第四章-膠體化學(xué)(合)..ppt

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