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溶胶的电学性质

缺陷:把离子视为点电荷, 未考虑反离子的吸附及离子 e 的溶剂化。
(3)1924年,斯特恩修正
离子有一定大小;
静电引力,范德华引力。
.
(b) 古埃-查普曼模型
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(3)斯特恩模型
e(热力学电势)—由固体表面至
溶液本体间的电势差;
(斯特恩电势)—由斯特恩面
至溶液本体间的电势差;
电势(动电电势)—由滑动面至
四、溶胶的电学性质
1、带电界面的双电层结构
大多数固体物质与极性介质接触后,固体表面会带电, 由于静电引力作用,必然吸引异性电荷环绕其周围,从而 在固、液两相界面间形成双电层,使得溶胶表现出各种电 学性质(电泳,电渗,流动电势,沉降电势)。 电荷可能来源于
离子吸附 ——固体从溶液中选择性吸附某种离子;
且常加入油溶性电解质,增加介质的 电导,降低或消除流动电势。
.
图10-9 流动电势
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◆ 沉降电势 —由于分散相粒子(固体粒子或液滴)
在分散介质中沉降使流体的表面层与底层之间产生的电 势差。
沉降电势是电泳的逆现象。
++ + ++
+++
●贮油罐为何加入有机电解质?
——油中常含有水滴,而油的电 导率很小,水滴沉降会形成很高 的沉降电势,危险。
+
+ +
++ +
+ +
--
-
-
-
-
-
-
-
-
+
-- -
- ---
扩散层 斯特恩层(紧密层)
滑动面
固相
紧密层
[(AgI)mnAg+ (n-x)NO3-]x+
胶核
扩散层 xNO3-
溶液 本体
胶粒
胶团
注意电量平衡
.
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NO3-
NO3Ag +
Ag +
Ag + (AgI)m
NO3-
NO3Ag +
++++++ ++ +
.
++ + ++
+++
V
图10-10 沉降电势
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★四种电动现象的相互联系:
电→动
粒子 电泳 动 电渗 静
介质 静 沉降电势 动 流动电势
动→电
总之,溶胶的电学性质都与固相和液相间 的相对移动有关。
.
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溶液本体间的电势差;
固体表面 斯特恩面 滑动面
+
+ +
+ ++ ++ + ++ +
+ +
--
-
++ +
-
-
-
-
-
-
-
+
-- -
- ---
δ
扩散层
e
斯特恩层(紧密层)
可见, 电势与 相差甚小,
但含义不同。只有固、液两相发
生相对移动时,才呈现 电势。
(c)斯特恩模型
.
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电势(动电电势)—由滑动面至溶液本体间的电势差;
➢ 电势的大小,反映了胶粒的带电程度 电势越高,胶粒带电越多,扩散层越厚。
➢ 若电解质浓度增加,反离子数目↑,扩散层↓,
电势数值↓;
当电解质浓度足够大, 电势甚至可为零(等电点/态)。
此时胶体质点不带电,不会发生电动现象,非常容易聚沉。
.
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(4)博克里斯模型 (1963年)
IHP(内亥姆霍茨层 )— 由特性吸附离子和水分 子构成的内紧密层;
向稀的KI 溶液中滴加少量AgNO3溶液,制备AgI 溶胶, 胶粒带负电。
胶团结构
[ (AgI)m nI- •(n-x)K+]x- • xK+
.
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3、电动现象
重点掌握
由于胶粒是带电的,在外加电场或压力作用下, 会产生电动现象。
包括
电泳
电渗 ——导致胶粒和扩散层相对分离。
流动电势
沉降电势
.
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固相不动)。
• 电解质对电渗影响显著:增加电解质,电渗速度降低 以至变成零,甚至改变液体流动方向。
.
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◇ 流动电势 —在外加压力下,迫使液体流经相对
静止的固体表面(如毛细管)而产生的电势。
说明:
(1)流动电势是电渗的逆现象; (2)流动电势的大小与介质的电导 率成反比。
◎泵送汽油时规定必须接地;
◆ 电泳—在外加电场作用下,
++ +
带电的分散相粒子在分散介质
中定向移动的现象。
+
++ +++
++ + ++ +++

图10-7 电泳
说明:
(1)电泳证明胶粒是带电质对电泳影响显著:增加电解质,电泳速度降低 以至变成零,甚至改变胶粒带电符号。
.
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★溶胶电泳现象的应用:
+ +
固体表面
斯特恩面
滑动面
+ + +
--
-
-
-
-
-
-
-
-
+ +
+ +
-- -
- ---
扩散层 斯特恩层(紧密层)
碘化银胶团剖面图(AgNO3为稳定剂)
.
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★ 胶粒带电规律:
(1)优先吸附与溶胶粒子中某一组成相同的离子;
(2)否则,一般先吸附水化能力较弱的阴离子,故带负 电荷的胶粒居多。
• 举例:
固体表面
紧密层
IHP OHP
– 滑动面
+
水化阳离子
+

特性吸附阴离子
OHP(外亥姆霍茨层 )— 由水化反离子构成的外 紧密层。
+
+ –
第一层水分子 第二层水分子
(d) 博克里斯模型
.
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重点掌握
2、溶胶的胶团结构
将少量KI 溶液滴加至AgNO3 溶液中形成AgI 正溶胶:
+ ++ ++ + ++ +
固体物质的电离 ——如蛋白质中的氨基酸分子; 离子溶解
.
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◆双电层结构的发展史:
(1)1879年,亥姆霍茨 平板电容器模型
+ ++ ++ + ++ +
固体表面
-
e
. 图10-4 (a)平板电容器模型
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+ ++ ++ + ++ +
(2)1910年,古埃-查普曼 扩散双电层模型
原因:静电引力和热运动。
➢ 分离操作、分析鉴定
(如纸上电泳、凝胶电泳、高效毛细管电泳) ➢ 通过胶粒电泳速度的测定可求算溶胶的ζ电势
设胶粒半径为r,双电层厚度为κ-1,
当r/κ-1 <<1 时,球形胶粒的电泳速度υ与电场强度E,介质粘
度η,介质介电常数ε与胶粒的ζ电势的关系为:
E 6
当r/κ-1>100 时,对棒形胶粒,有: E 4
.
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物理化学实验
胶体的制备及胶体电泳速度的测定
实验方法:界面移动法 实验仪器:拉比诺维奇-付其曼
U型电泳仪 实验内容:
1.凝聚法制备Fe(OH)3溶胶 2.制备半透膜并进行溶胶的纯化 3.测定电泳速度
.
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◇ 电渗-在外加电场
作用下,分散介质通过 多孔膜或极细的毛细管 移动的现象(此时带电的
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