物理化學(xué)課件及考試習(xí)題 試卷 答案第十一章 膠體化學(xué)

1、2022-4-30基本概念基本概念膠體體系的制備膠體體系的制備膠體體系的光學(xué)性質(zhì)膠體體系的光學(xué)性質(zhì)膠體系統(tǒng)的動力性質(zhì)膠體系統(tǒng)的動力性質(zhì)膠體系統(tǒng)的電學(xué)性質(zhì)膠體系統(tǒng)的電學(xué)性質(zhì)溶膠的穩(wěn)定性與聚沉溶膠的穩(wěn)定性與聚沉 把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成分散體系。其中，被分散的物質(zhì)稱為分散相（dispersed phase），另一種物質(zhì)稱為分散介質(zhì)（dispersing medium)。例如：云，牛奶，珍珠分散相與分散介質(zhì)分散相與分散介質(zhì)分散體系分類分散體系分類分類體系通常有三種分類方法：分子分散體系膠體分散體系粗分散體系按分散相粒子的大小分類：按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類：液溶膠固溶膠氣溶膠按膠體

2、溶液的穩(wěn)定性分類： 憎液溶膠親液溶膠1.分子分散體系 分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，沒有界面，是均勻的單相，分子半徑大小在10-9 m以下 。通常把這種體系稱為真溶液，如CuSO4溶液。2.膠體分散體系 分散相粒子的半徑在1 nm100 nm之間的體系。目測是均勻的，但實(shí)際是多相不均勻體系。也有的將1 nm 1000 nm之間的粒子歸入膠體范疇。3.粗分散體系 當(dāng)分散相粒子大于1000 nm,目測是混濁不均勻體系，放置后會沉淀或分層，如黃河水。1.溶膠 半徑在1 nm100 nm之間的難溶物固體粒子分散在液體介質(zhì)中，有很大的相界面，易聚沉，分散相與分散介質(zhì)不同相，是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定

3、體系。 一旦將介質(zhì)蒸發(fā)掉，再加入介質(zhì)就無法再形成溶膠，是 一個不可逆體系，如氫氧化鐵溶膠、碘化銀溶膠等。 這是膠體分散體系中主要研究的內(nèi)容。2.高分子溶液 半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的高分子溶解在合適的溶劑中，一旦將溶劑蒸發(fā)，高分子化合物凝聚，再加入溶劑，又可形成溶膠，分散相與分散介質(zhì)同相，親液溶膠是熱力學(xué)上穩(wěn)定、可逆的體系。3.締合膠體（有時也稱為膠體電解質(zhì)）分散相是由表面活性劑締合而成的膠束。通常以水作為分散介質(zhì)，膠束中表面活性劑的親油基團(tuán)向里，親水基團(tuán)向外，分散相與分散介質(zhì)之間有很好的親和性，因此也是一類均相的熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。1.液溶膠 將液體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時，

4、則形成不同的液溶膠：A.液-固溶膠 如油漆，AgI溶膠B.液-液溶膠 如牛奶，石油原油等乳狀液C.液-氣溶膠 如泡沫2.固溶膠 將固體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時，則形成不同的固溶膠：A.固-固溶膠 如有色玻璃，不完全互溶的合金B(yǎng).固-液溶膠 如珍珠，某些寶石C.固-氣溶膠 如泡沫塑料，沸石分子篩3.氣溶膠 將氣體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當(dāng)分散相為固體或液體時，形成氣-固或氣-液溶膠，但沒有氣-氣溶膠，因?yàn)椴煌臍怏w混合后是單相均一體系，不屬于膠體范圍.A.氣-固溶膠 如煙，含塵的空氣B.氣-液溶膠 如霧，云憎液溶膠的特性憎液溶膠的特性（1）特有的分散程度 粒子的大小在10

5、-910-7 m之間，因而擴(kuò)散較慢，不能透過半透膜，滲透壓低但有較強(qiáng)的動力穩(wěn)定性 和乳光現(xiàn)象。（2）多相不均勻性 具有納米級的粒子是由許多離子或分子聚結(jié)而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有的保持了該難溶鹽的原有晶體結(jié)構(gòu)，而且粒子大小不一，與介質(zhì)之間有明顯的相界面，比表面很大。（3）熱力學(xué)不穩(wěn)定性 因?yàn)榱Ｗ有?，比表面大，表面自由能高，是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，有自發(fā)降低表面自由能的趨勢，即小粒子會自動聚結(jié)成大粒子。 制備溶膠必須使分散相粒子的大小落在膠體分散體系的范圍之內(nèi)，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。制備方法大致可分為兩類： （1）分散法 用機(jī)械、化學(xué)等方法使固體的粒子變小。 （2）凝聚法 使分子或離子聚結(jié)成膠粒10.1 膠體

6、系統(tǒng)的制備膠體系統(tǒng)的制備用這兩種方法直接制出的粒子稱為原級粒子。 視具體制備條件不同，這些粒子又可以聚集成較大的次級粒子。 通常所制備的溶膠中粒子的大小不是均一的，是一個多級分散體系。1 分散法（1）.研磨法 用機(jī)械粉碎的方法將固體磨細(xì)。 這種方法適用于脆而易碎的物質(zhì)，對于柔韌性的物質(zhì)必須先硬化后再粉碎。例如，將廢輪胎粉碎，先用液氮處理，硬化后再研磨。 膠體磨的形式很多，其分散能力因構(gòu)造和轉(zhuǎn)速的不同而不同。轉(zhuǎn)速約每分鐘1萬 2萬轉(zhuǎn)。 A為空心轉(zhuǎn)軸，與C盤相連，向一個方向旋轉(zhuǎn)，B盤向另一方向旋轉(zhuǎn)。 分散相、分散介質(zhì)和穩(wěn)定劑從空心軸A處加入，從C盤與B盤的狹縫中飛出，用兩盤之間的應(yīng)切力將固體粉碎，

7、可得1000 nm左右的粒子。 膠溶法又稱解膠法，僅僅是將新鮮的凝聚膠粒重新分散在介質(zhì)中形成溶膠，并加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑。 這種穩(wěn)定劑又稱膠溶劑。根據(jù)膠核所能吸附的離子而選用合適的電解質(zhì)作膠溶劑。 這種方法一般用在化學(xué)凝聚法制溶膠時，為了將多余的電解質(zhì)離子去掉，先將膠粒過濾，洗滌，然后盡快分散在含有膠溶劑的介質(zhì)中，形成溶膠。 例如：AgCl (新鮮沉淀） AgCl(溶膠）AgNOKCl3加或 Fe(OH)3（新鮮沉淀） Fe(OH)3 (溶膠）3FeCl加 （3）.超聲分散法 這種方法目前只用來制備乳狀液。 如圖所示，將分散相和分散介質(zhì)兩種不混溶的液體放在樣品管4中。樣品管固定在變壓器油浴中。 在

8、兩個電極上通入高頻電流，使電極中間的石英片發(fā)生機(jī)械振蕩，使管中的兩個液相均勻地混合成乳狀液。 電弧法主要用于制備金、銀、鉑等金屬溶膠。制備過程包括先分散后凝聚兩個過程。（4）.電弧法 將金屬做成兩個電極，浸在水中，盛水的盤子放在冷浴中。在水中加入少量NaOH 作為穩(wěn)定劑。 制備時在兩電極上施加 100V 左右的直流電，調(diào)節(jié)電極之間的距離，使之發(fā)生電火花，這時表面金屬蒸發(fā)，是分散過程，接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。 （1）.化學(xué)凝聚法 通過各種化學(xué)反應(yīng)使生成物呈過飽和狀態(tài)，使初生成的難溶物微粒結(jié)合成膠粒，在少量穩(wěn)定劑存在下形成溶膠，這種穩(wěn)定劑一般是某一過量的反應(yīng)物。例如：A.復(fù)分解反應(yīng)制

9、硫化砷溶膠 2H3AsO3（稀）+ 3H2S As2S3（溶膠）+6H2OB.水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠 FeCl3 （?。?3H2O （熱） Fe(OH)3 （溶膠）+3HCl C.氧化還原反應(yīng)制備硫溶膠 2H2S(稀）+ SO2(g) 2H2O +3S (溶膠） Na2S2O3 +2HCl 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶膠） E.離子反應(yīng)制氯化銀溶膠 AgNO3（?。? KCl（?。?AgCl (溶膠） +KNO3D.還原反應(yīng)制金溶膠 2HAuCl4(稀）+ 3HCHO +11KOH 2Au(溶膠）+3HCOOK + 8KCl + 8H2O （2）.物理凝聚法 A. 過飽和法 利用

10、物質(zhì)在不同溶劑中溶解度的顯著差別來制備溶膠，而且兩種溶劑要能完全互溶。 例1.松香易溶于乙醇而難溶于水，將松香的乙醇溶液滴入水中可制備松香的水溶膠 。 例2.將硫的丙酮溶液滴入90左右的熱水中，丙酮蒸發(fā)后，可得硫的水溶膠。例圖：將汞的蒸氣通入冷水中就可以得到汞的水溶膠。4金屬鈉，2苯,5液氮。 B.蒸氣驟冷法羅金斯基等人利用下列裝置，制備堿金屬的苯溶膠。 先將體系抽真空，然后適當(dāng)加熱管2和管4，使鈉和苯的蒸氣同時在管5 外壁凝聚。除去管5中的液氮，凝聚在外壁的混合蒸氣融化，在管3中獲得鈉的苯溶膠。 在制備溶膠的過程中，常生成一些多余的電解質(zhì)，如制備 Fe(OH)3溶膠時生成的HCl。 少量電解

11、質(zhì)可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過多的電解質(zhì)存在會使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。 凈化的方法主要有滲析法和超過濾法。 （1）滲析法簡單滲析 將需要凈化的溶膠放在羊皮紙或動物膀胱等半透膜制成的容器內(nèi)，膜外放純?nèi)軇?利用濃差因素，多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲透，經(jīng)常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。 如將裝有溶膠的半透膜容器不斷旋轉(zhuǎn)，可以加快滲析速度。電滲析 為了加快滲析速度，在裝有溶膠的半透膜兩側(cè)外加一個電場，使多余的電解質(zhì)離子向相應(yīng)的電極作定向移動。溶劑水不斷自動更換，這樣可以提高凈化速度。這種方法稱為電滲析法。 用半透膜作過濾膜，利用吸濾或加壓的方法使膠粒與含有雜質(zhì)的介質(zhì)在壓差作

12、用下迅速分離。（2）超過濾法 將半透膜上的膠粒迅速用含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)再次分散。10.2膠體的光學(xué)性質(zhì) 當(dāng)光束通過分散體系時，一部分自由地通過，一部分被吸收、反射或散射?？梢姽獾牟ㄩL約在400700 nm之間。 （1）當(dāng)光束通過粗分散體系，由于粒子大于入射光的波長，主要發(fā)生反射，使體系呈現(xiàn)混濁。 （2）當(dāng)光束通過膠體溶液，由于膠粒直徑小于可見光波長，主要發(fā)生散射，可以看見乳白色的光柱。 （3）當(dāng)光束通過，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，。 Tyndall效應(yīng)實(shí)際上已成為判別溶膠與分子溶液的最簡便的方法。 1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會聚光通過溶膠，從側(cè)面（即與光束垂直的方

13、向）可以看到一個發(fā)光的圓錐體，這就是Tyndall效應(yīng)。其他分散體系也會產(chǎn)生一點(diǎn)散射光，但遠(yuǎn)不如溶膠顯著。 丁達(dá)爾效應(yīng) 1871年，Rayleigh研究了大量的光散射現(xiàn)象，對于粒子半徑在47nm以下的溶膠，導(dǎo)出了單位體積溶膠的散射光強(qiáng)度計算公式，稱為Rayleigh公式：22222200222049() (1 cos)22nnV CIIlnn式中：I0 入射光強(qiáng)度， C 單位體積中粒子數(shù) 入射光波長， V 每個粒子的體積 分散相折射率， 分散介質(zhì)的折射率n0n 從Rayleigh公式可得出如下結(jié)論：2. 散射光強(qiáng)度與入射光波長的四次方成反比。入射光波長愈短，散射愈顯著。所以可見光中，藍(lán)、紫色光

14、散射作用強(qiáng)。3.分散相與分散介質(zhì)的折射率相差愈顯著，則散射作用亦愈顯著。4.散射光強(qiáng)度與單位體積中的粒子數(shù)成正比。1.散射光強(qiáng)度與粒子的體積平方成正比?？设b別分散系統(tǒng)的種類 瑞利，英國人。他對一些氣體的密度進(jìn)行了反復(fù)認(rèn)真的研究，并由此于1895年發(fā)現(xiàn)了氬元素。因此，獲得1904年諾貝爾物理學(xué)獎。2121ccII 保持粒子大小相同 如果已知一種溶液的散射光強(qiáng)度和濃度，測定未知溶液的散射光強(qiáng)度，就可以知道其濃度，這就是乳光計。 普通顯微鏡分辨率不高，只能分辨出半徑在200 nm以上的粒子，所以看不到膠體粒子。 超顯微鏡分辨率高，可以研究半徑為5150 nm的粒子。但是， 超顯微鏡觀察的不是膠粒本身

15、，而是觀察膠粒發(fā)出的散射光。是目前研究憎液溶膠非常有用的手段之一。 1. 狹縫式 照射光從碳弧光源射擊，經(jīng)可調(diào)狹縫后，由透鏡會聚，從側(cè)面射到盛膠體溶液的樣品池中。 超顯微鏡的目鏡看到的是膠粒的散射光。如果溶液中沒有膠粒，視野將是一片黑暗。 2. 有心形聚光器 這種超顯微鏡有一個心形腔，上部視野涂黑，強(qiáng)烈的照射光通入心形腔后不能直接射入目鏡，而是在腔壁上幾經(jīng)反射，改變方向，最后從側(cè)面會聚在試樣上。目鏡在黑暗的背景上看到的是膠粒發(fā)出的的散射光。 從超顯微鏡可以獲得哪些有用信息？（1） 可以測定球狀膠粒的平均半徑。（2） 間接推測膠粒的形狀和不對稱性。例如，球狀 粒子不閃光，不對稱的粒子在向光面變化

16、時有 閃光現(xiàn)象。（3） 判斷粒子分散均勻的程度。粒子大小不同，散 射光的強(qiáng)度也不同。（4） 觀察膠粒的布朗運(yùn)動 、電泳、沉降和凝聚等 現(xiàn)象。3143mr 1827 年植物學(xué)家布朗（Brown)用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運(yùn)動。 后來又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、 化石、金屬等的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運(yùn)動為布朗運(yùn)動。 但在很長的一段時間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒有得到闡明。 10.3 膠體系統(tǒng)的動力性質(zhì)膠體系統(tǒng)的動力性質(zhì) 1903年發(fā)明了超顯微鏡，為研究布朗運(yùn)動提供了物質(zhì)條件。 用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則“之”字形的運(yùn)動，從而能夠測出在一定時間內(nèi)粒子的

17、平均位移。 通過大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，布朗運(yùn)動越激烈。其運(yùn)動激烈的程度不隨時間而改變，但隨溫度的升高而增加。 1905年和1906年愛因斯坦（Einstein)和斯莫魯霍夫斯基（Smoluchowski)分別闡述了Brown運(yùn)動的本質(zhì)。 認(rèn)為Brown運(yùn)動是分散介質(zhì)分子以不同大小和不同方向的力對膠體粒子不斷撞擊而產(chǎn)生的，由于受到的力不平衡，所以連續(xù)以不同方向、不同速度作不規(guī)則運(yùn)動。隨著粒子增大，撞擊的次數(shù)增多，而作用力抵消的可能性亦大。當(dāng)半徑大于5 m，Brown運(yùn)動消失。 Einstein認(rèn)為，溶膠粒子的Brown運(yùn)動與分子運(yùn)動類似，平均動能為 。并假設(shè)粒子是球形的，運(yùn)用分子運(yùn)動論的

18、一些基本概念和公式，得到Brown運(yùn)動的公式為：32kT式中 是在觀察時間t內(nèi)粒子沿x軸方向的平均位移；xr為膠粒的半徑；為介質(zhì)的粘度；L為阿伏加德羅常數(shù)。 123RTtxLr 這個公式把粒子的位移與粒子的大小、介質(zhì)粘度、溫度以及觀察時間等聯(lián)系起來。 膠粒也有熱運(yùn)動，因此也具有擴(kuò)散和滲透壓。只是溶膠的濃度較稀，這種現(xiàn)象很不顯著。 如圖所示，在CDFE的桶內(nèi)盛溶膠，在某一截面AB的兩側(cè)溶膠的濃度不同，C1C2。 由于分子的熱運(yùn)動和膠粒的布朗運(yùn)動，可以觀察到膠粒從C1區(qū)向C2區(qū)遷移的現(xiàn)象，這就是膠粒的擴(kuò)散作用。設(shè)通過AB面的擴(kuò)散的量為n，則擴(kuò)散速度為 ，它與濃度梯度和AB截面積As成正比。ddnt

19、 如圖所示，設(shè)任一平行于AB面的截面上濃度是均勻的，但水平方向自左至右濃度變稀，梯度為 。ddcx這就是斐克第一定律。 式中D為擴(kuò)散系數(shù)，其物理意義為：單位濃度梯度、單位時間內(nèi)通過單位截面積的質(zhì)量。 式中負(fù)號表示擴(kuò)散發(fā)生在濃度降低的方向， 0。ddcxddntdd= -ddsncDAtx 用公式表示為： 如圖，設(shè)截面為單位面積， 為時間t 內(nèi)在水平方向的平均位移。截面間的距離均為 。xx 找出距AB面 處的兩根虛線，其濃度恰好為 和 。12x2c1c 在t 時間內(nèi)，從兩個方向通過AB面的粒子數(shù)分別為 和 ，因 ，則自左向右通過AB面的凈粒子數(shù)為：221cx21cc 112xc2121111()

20、222ccxcxxc設(shè) 很小，濃度梯度：x12ddcccxxtxccDccx)()(21212122xDt這就是Einstein-Brown 位移方程。從布朗運(yùn)動實(shí)驗(yàn)測出 ，就可求出擴(kuò)散系數(shù)D。x則擴(kuò)散通過AB面的凈粒子數(shù)與濃度梯度和擴(kuò)散時間t 成正比，得到 ：將布朗運(yùn)動公式代入：) 3(21rtLRTx 16RTDLr從上式可以求粒子半徑 r。已知 r 和粒子密度 ，可以計算粒子的質(zhì)量及摩爾質(zhì)量。32316234 DLRTrm343MrL 32162 DRTL1.290K時在超顯微鏡下測得藤黃水溶膠中的膠粒每10s沿x軸的平均位移為6m，溶膠的粘度為0.0011Pa/s,求膠粒半徑。 溶膠是

21、高度分散體系，膠粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗運(yùn)動促使?jié)舛融呌诰弧?當(dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相等時，粒子的分布達(dá)到平衡，粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，如圖所示。 這種平衡稱為沉降平衡。 這就是高度分布公式。粒子質(zhì)量愈大，其平衡濃度隨高度的降低亦愈大。120121lnhhRTMgCC對于大氣，由于p2/p1=C2/C1，1（0/）=1，則：RThhMgpp1212ln例 某金溶膠在298K時達(dá)沉降平衡，在某一高度粒子的密度為8.89108 m3 ,在上升0.001m粒子密度為1.08108 m3 。設(shè)粒子為球形,金的密度為1.93104 kg/m3 ，水的密度為1.0 103 k

22、g/m3 ,試求:1. 膠粒的平均半徑及平均摩爾質(zhì)量。 2. 使粒子的密度下降一半,需上升的高度。10.4 溶膠系統(tǒng)的電學(xué)性質(zhì)溶膠系統(tǒng)的電學(xué)性質(zhì)膠粒帶電的本質(zhì)膠粒帶電的本質(zhì) （1）膠粒在形成過程中，膠核優(yōu)先吸附某種離子，使膠粒帶電。 （2） 離子型固體電解質(zhì)形成溶膠時，由于正、負(fù)離子溶解量不同，使膠粒帶電。 例如：將AgI制備溶膠時，由于Ag+較小，活動能力強(qiáng)，比I-容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使膠粒帶負(fù)電。 例如：在AgI溶膠的制備過程中，如果AgNO3過量，則膠核優(yōu)先吸附Ag+離子，使膠粒帶正電；如果KI過量，則優(yōu)先吸附I -離子，膠粒帶負(fù)電。 （3） 可電離的大分子溶膠，由于大分子本身發(fā)生電

23、離，而使膠粒帶電。 例如蛋白質(zhì)分子，有許多羧基和胺基，在pH較高的溶液中，離解生成PCOO-離子而負(fù)帶電；在pH較低的溶液中，生成P-NH3+離子而帶正電。 在某一特定的pH條件下，生成的-COO-和-NH3+數(shù)量相等，蛋白質(zhì)分子的凈電荷為零，這pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn) 。 當(dāng)固體與液體接觸時，可以是固體從溶液中選擇性吸附某種離子，也可以是固體分子本身發(fā)生電離作用而使離子進(jìn)入溶液，以致使固液兩相分別帶有不同符號的電荷，在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。 對于雙電層的具體結(jié)構(gòu)，一百多年來不同學(xué)者提出了不同的看法。最早于1879年Helmholz提出平板型模型； 1910年Gouy和1913年Chapma

24、n修正了平板型模型，提出了擴(kuò)散雙電層模型；后來Stern又提出了Stern模型。平板型模型平板型模型 亥姆霍茲認(rèn)為固體的表面電荷與溶液中帶相反電荷的（即反離子）構(gòu)成平行的兩層，如同一個平板電容器。整個雙電層厚度為0 。 固體表面與液體內(nèi)部的總的電位差即等于熱力學(xué)電勢0 ，在雙電層內(nèi)，熱力學(xué)電勢呈直線下降。 在電場作用下，帶電質(zhì)點(diǎn)和溶液中的反離子分別向相反方向運(yùn)動。 這模型過于簡單，由于離子熱運(yùn)動，不可能形成平板電容器。擴(kuò)散雙電層模型擴(kuò)散雙電層模型 Gouy和Chapman認(rèn)為，由于正、負(fù)離子靜電吸引和熱運(yùn)動兩種效應(yīng)的結(jié)果，溶液中的反離子只有一部分緊密地排在固體表面附近，相距約一、二個離子厚度稱

25、為緊密層； 另一部分離子按一定的濃度梯度擴(kuò)散到本體溶液中，離子的分布可用玻茲曼公式表示，稱為擴(kuò)散層。雙電層由緊密層和擴(kuò)散層構(gòu)成。移動的切動面為AB面。而根據(jù)波耳茲曼定律，x處的電勢xe 0其中1具有雙電層厚度的物理意義。 Stern對擴(kuò)散雙電層模型作進(jìn)一步修正。 他認(rèn)為吸附在固體表面的緊密層約有一、二個分子層的厚度，后被稱為Stern層； 由反號離子電性中心構(gòu)成的平面稱為Stern平面。 由于離子的溶劑化作用，膠粒在移動時，緊密層會結(jié)合一定數(shù)量的溶劑分子一起移動，所以滑移的切動面由比Stern層略右的曲線表示。從固體表面到Stern平面，電位從0直線下降為 。 在Stern模型中，帶有溶劑化層

26、的滑移界面與溶液之間的電位差稱為 電位。電動電勢亦稱為 電勢。 在擴(kuò)散雙電層模型中，切動面AB與溶液本體之間的電位差為 電位； 電位總是比熱力學(xué)電位低，外加電解質(zhì)會使 電位變小甚至改變符號。只有在質(zhì)點(diǎn)移動時才顯示出 電位，所以又稱電動電勢。 帶電的固體或膠粒在移動時，移動的切動面與液體本體之間的電位差稱為電動電勢。 膠粒在重力場作用下發(fā)生沉降，而產(chǎn)生沉降電勢；帶電的介質(zhì)發(fā)生流動，則產(chǎn)生流動電勢。這是因動而產(chǎn)生電。 以上四種現(xiàn)象都稱為電動現(xiàn)象。 由于膠粒帶電，而溶膠是電中性的，則介質(zhì)帶與膠粒相反的電荷。在外電場作用下，膠粒和介質(zhì)分別向帶相反電荷的電極移動，就產(chǎn)生了電泳和電滲的電動現(xiàn)象，這是因電而

27、動。 影響電泳的因素有：帶電粒子的大小、形狀；粒子表面電荷的數(shù)目；介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度，pH值和粘度；電泳的溫度和外加電壓等。 帶電膠?；虼蠓肿釉谕饧与妶龅淖饔孟孪驇喾措姾傻碾姌O作定向移動的現(xiàn)象稱為電泳。 從電泳現(xiàn)象可以獲得膠?；虼蠓肿拥慕Y(jié)構(gòu)、大小和形狀等有關(guān)信息。 EvuEv 其中其中u為膠核的電遷移率，為膠核的電遷移率，為介質(zhì)的為介質(zhì)的介電常數(shù)，介電常數(shù)， 為介質(zhì)的粘度。為介質(zhì)的粘度。 51.Evu界面移動電泳儀界面移動電泳儀 首先在漏斗中裝上待測溶膠，U型管下部活塞內(nèi)徑與管徑相同。 實(shí)驗(yàn)開始時，打開底部活塞，使溶膠進(jìn)入U型管，當(dāng)液面略高于左、右兩活塞時即關(guān)上，并把多余溶膠吸走。

28、在管中加入分散介質(zhì)，使兩臂液面等高。 小心打開活塞 ，接通電源，觀察液面的變化。若是無色溶膠，必須用紫外吸收等光學(xué)方法讀出液面的變化。 根據(jù)通電時間和液面升高或下降的刻度計算電泳速度。 另外要選擇合適的介質(zhì)，使電泳過程中保持液面清晰。 在外加電場作用下，帶電的介質(zhì)通過多孔膜或半徑為110 nm的毛細(xì)管作定向移動，這種現(xiàn)象稱為電滲。 外加電解質(zhì)對電滲速度影響顯著，隨著電解質(zhì)濃度的增加，電滲速度降低，甚至?xí)淖冸姖B的方向。 電滲方法有許多實(shí)際應(yīng)用，如溶膠凈化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。 在U型管1,2中盛電解質(zhì)溶液，將電極5,6接通直流電后，可從有刻度的毛細(xì)管 4中，準(zhǔn)確地讀出液面的變化。 圖

29、中，3為多孔膜，可以用濾紙、玻璃或棉花等構(gòu)成；也可以用氧化鋁、碳酸鋇、AgI等物質(zhì)構(gòu)成。 如果多孔膜吸附陰離子，則介質(zhì)帶正電，通電時向陰極移動；反之，多孔膜吸附陽離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向陽極移動。 含有離子的液體在加壓或重力等外力的作用下，流經(jīng)多孔膜或毛細(xì)管時會產(chǎn)生電勢差。 這種因流動而產(chǎn)生的電勢稱為流動電勢。 因?yàn)楣鼙跁侥撤N離子，使固體表面帶電，電荷從固體到液體有個分布梯度。 在用泵輸送原油或易燃化工原料時，要使管道接地或加入油溶性電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，防止流動電勢可能引發(fā)的事故。 當(dāng)外力迫使擴(kuò)散層移動時，流動層與固體表面之間會產(chǎn)生電勢差，當(dāng)流速很快時，有時會產(chǎn)生電火花。 在重力場的作用下，

30、帶電的分散相粒子，在分散介質(zhì)中迅速沉降時，使底層與表面層的粒子濃度懸殊，從而產(chǎn)生電勢差，這就是沉降電勢。 貯油罐中的油內(nèi)常會有水滴，水滴的沉降會形成很高的電勢差，有時會引發(fā)事故。通常在油中加入有機(jī)電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，降低沉降電勢。 形成憎液溶膠的必要條件是： （1）分散相的溶解度要小； （2）還必須有穩(wěn)定劑存在，否則膠粒易聚結(jié)而 聚沉。 膠粒的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，先有一定量的難溶物分子聚結(jié)形成膠粒的中心，稱為膠核； 然后膠核選擇性的吸附穩(wěn)定劑中的一種離子，形成緊密吸附層；由于正、負(fù)電荷相吸，在緊密層外形成反號離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電荷的膠粒； 膠粒與擴(kuò)散層中的反號離子，形成一個電中

31、性的膠團(tuán)。 膠核吸附離子是有選擇性的，首先吸附與膠核中相同的某種離子，用同離子效應(yīng)使膠核不易溶解。 若無相同離子，則首先吸附水化能力較弱的負(fù)離子，所以自然界中的膠粒大多帶負(fù)電，如泥漿水、豆?jié){等都是負(fù)溶膠。 例1：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 過量的 KI 作穩(wěn)定劑 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式 ： (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ |_| |_|膠核膠粒（帶負(fù)電）膠團(tuán)（電中性）膠核膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)的圖示式：例2：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 過量的 AgNO3 作穩(wěn)定劑 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)表達(dá)式： (AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 |_|_|膠核膠粒（帶正電）膠團(tuán)（電中性）膠核膠粒膠團(tuán) 膠團(tuán)的圖示式： 作為憎液溶膠基本質(zhì)點(diǎn)的膠粒并非都是球形，而膠粒的形狀對膠體性質(zhì)有重要影響。 質(zhì)點(diǎn)為球形的，流動性較好；若為帶狀的，則流動性較差，易產(chǎn)生觸變現(xiàn)象。例如：（1）聚苯乙烯膠乳是球形質(zhì)點(diǎn)（2） V2O5 溶膠是帶狀的質(zhì)點(diǎn)（3） Fe(OH)3 溶膠是絲狀的質(zhì)點(diǎn)憎液溶膠是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，它之所以憎液溶膠是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，它之所以穩(wěn)定存在，是因?yàn)樗哂幸欢ǖ膭恿W(xué)穩(wěn)定穩(wěn)定存在，是因?yàn)樗哂幸欢ǖ膭恿W(xué)穩(wěn)定 性，其動力學(xué)穩(wěn)定的原因可用性，其動力學(xué)穩(wěn)定的原因可用DLVO理論解釋。理論解釋。10.