第六章 分子間力和長程力#嚴選優(yōu)質(zhì)

1、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。6.1 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35。分子間的相互作用能大約0.11千卡摩爾。 2、長程力 膠體粒子或微顆粒之間，當相隔一定距離時，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

2、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?；蛭㈩w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 + +H 1053 H O （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

3、）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。（1） 偶極矩 d電荷q偶極矩=dq（2）范德華力的大小x -6式中：為兩個偶極子之間的作用力；負號表示偶極子之間的作用力為引力；為分子間范德華引力的強度；x為兩個分子之間的距離。6.3 長程力長程力包括長程引力和長程斥力。1、尺寸無限的兩塊平板之間單位面積的吸引勢能與兩個平板雙電層的相斥位能相近似。 以分子間力公式x -6為基礎(chǔ)，對兩平板中的所有分子與分子間的作用力進行疊加積分，積分結(jié)果便是兩個宏觀體之間的長程引力。2、膠體粒子（球形粒子）之間單位面積的吸引

4、勢能公式以分子間力公式x -6為基礎(chǔ)，對膠粒中的所有分子與分子間的作用力進行疊加積分，積分結(jié)果便是膠體離子之間的長程引力：HHamaker常數(shù)（哈馬克常數(shù)），在描述膠粒之間范德華引力所起的作用，相當于單個分子中所起的作用。越大，分子間的范德華引力越大；H越大，膠粒之間的長程范德華引力越大。 3、介質(zhì)對范德華引力的影響 212211+ 2為溶質(zhì)（分散相）；1為溶劑。 伴隨以上過程的勢能變化為: 上式中各ij，就的通式而言，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)。而 則 H212越小，介質(zhì)越容易將

5、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：（1） 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；（2） 將質(zhì)點置于介質(zhì)中，一般減弱質(zhì)點間范德華引力，當質(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）勢能曲線斥引凈能壘b第一極小值第二極小值+-X(2)DLVO溶膠穩(wěn)定性理論 對球形顆粒凈對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： 當能壘b熱運動能第二極小值時：膠體穩(wěn)定分散； 當熱運動能第二極小值，同時能壘b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）攪拌對凝聚的作用弱攪拌可能有助于凝聚（在第二極小值處凝聚）；適當增大攪拌強度，可能有助于分散（能量大于第二極小值，但小于能壘）；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0小，電介質(zhì)濃度高