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C03 胶粒体系的稳定性

目标:解释当胶粒体系中的平衡
被破坏后出现的现象。

胶粒体系中,胶粒相互间在不断靠近、碰撞,胶粒体系的稳定性由体系中的吸引力和排斥力决定。如果范德华吸引力大于库仑力或空间阻力的排斥力,胶粒体系中的粒子就会聚集。

在图C3中,上面三幅图说明固体微粒分散于液体中,形成悬浮液,液体为连续介质。在此,固体微粒聚集成絮状物。这种过程称为絮凝。

絮状物是有三维结构的胶粒聚集体,当它的比重比分散介质的大时,就会聚沉形成沉淀。这种沉淀不致密,很容易被再次搅拌开。但是无法恢复到最初的稳定的分散状态。

 


  液滴分散于液体连续介质中形成乳状液的聚集过程称为聚并。当分散液滴的比重比连续介质的小时,聚并后的小液滴会上升到液体表面,形成分离的液层。C3下图说明了这一过程。

人们为了维持胶粒体系的稳定性而力求避免微粒在碰撞中发生相分离。

向胶粒体系中加入离子或分子可提高胶粒的稳定性。这些添加物可以加强库仑力(静电力),或加强空间位阻排斥力,抵消范德华吸引力,从而阻止胶粒聚集。

但是,在很多情况下,形成一种三维的网状絮状物也会使乳状液或悬浮液稳定。这是由于絮状物可增加分散介质的黏度,而当分散介质的黏度大到一定程度时就能有效阻止沉淀或分层的发生。

事例:

1) 喝过牛奶柠檬茶的人都见到过茶水表面有凝乳,这是不稳定胶粒体系的一个很好例子,可以解释如下:

牛奶中加入酸(油脂液滴分散于水中的乳状液)后,会引起油滴表面电荷变化,从而破坏电荷平衡,因此油滴会在碰撞中聚结。因为油滴的比重比分散介质——茶水小,所以会浮在表面。

2) 早先黄油是用手在搅拌桶里搅拌牛奶制成的。搅拌会使体系温度升高,引起相互间碰撞次数增多; 同时,随着变热的油脂颗粒形状改变,增大了接触面积,最终吸引力超过库仑力和空间位阻排斥力,油脂颗粒会聚并和凝结在一起形成黄油。