第六章-分子間力和長程力

PAGEPAGE59第六章分子間力和長程力要求：掌握分子間力和長程力的含義，范德華力的構(gòu)成；理解長程力的計算公式和影響因素；掌握溶膠穩(wěn)定理論——DLVO理論及其應(yīng)用；理解影響微顆粒凝聚與分散的各種因素?！?.1分子間力與長程力及其之間的關(guān)系1、分子間力構(gòu)成任何物質(zhì)的分子之間都存在著固有引力，將此引力稱之為范德華力，該力的作用范圍不超過幾個分子直徑的距離，大約3～5?。分子間的相互作用能大約0.1～1千卡／摩爾。2、長程力膠體粒子或微顆粒之間，當(dāng)相隔一定距離時，相互之間也要產(chǎn)生一種固有引力，這種力的作用范圍比范德華力大得多，例如：平板Fe2O3膠粒層間距離可為8000?，玻璃表面吸附水蒸汽膜的厚度約為100?以上，故叫長程力或長程范德華力。3、分子間力與長程力之間的關(guān)系長程力分為長程范德華引力和長程電場引力或斥力。長程范德華引力：構(gòu)成膠粒或微顆粒的分子之間的范德華力的加和。長程電場引力或斥力：膠?；蛭㈩w粒表面上電層之間的作用力。§6.2分子間力1、分子的種類（1）偶極分子水分子：強偶極子++H105++H105°3'HO—＋（2）非極性分子氣體分子：±±

（3）異極性分子表面活性物質(zhì)：2、分子間力——范德華力的構(gòu)成（1）永久偶極子與永久偶極子之間的相互作用力（Keeson公式）—取向靜電力：＋＋—＋—（2）永久偶極子與誘導(dǎo)偶極子之間的相互作用力（Debye公式）—誘導(dǎo)力：＋＋—－±＋－＋－（3）誘導(dǎo)偶極子與誘導(dǎo)偶極子之間的相互作用力（London公式）—色散力：±±＋－＋－±3、范德華力的起因無論是哪種類型的分子間力，其產(chǎn)生的根本原因均是：一個偶極子產(chǎn)生的電場，對另一個偶極子產(chǎn)生的作用力的結(jié)果。偶極矩＋－＋－d電荷q偶極矩μ=d·q（2）范德華力的大小Φ＝－β·x-6上式中各Φij，就Φ的通式而言，各項距離參數(shù)和尺寸參數(shù)的依賴方式完全相等，只是分子參數(shù)不同，而分子參數(shù)又完全包括在Hamaker常數(shù)中，故有：質(zhì)點2被介質(zhì)1隔開的哈馬克常數(shù)。質(zhì)點2被介質(zhì)1隔開的哈馬克常數(shù)。而則H212越小，介質(zhì)越容易將質(zhì)點隔開，即溶質(zhì)越易分散。若H212為零，則質(zhì)點間的引力消失，溶質(zhì)溶于溶劑中。結(jié)論：無論是在真空中，還是在介質(zhì)中，由于范德華力存在，分散質(zhì)點間總是要產(chǎn)生一個凈引力；將質(zhì)點置于介質(zhì)中，一般減弱質(zhì)點間范德華引力，當(dāng)質(zhì)點的Hamaker常數(shù)與介質(zhì)的Hamaker常數(shù)相等時，質(zhì)點間引力消失，溶質(zhì)完全溶于介質(zhì)中。相似相溶原理相似相溶原理§6.4勢能曲線與DLVO理論（溶膠穩(wěn)定理論）1、球形顆粒之間的引力勢能、斥力位能及凈勢能（1）球形顆粒間范德華引力勢能表達式：（2）球形顆粒間雙電層斥力位能表達式：（3）球形顆粒間的的凈勢能：2、勢能曲線及DLVO理論（1）勢能曲線ε斥εε斥ε引ε凈能壘εb第一極小值第二極小值ε+-X對球形顆粒ε凈對x求導(dǎo)，導(dǎo)數(shù)為零的點為極值點。一般情況下有三個極值點：第一極小值、能壘和第二極小值。膠體顆粒的穩(wěn)定性判斷：當(dāng)能壘εb>熱運動能>第二極小值時：膠體穩(wěn)定分散；當(dāng)熱運動能<第二極小值，同時<能壘εb時，膠體顆粒在第二極小值處凝聚，形成較為松散的凝聚體；當(dāng)熱運動能>能壘εb時，膠體顆粒在第一極小值處凝聚，形成較為緊密的凝聚體。（3）攪拌對凝聚的作用①弱攪拌可能有助于凝聚（在第二極小值處凝聚）；②適當(dāng)增大攪拌強度，可能有助于分散（能量大于第二極小值，但小于能壘）；③繼續(xù)增大攪拌強度，可能有助于凝聚（能量大于能壘，在第一極小值處凝聚）。3、討論（1）表面電位Ψ0小，電介質(zhì)濃度高