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文檔簡介

1、第二章巖芯分析,第一節(jié)巖芯分析概述第二節(jié)巖芯分析技術(shù)及應(yīng)用第三節(jié)巖芯分析技術(shù)應(yīng)用前景,第四章膠體化學(xué),2020年八月二日序言,第一,分配體系2,膠體化學(xué)定義3,膠體化學(xué)研究系統(tǒng)4,膠體化學(xué)解決問題,第一,分配體系,定義示例:奶油,涂料(1)仇恨液膠體(lyophobic sol):簡稱溶劑是不溶性物質(zhì)分散在分散介質(zhì)上形成的分散體系,分散相和分散介質(zhì)之間的親和力較弱,有明顯的相,屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。例如粘土在水中形成的溶膠。根據(jù)分散相和分散介質(zhì)之間的親和力進行分類,(2)親液膠體(lyophilic sol):分散相和分散介質(zhì)之間具有良好的親和力和強的溶劑化作用。例如,高分子化合物溶液是分子分

2、散的真溶液,但分子大小已經(jīng)到了膠體范圍,因此膠體的一些特性(只有典型的仇恨液溶膠才能全面表達膠體的特性,因此牙齒章節(jié)重點討論了溶膠的共同性質(zhì))。第二,膠體化學(xué)定義,膠體:是指高度分散的分散體(質(zhì)點大小1nm100 nm)。膠體化學(xué):是研究膠體體系的化學(xué)。2,膠體化學(xué)定義,如土壤是水(1)分子或離子分散體系(2)膠體(3)懸浮(粗分散體系),膠體是物質(zhì)存在的特殊狀態(tài),不是特殊物質(zhì),2,膠體化學(xué)定義如硫磺在乙醇,水中。溶液中的硫磺水溶膠,2,膠體化學(xué)定義,典型的膠體實例(1)墨水(溶膠)(2)金溶膠(天堂沉淀到1858年金溶膠,1920年)(3)乳液,(2)大(3)高表面能;(4)熱力學(xué)不穩(wěn)定。直

3、徑為10nm的球形質(zhì)點,質(zhì)點總體積為1cm3,其面積為600m2。3,膠體化學(xué)研究的分散體系,2聚合物溶液(1)真溶液(2)菌相體系(3)熱力學(xué)穩(wěn)定,4,膠體化學(xué)主要研究內(nèi)容,1膠體體系的穩(wěn)定和破壞(1)溶膠(2)乳液2聚合物溶液的性質(zhì)1,溶膠的定義絮凝法,1,分散法,(1)粉碎用缽,球磨機或膠體小麥,(2)穩(wěn)定劑表面活性劑或電解質(zhì),電弧方法,(2)化學(xué)絮凝法水解反應(yīng)分解沉淀反應(yīng),(2,絮凝法,2,絮凝法,還原反應(yīng),2H2AuCl4(稀溶液)3HCHO(少量)8KOH 2Au(溶膠)3HCOOH 8KCl 5H2O,氧化-還原反應(yīng):制備硫磺溶膠。2H2S SO2=2H2O 3S(溶膠)Na2S

4、2O3 2HCl=2NaCl H2O SO2 S(溶膠),溶膠凈化,溶膠凈化,溶膠的透析裝置,3,溶膠的性質(zhì),1光學(xué)特性2運動特性3電特性,溶膠,1光學(xué)性質(zhì)丁達爾現(xiàn)象,1,光學(xué)現(xiàn)象流光現(xiàn)象,AgI溶膠,丁達爾現(xiàn)象描述,散射,反射或折射,散射光繞過離子向前傳播,粒子向所有方向傳播。解釋廷德爾現(xiàn)象,散射、反射或折射,解釋廷德爾現(xiàn)象,可見光400800nm(0 . 40 . 8米),索爾粒子,0.0010.(2)可見光調(diào)查懸浮、反射發(fā)生、反射光線可以顯示懸浮體粒子。對流光現(xiàn)象的說明,雷利定律,n1,n2分散介質(zhì)和色散上的折射率C單位體積中膠體粒子數(shù)V單粒子體積,散射光強度I與入射光波成反比,對流光現(xiàn)

5、象的說明,(1)紅光的波長大,散射,(2)藍光的波長小,散射作用強,光通過溶膠少。(想:藍天碧水?),乳光現(xiàn)象是用超顯微鏡設(shè)計的,一般高倍顯微鏡:大于300nm的粒子超顯微鏡:10 300nm看散射光點。本物體是散射光點,2溶膠的運動性質(zhì)布朗運動,2溶膠的運動性質(zhì)布朗運動,微觀解釋:被固體粒子液體分子包圍。液體分子不斷地撞擊固體粒子,因為它處于無序的熱運動狀態(tài)。固體粒子牙齒小的話,某一瞬間,固體粒子各方向的力牙齒徐璐不能抵消的話,就會往一個方向移動,一瞬間又往另一個方向移動,導(dǎo)致粒子的不規(guī)則運動。粒子直徑大于5米的話,粒子周圍的沖擊力徐璐抵消了,所以布朗運動。愛因斯坦方程,布朗運動影響因素溫度

6、粒子大小介質(zhì)粘度,x粒子平均變位T每次觀察平均位移的時間;t熱力學(xué)溫度;介質(zhì)的粘度R粒子半徑;NA Avogadro常數(shù)。粒子、溫度和介質(zhì)粘度越低,布朗運動強度越高??朔亓Φ淖饔?,克服重力引起的方向運動,增加有助于動力穩(wěn)定性的碰撞機會,不利于收斂穩(wěn)定性,3,在溶膠的電特性傳記游泳、膠體粒子、電場的作用下向兩極或陰極移動、方向移動的現(xiàn)象。3,將碘化鉀添加到由過量硝酸銀制造的膠體中,開機后分散相移陰極;硝酸銀添加在過量的碘化鉀中的膠體打開電源后分散,轉(zhuǎn)移到陽極。碘化銀帶正電,碘化銀帶負電,3,溶膠的電性質(zhì)傳記滲透,分散介質(zhì)在電場的作用下向兩極或陰極移動的現(xiàn)象。(2)傳記滲透,傳記滲透器:在過量的

7、硝酸銀中碘化鉀添加的膠體,打開電源后,分散介質(zhì)轉(zhuǎn)移到陽極。傳記游泳器中:在過量的硝酸銀中碘化鉀添加的膠體打開電源后分散,轉(zhuǎn)移到陰極。3,溶膠的電特性,傳記電泳現(xiàn)象和傳記滲透現(xiàn)象表明,色散相和色散介質(zhì)具有相反的電荷。傳記現(xiàn)象打開:電源后發(fā)生的色散或色散介質(zhì)的方向移動現(xiàn)象。,4,擴散雙電層理論和溶膠結(jié)構(gòu),擴散雙電層形成法楊司法規(guī)則:在碘化鉀過量的硝酸銀中添加的膠體粒子帶有正電荷的溶膠,Ag,首先吸附的離子,又稱定勢離子,NO3-,半離子,(1)半離子在定勢離子的靜電引力下整齊排列(2)根據(jù)與固體的關(guān)系,雙電層離子可以沿滑動面分為吸附層離子和擴散層兩部分,固體表面和分散介質(zhì)之間存在電位差異。也就是前

8、衛(wèi)(Zeta-前衛(wèi))。所有傳記現(xiàn)象和移動電現(xiàn)象都是因電位的存在而產(chǎn)生的。溶膠膠束,(AgI)mnAg (n-x)NO3-x x NO3-,膠體核,吸附層離子,擴散層離子,V-1.s-1,分散介質(zhì)粘度,Pa.s,常數(shù),膠體球,1.5;雕塑,棒形是1.0,電性質(zhì),5,溶膠的穩(wěn)定和水槽,1,溶膠的穩(wěn)定性,聚變穩(wěn)定性2,動力穩(wěn)定性是用于測量溶膠在重力場作用下分散相易下沉的性質(zhì)。在重力場下,散相下沉速度小到可以忽略的程度,牙齒溶膠具有動力穩(wěn)定性。動力穩(wěn)定性取決于布朗運動和沉沒運動、沉沒運動、斯托克斯公式和U粒子沉沒速度。r粒子半徑;0色散相,色散介質(zhì)密度;分散介質(zhì)粘度G重力加速度。影響動力穩(wěn)定性的因素,

9、粒子大?。篟牙齒越小,沉沒速度越??;布朗運動越強烈,動力穩(wěn)定性越好。溫度:溫度越高,動態(tài)穩(wěn)定性越高。密度差異:色散相和色散介質(zhì)密度越高,功率穩(wěn)定性越差。粒子大小是主要影響因素(分子上平方項)。2,絮凝穩(wěn)定性,測定分散劑是否容易粘結(jié)的特性分散上的粘結(jié)速度小到可以忽略的程度,絮凝穩(wěn)定性是粒子間吸力、回彈、布朗運動、絮凝穩(wěn)定性的影響因素,溫度:布朗運動溶膠粒子大?。翰祭蔬\動前衛(wèi)擴散雙電層溶劑化,溶膠的絮凝穩(wěn)定性有重要作用,例如溶液中氯化鈉,結(jié)構(gòu)單位是水合鈉也就是說,氯化鈉被水溶劑化了。溶劑化的本質(zhì),極性溶劑分子具有部分正電荷的兩端和部分負電荷的負端(如R-O-H)。正離子和溶劑的負端,負離子和溶劑的

10、兩端徐璐吸引,也稱為離子偶極作用,也稱為離子偶極干。離子偶極作用是溶劑化的本質(zhì),一個離子可以形成多個離子偶極健康,結(jié)果離子被溶劑包圍,被溶劑包圍。質(zhì)子溶劑的溶劑化作用除了離子偶極健康外,還經(jīng)常有氫鍵作用。溶膠穩(wěn)定性原因,動力穩(wěn)定性:溶膠粒子聚合穩(wěn)定性:溶膠粒子傳記和擴散雙電層的溶劑化溶膠動力穩(wěn)定性和融合穩(wěn)定性之間的關(guān)系,3,溶膠的同步,定義:溶膠失去融合穩(wěn)定性,失去動力穩(wěn)定性的整個過程稱為同步。(1)電解質(zhì)聚合沉淀過程:高價的半離子的作用,思維:水槽值和水槽能力之間有什么關(guān)系?符號及價錢規(guī)則,符號規(guī)則:能凝聚溶膠的是電荷符號與膠體電荷符號相反的離子。價格規(guī)律:相反,符號離子價格越高,收斂作用越

11、大。Schulze-Hardy定律、膠體離子順序(lyotropic series)、相同價格的離子沉淀能力(主要是一價離子)也不同(例如H CS RB NH4)、(水玻璃(Na2SiO3)是硅酸鹽水溶液,添加適量的酸,然后凝固成硅膠(NA2SIO3 2HCL H2SIO3 NACL)。水基鉆井液本來流動性很好,但加入或放置電解質(zhì)后,會逐漸變稠,失去流動性。6,溶膠凝膠化和觸變,膠凝粒子形狀為雕塑或棒狀溶膠,粒子含量足夠高,添加適當(dāng)電解質(zhì)時,粒子部分脫溶劑作用導(dǎo)致凝聚,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),分散介質(zhì)包裹在其中,整個系統(tǒng)失去流動性。凝膠作用下得到的體系由凝膠,3.2) 3溶膠,8MMOL/L KCL,2

12、2MMMOL/L KCL,46 MMOL/L KCL,凝膠的基本知識,分類:(1)質(zhì)點之間的分子間力構(gòu)成(,)端面有陽電,水膜比較薄。在鉆井液中添加少量電解質(zhì),粘土懸浮體的電位下降,粒子之間的靜電斥力、水化膜斥力下降,產(chǎn)生端-面、端-端連接,形成連續(xù)的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)凝膠。此時鉆井液表觀粘度、剪切力急劇增加。球面,棒狀,線性,體形,凝膠的特征:網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的縫隙中充滿液體(分散介質(zhì))。外觀是半固態(tài)的,具有一定的彈性、強度、屈服值,因此失去了流動性。色散成網(wǎng)是連續(xù)的狀態(tài),色散介質(zhì)也是連續(xù)的狀態(tài)。色散上粒子間連接性質(zhì)和凝膠穩(wěn)定性之間的關(guān)系:凝膠色散上粒子之間由范德瓦斯重力或靜電重力形成的凝膠,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差,在外力作用下容易破壞,定置后結(jié)構(gòu)可以重新恢復(fù)。(David aser,Northern Exposure,美國電視電視劇),例如粘土鉆井液。大分子色散相粒子之間由氫鍵互連形成凝膠。牙齒結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,如蛋白質(zhì)、聚丙烯酰胺聚合物形成的凝膠。色散粒子通過化學(xué)鍵連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定,破壞牙齒

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