對光的散射的結果。入射光是白色時，光柱呈藍紫色，稱為乳光。光線射入分散體系時，由于分散體系對光的吸收、反射和散射作用，只有一部分光能夠通過。其中，光的吸收主要取決于體系的化學組分，而散射和反射與體系的分散度及入射光的波長有關。若分散相的粒子大于入射光的波長，則主要發(fā)生光的反射或折射現(xiàn)象，粗分散體系屬于這種情況。若是分散相的粒子小于入射光的波長，則主要發(fā)生光的散射；此時光波繞過粒子而向各個方向散射出去(波長不發(fā)生變化)，散射出來的光稱為乳光或散射光?？梢姽獾牟ㄩL約在400~700nm之間，而溶膠粒子的半徑一般在1~100mn之間，小于可見光的波長，因此發(fā)生光散射作用而出現(xiàn)丁鐸爾效應。5.9溶膠的性質5.9.1光學性質第十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日⑵瑞利(Rayleigh)公式研究了散射作用得出，對于單位體積的體系，散射出的光能總量：散射光的總能量與入射光波長的四次方成反比，入射光波長越短，散射越多。分散介質與分散相之間折射率相差越顯著，則散射作用也越顯著。散射光強度與單位體積中的質點數(shù)c成正比。散射光強度與粒子體積的平方正比。第十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日2、超顯微鏡的原理和粒子大小的測定超顯微鏡的測定原理就是用顯微鏡來觀察丁鐸爾效應。用足夠強的入射光從側面照射溶膠，然后在黑暗的背景中進行觀察。由于散射作用，膠粒成為閃閃發(fā)光的光點，可以清楚地看到其布朗運動。M=4/3

r3NA第十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日5.9.2動力性質動力性質主要指溶膠中粒子的不規(guī)則運動，以及由此而產(chǎn)生的擴散、滲透壓以及在重力場下濃度隨高度的分布等性質。根據(jù)分子運動的觀點不難理解溶膠的布朗運動。溶膠與稀溶液有某些形式上的相似之處，因此可以用處理稀溶液中類似問題的方法來討淪溶膠的動力性質。第十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日

⑴布朗運動和粒子的擴散在溶膠中膠體粒子的運動和稀溶液中的分子運動相似，也是不斷熱運動的液體分子對微粒沖擊的結果。溶膠中每個粒子的平均動能和液體分子一樣，都等于(3/2)kT。盡管膠體粒子非常微小，但卻遠遠大于液體介質分子的微粒。由于膠粒不斷受到不同方向，不同速率的液體分子的沖擊，受到的力不平衡，所以時刻以不同的方向，不同的速率作不規(guī)則的運動。植物學家布朗(Brown)早在1827年，就用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運動，后來又發(fā)現(xiàn)許多其他物質如煤、化石、金屬等的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種不規(guī)則運動為布朗運動。第十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日盡管布朗運動看來復雜而無規(guī)則，但在一定條件下在一定時間內粒子所移動的平均位移卻具有一定的數(shù)值。愛因斯坦利用分子運動論的一些基本概念和公式，并假設膠體粒子是球形的，得到布朗運動的公式：這個公式把粒子的位移與粒子的大小，介質的粘度、溫度以及觀察的時間等聯(lián)系起來。許多實驗都證實了愛因斯坦公式的正確性。第十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日用超顯微鏡觀察溶膠粒子的運動，還發(fā)現(xiàn)另一有趣的現(xiàn)象：漲落現(xiàn)象漲落現(xiàn)象：在一個較大的體積范圍內溶膠粒子的分布是均勻的，但觀察一個有限的小體積元發(fā)現(xiàn)，由于粒子的布朗運動，小體積內粒子的數(shù)目時多時少，這種粒子數(shù)的變動現(xiàn)象稱為漲落現(xiàn)象。漲落現(xiàn)象是研究溶膠的光散射等現(xiàn)象及高分子溶液的某些物理化學性質的基礎。膠體布朗運動的本質是質點的熱運動。膠體粒子越小，則布朗運動越激烈，其運動的激烈程度不隨時間而改變，但隨溫度的升高而增加。膠體粒于處于不均勻分布狀態(tài)時，布朗運動會促使膠體粒子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)運動，這就是擴散。第二十頁，共五十二頁，2022年，8月28日可以利用菲克第一定律和第二定律對平動擴散進行描述。愛因斯坦首先指出擴散作用與滲透壓力間有著密切的聯(lián)系。如果在圖5-24的裝置中AB截面是一個只允許溶劑分子通過的半透膜，則溶劑分子將透過該半透膜自右向左從低濃度(c2)向高濃度(c1)方向滲透，使溶劑分子作定向移動的力起源于滲透壓力之差，使溶劑分子擴散的與使溶劑分子穿過半透膜的滲透力大小相等，但方向相反。=nRT/V溶膠的滲透壓(π)可以借用稀溶液的滲透壓公式來計算，即第二十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日溶膠中粒子的擴散作用，促使膠體能穩(wěn)定地存在。同時，由于膠體粒子的密度比液體介質大，在重力場的作用下膠體粒子會沉降。沉降是溶膠動力不穩(wěn)定性的主要表現(xiàn)。沉降的結果使得溶膠下部的濃度增加，上部濃度降低，均衡性破壞。這樣又引起了擴散作用，下部較濃的離子將向上移動，使體系濃度趨于均勻。沉降與擴散這一對矛盾的相互作用，構成了體系的動力穩(wěn)定狀態(tài)。⑵膠體粒子的沉降=2r2(-0)g/9要滿足上式，必須符合以下幾個條件：1)球形粒子的運動要十分緩慢，周圍液體呈層流分布。2)粒子是剛性球，沒有溶劑化作用。3)粒子間沒有相互作用，粒子與器壁也無作用。4)液相是連續(xù)介質。第二十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日是一個非常有用的公式。沉降速率與r2成正比，所以離子的大小對沉降速率影響很大。小粒子的溶膠，能自動擴散，使整個體系均勻分布，稱為動力穩(wěn)定性。粗粒子的溶膠，由于布朗運動微弱，沉降成為主要特征，稱為動力不穩(wěn)定性。第二十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日5.9.3溶膠的電學性質分散相粒子在與極性介質(H2O)接觸的界面上，由于發(fā)生電離、離子吸附或離子溶解等作用，因而使得分散相粒子的表面或者帶正電，或者帶負電。凡是與溶膠粒子中某一組成相同的離子，則優(yōu)先被吸附。在沒有與溶膠粒子組成相同的離子存在時，則膠粒一般先吸附水化能力較弱的陰離子，而使水化能力較強的陽離子留在溶液中，所以通常帶負電荷的膠粒居多。由于膠粒表面帶某種電荷，則介質必然帶有數(shù)量相等而符號相反的電荷(因為整個膠體溶液總是電中性的)，因而使溶膠表現(xiàn)出各種電學性質。第二十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日1、電動現(xiàn)象電泳：在外加電場下，膠體粒子在分散介質中作定向移動的現(xiàn)象。膠體的電泳：證明膠粒是帶電的。溶膠中加入電解質，對電泳會有顯著影響。隨外加電解質的增加，電泳速率常會降低以至變成零，外加電解質還能夠改變膠粒帶電的符號。影響電泳的因素有：帶電粒子的大小、形狀，粒子表面的電荷數(shù)目，溶劑中電解質的種類，離子強度以及pH、溫度和所加的電壓等。⑴

電泳現(xiàn)象第二十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日⑵電滲在外力作用下(例如加壓)使液體在毛細管中流經(jīng)多孔膜時，在膜的兩邊會產(chǎn)生電勢差，稱之為流動電勢，是電滲作用的反面現(xiàn)象。毛細管的表面是帶電的，如果外力迫使液體流動，出于擴散層的移動，與固體表面產(chǎn)生電勢差，從而產(chǎn)生了流動電勢。用泵輸送碳氫化合物，在流動過程中產(chǎn)生流動電勢，高壓下易于產(chǎn)生火花。由于此類液體易燃，故應采取相應的防護措施。如油管接地或加入油溶性電解質，增加介質的電導，減小流動電勢。

⑶

流動電勢在外加電場下，可以觀察到分散介質會通過多孔膜或極細的毛細管(半徑為1～l0nm)而移動，即固相不動而液相移動，這種現(xiàn)象稱為電滲。第二十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日若使分散相粒子在分散介質中迅速沉降，則在液體的表面層與底層之間會產(chǎn)生電勢差，稱之為沉降電勢。是電泳作用的反面現(xiàn)象。貯油罐中的油內常含有水滴，水滴的沉降常形成很高的沉降電勢，甚至達到危險的程度。通常解決的辦法是加入有機電解質，以增加介質的電導。⑷

沉降電勢由外加電勢差而引起固、液相之間的相對移動引起的電泳、電滲以及流動電勢、由固液相之間的相對移動而產(chǎn)生的沉降電勢差，其電學性質都與固相和液相間的相對移動有關，統(tǒng)稱之為電動現(xiàn)象，其中以電泳和電滲最為重要。研究電動現(xiàn)象可以了解膠體粒子的結構以及外加電解質對溶膠穩(wěn)定性的影響規(guī)律。應用電泳方法可以使橡膠的乳狀液汁凝結而使其濃縮，可以使橡膠沉積在金屬、布匹或木材上，這樣沉積的橡膠容易硫化，可以得到拉力很強的產(chǎn)品。電泳涂漆、陶器工業(yè)中高嶺土的精煉、石油工業(yè)中天然石油乳狀液中油水的分離，以及不同蛋白質的分離等都應用到電泳作用。工業(yè)和工程中泥土和泥炭的脫水則是電滲實際應用的另一個例子。第二十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日2、雙電層和電動電勢固體與液體接觸時，可以是固體從溶液中選擇性吸附某種離子，也可以是由于固體分子本身的電離作用使離子進入溶液，以致固液兩相分別帶有不同符號的電荷，在界面上形成了雙電層的結構。亥姆霍茲于1879年提出平板型模型，認為帶電質點的表面電荷(即固體的表面電荷)與帶相反電荷的離子(也稱為反離子)構成平行的兩層，稱為雙電層，其距離約等于離子半徑，如同一個平板電容器。表面與液體內部的電位差稱為質點的表面電勢0(即熱力學電勢)。在電場作用下，帶電質點和溶液中的反離子分別向相反的方向運動。這種模型雖然說明了電動現(xiàn)象，但顯然是極簡單的。例如，由于離子的熱運動，它不可能形成平板式的電容器。第二十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日古埃(Gouy)和查普曼(Chapman)修正了上述模型，提出了擴散雙電層的模型。認為由于靜電吸引作用和熱運動兩種效應的結果，在溶液中與固體表面離子電荷相反的離子只有一部分緊密地排列在固體表面上(距離約一、二個離子的厚度)，另一部分離子與固體表面的距離則可以從緊密層一直分散到本體溶液之中。因此雙電層實際上包括了緊密層和擴散層兩部分。在電場作用下，固液之間發(fā)生電動現(xiàn)象時，移動的切動面。相對運動邊界處于液體內部的電位差稱為電動電勢或電勢(zeta-potential)。隨著電解質濃度的增加，或電解質價型增加，雙電層厚度減小、電勢也減小。古埃和查普曼的模型雖然克服了亥姆霍茲模型的缺陷，但也有許多不能解釋的實驗事實。第二十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日斯特恩(stern)作了進一步修正。認為：緊密層(后來又稱為Stern層)約有一、二個分子層厚，緊密吸附在表面上；在緊密層中，反離子的電性中心構成Stern平面；在Stern層內電勢的變化情形與亥姆霍茲的平板模型一樣，0直線下降到Stern平面的δ。由于離子的溶劑化作用，緊密層結合有一定數(shù)量的溶劑分子，在電場作用下，和固體質點作為一個整體一起移動。因此切動面的位置略比Stern層靠右；電勢也相應略低于δ。第三十頁，共五十二頁，2022年，8月28日3、膠體粒子的構造膠體是一種高度分散的超微多相體系，溶膠中粒子的大小在10-9～10-7m之間。擴散作用慢、不能透過半透膜、滲透壓低、動力穩(wěn)定性強、乳光亮度強等都與其特有的分散程度有關。分散相的小顆粒形成高度分散的體系，勢必導致表面積增大，其表面能也高，促使得膠粒處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，具有相互聚集起來變成較大的粒子而聚沉的傾向。從熱力學的角度來說是不穩(wěn)定的。可是，膠體又具有很高的穩(wěn)定性，這和膠體粒子的結構有密切的關系。溶膠與其他分散體系的差異不僅只是粒子大小不同，還表現(xiàn)在溶膠中粒子構造的復雜性。從真溶液到溶膠是從均相到開始具有相界面的超微不均勻相，因此膠體溶液中除了分散相和分散介質外，還需要少量電解質穩(wěn)定劑的存在，以起到保護粒子的作用。離子吸附在膠核表面上形成雙電層結構，由于帶電和溶劑化作用，膠體粒子才能夠相對穩(wěn)定地存在于溶液中。第三十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日根據(jù)膠體的電動現(xiàn)象和擴散雙電層模型，推測出膠體顆粒結構。膠核連同吸附在其上的離子，包括吸附層中相反電荷離子，稱為膠粒，膠粒連同周圍介質中的相反電荷離子則構成膠團。由于離子的溶劑化，因此膠粒和膠團也是溶劑化的。通常所說的溶膠帶正電或負電系指膠粒而言，整個膠團總是電中性的。膠團沒有固定的直徑和質量，同一種溶膠的值也不是一個固定的數(shù)值。不同溶膠的膠團可有不同的形狀。討論溶膠特性時，除注意其高度分散性外，還應注意到結構上的這種復雜性。[(AgI)mnI?(n-x)K+]x?xK+

膠核膠粒核團第三十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日5.9.4溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用憎液溶膠的膠粒具有很大的比表面，所以膠體是高度分散的熱力學不穩(wěn)定的多相體系，穩(wěn)定性是相對的，與真溶液不同，其分散度也是易變的。粒子可自動聚集以降低體系表面能的趨勢，粒子由小變大的過程稱為聚集過程。如果聚集最終導致粒子從溶液中沉淀出來，這稱為聚沉作用。為了加速聚集，可以外加其他物質作聚沉劑，如電解質等。加入的是高分子物質、表面活性劑或高價異號離子，所產(chǎn)生的沉淀的粒子堆積比較疏松，這種沉淀物稱為絮凝物。在利用溶膠一凝膠法制備某些電子功能材料的生產(chǎn)工藝過程中，在固液分離前都希望獲得穩(wěn)定的膠體；然后使膠體聚沉為凝膠。只有了解溶膠穩(wěn)定的原因，才能選擇適當條件使膠體穩(wěn)定或破壞。研究膠體的穩(wěn)定與聚沉，在理論和實踐中都具有重要的意義。第三十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日溶膠的動力學穩(wěn)定性：由于粒子的布朗運動和擴散作用，可以克服重力作用而不下沉以保持均勻分散。這種性質稱為溶膠的動力學穩(wěn)定性。粒子的分散度越大，密度越小，介質的密度和粘度越大，則溶膠的動力學穩(wěn)定性越大。膠粒荷電的穩(wěn)定作用：保持溶膠穩(wěn)定性的主要因素是膠粒帶電。同種膠粒中帶有相同電荷的粒子，充分接近時，雙電層重疊會產(chǎn)生靜電斥力，從而阻止膠粒的聚集，因此膠粒具有一定的電勢值使溶膠穩(wěn)定。此外，膠粒荷電多少還直接影響溶劑化層厚度。1、溶膠的穩(wěn)定性第三十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日溶劑化的穩(wěn)定作用：保持溶膠穩(wěn)定性的另一因素是溶劑化作用。水為介質，膠粒可以發(fā)生水化作用，而憎液溶膠的膠粒不親水，緊密層和擴散層中的粒子水化，必然導致膠粒比表面能降低。在膠粒相互碰撞時，膠粒周圍的水化層(或水化外殼)具有一定的彈性，成為膠粒接近時的機械阻力，這兩者都增加了膠粒的穩(wěn)定性。溶劑化作用在親液溶膠中也表現(xiàn)的更加顯著。膠粒帶電多少和溶劑化層厚度是決定電勢值的重要因素。第三十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日電勢的高低：反映反離子在吸附層和擴散層中的分布情況。電勢高，表明反離子在吸附層少而在擴散層多，反之亦然。膠粒帶電越多，溶劑化層也越厚，溶膠就越穩(wěn)定。不論從電學穩(wěn)定性還是從溶劑穩(wěn)定性來看，電勢大小可以說是溶膠穩(wěn)定性的尺度。對大多數(shù)憎液溶膠來說，其電勢降至112~113mV以下時，膠粒即開始聚沉。溶膠穩(wěn)定性的原因：由于溶膠的動力學穩(wěn)定性反抗重力作用、膠粒荷電產(chǎn)生的斥力(主要因素)和溶劑化所引起的機械阻力所致。三種因素均可視為斥力因素，所以溶膠的穩(wěn)定和聚沉，可以說是斥力與引力的相互轉化。第三十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日2、溶膠的聚沉⑴

憎液溶膠的聚沉①電解質對溶膠聚沉的影響

由雙電層結構可知，加入少量電解質，擴散雙電層厚度增大，因而斥力大，溶膠穩(wěn)定。但是，外加電解質濃度足夠大時，反離子進入緊密層較多，致使擴散層變小，電勢下降，因而能使溶膠聚沉。此外，加入被吸附的離子，這些離子將存在于亥姆霍茲平面內，溶膠中本體溶液濃度并沒有顯著改變，但電勢值將降低，同樣也使溶膠聚沉。在憎液溶膠中，如果降低電勢和溶劑化能力破壞其聚結穩(wěn)定性或用超離心沉降破壞動力穩(wěn)定性，均可引起溶膠聚沉。溶膠開始明顯聚沉的電勢稱為臨界電勢。大于臨界時，溶膠具有穩(wěn)定性。第三十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日II、相同價數(shù)的反離子的聚沉能力依賴于反離子體積的大?。合嗤瑑r數(shù)的反離子的聚沉能力大體相近，雖然離子體積的大小、水化能力強弱也略有影響，但比不同價數(shù)離子對聚沉能力的影響要小得多。對于負溶膠，陽離子的聚沉能力的大小有下列順序：

H+>Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+Fe3+>A13+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+對于正溶膠，一價負離子的聚沉能力順序為：

F>IO3>H2PO4

>BrO3>Cl>Br>NO3>I>CNSI、聚沉能力主要決定于與溶膠帶相反電荷的離子價數(shù)：在指定條件下，引起溶膠明顯聚沉所需電解質的最小濃度，稱為該電解質的聚沉值。III、與溶膠同電性離子的價數(shù)越高，則聚沉能力越低：在相同反離子的情況下，與溶膠帶有相同電荷的同離子對溶膠的聚沉能力也略有影響，其規(guī)律為同電性離子的價數(shù)越高，則聚沉能力越低。第三十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日⑵

溶膠的相互聚沉兩種帶相反電荷的溶膠混合時，則發(fā)生聚沉，這叫做相互聚沉現(xiàn)象。與電解質的聚沉作用不同之處在于相互聚沉現(xiàn)象對兩種溶膠用量的要求比較嚴格。只有兩種溶膠電荷相反電量相同時，才能發(fā)生完全聚沉，否則只能發(fā)生部分聚沉，甚至不聚沉。產(chǎn)生相互聚沉的原因是可以把溶膠粒子看成一個巨大的離子，兩種電荷相反的膠粒彼此吸附以至電性中和，使電勢降低所產(chǎn)生的結果。在自然界中因電解質引起的膠體聚沉，廣泛地發(fā)生在河流的出口處。在這里河流所攜帶的膠體和懸浮物在含鹽的海水作用下便聚沉下來。利用相反電荷的膠體相互聚沉給生產(chǎn)和生活帶來很大方便。例如，用明礬凈水，就是利用明礬在水中水解出帶正電的膠體來除去水中帶負電的膠體污物。第三十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日⑶

親液溶膠的聚沉①鹽析作用只有加入電解質于高分子溶液中，才能使其聚沉，這一過程稱為鹽析。電解質有兩種作用：一是其離子有較強的溶劑化能力，奪取高分子溶劑化層；二是中和電性，從而引起高分子聚沉。在肥皂的膠體溶液中加入大量氯化鈉，促使肥皂自溶液中析出。顯然，所用電解質的離子溶劑化能力越強，鹽析作用也越強。陽離子鹽析能力的順序：

Li+>K+>Na+>NH4+>Mg2+

陰離子鹽析能力的順序：檸檬酸根>酒石酸根>SO4

>CH3COO>Cl>NO3>ClO3第四十頁，共五十二頁，2022年，8月28日溶劑置換

如果某種液體，對溶劑的親和性很大，加進高分子溶液中時就把溶劑奪為已有，使膠粒或溶質失去其溶劑化層，然后再加入少量電解質降低電勢即可使高分子溶液沉淀。所加入的溶劑化液體必須是能與溶液互相混溶，而不會使聚沉物溶解的溶液。如，瓊膠就易失去溶劑化層，再加入少量電解質即發(fā)生聚沉。第四十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日③高分子溶液對僧液溶膠的影響高分子化合物對憎液溶膠有兩重影響：一是絮凝作用，另一是穩(wěn)定作用。高分子化合物的絮凝作用

在溶膠或懸浮體內加入極少量的可溶性高分子化合物，可導致溶膠迅速沉淀，沉淀呈疏松的棉絮狀，這種現(xiàn)象稱為絮凝作用。能產(chǎn)生絮凝作用的高分子稱為絮凝劑。

絮凝劑分子一般為鏈狀結構，大多含有能吸附于固體表面的基團，同時基團還能溶于水中，常見基團有—COOH、—CONH2、—SO3Na等，其相對分子質量至少需在106左右，但也不能無限增大，在一定范圍內，相對分子質量越大，則其絮凝效果越高，但絮凝劑的加入量有一最佳值。在工藝要求上，一般要求混合均勻，攪拌緩慢，絮凝劑濃度要低，投放速率以慢為好。第四十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日電解質的聚沉作用與高分子的絮凝作用完全不同，電解質所引起的聚沉作用是由于其壓縮了溶膠粒子的擴散雙電層而導致的。高分子的絮凝作用是由于吸附了溶膠粒子后，高分子化合物本身的鏈段旋轉和運動相當于本身的“痙攣”作用，直接導致絮凝。因為高分子化合物在離子間起著一種架橋作用，所以稱為“架橋效應”。絮凝作用具有迅速、徹底、沉淀疏松、用量少等特點，有很大的實用價值，已廣泛應于污水處理、鉆井泥絮、選礦以及化工生產(chǎn)中的沉淀等操作。第四十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日(2)高分子化合物的穩(wěn)定作用在憎液溶膠中加入一定量的高分子化合物，能顯著提高溶膠對電解質的穩(wěn)定性，這種現(xiàn)象稱為保護作用。原因：可以認為是高分子化合物被吸附在溶膠粒子的表面，形成一層高分子保護膜包圍了膠體粒子，并把親液性基團伸向水中且具有一定厚度