《粘土胶体化学》PPT课件

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1、第一章粘土胶体化学基础（4学时）第一节胶体的概念和特征第二节常见粘土矿物及性质第一节胶体的概念和特征油田化学研究的体系和过程十分复杂，绝大多数体系属于或涉及胶体分散体系。如原油其实是油和水的乳状液，可归为胶体，而油藏则是巨大而复杂的高度分散体系。原油开发涉及的钻井液、完井液、调剖堵水液、酸化液、压裂液及提高采收率的驱替液等等油田化学的工作液无不与胶体体系有关。第一章粘土胶体化学基础1、胶体的概念1）分散体系的分类根据分散颗粒的大小不同，将分散体系分成三类，如表1-1。第一章粘土胶体化学基础类型微粒大小主要特征粗分散体系（悬浮体、

2、乳状液）＞100nm颗粒不能通过滤纸，不扩散，不渗析，显微镜下可见胶体体系（溶胶、微乳液）100～1nm颗粒能通过滤纸，扩散很慢，不渗析，超显微镜下可见分子与离子分散体系（溶液）＜1nm颗粒能通过滤纸，扩散很快，能渗析，显微镜和超显微镜下都看不见表1-1按颗粒大小分类的分散体系根据分类依据，不同聚集状态分散相的颗粒大小在1～100nm之间，则在不同状态的分散介质中均可形成胶体体系。气-气除外的其它分散体系均可形成胶体体系，如表1-2第一章粘土胶体化学基础分散介质分散相气态液态固态气态—云雾青烟、高空灰尘液态泡沫乳状液、牛奶乳化原

3、油金溶胶墨汁，钻井液固态泡沫塑料沸石、冰淇淋珍珠水凝胶红宝石合金表1-2按聚集状态分类的胶体体系习惯上，把分散介质为液体的胶体体系称为液溶胶或溶胶（sol）。如油气田开发中常用的水基钻井液体系就是一种将粘土分散在水中形成的胶体悬浮体系；分散介质为固体时，称为固溶胶，如合金；分散介质为气体时为气溶胶，如烟尘、低压油气田开发用的气基钻井液等。由此可见，胶体体系是多种多样的。胶体是物质存在的一种特殊状态，而不是一种特殊的物质，不是物质的本性。第一章粘土胶体化学基础2）胶体的概念胶体大小的微粒（至少在一个方向为1～100nm之间）分散在

4、另一种连续介质中所形成的分散体系称胶体体系。另外，有一大类物质（如纤维素、蛋白质、橡胶以及许多合成高聚物）在适当的溶剂中溶解虽可形成真溶液，但它们的分子量很大（常在1万或几十万以上，故称为高分子物质），因此表现出的许多性质（如溶液的粘度、电导等）与低分子真溶液有所不同，而在某些方面（如分子大小）却有类似于胶体的性质，所以在历史上高分子溶液一般被纳入胶体化学进行讨论。第一章粘土胶体化学基础定义：第一章粘土胶体化学基础胶体化学：研究胶体的生成和破坏以及它们的物理化学性质的科学。有三大分支：胶体物理化学，表面物理化学，高分子物理化学粘

5、土胶体化学：在一般胶体化学规律指导下，专门研究粘土胶体的生成、破坏和它们的物理化学性质的科学。是粘土矿物与胶体化学的边界学科。由于胶体体系首先是以分散相颗粒有一定的大小为其特征的，故胶粒本身与分散介质之间必有一明显的物理分界面。这意味着胶体体系必然是两相或多相的不均匀分散体系。3）胶体化学的研究对象传统胶体化学研究对象：溶胶（憎液胶体）和高分子真溶液（亲液胶体）20多年前，Shaw把表面活性剂中以肥皂为代表的皂类视为第三类胶体，称其为缔合胶体。第一章粘土胶体化学基础进入二十一世纪，时代在前进，科技在进步，胶体化学也得到较大的发展

6、，现代胶体化学的分支领域或主要研究内容列于表1-3。第一章粘土胶体化学基础表1-3现代胶体科学的研究内容研究对象研究内容体系理论分散体系分散体系的形成与稳定光学性能流变性能气溶胶憎液溶胶亲液溶胶粗分散体系（乳状液、悬浮液）智能流体，电、磁流体气溶胶理论成核理论，DLVO与HVO稳定理论高聚物溶液理论胶束理论光吸收与光散射理论理论与现象流变学分散体系纳米材料单分散、单一形状颗粒的形成纳米颗粒的有序排列颗粒相互作用力理论第一章粘土胶体化学基础续表1-3研究对象研究内容体系理论界面现象润湿、摩擦、粘附吸附现象界面电现象界面层结构气—固

7、界面液—固界面气—液界面液—液界面表面力理论，表面层结构，分子定向理论各种吸附理论双电层理论界面光谱学和显微术能谱扫描探针显微镜激光拉曼等方法研究，界面分子定向，界面化学反应，界面力的研究有序组合体溶液中有序分子组合体生物膜与仿生膜有机无机混合膜有序组合体中的物理化学反应胶束、微乳液、泡囊等BLM膜，LB膜、脂质体，液晶，分形体等夹心结构，溶胶—凝胶膜等分子间相互作用力（氢键力、范德华力、分子形状、弯曲能、相图）液晶理论，类脂体与蛋白质的相互作用，分形理论增溶现象，胶束催化，定向合成第一章粘土胶体化学基础第一章粘土胶体化学基础丁

8、达尔效应由于溶胶的光学不均匀性，当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统，可发生散射现象－丁达尔现象。丁达尔现象的实质是溶胶对光的散射作用。第一章粘土胶体化学基础2、胶体体系的基本特征1）具有多相性相和相界面：相是指那些物质的物理性质和化学性质都完