第八章胶体化学(粘土——水系统)

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1、第八章胶体化学(粘土——水系统)教学要求：1.明确胶体的概念及胶粒的粒径范围。明确憎液溶胶的主要特征。2.明确胶体的光学性质（丁达尔效应）、动力性质（布朗运动、扩散、沉降）。3.熟悉溶胶的电学性质（电泳、电渗），理解胶粒带电的原因。4.明确扩散双电层理论，能根据胶体制备条件写出胶团的结构式。5.掌握憎液溶胶的稳定和聚沉的原因，了解电解质及其他因素对溶胶稳定性的影响。6.清楚聚沉值、聚沉能力、价数规则的含义，能判断电解质聚沉能力的大小。7.了解粘土胶体结构的带电原因，及影响其阴、阳离子交换能力大小的因素。8.明确影响粘土泥浆流动性、稳定性、触变性、

2、可塑性的因素。教学重点难点：1．明确胶体分散系统的分类、性质及稳定因素，熟悉胶体的基本理论。2．重点掌握粘土-水系统的胶体的特性，明确其带电原因、电学性质、胶团结构。明确粘土-水系统的其胶体性质（流动性、稳定性、触变性、可塑性）。胶体化学部分省略粘土——水系统1粘土的荷电性（1）负电荷：①粘土晶格内离子的同晶置换，硅氧四面体中Si4+被Al3+所转换，或铝氧八面体中三价的铝被二价镁、铁所置换。蒙脱石：2：1型，二八面，层间水，高岭石：1：1型，二八体，无层间水高岭石中破键,少量同晶置换，③吸附在表面的腐殖质离解而产生。（2）两性电荷①高岭石在酸性

3、或中性及弱碱性条件下，带正电荷。②高岭石在强碱性条件下，OH基中H解离，使得边面带负电荷。2粘土的离子吸附与交换粘土由于同晶置换，破键和吸附腐殖质的离解使得粘土带负电。（1）吸附：介质中的阳离子。H+饱和是纯粘土；Na+饱和是Na粘土；自然界中大量存在是Ca2+。离子被吸附的难易程度取决于离子的电价及水化半径，电价升高，易被吸附，同价阳离子水化半径越小，越被吸附。其顺序H+>Al3+>Ba2+Sr2+>Ca2+>Mg2+NH4+>K+>Na+>Li+（2）离子交换：由于各种阳离子的被吸附能力不同，因而已被吸附在粘土颗粒上的阳离子，就可能被吸附能力

4、更强的离子所置换。例如交换反应如下：Ca-粘土+2Na+≡2Na-粘土+Ca2+利用离子交换可以提纯粘土：X——树脂+Y——粘土≡Y——树脂+X——粘土，其中Y为多种离子。（3）影响离子交换的因素3粘土胶体的电动性质（1）粘土与水作用（胶团结构）粘土表面带负电，存在着一个电场，使极性分子定向排列，形成水化层（吸附层），直到水分子热运动足以克服胶核引力，水分子逐渐过渡到不规则排列——扩散层。粘土胶团的结构示意图①牢固结合水：粘土颗粒（胶核）吸附着完全定向的水分子层和水化阳离子，这部分与胶核形成一个整体，一起在介质中移动（胶核），这种水称为牢固结合水

5、。②松结合水：牢固结合水外定向程度较差的水，<200A。③自由水：松结合水以外，无定向性>200A。④结构水：以OH-基形式存在于晶格结构内的水。⑤粘土结合水的影响因素：A.矿物组成；B.分散度以及吸附阳离子；C.离子价态和半径关系;其排列顺序如下：H+

6、阳离子随粘土质点向正极运动，叫吸附层。扩散层：另一部分水化阳离子不随粘土质点移动，而向负极移动，叫扩散层。扩散层和吸附层之间的电位差，称为ζ-电位。影响ζ-电位的因素：①．ζ-电位和双电层厚度有关，双电层越厚，ζ-电位越大。②．阳离子浓度：阳离子浓度越大，扩散层压缩，ζ-电位降低；③阳离价态：电价越高，ζ-电位越小；同价离子半径越大，ζ-电位越低；④矿物组成，形状粒度。ζ-电位的大小顺序为：H+

7、。对于粘度公式σ=ηdv/dx,此式表示在切向力作用下流体产生的剪切速度dv/dx与剪切应力σ成正比例，比例系数为粘度η，凡符合这个规律的物质称为理想流体或牛顿型流体。例如水，甘油，低分子量化合物。宾汉型：新搅拌混凝土。塑流型：屈服值紊流——层流——牛顿型；泥浆，油漆，硅酸盐材料在高温烧结时，晶界滑移。假塑性流动：η随着dv/dx升高，η下降，例如淀粉。膨胀流动：η随着dv/dx升高，η升高，例如瘠性料。（2）泥浆的流动性和稳定性从流变学的观点看，要制备流动性好的泥浆必须拆开粘土泥浆原有的一切结构，由于片状粘土颗粒表面是带静电荷的，粘土的边面又能

8、随PH值的变化既能带正电，又能带负电，而粘土板面上始终带负电，必须有几种结合，这几种会结合，只有面——面结合阻力小。泥浆胶溶实质是——拆