表面現(xiàn)象與分散系統(tǒng)PPT課件

1、18.1 表面自由能與表面張力 Surface free energy and surface tension單組分密閉系統(tǒng)：單組分密閉系統(tǒng)： dG = -SdT + Vdp - wr 在等溫等壓條件下：在等溫等壓條件下： (dG)T,p = - wr = dA表面功：表面功：可逆擴大表面積所做的功可逆擴大表面積所做的功 - wr = dA= (dG)T,p 第第2頁頁/共共76頁頁第1頁/共76頁2一、表面自由能，比表面能PTdefAG,-比表面能比表面能單位：Jm-2物理意義： 從定義式看，定溫定壓下，可逆增加單位表面積引起系統(tǒng)自由能的增量即為比表面能。：單位表面積上的分子比相同數(shù)量的內部

2、分子超額的吉布斯自由能。第第3頁頁/共共76頁頁第2頁/共76頁3二、表面張力 單位：單位：N m-1物理意義：物理意義：表面緊縮力表面緊縮力。定義：在相表面的定義：在相表面的切面上切面上，垂直垂直作用于表面任意作用于表面任意單位單位長度上的長度上的緊縮力。緊縮力。表面為一曲面：例如：表面為一平面：肥皂水膜第第4頁頁/共共76頁頁第3頁/共76頁4三、影響表面張力的因素1. 物質的種類及共存相的種類（性質）物質的種類及共存相的種類（性質） 20 H2O(l) C6H6(l) CCl4(l) /N m-1 0.0728 0.0289 0.0269 (H2O- C6H6) 0.0326 (H2O-

3、CCl4) 0.045 2. 溫度：一般情況下，溫度：一般情況下，T ，。因分子間引力減弱因分子間引力減弱 如常壓下的純液體：如常壓下的純液體：pTpTpApApTpAASTGAAGTT,pTAST,為溫度不變時擴大表面積所吸的熱為溫度不變時擴大表面積所吸的熱0第第5頁頁/共共76頁頁第4頁/共76頁5四、表面熱力學dAVdpSdTdGdAGpT,)(pApTTAS,dATSpA,STGHUdATTdAUVA,第第6頁頁/共共76頁頁第5頁/共76頁6五、表面自由能（巨大表面系統(tǒng)）例例1： 20，p 下下，將，將1kg水分散成水分散成10-9m半徑的小水滴半徑的小水滴需做功多少？已知需做功多少

4、？已知 = =0.0728 N m-1, = =1000 kg m-3 解：解： Wr = A = (A2 A1) A2 = n 4 r2而而 1kg = n ( 4/3 r3 ) n = 2.4 1023個個 Wr =3 10-3 /r=218 kJ而而218 kJ的能量相當于的能量相當于1kg水升溫水升溫50所需的能所需的能. .對對于于1kg水水(0.0485m2)，表面能約為表面能約為3.5 10-3J。第第7頁頁/共共76頁頁第6頁/共76頁78.2 純液體的表面現(xiàn)象 Surface phenomena of pure liquid平面平面 凸液面凸液面(convex) 凹液面凹液面

5、(concave) p=0 p指向球心指向球心 p指向球心指向球心p？第第8頁頁/共共76頁頁第7頁/共76頁8ppp dApdVdVp dAdVpp )( )3/4()4(32rdrddVdAprdrrrdr2482rp2Young-Laplace equation第第9頁頁/共共76頁頁第8頁/共76頁9Young-Laplace 公式 : p=2 /r式中式中r：曲率半徑。曲率半徑。 r越大，越大， p越??；平面時越??；平面時r， p=0注意：注意：1.不管是凸液面，還是凹液面，附加壓力的方向總是不管是凸液面，還是凹液面，附加壓力的方向總是指向球心，即球內的壓力一定大于球外的壓力；指向球

6、心，即球內的壓力一定大于球外的壓力；2. 液膜（肥皂泡）液膜（肥皂泡） p=4 /r第第10頁頁/共共76頁頁第9頁/共76頁10例：打開活塞后，兩肥皂泡將如何變化？達平衡時怎樣？第第11頁頁/共共76頁頁第10頁/共76頁11二、曲率對蒸氣壓的影響-Kelvin eq.( )T: 1mol液體液體 (液相) P P=P+2/r(氣相) 蒸氣壓 p pr氣液平衡：(g) = (l)( )T: d(g) = d(l) 即dGm(g)= dGm(l) RTdlnp=Vm(l)dP(l)rP P 第第12頁頁/共共76頁頁第11頁/共76頁12Kelvin eq.)()(lnlPlVpRTmpprR

7、TrlVppmr2)(lnRTrM2注意：注意：凹（液中氣泡）：凹（液中氣泡）：r取負值，取負值，pr prlVppRTmr2)(ln第第13頁頁/共共76頁頁第12頁/共76頁13例2 已知水在20時的表面張力為0.072N m-1， = 1g cm-3， 0時水的飽和蒸氣壓為610.5Pa。 在0 20內水的 vapHm=40.67kJ mol-1。求在20時半徑為10-9m水滴的飽和蒸氣壓。解：要求解：要求20時水滴的飽和蒸氣壓，首先要求出該時水滴的飽和蒸氣壓，首先要求出該溫度下平面水的飽和蒸氣壓。則根據克溫度下平面水的飽和蒸氣壓。則根據克-克方程：克方程：223. 129312731)

8、273()293(lnRHKpKpmvap p(293K)=2074Pa根據根據Kelvin公式公式064. 12lnRTrMpprpr=6011Pa第第14頁頁/共共76頁頁第13頁/共76頁14Kelvin公式的應用：幾種亞穩(wěn)狀態(tài)1）過飽和蒸氣人工降雨20時 (pr=6kPa) (p=2kPa)。若現(xiàn)在(35)蒸氣壓為5.6kPa，迅速冷卻至20，雖p p(20)，但仍pr，所以成為過飽和蒸氣2）過熱液體：暴沸現(xiàn)象violent bumping P+P=P+2/rpr3）過冷液體）過冷液體4）過飽和溶液）過飽和溶液第第15頁頁/共共76頁頁第14頁/共76頁15三、液體的潤濕與鋪展 wet

9、ting and spreading (s-l)(s-g)(l-g)OO第第16頁頁/共共76頁頁第15頁/共76頁16合力 (s-g) (s-l) (l-g)cos ：0，點向左移，液體鋪展 ,如潔凈玻璃上的水滴第第17頁頁/共共76頁頁第16頁/共76頁17接觸角的計算：平衡時(即合力為零時)()()(cosglslgs 90 不潤濕，該固體則稱為憎液（水）性固體，如：不潤濕，該固體則稱為憎液（水）性固體，如：石蠟、石墨石蠟、石墨 =180 ：完全不潤濕：完全不潤濕第第18頁頁/共共76頁頁第17頁/共76頁18四、毛細管現(xiàn)象 (capillarity)凹液面凹液面 90, p向下p=(液

10、氣)gh=液gh =2/rgrh2 cos2gRR=rcos r為曲率半徑為曲率半徑R為毛細管半徑為毛細管半徑第第19頁頁/共共76頁頁第18頁/共76頁19應用：1)鋤地保墑鋤地保墑切斷毛細管，切斷毛細管，使水分不能沿毛細管上升到地使水分不能沿毛細管上升到地表而蒸發(fā)；表而蒸發(fā)；毛細管凝聚毛細管凝聚, 水在毛細管中呈凹液面，其飽水在毛細管中呈凹液面，其飽和蒸氣壓小于水平液面的飽和蒸氣壓，水和蒸氣壓小于水平液面的飽和蒸氣壓，水蒸氣易在切斷的毛細管中凝結成水。蒸氣易在切斷的毛細管中凝結成水。2)兩塊潔凈的玻璃之間兩塊潔凈的玻璃之間放少量水后，為什么放少量水后，為什么很難拉開？很難拉開？ppp第第2

11、0頁頁/共共76頁頁第19頁/共76頁20例3 如果水中僅含有半徑為1.0010-3mm的空氣泡，試求這樣的水開始沸騰的溫度為多少度？已知100以上水的表面張力為 0.0589 N m-1，氣化熱為40.7 kJ mol-1。解：空氣泡上的附加壓力為p=2/r, 當水沸騰時，空氣泡中的水蒸氣壓至少等于(p +p), 應用克勞修斯克拉貝龍方程可求出蒸氣壓為(p +p)時的平衡溫度T2，此即沸騰溫度。 Parpppp521018. 2201. 118. 2ln13731ln22TRHppmvapT2=396K第第21頁頁/共共76頁頁第20頁/共76頁21例4 由于天氣干旱，白天空氣相對濕度僅56

12、%(相對濕度即實際水蒸氣壓力與飽和蒸氣壓之比)。設白天溫度為35(飽和蒸氣壓為5.62103Pa),夜間溫度為25 (飽和蒸氣壓為3.17103Pa)。試求空氣中的水份夜間時能否凝結成露珠？若在直徑為0.1m的土壤毛細管中是否凝結？設水對土壤完全潤濕， 25時水的表面張力 =0.0715 N m-1，水的密度 = 1g cm-3。解：白天溫度為35時, 空氣相對濕度為56% ，則 實際蒸氣壓p=5.62103 56%= 3.15103 Pa 此蒸氣壓小于夜間(25時)的飽和蒸氣壓3.17103Pa,所以夜間不會凝結。第第22頁頁/共共76頁頁第21頁/共76頁22在直徑為0.1m的土壤毛細管中

13、，水形成凹液面。由于水對土壤完全潤濕，故凹液面曲率半徑等于土壤毛細管半徑= 0.510-7m。由開爾文公式：0208. 01000105 . 0298314. 80715. 0101822ln73RTrMpprpr /p=0.979pr =3.10103Pa 3.15103Pa(實際)，所以夜間水蒸氣能在土壤毛細管中凝結。第第23頁頁/共共76頁頁第22頁/共76頁23例5 一個帶有毛細管頸的漏斗，其底部裝有半透膜，內盛濃度為110-3mol L-1的稀硬酯酸鈉水溶液。若溶液的表面張力 = *-bc, 其中 * =0.07288N m-1，b=19.62(N m-1 mol L-1)， 298

14、.2K時將此漏斗緩慢地插入盛水的燒杯中，測得毛細管頸內液柱超出水面30.71cm時達成平衡，求毛細管的半徑。若將此毛細管插入水中，液面上升多少？30.71cm第第24頁頁/共共76頁頁第23頁/共76頁24解：毛細管內液面上升原因有兩個：一是附加壓力；二是滲透壓。若將此毛細管插入水中，液面上升多少？若將此毛細管插入水中，液面上升多少？ 根據公式根據公式cos2grh 即 +p =gh, 而 = cRT , p =2 /r 則2 /r =gh cRT =10009.8 0.3071 1 RT= 530.6 Pa= *-bc=0.07288 19.6210-3 =0.05326 Nm-1r= 20

15、.05326/530.6= 2.008 10-4m 2grm074. 0102.0089.8100007288. 024-液面上升液面上升7.4cm第第25頁頁/共共76頁頁第24頁/共76頁258.3 氣體在固體表面的吸附一、氣固吸附的一般常識一、氣固吸附的一般常識吸附質：（被吸附的）氣體；吸附質：（被吸附的）氣體；吸附劑：（吸附氣體的）固體吸附劑：（吸附氣體的）固體1. 吸附類型吸附類型 物理吸附物理吸附 化學吸附化學吸附吸附力吸附力 范德華力范德華力 化學鍵力化學鍵力吸附分子層吸附分子層 多分子層多分子層 單分子層單分子層吸附選擇性吸附選擇性 無，易液化者易吸附無，易液化者易吸附 有選擇

16、性有選擇性吸附熱吸附熱 -(2040)kJ/mol -(40400)kJ/mol吸附速度吸附速度快快,易脫附易脫附,易達平衡易達平衡較慢，不易達平衡較慢，不易達平衡第第26頁頁/共共76頁頁第25頁/共76頁262.吸附平衡與吸附量吸附平衡：即rads = rd，此時被吸附的氣體量不隨時間而變化。吸附量：達吸附平衡時，單位質量吸附劑所吸附的吸附質的量a=n(吸附質)/m(吸附劑) a=V(吸附質)/m(吸附劑)第第27頁頁/共共76頁頁第26頁/共76頁273）吸附曲線：a=f(T,p)a為吸附量，為吸附量，p為吸附質的分壓為吸附質的分壓 吸附等壓線：吸附等壓線：a=f(T) (isobari

17、c) (isobar)CO在在Pt上的吸附等壓線上的吸附等壓線V(CO)T因為因為 H= G+T S 0 0 吸附熱小于零，吸附熱小于零，T ，a 吸附是放熱吸附是放熱第第28頁頁/共共76頁頁第27頁/共76頁28吸附等量線：p=f(T)2lnRTHTpmadsa類似于類似于C-C方程，可求吸附熱方程，可求吸附熱吸附等溫線： a=f(p) isotherm吸附質分壓吸附量p397：五種類型，其中第一種是單分子層吸附(見右圖)第第29頁頁/共共76頁頁第28頁/共76頁29二、Langmuir單分子層吸附等溫式基本假設：基本假設：1 單分子層吸附：空白表面上才能吸附。令表面覆蓋單分子層吸附：空

18、白表面上才能吸附。令表面覆蓋度為度為 ， rads = k1(1- )p 2 吸附分子之間無相互作用力：吸附分子脫附時不受吸附分子之間無相互作用力：吸附分子脫附時不受其它吸附分子的影響。其它吸附分子的影響。rd = k2 ( )T 達吸附平衡時，達吸附平衡時，rads = rdbpbppkkpk1121bpkbpka121kkb 其中其中bpbpVVVmm1or第第30頁頁/共共76頁頁第29頁/共76頁30討論：1. bp1， V=Vm (常數(shù)常數(shù))，達到飽和吸附，達到飽和吸附 =1bpbpVVVmm1pVVm第第31頁頁/共共76頁頁第30頁/共76頁31bVbpVpm1直線斜率直線斜率=

19、1/Vm，Vm=1/slope截距截距=1/bVm，b=slope/interceptmmVpbVVp13 原式改寫成p/Vp第第32頁頁/共共76頁頁第31頁/共76頁32三、BET吸附等溫式：多分子層氣固吸附理論ppCVCCVppVpmm11)(CVCslopem1CVm1intercept Vm=1/(slope+intercept)其中其中 C：與吸附熱有關的常數(shù)與吸附熱有關的常數(shù) p ：T時吸附質的飽和蒸氣壓時吸附質的飽和蒸氣壓BET吸附等溫式的重要應用：吸附等溫式的重要應用：測定和計算固體吸附測定和計算固體吸附劑的比表面（單位質量吸附劑的表面積）劑的比表面（單位質量吸附劑的表面積）

20、已知吸附質分子的截面積為已知吸附質分子的截面積為AS比比=mALVmNAm22400第第33頁頁/共共76頁頁第32頁/共76頁33例6 0時，CO在2.964g木炭上吸附的平衡壓力p與吸附氣體標準狀況體積V有下列數(shù)據p/104Pa 0.972.404.127.2011.76V/cm37.516.525.138.152.3(1) 試用圖解法求朗格謬爾公式中常數(shù)Vm和b;(2) 求CO壓力為5.33104 Pa時，1g木炭吸附的CO標準狀況體積。解：解：朗格謬爾吸附等溫式朗格謬爾吸附等溫式mmVpbVVp1 (1)以(p/V)對p作圖，得一直線，其 斜率= 1/Vm, 截距=1/(bVm) 第第

21、34頁頁/共共76頁頁第33頁/共76頁34p/104Pa0.972.404.127.2011.76(p/V)/Pacm-3129314551641189022491/Vm =8.78 10-3 cm-3, 1/(bVm) =1.24103 Pa cm-3故Vm =114 cm3, b= 7.0810-6 Pa-1將題給數(shù)據整理后列表如下:p/Vp第第35頁頁/共共76頁頁第34頁/共76頁35(2) 求CO壓力為5.33104 Pa時，1g木炭吸附的CO標準狀況體積。從圖上查出，當pCO = 5.33104 Pa時，p/V=1707Pa cm-32.964g木炭吸附的CO標準狀況體積為：V=

22、 5.33104 /1707=31.22cm31g木炭吸附的CO標準狀況體積為：V/m=31.22/2.964=10.5cm3第第36頁頁/共共76頁頁第35頁/共76頁36四、其它吸附等溫式1. 捷姆金吸附等溫式捷姆金吸附等溫式 a=kln(bp)2. 付勞因德利希吸附等溫式付勞因德利希吸附等溫式 nkpa/1lna = lnk + (1/n)lnplna = lnk + (1/n)lnc（溶液中）(n1)第第37頁頁/共共76頁頁第36頁/共76頁378.4 溶液的表面吸附溶液表面的吸附現(xiàn)象和c的關系c1. 負吸附表面張力增大(如礦泉水，井水)2. 正吸附表面張力減小，第第38頁頁/共共7

23、6頁頁第37頁/共76頁38二、Gibbs吸附公式表面吸附量:定義：物理意義：（表面超量）surface excess單位面積表面層中溶質的物質的量比同量溶劑在本體溶液中所含溶質的物質的量的超出值AnAnnsbsdef/molm-2dcdRTc( )TT c 0 負吸附c 0 正吸附0dcd0dcd-Gibbs吸附公式第第39頁頁/共共76頁頁第38頁/共76頁39 的求算：1. 作作 c曲線的切線，求斜率曲線的切線，求斜率d /dc ，代入代入Gibbs吸吸附公式，再作附公式，再作 c圖。圖。 2. 經驗公式：經驗公式： 例如對有機酸同系物，希施柯夫斯基經驗公式為：例如對有機酸同系物，希施柯

24、夫斯基經驗公式為：acb1ln其中其中 *: 純溶劑的表面張力純溶劑的表面張力 : 濃度為濃度為c時溶液的表面張力時溶液的表面張力 a,b: 經驗常數(shù)。同系物經驗常數(shù)。同系物b相同，相同，a不同。不同。第第40頁頁/共共76頁頁第39頁/共76頁40acb1lncabaacbdcd1/11caccaRTbcdcdRTc)(RTbcac整理上式得整理上式得c/ c作圖，得一直線，作圖，得一直線， =1/slope第第41頁頁/共共76頁頁第40頁/共76頁41三、表面活性劑的吸附層結構1 表面活性劑：surfactants2 表面活性劑的吸附層結構：LA1第第42頁頁/共共76頁頁第41頁/共7

25、6頁423 表面膜:第第43頁頁/共共76頁頁第42頁/共76頁43例7 19時，丁酸水溶液的表面張力與濃度的關系可以準確地用下式表示：BcA1ln其中其中 *是純水的表面張力，是純水的表面張力，c為丁酸濃度，為丁酸濃度，A,B為常數(shù)為常數(shù)(1)導出此溶液表面吸附量導出此溶液表面吸附量 與濃度與濃度c的關系的關系;(2)已知已知A=0.0131N m-1, B=19.62dm3 mol-1, 求丁酸濃度求丁酸濃度為為0.20mol dm-3時的吸附量時的吸附量 ;(3)求丁酸在溶液表面的飽和吸附量求丁酸在溶液表面的飽和吸附量 ;(4)假定飽和吸附時表面全部被丁酸分子占據，計算每假定飽和吸附時表

26、面全部被丁酸分子占據，計算每個丁酸分子的橫截面積個丁酸分子的橫截面積第第44頁頁/共共76頁頁第43頁/共76頁44解: (1)將題目給定關系式對濃度c求導，得代入吉布斯吸附公式，得代入吉布斯吸附公式，得BcAB1c)1 (cBcRTABcRTc(2) 將將A=0.0131N m-1, B=19.62dm3 mol-1, T=292K, c= 0.20mol dm-3代入上式，計算得：代入上式，計算得： =4.3010-6 mol m-2第第45頁頁/共共76頁頁第44頁/共76頁45(3) 當c很大時，1+Bc Bc, 則：RTABcRTABc)1 (4)假定飽和吸附時表面全部被丁酸分子占據

27、，則丁酸分子的橫截面積為：223618308. 01002. 61040. 5101nmLA面積261040. 5mmolRTA第第46頁頁/共共76頁頁第45頁/共76頁46CH3N+ CH2COOCH3SO3 CH3N+ CH3 CH38.5 表面活性劑及其作用雙親性特點（見p411表84）離子型離子型負離子型：羧酸鹽、磺酸鹽、磷酸酯鹽負離子型：羧酸鹽、磺酸鹽、磷酸酯鹽 正離子型：銨鹽正離子型：銨鹽兩性：氨基酸兩性：氨基酸非離子型：酯類、酰胺類、聚氧乙烯醚非離子型：酯類、酰胺類、聚氧乙烯醚CH3CH2 CH2 CH3CH2CH2 CH3CH2 CH2 O(CH2CH2O)nHCH3CH2

28、CH2 第第47頁頁/共共76頁頁第46頁/共76頁47二、膠束和臨界膠束濃度CMCmicelle and critical micelle concentrationCMC表面活性劑在水溶液中形成膠束所需最表面活性劑在水溶液中形成膠束所需最低濃度。一般在低濃度。一般在0.0010.002mol/dm3，與在溶液與在溶液表面形成飽和吸附所對應的濃度基本一致表面形成飽和吸附所對應的濃度基本一致第第48頁頁/共共76頁頁第47頁/共76頁48CMC的性質：第第49頁頁/共共76頁頁第48頁/共76頁49三、表面活性劑的作用1.潤濕作用：由潤濕潤濕作用：由潤濕不潤濕或由不潤濕不潤濕或由不潤濕潤濕潤濕

29、 防雨布防雨布;浮游選礦浮游選礦;農藥農藥2.增溶作用：增溶作用：solubilization3.乳化作用：乳化作用：emulsification 乳狀液乳狀液 (emulsion) ： 水包油水包油O/W：牛奶、潤滑液牛奶、潤滑液 4.起泡，去污油包水W/O：石油、農藥、殺蟲劑。第第50頁頁/共共76頁頁第49頁/共76頁50第第51頁頁/共共76頁頁第50頁/共76頁518.6 分散系統(tǒng)的分類一、按分散相粒子大小分類一、按分散相粒子大小分類1）分子分散系統(tǒng)：）分子分散系統(tǒng)：d109m，單相，真溶液；單相，真溶液；2）膠體）膠體(colloid)分散系統(tǒng)：分散系統(tǒng)：109d107m， 多相，

30、高度分散系統(tǒng)，多相，高度分散系統(tǒng)， 熱力學不穩(wěn)定系統(tǒng)熱力學不穩(wěn)定系統(tǒng)3）粗分散系統(tǒng)：）粗分散系統(tǒng)：107d入射光的波長反射 分散相粒子直徑入射光的波長 散射波長越短，粒子直徑越大，散射越強?？梢姽獠ㄩL47107m，所以真溶液（d分散介質的密度，分散介質的密度，ghhRTLVnn)(ln12021 V ：單個粒子的體積。其濃度隨高度分布的規(guī)律：在重力作用下由于濃度差當沉降速度=擴散速度時，達沉降平衡，而形成穩(wěn)定的濃度梯度。沉降擴散第第58頁頁/共共76頁頁第57頁/共76頁582. 沉降：若分散相粒子較大，布朗運動不足以克服沉降作用時，就發(fā)生沉降。重力作用： f1=4/3r3(0)g當f1=f2

31、 時， 粒子以恒定速度u下降gru)(92022/10)(29gur可求得可求得 M=4/3 r3 L 測測u 第第59頁頁/共共76頁頁第58頁/共76頁598.8 溶膠的電學性質溶膠能穩(wěn)定存在的原因：溶膠能穩(wěn)定存在的原因：1.溶膠粒子帶電；溶膠粒子帶電；2.布朗運動；布朗運動；3.溶劑化溶劑化電動：在外電場作用下，分散相與分散介質發(fā)生相對電動：在外電場作用下，分散相與分散介質發(fā)生相對移動。移動。電泳：在外電場作用下，分散相在分散介質中作定向電泳：在外電場作用下，分散相在分散介質中作定向移動。移動。電滲：在外電場作用下，液體介質作定向移動。電滲：在外電場作用下，液體介質作定向移動。第第60頁

32、頁/共共76頁頁第59頁/共76頁60電泳；第第61頁頁/共共76頁頁第60頁/共76頁61電滲:第第62頁頁/共共76頁頁第61頁/共76頁62電泳速度和應用電泳速度電泳速度u正比于：正比于：粒子荷電量；電壓；粒子荷電量；電壓；1/ (介質介質)； 1/V(粒子大小粒子大小)電泳應用：電泳應用： 電泳分離（生物學）：蛋白質和核酸分子電泳電泳分離（生物學）：蛋白質和核酸分子電泳速率不同；速率不同； 電泳電鍍：醫(yī)用橡膠手套；電泳電鍍：醫(yī)用橡膠手套；電滲應用：電滲應用： 電沉積法涂漆中使漆膜中水分排出；電沉積法涂漆中使漆膜中水分排出； 泥炭脫水；泥炭脫水； 水的凈化；水的凈化；第第63頁頁/共共7

33、6頁頁第62頁/共76頁63二、溶膠粒子帶電的原因1.吸附：由于表面能高，所以易吸附雜質。吸附：由于表面能高，所以易吸附雜質。 法揚司法揚司(Fajans)規(guī)則：規(guī)則： 優(yōu)先吸附與溶膠粒子有相同元素的離子；優(yōu)先吸附與溶膠粒子有相同元素的離子； 例如：例如：AgI溶膠優(yōu)先吸附溶膠優(yōu)先吸附Ag+或或I2.電離：分散相固體表面分子發(fā)生電離電離：分散相固體表面分子發(fā)生電離 H2SiO3= 2H+ + SiO32第第64頁頁/共共76頁頁第63頁/共76頁64三、溶膠粒子的結構膠團（電中性）1.固體粒子固體粒子(AgI)m稱為膠核稱為膠核(m=108)，由于吸附而帶電；由于吸附而帶電；2.由于靜電作用，

34、反離子被吸引在帶電膠核的周圍，形成緊密層，在電場的作用下，緊密層隨膠核運動；即膠粒在運動；3.由于熱運動，部分反離子分散在緊密層外，形成分散層。 4.整個膠團為電中性第第65頁頁/共共76頁頁第64頁/共76頁65膠團結構(AgI)mnAg+(n-x) NO3 x+ x NO3 (AgI)mnI (n-x) Kx- xK 膠核膠核 緊密層緊密層 分散層分散層 膠粒 膠團第第66頁頁/共共76頁頁第65頁/共76頁66四、溶膠粒子的雙電層 （熱力學電勢）：只與被吸附的離子或電離下去的（熱力學電勢）：只與被吸附的離子或電離下去的離子的活度有關，與其它離子的存在與否及其濃離子的活度有關，與其它離子的

35、存在與否及其濃度無關。度無關。 （電動電勢）：與電解質的濃度有關。決定了電泳（電動電勢）：與電解質的濃度有關。決定了電泳速度的大小速度的大小電勢電解質濃度增加，分散層變薄dd d 電勢下降, 最后0d電勢距離分散層緊密層第第67頁頁/共共76頁頁第66頁/共76頁67 （電動電勢）：EDur0其中其中 Dr：介質相對于真空的介電常數(shù)（水：介質相對于真空的介電常數(shù)（水：Dr=80） 0：真空的介電常數(shù)（：真空的介電常數(shù)（8.85 1012F m-1） ：介質的粘度：介質的粘度(Pa s) E：電勢梯度電勢梯度(V m-1)第第68頁頁/共共76頁頁第67頁/共76頁688.9 溶膠的聚沉和絮凝（

36、兩重性）：電解質濃度小時：使膠粒帶電,同性相斥,不易聚沉電解質濃度足夠大時:使分散層變薄,電勢下降,易聚沉；聚沉值：使溶膠發(fā)生明顯聚沉所需電解質的最低濃度電解質濃度c聚沉速率（此時 =2530mV）思考：江河入海處，為何常形成三角洲？做豆腐時“點漿”的原理是什么？第第69頁頁/共共76頁頁第68頁/共76頁69聚沉能力大小有以下規(guī)則：1.哈迪哈迪-舒爾茲舒爾茲(Hardy-Schulze)規(guī)則：規(guī)則： 聚沉值與反離子價數(shù)成反比聚沉值與反離子價數(shù)成反比, 聚沉值聚沉值6211zz2. 感膠離子序:同價反離子，聚沉能力略有不同 FClBrNO3I3.同離子：當反離子相同時，同離子價數(shù)越高，聚沉能力越弱4.有機化合物離子有很強的吸附能力，因此有較強的聚沉能力。 如：As2S3(負)溶膠電解質 KCl 氯化苯胺 氯化嗎啡聚沉值/molm-3 49.5 2.5 0.4第第70頁頁/共共76頁頁第69頁/共76頁70二、溶膠的相互聚沉兩種電性相反的溶膠混合發(fā)生聚沉：兩種電性相反的溶膠混合發(fā)生聚