第五章-胶体的稳定性(精心制作)分解课件.ppt

1、第五章第五章 胶体的稳定性胶体的稳定性5.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用5.2 高分子化合物的絮凝作用高分子化合物的絮凝作用5.3 高分子化合物的稳定作用高分子化合物的稳定作用秦可欣秦可欣 哈尔滨商业大学哈尔滨商业大学10/24/2022胶体的稳定性概论胶体的稳定性概论 胶体溶液的稳定性实指其某种性质（如分散相浓度、颗粒大小、胶体溶液的稳定性实指其某种性质（如分散相浓度、颗粒大小、体系黏度和密度等）在一定程度的不变性。包括热力学稳定性、动体系黏度和密度等）在一定程度的不变性。包括热力学稳定性、动力稳定性和聚结稳定性。力稳定性和聚结稳定性。1 1热力学稳定性热力学稳定性 胶体是高度分散的多

2、相体系，有巨大的界面能，因而是热力学不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。稳定体系。10/24/2022胶体的稳定性概论胶体的稳定性概论 由于胶粒很小，强烈的由于胶粒很小，强烈的BrownBrown运动能阻止其在重力场中的沉降，运动能阻止其在重力场中的沉降，因而具有动力稳定性。如因而具有动力稳定性。如FaradyFarady制备的金溶胶放置了几十年才沉下来。制备的金溶胶放置了几十年才沉下来。3 3聚结稳定性聚结稳定性 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。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

3、力稳定性，其中聚结稳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。致失去动力学稳定性。2 2动力稳定性动力稳定性 10/24/2022胶体的稳定性概论胶体的稳定性概论两者可统称为两者可统称为聚集作用聚集作用把无机电解质使溶胶沉淀的作用称为把无机电解质使溶胶沉淀的作用称为聚沉作用聚沉作用 把高分子使溶胶沉淀的作用称为把高分子使溶胶沉淀的作用称为絮凝作用絮凝作用 无机电解质和高分子都能对溶胶的稳定性产生重大影响，但其机无机电解质和高分子都能对溶胶的稳

4、定性产生重大影响，但其机理不同。为加以区别，通常：理不同。为加以区别，通常：10/24/2022第一节 电解质的聚沉作用10/24/20225.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用 胶体的离子有很大的比表面，体系的表面能也很高，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大的过程称为聚集过程（聚集过程（aggregation），），由胶体粒子聚集由胶体粒子聚集而成的大粒子称为而成的大粒子称为聚集体（聚集体（aggregate），），如聚集的最终结如聚集的最终结果导致粒子从溶液中沉淀

5、析出则称为果导致粒子从溶液中沉淀析出则称为聚沉过程聚沉过程。为了加速。为了加速聚集，可以外加其他物质作聚沉剂，如电解质等。聚集，可以外加其他物质作聚沉剂，如电解质等。10/24/2022 表征电解的聚沉能力的参数是表征电解的聚沉能力的参数是聚沉值聚沉值。聚沉值是指在规定条件。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，常以下使溶胶聚沉所需电解质的最低浓度，常以mmolmmol/L/L为单位。聚沉值的为单位。聚沉值的倒数为倒数为聚沉率聚沉率。聚沉值越小，该电解质的聚沉作用越强，聚沉能力越大。聚沉值越小，该电解质的聚沉作用越强，聚沉能力越大。聚沉值聚沉值与测定条件有关，所以只能对相同条件

6、的结果进行对比。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。下面的表给出了一些体系的聚沉值。5.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用聚沉值聚沉值10/24/20225.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用As2S3（负电）（负电）AgI(负电负电)Al2O3（正电）（正电）LiCl 58NaCl 51KCl 49.5KNO3 50LiNO3 165NaNO3 140KNO3 136RbNO3 126NaCL 43.5KCl 46KNO3 60CaCl2 0.65MaCl2 0.72MaSO4 0.81Ca(NO3)2 2.40Ma(N03)2 2.60Pb

7、(NO3)2 2.43K2SO4 0.30K2Cr2O7 0.63草酸钾草酸钾 0.69AlCl3 0.0931/2Al(SO4)3 0.096Al(NO3)0.095Al(NO3)3 0.067La(NO3)3 0.069 Ce(NO3)3 0.069K3Fe(CN)6 0.08 表表5-1 电解质对溶胶聚沉浓度电解质对溶胶聚沉浓度 （单位：（单位：mmol/L）10/24/2022 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。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。由表由表5-15-1可粗略的估计出。对于给定溶胶来说，聚沉值与反离子的价数可粗略的估计出。

8、对于给定溶胶来说，聚沉值与反离子的价数的六次方成反比。即：的六次方成反比。即：聚沉作用规律聚沉作用规律1 叔尔采叔尔采哈迪（哈迪（Schulze-Hardy）规则）规则5.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用6663231:21:113.0:6.1:100:MMM 上式括号中的分母就相当于反离子的价数，这个规则称为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。规则。10/24/2022 5.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用 一价离子的聚沉值：一价离子的聚沉值：25150mmol/L之间之间 二价离子的聚沉值：二价离子的聚沉值：0.52mmol/L之间之间

9、 三价离子的聚沉值：三价离子的聚沉值：0.010.1mmol/L之间之间2 2 异号异号离子大小（感胶离子序）离子大小（感胶离子序）聚沉值的大小与水聚沉值的大小与水合合离子半径有一定关系，同价离子、离子半径有一定关系，同价离子、水合水合离子半离子半径径越越小，小，越容易靠近胶体粒子，越容易靠近胶体粒子，聚沉能力聚沉能力就越就越大大；水水合离子合离子半径越大，半径越大，越不易被胶粒吸附（静电引力越弱），聚沉能力越弱。对一价离子犹越不易被胶粒吸附（静电引力越弱），聚沉能力越弱。对一价离子犹其明显。其明显。正离子：正离子：HCs+Rb+NH4+K+Na+Li+负离子：负离子：FC1ClO3 BrNO

10、3ISCNOH10/24/2022 同价离子聚沉能力的次序称为同价离子聚沉能力的次序称为感胶离子序感胶离子序。对于高价离子的聚沉能力，电荷作用是主要的，离子大小的影响相对于高价离子的聚沉能力，电荷作用是主要的，离子大小的影响相对的就不那么显著了。而大的有机离子，如表面活性剂，由于与胶粒对的就不那么显著了。而大的有机离子，如表面活性剂，由于与胶粒间有较强的范德华引力，容易在胶体粒子上吸附，所以聚沉能力比同间有较强的范德华引力，容易在胶体粒子上吸附，所以聚沉能力比同价小离子要大得多。价小离子要大得多。与胶粒所带电荷相同的离子称为同号离子，与胶粒所带电荷相同的离子称为同号离子，一般来说他们对胶一般来

11、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。特性吸附后可降低反离子的聚沉作用。5.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用3 同号离子的影响同号离子的影响10/24/20224 不规则聚沉不规则聚沉 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。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，

12、再增加电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。剂的情况。不规则聚沉可通过反离子对不规则聚沉可通过反离子对电势的影响来解释，见下页图。电势的影响来解释，见下页图。5.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用10/24/2022 当当电势绝对值低于临界值（一般为电势绝对值低于临界值（一般为30mv30mv）时，溶胶就聚沉，）时，溶胶就聚沉，高于此值，体系稳定。高于此值，体系稳定。不规则聚沉示意图聚沉区稳定区稳定区 +30mv 030mv5.1 电解质的

13、聚沉作用电解质的聚沉作用10/24/20225 5 溶胶相互聚沉溶胶相互聚沉 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，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。在等电点附近沉淀最完全。相互聚沉的原因可能有两种：两种胶粒电性中和；两种胶粒的稳定剂相互发生破坏（如沉淀）。5.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用6 Burton-Bishop规则规则溶胶的浓度也影响电解质的聚沉值。溶胶的浓度也影响电解质的聚沉值。10/24/2022

14、5.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用 通常对一价反离子来说，溶胶稀释时聚沉值增加；对二价反离通常对一价反离子来说，溶胶稀释时聚沉值增加；对二价反离子：不变；对三价反离子：降低。这就是子：不变；对三价反离子：降低。这就是BurtonBishop规则。规则。7 法扬斯（法扬斯（Fajans)规则规则 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。吸附，具有强的聚沉能力。10/24/20225.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用 胶体粒子表面带有双电层，由双电层胶体粒子表面带有双电层，由双电层模型知道

15、其周围是离子氛。当粒子相互靠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，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而阻止粒子的聚集，使其具有一定的聚集稳定性。稳定性。聚沉作用机理聚沉作用机理10/24/2022 离子氛示意图（大圆圈表示正电荷的作用范围）离子氛靠近、重叠5.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用 而当向溶胶中加入电解质时，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

16、电解质就会使胶体粒子表面的双电层受到压缩，层受到压缩，而而降低降低电动电动势，使粒子间静电斥力减小，势，使粒子间静电斥力减小，从而使得粒子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。接触，而产生聚沉。10/24/20225.1 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用DLVO理论理论 是由前苏联学者是由前苏联学者DerjajuinDerjajuin和和LandanLandan（19411941年）与荷兰学者年）与荷兰学者VerweyVerwey和和OverbeekOverbeek（19481948

17、年）四人提出的。是目前对年）四人提出的。是目前对胶体稳定性和电解质的胶体稳定性和电解质的影响影响，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，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。的大则可保持胶体稳定存在。胶体与界面化学胶体与界面化学 陈宗淇陈宗淇 高等教育出版社高等教育出版社10/24/20225.1

18、电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用聚沉作用举例聚沉作用举例卤水点豆腐：卤水点豆腐：卤水中卤水中Ca2+、Mg2+等离子使带负电的大豆蛋白胶体聚沉。等离子使带负电的大豆蛋白胶体聚沉。黄河三角洲的形成：黄河三角洲的形成：海水中的盐类使江河中带负电的土壤胶体聚沉。海水中的盐类使江河中带负电的土壤胶体聚沉。明矾明矾KAl(SO4)212H2O净水：净水：明矾在水中水解成带正电的明矾在水中水解成带正电的Al(OH)3溶胶，使带负电的胶体污物溶胶，使带负电的胶体污物(土壤胶体土壤胶体)聚沉。聚沉。10/24/2022 第二节第二节 高分子化合物的絮凝作用高分子化合物的絮凝作用10/24/20225.2 高分

19、子化合物的絮凝作用高分子化合物的絮凝作用 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，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絮凝作用，产生絮凝作用的高分子称为，产生絮凝作用的高分子称为絮凝剂絮凝剂。絮凝作用絮凝作用高分子絮凝作用与电解质聚沉作用的区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

20、胶粒沉过程比较缓慢，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。的双电层而引起的。10/24/20225.2 高分子化合物的絮凝作用高分子化合物的絮凝作用 而高分子是由于吸附了胶而高分子是由于吸附了胶粒后，由于链段的运动将粒子粒后，由于链段的运动将粒子聚集在一起，因而高分子起着聚集在一起，因而高分子起着架桥的作用，也称为架桥的作用，也称为“桥联作桥联作用用”。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：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：10/24/20225.2 高分子化合物的絮凝作用高分子化合物的絮凝作用絮凝作用与聚沉作用区别絮凝作用与聚沉作用

21、区别过过 程程聚沉过程聚沉过程絮凝过程絮凝过程作用物质作用物质电解质电解质高分子高分子沉淀特点沉淀特点缓慢、颗粒紧密缓慢、颗粒紧密体积小体积小迅速、沉淀疏松、过滤快、絮凝剂用迅速、沉淀疏松、过滤快、絮凝剂用量少量少原原 因因电解质压缩了溶电解质压缩了溶胶粒子的扩散双胶粒子的扩散双电层电层高分子吸附了溶胶粒子后，利用本身的高分子吸附了溶胶粒子后，利用本身的链段旋转和运动，通过链段旋转和运动，通过“桥联作用桥联作用”将溶将溶胶粒子聚集在一起而产生沉淀。胶粒子聚集在一起而产生沉淀。10/24/20225.2 高分子化合物的絮凝作用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的分类高分子絮凝剂

22、按其结构可分为四类：高分子絮凝剂按其结构可分为四类：非离子型：非离子型：聚丙烯酰胺、聚氧乙烯以及淀粉等；聚丙烯酰胺、聚氧乙烯以及淀粉等；阴离子型：阴离子型：水解聚丙烯酰胺，聚丙烯酸钠等；水解聚丙烯酰胺，聚丙烯酸钠等；阳离子型：阳离子型：聚胺、聚苯乙烯三甲基氯化铵等；聚胺、聚苯乙烯三甲基氯化铵等；两性型：两性型：动物胶、蛋白质等。动物胶、蛋白质等。用得最多的是用得最多的是聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺类类。约占全部絮凝剂用。约占全部絮凝剂用量的量的70%以上。以上。10/24/20225.2 高分子化合物的絮凝作用高分子化合物的絮凝作用可逆絮凝可逆絮凝 对于水溶液的分散体系，要求暂时絮凝（如过滤、运输或对

23、于水溶液的分散体系，要求暂时絮凝（如过滤、运输或储存）时，这是一个有用的技术，但条件是可以迅速解絮。溶储存）时，这是一个有用的技术，但条件是可以迅速解絮。溶胶粒子首先用一种离子型高分子化合物处理，这种化合物可以胶粒子首先用一种离子型高分子化合物处理，这种化合物可以提高粒子之间的斥力势能，以达到使其分散的目的。然后再用提高粒子之间的斥力势能，以达到使其分散的目的。然后再用极易溶解的电解质处理，目的是压缩粒子表面的双电层，使其极易溶解的电解质处理，目的是压缩粒子表面的双电层，使其达到可以发生絮凝的位置。在需要的时候稀释絮凝物（并降低达到可以发生絮凝的位置。在需要的时候稀释絮凝物（并降低电解质的浓度

24、）将其重新分散。电解质的浓度）将其重新分散。10/24/20225.2 高分子化合物的絮凝作用高分子化合物的絮凝作用高分子化合物絮凝作用的特点高分子化合物絮凝作用的特点1 1 絮凝剂的分子结构絮凝剂的分子结构 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。的，或者支链结构的，其絮凝效果就差，甚至没有絮凝能力。2 2 絮凝剂的浓度絮凝剂的浓度 任何絮凝剂的加人量都有一最佳任何絮凝剂的加人量都有一最佳量，此时的絮凝效果最好，超过此值量，此时的絮凝效果最好，超过此值

25、絮凝效果就下降，若超出很多，反而絮凝效果就下降，若超出很多，反而起了保护作用。起了保护作用。高分子的絮凝作用和保护作用 10/24/20225.2 高分子化合物的絮凝作用高分子化合物的絮凝作用用聚丙烯酰胺用聚丙烯酰胺 絮凝絮凝3 5目硅胶悬浮体目硅胶悬浮体 据研究分析，最佳值大约为固体据研究分析，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。子在固体粒子上架桥的给予最大。10/24/20225.2 高分子化合物的絮凝作用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

26、量越大则架桥能力越强，絮凝效率也越高。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。团，同时这种基团还能溶解于水中。常见的基团有：常见的基团有：-COONa，-CONH2，-OH，-SO3Na等。等。10/24/20225.2 高分子化合物的絮凝作用高分子化合物的絮凝作用5 5 混合要均匀，搅拌缓慢，不可

27、太剧烈，投药速率较慢为好，以免打混合要均匀，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。散絮凝物，又形成稳定溶胶。10/24/2022 第三节 高分子化合物的稳定作用造墨汁时加入动物胶造墨汁时加入动物胶古埃及壁画上的颜色用酪素来使之稳定古埃及壁画上的颜色用酪素来使之稳定10/24/20225.3 高分子化合物的稳定作用高分子化合物的稳定作用 在溶胶中加人一定量的高分子化合物或缔合胶体，能显著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又

28、称之为空间稳定性(stericsteric stability)stability)。高分子化合物的空间稳定性高分子化合物的空间稳定性产生稳定作用的原因产生稳定作用的原因 产生稳定作用的原因是高分子化合物吸附在溶胶粒子的表产生稳定作用的原因是高分子化合物吸附在溶胶粒子的表面上，形成一层高分子保护膜，包围了胶体粒子，把亲液性基面上，形成一层高分子保护膜，包围了胶体粒子，把亲液性基团伸向水中，并具有一定厚度，所以当胶体质点在相互接近时团伸向水中，并具有一定厚度，所以当胶体质点在相互接近时的吸引力就大为削弱，而且有了这一层粘稠的高分子膜，还会的吸引力就大为削弱，而且有了这一层粘稠的高分子膜，还会增加

29、相互排斥力，因此增加了胶体的稳定性。增加相互排斥力，因此增加了胶体的稳定性。10/24/20225.3 高分子化合物的稳定作用高分子化合物的稳定作用高分子化合物对溶胶的稳定性规律高分子化合物对溶胶的稳定性规律10/24/20225.3 高分子化合物的稳定作用高分子化合物的稳定作用 3 3 因为高分子在溶胶表面上吸附要有一定时间所以加入的因为高分子在溶胶表面上吸附要有一定时间所以加入的方法和混合次序对溶胶稳定性有影响。例如，先把明胶加到方法和混合次序对溶胶稳定性有影响。例如，先把明胶加到Fe(OH)Fe(OH)3 3溶胶内再加溶胶内再加NHNH4 4OHOH，不会有聚沉现象。如果将，不会有聚沉现

30、象。如果将NHNH4 4OHOH加到加到明胶溶液内，再将明胶加到明胶溶液内，再将明胶加到Fe(OH)Fe(OH)3 3溶胶内，则立即发生聚沉，溶胶内，则立即发生聚沉，这说明明胶在这说明明胶在Fe(OH)Fe(OH)3 3溶胶粒子上的吸附需要一定时间。溶胶粒子上的吸附需要一定时间。衡量高分子化合物对溶胶的稳定能力的方法衡量高分子化合物对溶胶的稳定能力的方法有两种方法，一种是有两种方法，一种是“金数金数”法，一种是法，一种是“红数红数”法。法。10/24/2022金数法：金数法：为了保护为了保护10mL10mL的的0.0006%0.0006%的金溶胶，在加入的金溶胶，在加入1mL10%1mL10%

31、的的NaClNaCl溶液后，溶液后，要求在要求在18h18h内不聚沉所需要的高分子化合物最少毫克称为金数，聚沉内不聚沉所需要的高分子化合物最少毫克称为金数，聚沉是指金溶胶由红变蓝。是指金溶胶由红变蓝。红数法：红数法：100mL0.001%100mL0.001%的刚果红溶胶，在的刚果红溶胶，在0.16molKC10.16molKC1作用下，作用下，10min10min内仍不内仍不变色所需要的高分子化合物的最少毫克称为红数。变色所需要的高分子化合物的最少毫克称为红数。5.3 高分子化合物的稳定作用高分子化合物的稳定作用10/24/2022影响空间稳定作用的因素影响空间稳定作用的因素5.3 高分子化

32、合物的稳定作用高分子化合物的稳定作用1 1 高分子的结构高分子的结构 能有效稳定胶体的高分子是嵌段共聚物或接枝共聚物，其分子结构能有效稳定胶体的高分子是嵌段共聚物或接枝共聚物，其分子结构中有良好亲合力，能充分伸展形成厚的吸附层，产生较高的斥力势能。中有良好亲合力，能充分伸展形成厚的吸附层，产生较高的斥力势能。2 高分子的分子量和浓度 一般分子量越高，形成的吸附层越厚，稳定效果越好。许多高分子一般分子量越高，形成的吸附层越厚，稳定效果越好。许多高分子有一临界分子量，低于此分子量时无稳定作用。高分子浓度的影响比有一临界分子量，低于此分子量时无稳定作用。高分子浓度的影响比较复杂，一般浓度较高时，在胶

33、粒表面形成吸附层就稳定作用。浓度较复杂，一般浓度较高时，在胶粒表面形成吸附层就稳定作用。浓度再大，过多的高分子也不能进一步增加稳定性，但浓度太小时，形不再大，过多的高分子也不能进一步增加稳定性，但浓度太小时，形不成吸附层，反而会降低胶体的稳定性。成吸附层，反而会降低胶体的稳定性。10/24/20225.3 高分子化合物的稳定作用高分子化合物的稳定作用3 3 溶剂溶剂 在良溶剂中，高分子伸展，吸附层厚，其稳定作用强；而在不良在良溶剂中，高分子伸展，吸附层厚，其稳定作用强；而在不良溶剂中，高分子稳定作用变差，容易聚沉。温度可以改变高分子与溶溶剂中，高分子稳定作用变差，容易聚沉。温度可以改变高分子与

34、溶剂的亲水性，因而用高分子稳定的体系，其稳定性常随温度而变化。剂的亲水性，因而用高分子稳定的体系，其稳定性常随温度而变化。高分子稳定剂的热力学描述高分子稳定剂的热力学描述 当高分子覆盖了溶胶粒子后，由于布朗运动，粒子间产生了碰撞。当高分子覆盖了溶胶粒子后，由于布朗运动，粒子间产生了碰撞。这种碰撞有两种结果：一种是斥力大于引力，溶胶仍保持原状。另一这种碰撞有两种结果：一种是斥力大于引力，溶胶仍保持原状。另一种是引力大于斥力，引起絮凝沉淀。这两种情况可以用热力学中的种是引力大于斥力，引起絮凝沉淀。这两种情况可以用热力学中的GibbsGibbs函数来描述。函数来描述。10/24/20225.3 高分

35、子化合物的稳定作用高分子化合物的稳定作用 第一种情况第一种情况G GR R00，表示体系稳定；第二种情况，表示体系稳定；第二种情况G GR R000 已知：已知：G GR R=H HR RT TS SR R所以要满足所以要满足G GR R 0 0，有三种方式，见下表。，有三种方式，见下表。方式方式H HR R S SR RH HR R/T/TS SR RG GR R稳定方式稳定方式1 11 1焓稳定焓稳定2 21 1熵稳定熵稳定3 31 1或或1 1混合稳定混合稳定10/24/20225.3 高分子化合物的稳定作用高分子化合物的稳定作用体积限制效应理论体积限制效应理论稳定效应由熵变提供稳定效应

36、由熵变提供熵稳定熵稳定两个溶胶粒子接近时，斥力位能增加，两个溶胶粒子接近时，斥力位能增加，会压缩吸附会压缩吸附层，层，空间减小，构型熵减小，空间减小，构型熵减小，S SR R0 0。同时，被。同时，被压缩的链节要对另一胶粒做膨胀功，因此压缩的链节要对另一胶粒做膨胀功，因此H HR R0 0，S SR R 的贡献超过的贡献超过H HR R ，所以，所以G GR R00。混合效应理论混合效应理论稳定效应由焓变提供稳定效应由焓变提供焓稳定焓稳定高分子链可以穿插混合高分子链可以穿插混合,重叠区域内高聚物浓度变重叠区域内高聚物浓度变大，相当于浓缩过程，有浓缩热大，相当于浓缩过程，有浓缩热(吸热）。吸热）。H HR R0 010/24/2022好好!10/24/2022