第九章 膠體化學(xué)

膠體化學(xué)§9.1溶膠的制備第九章

膠體化學(xué)§9.3溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)§9.2溶膠的光學(xué)性質(zhì)§9.4溶膠的電學(xué)性質(zhì)

引言把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中所構(gòu)成的系統(tǒng)稱為分散系統(tǒng)。被分散的物質(zhì)稱為分散相（dispersedphase），而另一種呈連續(xù)分布的物質(zhì)稱為分散介質(zhì)（dispersingmedium)。例如：云，牛奶，珍珠分散體系通常有三種分類方法：真溶液膠體分散系統(tǒng)粗分散系統(tǒng)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溶液的穩(wěn)定性分類：憎液溶膠親液溶膠1.真溶液分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，沒(méi)有界面，是均勻的單相，分散相粒子半徑小于1nm

。2.膠體分散系統(tǒng)分散相粒子的半徑在1nm~100nm之間的體系。目測(cè)是均勻的，但實(shí)際是多相不均勻體系。也有的將1nm~

1000nm之間的粒子歸入膠體范疇。3.粗分散系統(tǒng)當(dāng)分散相粒子的半徑大于1000nm，目測(cè)是不均勻體系，放置后會(huì)沉淀或分層。分散系統(tǒng)分類：1.液溶膠將液體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。.液-固溶膠如油漆，AgI溶膠.液-液溶膠如牛奶，石油原油等乳狀液.液-氣溶膠如泡沫溶膠的種類按分散相和分散介質(zhì)聚集狀態(tài)的不同，溶膠可分為以下三大類（八個(gè)小類）：2.固溶膠將固體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。.固-固溶膠如有色玻璃，不完全互溶的合金.固-液溶膠如珍珠，某些寶石.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(shí)，形成氣-固或氣-液溶膠，但沒(méi)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。.氣-固溶膠如煙，含塵的空氣.氣-液溶膠如霧，云（1）高度分散性粒子較大，擴(kuò)散較慢，不能透過(guò)半透膜，滲透壓高但有動(dòng)力穩(wěn)定性和乳光現(xiàn)象。（2）多相不均勻性

粒子是由許多離子或分子聚結(jié)而成，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佑泻艽蟮慕缑妫芨叩慕缑婺?，因此是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。膠體系統(tǒng)的特征：§9.1溶膠的制備

膠體的制備，或者是將粗分散系統(tǒng)進(jìn)一步分散，或者是將小分子或離子聚集。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。（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(duì)于柔韌性的物質(zhì)必須先硬化后再粉碎。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。盤式膠體磨轉(zhuǎn)速約每分鐘5千～1萬(wàn)轉(zhuǎn)。

A為空心轉(zhuǎn)軸，與C盤相連，向一個(gè)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，可得1000nm左右的粒子。分為濕法和干法。（2）解膠法，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。這種方法一般用在化學(xué)凝聚法制溶膠時(shí)，為了將多余的電解質(zhì)離子去掉，先將膠粒過(guò)濾，洗滌，然后盡快分散在含有膠溶劑的介質(zhì)中，形成溶膠。

Fe(OH)3（新鮮沉淀）Fe(OH)3

(溶膠）例如：電弧法主要用于制備金、銀、鉑等金屬溶膠。制備過(guò)程包括先分散后凝聚兩個(gè)過(guò)程。(3)電弧法將欲分散的金屬做成兩個(gè)電極，浸在水中。在水中加入少量堿作為穩(wěn)定劑。制備時(shí)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(shí)表面金屬蒸發(fā)，接著金屬蒸氣立即被水冷卻而凝聚為膠粒。2.凝聚法

（1）物理凝聚法A.過(guò)飽和法

改變?nèi)軇┗蛴美鋮s的方法使溶質(zhì)的溶解度降低，由于過(guò)飽和，溶質(zhì)從溶劑中分離出來(lái)凝聚成溶膠。例1.用冰急驟冷卻苯的飽和水溶液，或用液態(tài)空氣冷卻硫的酒精溶液，得到苯的水溶膠或硫的醇溶膠。例2.將硫的酒精溶液滴入水中，硫在水中溶解度變小而生成白色渾濁的硫溶膠。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.蒸氣凝聚法羅金斯基（Roginskii）用此法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(shí)在管5外壁凝聚。停止冷凍，凝聚在外壁的混合蒸氣融化，在管3中獲得鈉的苯溶膠。

（2）化學(xué)凝聚法利用生成不溶性物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，控制析晶過(guò)程，使其停留在膠核尺度的階段，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(guò)量的反應(yīng)物。例如：水解反應(yīng)制氫氧化鐵溶膠

FeCl3（?。?3H2O（熱）→Fe(OH)3（溶膠）+3HCl3.溶膠的凈化在制備溶膠的過(guò)程中，常生成一些多余的電解質(zhì)，如制備Fe(OH)3溶膠時(shí)生成的HCl。少量電解質(zhì)可以作為溶膠的穩(wěn)定劑，但是過(guò)多的電解質(zhì)存在會(huì)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(dialysis)

法。

滲析法

將需要凈化的溶膠放在羊皮紙或動(dòng)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，就可以凈化半透膜內(nèi)的溶膠。為了加快滲透作用，可加大滲透面積、適當(dāng)提高溫度或外加電場(chǎng)。Tyndall效應(yīng)和Rayleigh公式

Tyndall效應(yīng)已成為判別溶膠與分子溶液的最簡(jiǎn)便的方法。

1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會(huì)聚光通過(guò)溶膠，從側(cè)面可以看到一個(gè)發(fā)光的圓錐體，這就是Tyndall效應(yīng)。其他分散體系也會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)散射光，但遠(yuǎn)不如溶膠顯著。

Tyndall效應(yīng)的另一特點(diǎn)是，不同方向觀察到的光柱有不同的顏色Tyndall效應(yīng)光源光源Fe(OH)3溶膠光散射現(xiàn)象當(dāng)光束通過(guò)分散系統(tǒng)時(shí)，一部分自由地通過(guò)，一部分被吸收、反射或散射?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)約在400~700nm之間。（1）當(dāng)光束通過(guò)粗分散系統(tǒng)，由于粒子大于入射光的波長(zhǎng)，主要發(fā)生反射，使系統(tǒng)呈現(xiàn)混濁。（2）當(dāng)光束通過(guò)膠體溶液，由于膠粒直徑小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)，主要發(fā)生散射，可以看見(jiàn)乳白色的光柱。（3）當(dāng)光束通過(guò)分子溶液，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，看不見(jiàn)散射光。光散射的本質(zhì)光是一種電磁波，照射溶膠時(shí)，分子中的電子分布發(fā)生位移而產(chǎn)生偶極子，這種偶極子向各個(gè)方向發(fā)射與入射光頻率相同的光，這就是散射光。

分子溶液十分均勻，這種散射光因相互干涉而完全抵消，看不到散射光。

溶膠是多相不均勻系統(tǒng)，在膠粒和介質(zhì)分子上產(chǎn)生的散射光不能完全抵消，因而能觀察到散射現(xiàn)象。如果溶膠對(duì)可見(jiàn)光中某一波長(zhǎng)的光有較強(qiáng)的選擇性吸收，則透過(guò)光中該波長(zhǎng)段將變?nèi)酰@時(shí)透射光將呈該波長(zhǎng)光的補(bǔ)色光。丁鐸爾效應(yīng)當(dāng)光束通過(guò)分散系統(tǒng)時(shí)，一部分自由地通過(guò)，一部分被吸收、反射或散射。可見(jiàn)光的波長(zhǎng)約在400~760nm之間。（1）當(dāng)光束通過(guò)粗分散系統(tǒng)，由于粒子大于入射光的波長(zhǎng)，主要發(fā)生反射，使體系呈現(xiàn)混濁。（2）當(dāng)光束通過(guò)膠體溶液，由于膠粒直徑小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)，主要發(fā)生散射，可以看見(jiàn)乳白色的光柱。（3）當(dāng)光束通過(guò)真溶液，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，看不見(jiàn)散射光。2.瑞利公式

1871年，Rayleigh研究了大量的光散射現(xiàn)象，導(dǎo)出了散射光總能量的計(jì)算公式，稱為Rayleigh公式：式中：

I0

入射光強(qiáng)度，單位體積中粒子數(shù)入射光波長(zhǎng)，每個(gè)粒子的體積分散相折射率，分散介質(zhì)的折射率

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(zhǎng)的四次方成反比。入射光波長(zhǎng)愈短，散射愈顯著。所以可見(jiàn)光中，藍(lán)、紫色光散射作用強(qiáng)。（3）分散相與分散介質(zhì)的折射率相差愈大，則散射光愈強(qiáng)。（4）散射光強(qiáng)度與粒子的數(shù)密度成正比。（1）單位體積的散射光強(qiáng)度與每個(gè)粒子體積的平方成正比。超顯微鏡的基本原理和粒子大小的測(cè)定

普通顯微鏡分辨率不高，只能分辨出半徑在200nm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5~150nm的粒子。超顯微鏡觀察的不是膠粒本身，而是觀察膠粒發(fā)出的散射光。是用普通顯微鏡來(lái)觀察Tyndall效應(yīng)。超顯微鏡是目前研究憎液溶膠非常有用的手段之一狹縫式超顯微鏡超顯微鏡的類型

1.狹縫式照射光從碳弧光源射出，經(jīng)可調(diào)狹縫由透鏡會(huì)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。顯微鏡可調(diào)狹縫碳弧電源膠體如果溶液中沒(méi)有膠粒，視野將是一片黑暗。配有心形聚光器的顯微鏡超顯微鏡的類型

2.有心形聚光器

目鏡在黑暗的背景上看到的是膠粒發(fā)出的的散射光膠體心形聚光器這種超顯微鏡有一個(gè)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(huì)聚在試樣上顯微鏡從超顯微鏡可以獲得哪些有用信息？（1）可以測(cè)定球狀膠粒的平均半徑。（2）間接推測(cè)膠粒的形狀和不對(duì)稱性。例如，球狀粒子不閃光，不對(duì)稱的粒子在向光面變化時(shí)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Brown運(yùn)動(dòng)、電泳、沉降和凝聚等現(xiàn)象。Brown運(yùn)動(dòng)(Brownianmotion)

1827年植物學(xué)家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(dòng)。后來(lái)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(dòng)為Brown運(yùn)動(dòng)。但在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒(méi)有得到闡明。

1903年發(fā)明了超顯微鏡，為研究Brown運(yùn)動(dòng)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(dòng)，從而能夠測(cè)出在一定時(shí)間內(nèi)粒子的平均位移。通過(guò)大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，Brown運(yùn)動(dòng)越激烈。其運(yùn)動(dòng)激烈的程度不隨時(shí)間而改變，但隨溫度的升高而增加。

1905年和1906年Einstein和Smoluchowski分別闡述了Brown運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)。認(rèn)為Brown運(yùn)動(dòng)是分散介質(zhì)分子以不同大小和方向的力對(duì)膠體粒子不斷撞擊而產(chǎn)生的。當(dāng)半徑大于5m，Brown運(yùn)動(dòng)消失。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(dòng)。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。Brown運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)

Einstein認(rèn)為，溶膠粒子的Brown運(yùn)動(dòng)與分子運(yùn)動(dòng)類似，平均動(dòng)能為。并假設(shè)粒子是球形的，運(yùn)用分子運(yùn)動(dòng)論的一些基本概念和公式，得到Brown運(yùn)動(dòng)的公式為：式中是在觀察時(shí)間t內(nèi)粒子沿x軸方向的平均位移；r為膠粒的半徑；為介質(zhì)的黏度；L為Avogadro常數(shù)。這個(gè)公式把粒子的位移與粒子的大小、介質(zhì)黏度、溫度以及觀察時(shí)間等聯(lián)系起來(lái)。2.擴(kuò)散膠粒也有熱運(yùn)動(dòng)，因此也與溶液中溶質(zhì)相似具有擴(kuò)散和滲透壓。只是溶膠的濃度較稀，這種現(xiàn)象很不顯著。由于分子的熱運(yùn)動(dòng)和膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)，在有濃度梯度存在時(shí)，物質(zhì)粒子會(huì)發(fā)生宏觀上的定向遷移現(xiàn)象，稱為擴(kuò)散。這就是菲克（Fick）第一定律。式中D為擴(kuò)散系數(shù)，其物理意義為：?jiǎn)挝粷舛忍荻?、單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位截面積的質(zhì)量。式中負(fù)號(hào)表示擴(kuò)散發(fā)生在濃度降低的方向，

<0,而>0。用公式表示為：擴(kuò)散和滲透壓膠粒也有熱運(yùn)動(dòng)，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，c1>c2

由于分子的熱運(yùn)動(dòng)和膠粒的Brown運(yùn)動(dòng)，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(guò)AB面的擴(kuò)散質(zhì)量為m，則擴(kuò)散速度為，它與濃度梯度和AB截面積A成正比。斐克第一定律（Fick’sfirstlaw）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。斐克第一定律（Fick’sfirstlaw）這就是斐克第一定律。式中負(fù)號(hào)表示擴(kuò)散發(fā)生在濃度降低的方向，

<0,而>0。用公式表示為：式中D為擴(kuò)散系數(shù)，其物理意義為：?jiǎn)挝粷舛忍荻?、單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位截面積的質(zhì)量。在ABFE體積內(nèi)粒子凈增速率為(1)-(2)，離開EF面的擴(kuò)散量為：設(shè)進(jìn)入AB面的擴(kuò)散量為：斐克第二定律（Fick’ssecondlaw）斐克第二定律適用于濃度梯度變化的情況單體積內(nèi)粒子濃度隨時(shí)間的變化率為若考慮到擴(kuò)散系數(shù)受濃度的影響，則斐克第二定律（Fick’ssecondlaw）這就是斐克第二定律。這個(gè)斐克第二定律的表示式是擴(kuò)散的普遍公式。溶膠的滲透壓由于膠粒不能透過(guò)半透膜，而介質(zhì)分子或外加的電解質(zhì)離子可以透過(guò)半透膜，所以有從化學(xué)勢(shì)高的一方向化學(xué)勢(shì)低的一方自發(fā)滲透的趨勢(shì)。溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式計(jì)算：由于憎液溶膠不穩(wěn)定，濃度不能太大，所以測(cè)出的滲透壓及其它依數(shù)性質(zhì)都很小。但是親液溶膠或膠體的電解質(zhì)溶液，可以配制高濃度溶液，用滲透壓法可以求它們的摩爾質(zhì)量。沉降和沉降平衡溶膠是高度分散系統(tǒng)，膠粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于Brown運(yùn)動(dòng)促使?jié)舛融呌诰?。?dāng)這兩種效應(yīng)相反的力相等時(shí)，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。達(dá)沉降平衡時(shí)，粒子隨高度分布的情況與氣體類似，可用高度分布定律高度分布定律如圖所示，設(shè)容器截面積為A，粒子為球型，半徑為r，粒子與介質(zhì)的密度分別為和，在x1和x2處單位體積的粒子數(shù)分別N1，N2，

為滲透壓，g為重力加速度。在高度為dx的這層溶膠中，使N個(gè)粒子下降的重力為：對(duì)于微小粒子在重力場(chǎng)中的沉降平衡，貝林(Perrin)導(dǎo)出平衡時(shí)粒子數(shù)密度隨高度分布的分布定律：§9.4溶膠的電學(xué)性質(zhì)電動(dòng)現(xiàn)象溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)擴(kuò)散雙電層理論電動(dòng)現(xiàn)象

（1）吸附

膠粒在形成過(guò)程中，膠核優(yōu)先吸附某種離子，使膠粒帶電。例如：在AgI溶膠的制備過(guò)程中，如果AgNO3過(guò)量，則膠核優(yōu)先吸附Ag+離子，使膠粒帶正電；如果KI過(guò)量，則優(yōu)先吸附I-離子，膠粒帶負(fù)電。在固體表面的帶電離子稱為定位離子固體表面上產(chǎn)生定位離子的原因如下：電動(dòng)現(xiàn)象固體表面上產(chǎn)生定位離子的原因如下：

（2）電離對(duì)于可能發(fā)生電離的大分子的溶膠而言，則膠粒帶電主要是其本身發(fā)生電離引起的例如蛋白質(zhì)分子，當(dāng)它的羧基或胺基在水中解離時(shí)，整個(gè)大分子就帶負(fù)電或正電荷。當(dāng)介質(zhì)的pH較低時(shí)，蛋白質(zhì)分子帶正電，pH較高時(shí)，則帶負(fù)電荷當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)分子所帶的凈電荷為零時(shí)，這時(shí)介質(zhì)的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。在等電點(diǎn)時(shí)蛋白質(zhì)分子的移動(dòng)已不受電場(chǎng)影響，它不穩(wěn)定且易發(fā)生凝聚。電動(dòng)現(xiàn)象固體表面上產(chǎn)生定位離子的原因如下：

（3）同晶置換黏土礦物中如高嶺土，主要由鋁氧四面體和硅氧四面體組成，而與周圍4個(gè)氧的電荷不平衡，要由或等正離子來(lái)平衡電荷。這些正離子在介質(zhì)中會(huì)電離并擴(kuò)散，所以使黏土微粒帶負(fù)電。如果被或同晶置換，則黏土微粒帶的負(fù)電更多。電動(dòng)現(xiàn)象固體表面上產(chǎn)生定位離子的原因如下：

（4）溶解量的不均衡離子型固體物質(zhì)如AgI，在水中會(huì)有微量的溶解，所以水中會(huì)有少量的銀離子和碘離子。例如：將AgI制備溶膠時(shí)，由于Ag+較小，活動(dòng)能力強(qiáng)，擴(kuò)散快，比I-容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使AgI膠粒帶負(fù)電。電泳、電滲，流動(dòng)電勢(shì)和沉降電勢(shì)均屬于電動(dòng)現(xiàn)象電泳（electrophoresis）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值和黏度；電泳的溫度和外加電壓等。

帶電膠?；虼蠓肿釉谕饧与妶?chǎng)的作用下向帶相反電荷的電極作定向移動(dòng)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。測(cè)定電泳的儀器和方法很多，主要有三類，即顯微電泳、界面移動(dòng)電泳和區(qū)域電泳。界面移動(dòng)電泳儀首先在漏斗中裝上待測(cè)溶膠，U型管下部活塞內(nèi)徑與管徑相同。

實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，打開底部活塞，使溶膠進(jìn)入U(xiǎn)型管，當(dāng)液面略高于左、右兩活塞時(shí)即關(guān)上，并把多余溶膠吸走。在管中加入分散介質(zhì)，使兩臂液面等高。界面移動(dòng)電泳儀

小心打開活塞，接通電源，觀察液面的變化。若是無(wú)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(shí)間和液面升高或下降的刻度計(jì)算電泳速度。另外要選擇合適的介質(zhì)，使電泳過(guò)程中保持液面清晰。顯微電泳儀該方法簡(jiǎn)單、快速，膠體用量少，可以在膠粒所處的環(huán)境中測(cè)定電泳速度和電動(dòng)電位。但只能測(cè)定顯微鏡可分辨的膠粒，一般在200nm以上。裝置中用鉑黑電極，觀察管用玻璃毛細(xì)管。電泳池是封閉的，電泳和電滲同時(shí)進(jìn)行物鏡觀察位置選在靜止層處（即電滲流動(dòng)與反流動(dòng)剛好相消），這時(shí)觀察到的膠粒運(yùn)動(dòng)速度可以代表真正的電泳速度。顯微電泳儀區(qū)帶電泳實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便、易行，樣品用量少，分離效率高，是分析和分離蛋白質(zhì)的基本方法。常用的區(qū)帶電泳有：紙上電泳，圓盤電泳和板上電泳等。區(qū)帶電泳將惰性的固體或凝膠作為支持物，兩端接正、負(fù)電極，在其上面進(jìn)行電泳，從而將電泳速度不同的各組成分離。

a.紙上電泳

區(qū)帶電泳用濾紙作為支持物的電泳稱為紙上電泳。先將一厚濾紙條用一定pH的緩沖溶液浸濕，在濾紙中央滴少量待測(cè)溶液，兩端浸在含緩沖溶液和電極的容器中通電后，各組分因電泳速度不同以譜帶形式分開。將紙條干燥后浸入染料溶液中著色，再進(jìn)行分析。

a.紙上電泳

區(qū)帶電泳在生物化學(xué)中常用電泳法分離和區(qū)別各種氨基酸和蛋白質(zhì)。在醫(yī)學(xué)中利用血清在紙上的電泳，在紙上可得到不同蛋白質(zhì)前進(jìn)的次序，反映了其運(yùn)動(dòng)速度，以及從譜帶的寬度反映其中不同蛋白質(zhì)含量的差別

a.紙上電泳

區(qū)帶電泳健康人和肝硬變患者的血清蛋白電泳圖健康人肝硬變患者

a.紙上電泳

區(qū)帶電泳人體血清（左）和血漿（右）的電泳圖

b.

凝膠電泳用淀粉凝膠、瓊膠或聚丙烯酰胺等凝膠作為載體，則稱為凝膠電泳。將凝膠裝在玻管中，電泳后各組分在管中形成圓盤狀，稱為圓盤電泳凝膠電泳的分辨率極高。例如，紙上電泳只能將血清分成五個(gè)組分，而用聚丙烯酰胺凝膠作的圓盤電泳可將血清分成25個(gè)組分。區(qū)帶電泳區(qū)帶電泳如果將凝膠鋪在玻板上進(jìn)行的電泳稱為平板電泳

C.板上電泳自20世紀(jì)80年代以來(lái)發(fā)展起來(lái)的毛細(xì)管電泳則是最快的分析化學(xué)研究領(lǐng)域之一。在外加電場(chǎng)作用下，帶電的介質(zhì)通過(guò)多孔性物質(zhì)或半徑為1~10nm的毛細(xì)管作定向移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電滲。外加電解質(zhì)對(duì)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。電滲（electro-osmosis)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(shí)向陰極移動(dòng)；反之，多孔膜吸附陽(yáng)離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向陽(yáng)極移動(dòng)。沉降電勢(shì)和流動(dòng)電勢(shì)在重力場(chǎng)的作用下，帶電的分散相粒子，在分散介質(zhì)中迅速沉降時(shí)，使底層與表面層的粒子濃度懸殊，從而產(chǎn)生電勢(shì)差，這就是沉降電勢(shì)。貯油罐中的油內(nèi)常會(huì)有水滴，水滴的沉降會(huì)形成很高的電勢(shì)差，有時(shí)會(huì)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(shì)。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(shí)會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。沉降電勢(shì)和流動(dòng)電勢(shì)這種因液體流動(dòng)而產(chǎn)生的電勢(shì)稱為流動(dòng)電勢(shì)。沉降電勢(shì)和流動(dòng)電勢(shì)因?yàn)楣鼙跁?huì)吸附某種離子，使固體表面帶電，電荷從固體到液體有個(gè)分布梯度。在用泵輸送原油或易燃化工原料時(shí)，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(dòng)電勢(shì)可能引發(fā)的事故。當(dāng)外力迫使擴(kuò)散層移動(dòng)時(shí)，流動(dòng)層與固體表面之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，當(dāng)流速很快時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花。在四種電動(dòng)現(xiàn)象中，以電泳和電滲最為重要。通過(guò)電動(dòng)現(xiàn)象的研究，可以進(jìn)一步了解膠體粒子的結(jié)構(gòu)以及外加電解質(zhì)對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響。還有電泳涂漆、高嶺土的精煉、天然石油乳狀液中油水的分離以及不同蛋白質(zhì)的分離等。當(dāng)前工業(yè)上的靜電除塵，實(shí)際上就是煙塵氣溶膠的電泳現(xiàn)象。電泳的應(yīng)用：使橡膠的乳狀液汁凝結(jié)而使其濃縮，可以使橡膠電鍍?cè)诮饘?、布匹或木材上，這樣鍍出的橡膠容易硫化，可以得到拉力很強(qiáng)的產(chǎn)品。當(dāng)固體與液體接觸時(shí)，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(hào)的電荷，在界面上形成了雙電層的結(jié)構(gòu)。

早在1879年，Helmholz提出了平板型模型；雙電層理論和電勢(shì)

1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板型模型，提出了擴(kuò)散雙電層模型；后來(lái)Stern又提出了Stern模型。平板型模型

Helmholtz認(rèn)為固體的表面電荷與溶液中的反號(hào)離子構(gòu)成平行的兩層，如同一個(gè)平板電容器。整個(gè)雙電層厚度為固體與液體總的電位差即等于熱力學(xué)電勢(shì)0，在雙電層內(nèi)，熱力學(xué)電勢(shì)呈直線下降。在電場(chǎng)作用下，帶電質(zhì)點(diǎn)和反離子分別向相反方向運(yùn)動(dòng)。這模型過(guò)于簡(jiǎn)單，由于離子熱運(yùn)動(dòng)，不可能形成平板電容器++++++++++Helmholtz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(dòng)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(gè)離子厚

度稱為緊密層；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Boltzmann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(dòng)的切動(dòng)面為AB面擴(kuò)散雙電層模型x++++++++++++擴(kuò)散層