原理
聚沉。
膠體穩定的原因是
膠粒帶有某種相同的電荷互相排斥,膠粒間無規則的
布朗運動也使膠粒穩定。因此,要使膠體聚沉,其原理就是:中和膠粒的電荷或加快其膠粒的熱運動以增加膠粒的結合機會。
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影響因素
1)
溶膠對
電解質很敏感,很少量的電解質可以引起溶膠聚沉,通常用
聚沉值來表示電解質的聚沉能力。聚沉值是在一定條件下剛剛足夠引起某種溶膠聚沉的電解質濃度,一般以mmol/L(毫摩/升)表示。
電解質的聚沉能力主要由(與粒子帶電符號)反號的離子的價數決定。此離子價數愈高,電解質的聚沉能力愈大。
①
舒爾策-哈迪價數規則:聚沉能力主要決定於與
膠粒帶相反電荷的電解質離子價數,不同價數(1、2、3價)的
反離子,其聚沉值的比例大約為100:1.6:0.14,約為(1/1):(1/2):(1/3),即聚沉值與反離子價數的六次方成反比。
②價數相同的離子聚沉能力也有所不同。例如,一些一價正
離子對負溶膠的聚沉能力可以排成如下次序:H
+>Cs
+>Rb
+>NH
4+>K
+>Na
+>Li
+而不同的一價負離子對正
溶膠的聚沉能力則有如下次序:F
->Cl
->Br
->NO
3->I
->SCN
->OH
-。
③同號離子對聚沉也有影響,這是因為同號離子與膠粒之間的強烈的范德華力而產生吸附,從而改變了膠粒的表面性能,降低了
反離子的聚沉能力。
2)
膠體的相互作用將
膠粒帶相反電荷的溶膠互相混合,也會發生聚沉。與
電解質的聚沉作用不同之處在於兩種溶膠用量應當恰好能使其所帶的總
電荷量相等時,才會完全聚沉,否則可能不完全聚沉,甚至不聚沉。
3)加熱膠體,能量升高,
膠粒運動加劇,它們之間碰撞機會增多,而使膠核對離子的
吸附作用減弱,即減弱膠體的穩定因素,導致膠體凝聚。
長時加熱,Fe(OH)
3膠體就發生凝聚而出現紅褐色沉澱。
常見聚沉方法
加電解質
在溶液中加入
電解質,這就增加了膠體中離子的總濃度,而給帶電荷的膠體
粒子創造了吸引相反電荷離子的有利條件,從而減少或中和原來膠粒所帶電荷,使它們失去了保持穩定的因素。這時由於粒子的
布朗運動,在相互碰撞時,就可以聚集起來,迅速沉降。
向
膠體中加入鹽時,其中的陽離子或陰離子能中和分散質微粒所帶的電荷,從而使分散質聚集成較大的微粒,在重力作用下形成沉澱析出。這種膠體形成沉澱析出的現象稱為膠體的聚沉(適用於
液溶膠)。
如用豆漿做豆腐時,在一定溫度下,加入CaSO
4(或其他
電解質溶液),豆漿中的膠體粒子帶的電荷被中和,其中的粒子很快聚集而形成
膠凍狀的豆腐(稱為
凝膠)。
一般說來,在加入電解質時,高價離子比低價離子使膠體凝聚的效率大。如:聚沉能力:
Fe(3+)>Ca(2+)>Na(+),PO4(3-)>SO4(2-)>Cl(1-)。
加相反電荷的膠粒
加入帶相反電荷的膠粒,也可以起到和加入電解質同樣的作用,使膠體聚沉。
如把Fe(OH)
3膠體加入
矽酸膠體中,兩種膠體均會發生凝聚。
加熱
加熱膠體,能量升高,膠粒運動加劇,它們之間碰撞機會增多,而使膠核對離子的
吸附作用減弱,即減弱膠體的穩定因素,導致膠體凝聚。
如長時間加熱時,Fe(OH)
3膠體就發生凝聚而出現紅褐色沉澱。
生活套用
膠凍狀豆腐
由豆漿做豆腐時,在一定溫度下,加入CaSO
4(或其他
電解質溶液),豆漿中的
膠體粒子帶的電荷被中和,其中的粒子很快聚集而形成
膠凍狀的豆腐(稱為
凝膠)。