胶体界面化学(华东理工大学)-8

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1、有所胶体系统的稳定机制权版P静电稳定胶体的稳定机制——DLVO理论P高分子稳定胶体的稳定机制明P胶体的破坏宗戎胶体稳定机制胶体稳定机制————DLVODLVO理论理论11有所(1)颗粒间的范德华引力主要由静电作用诱导作用色散作权用和电子云间的斥力构成可近似用版兰纳-琼斯位能函数式表示126明σσεp=4ε−宗rr戎HamakerHamaker假设假设有所H.C.Hamaker(1937)假设一个颗粒所包含的分子之间的相互作用具有加和性由权此可得颗粒间的相互作用位能EvdWAAHsrE=−r版vdW12

2、πh2ahah22A2a2ah(h+4a)明HE=−++lnvdW22宗6h(h+4a)(h+2a)(h+2a)哈梅克常数A决定于es等或颗粒中分子的极化率H电容率的分子特性戎胶体稳定机制胶体稳定机制————DLVODLVO理论理论22有60年代以后采用量子电动力学方法所计入了多体相互作用不采用对加和性发现A随颗粒间距变化故权HaA(h)H()EvdW=−1+高次项石英表面实版12hkT验测定值(h)/H当h很小或很大时高次A明项可略这时与h成反比颗粒间的范德华引力使宗颗粒互相趋近而聚结不利于稳定戎胶粒间的长程胶粒间的长程van

3、vanderWaalsderWaals引力引力222µµ有12U=−•Keeson力K63kTr22所•Debye力α1µ2+α2µ1U=−D6r权•London力3hν1ν2U=−⋅ααL6122rν+ν版1242µ2326−6U=U+U+U=−+2αµ+hνα/r=−βrAKDL3kT4明宗AR由Hamaker结果U=−⋅A戎12H0分散介质对引力位能的影响有胶粒在真空分散介质胶粒在介质中所+权1200102U′=U+UU′′=U102+U10+U20版1200若1=2则U′=U′′U101=U11+U00−2U10明1

4、/2A=A+A−2AA=()A⋅A101宗110010101100()1/21/22A=A−A戎1011100胶体稳定机制胶体稳定机制————DLVODLVO理论理论33有(2)(2)颗粒间的静电斥力颗粒间的静电斥力所颗粒的表面电荷颗粒的表面电荷颗粒通过不同途径常能得到电荷当颗粒表面带有电荷在颗粒-溶液界面上即产生扩散权双电层当它们互相接近两个双电层相互重叠即产生静电斥力相应的静电位能随距离的变化为2M版kT2zeψEes=32πεatanhexp(−κh)ze4kTe为溶剂电容率Z为溶液明中离子的电荷数yM为表

5、面电势宗此式为正值随距离增大呈指数衰减颗粒间的静电斥力使颗粒互相远离戎有利于稳定胶粒双电层重叠时的静电斥力胶粒双电层重叠时的静电斥力11PdP0当以压力P使平面粒子靠拢时斥力为有0y0dψ所Fe=ρ∴dP=−ρdψdxy权d由在y电位处的体积电荷密度y=0ozieψ0版dρ=∑zinie=∑zieniexp−dPkTF=压力xdxZ-Z型电解质明zeψzeψzeψdP=−zen0exp−−expdψ=2zen0sinhdψkTkTkT积分宗2ψ=0,P=P0F=P−P=2kTn

6、coshzeψd−1≈kTnzeψdRd00kT0kTψ=ψd,P=Pd戎胶粒双电层重叠时的静电斥力胶粒双电层重叠时的静电斥力22有中点电位yd为两平板表面电位的叠加采用德拜-龙格尔近似4kTzeψ0ν0exp()−1所ψ=ψ+ψ=2exp()−κd≡kTd12ν0zeψzeexp()0+1权kT()()22()F=kTn8νexp−κd=64nkTνexp−2κd版R0000dU=−Fd(2d)k的影响因素RR明(1)电解质浓度nkµn1/200264宗n0kTν0()(2)反离子价数zk

7、µzU=exp−2dκRκ(3)粒子距离Uµexp(-2d)戎R两球形胶粒双电层重叠时的斥力位能两球形胶粒双电层重叠时的斥力位能H−H0221/2有H由几何关系=R−()R−h2Rdh21/2hR()1−hdH=2hdh2所OOR1H20权i环间斥力能增量21/2dUUdAhUdhR()hUdH版R=ii=2πi=π1−R2i应用平面结果及假定h/R<<1,264πRnkTν00()U=exp−κHR20明κ胶体稳定状态要求U增加宗R•提高胶粒的表面电位y0•增大扩散双电层厚度戎k-1加入适量的低价电解质DLVODLVO理论要点理论要点有•

8、胶粒既存在斥力位能也存在吸力位能前者是带电胶粒靠拢时扩散层重叠时产生的静电排斥力而后者是长程范德华力所所产生的吸力位能与距离的一次方或二次方成反比或是更复杂的关系权•胶粒间存在的