粘土膠體化學ppt課件-閱讀頁
2025-05-18 01:31本頁面
【正文】 電荷總量等于膠核的電荷總量 ， 使得整個膠團呈電中性 。 法揚斯法則 ：當離子鍵固體從溶液中吸附離子時，若溶液中的離子能與固體中的異號離子形成難溶物，則這種離子優(yōu)先被吸附．這條規(guī)律叫法揚斯法則。 在布朗運動中，膠粒運動．而擴散層的反離子則由于與定勢離子的靜電引力減弱，擴散層變厚。雙電層中的反離子，一方面受到固體表面電荷的吸引，靠近固體表面；另一方面，由于反離子的熱運動，又有擴散到液相內(nèi)部去的能力。 在擴散雙電層中反離子的分布是不均勻的，靠近固體表面處密度高，形成緊密層 (吸附層 )，如圖 15. 距距j0jx距距距距距距距距距距距距距距距距距距+++++++++++++++++圖 15擴散雙電層示意圖 第一章 粘土膠體化學基礎(chǔ) 擴散雙電層：從固體表面到過剩正電荷為零的部分，由吸附層和擴散層兩部分組成。吸附層和擴散層的分界面稱為滑動面。 從固體表面到均勻液相的電勢降稱為表面電勢 ф 0；從滑動面到均勻液相的電勢降稱為 ξ — 電勢。 秒 /米 2 ， 1牛頓 （ 2）粘土溶膠 — 懸浮體雙電層的特點 如面所述，在蒙脫石和伊利石的晶格里，硅氧四面體晶片中部分 Si4+可被 Al3+取代，鋁氧八面體晶片中部分 A13+可被 Mg2+或 Fe2+等取代。若將這些粘土放到水里，吸附的陽離子便解離，向外擴散，結(jié)果形成了膠粒帶負電的擴散雙電層。 粘土層面上的雙電層結(jié)構(gòu) 第一章 粘土膠體化學基礎(chǔ) 粘土礦物晶體端面上裸露的原子結(jié)構(gòu)和層面上不同。 八面體處端部表面相當于鋁礬土 [A1(OH)3]顆粒的表面 。在這種情況下所形成的雙電層，其 電性與層面上相同 。但粘土懸浮體中常常有少量 Al3+存在，它將被吸附在硅氧四面體的破鍵處，從而使之帶正電。因為端面所帶的正電荷與粘土層面上帶的負電荷數(shù)量相比，是很少的。 需要指出的是： 粘土溶膠 — 懸浮體一般是堿性環(huán)境，端表面帶負電；平表面的雙電層占絕對優(yōu)勢。 壓縮程度與反離子濃度和價數(shù)有關(guān)： 反離子價數(shù)越高，壓縮增強；反離子濃度越大，壓縮增強越大。 4）電解質(zhì)對雙電層的壓縮作用 恒表面電荷型恒表面電勢型距離距離jj第一章 粘土膠體化學基礎(chǔ) 對于 因電離或吸附定勢離子形成的雙電層 ，隨著電解質(zhì)濃度增加， ξ 電位變小，雙電層變薄，但其表面電勢保持不變，這種雙電層成為 恒表面電勢型雙電層 。 5）離子交換吸附 指一種離子被吸附的同時，從吸附劑表面頂替出等當量的帶相同電荷的離子的過程。 第一章 粘土膠體化學基礎(chǔ) 粘土顆粒表面具有離子交換吸附的特性。例如，鈉蒙脫石表面的Na+可全部被水中的 Ca2+所交換；高嶺石表面的 H+可被水中的 Na+交換下來 離子交換吸附遵守如下規(guī)則： (1)帶正電的吸附劑交換吸附負離子；帶負電的吸附劑交換吸附陽離子。 (3)對同價陽離子：離子的水化能力越低或水化半徑越小，吸附能力越強。 故 pH對鉆井液性能影響很大 。物理吸附：指吸附劑與吸附質(zhì)通過分子間力而產(chǎn)生的吸附（包括氫鍵力）。 片狀粘土顆粒平表面存在晶格取代，在溶液中可交換陽離子的解離，使晶層表面帶負電，端表面斷鍵后的帶電性取決于介質(zhì) pH，酸性或中性帶正電，堿性下帶負電。 一般情況下， 粘土 — 水溶膠懸浮體（多數(shù)是指鉆井液）是堿性環(huán)境，對外顯負電性。 粘土晶層平表面吸附的補償陽離子可部分或全部被水中的其它陽離子所交換，是離子交換吸附，屬于化學吸附；水中的表面活性劑，高分子聚合物，無機鹽等都能在粘土表面吸附，也屬于化學吸附 。 粘土礦物吸水后體積增大的特性是膨脹性。 粘土的陽離子交換容量 （ CEC）： 每 100克干粘土所含可交換陽離子的總量。 第一章 粘土膠體化學基礎(chǔ) 粘土礦物本身的結(jié)構(gòu)： 它是起決定作用的，結(jié)構(gòu)決定了其晶層間連接力的強弱。 介質(zhì)的 pH值和含鹽量： PH值越高， ξ 電位越大，膨脹性越強，含鹽量越高或鹽的陽離子價數(shù)越大，壓縮雙電層作用越大， ξ 電位越小，膨脹性越弱。 粘土顆粒的膠結(jié)強度，粘土顆粒間膠結(jié)越強，水化分散能力越弱。 動力穩(wěn)定性：是指在重力作用下分散相粒子是否容易下沉的性質(zhì)。 聚結(jié)穩(wěn)定性 ：是指分散相粒子是否容易自動聚結(jié)變大的性質(zhì)。 二者是不同的概念，但又相互聯(lián)系。因此，失去聚結(jié)穩(wěn)定性，最終必然失去動力穩(wěn)定性。 第一章 粘土膠體化學基礎(chǔ) （ 2）影響聚結(jié)性的因素 膠體粒子之間的吸力能是永恒存在的。一般說來，外界因素很難改變吸引力的大小，然而改變分散介質(zhì)中電解質(zhì)的濃度與價態(tài)則可顯著影響膠粒之間的斥力位能。在中等電解質(zhì)濃度下 (圖中 b)，由于“ 遠程 ” 斥力能的作用，聚結(jié)過程延緩了。 第一章 粘土膠體化學基礎(chǔ) ② 反離子價數(shù)的影響 電解質(zhì)中起聚沉作用的，主要是與膠粒帶相反電荷的反離子， 反離子價數(shù)愈高，聚沉率愈高。對 高價離子，影響其聚沉能力的因素中，價數(shù)是主要的 ，離子大小的影響，相對地就不那么顯著了。 分子間引力（范德華力）導致聚結(jié)，分子間的引力越大，越易聚結(jié)。它們 對膠體有一定的穩(wěn)定作用 ，可以降低反離子的聚沉能力。 ⑤ 相互聚沉現(xiàn)象 一般情況下，帶相同電荷的兩種溶膠混合后沒有變化（有個別例外）。 第一章 粘土膠體化學基礎(chǔ) 作業(yè) 膠體、膠體化學的概念及主要研究對象？ 舉出氣溶膠、液溶膠、固溶膠的兩種實例？闡述膠體體系的基本特征？ 單位晶層、可交換陽離子、 CEC的概念？粘土礦物的主要性質(zhì)有哪些？ 為什么說高嶺石、伊利石是非膨脹性的粘土礦物，而蒙脫石是膨脹性粘土礦物？
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