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1、48.3膠體的電學性質(zhì)與膠體的結(jié)構(gòu)膠體物系的主要特征是多相性、高度分散性和熱力學不穩(wěn)定性，粒子有聚結(jié)變大而下沉的趨勢。但實際上很多膠體物系可以在相當長的時間內(nèi)穩(wěn)定存在而不聚結(jié)。研究表明，這與膠體粒子帶電有直接關(guān)系，膠體粒子帶電是溶膠穩(wěn)定存在的重要原因。KCl溶液Fe(OH)3溶膠電泳8.3.1電泳在外電場影的作用下，膠體粒子在分散介質(zhì)中定向移動的現(xiàn)象稱為電泳。中性粒子不可能在外電場中定性移動，所以電泳現(xiàn)象的存在，說明膠體粒子是帶電的。電泳的實驗裝置如圖。膠體粒子的電泳速度與粒子所帶電量及外加電勢梯度
2、成正比,而與介質(zhì)粘度及粒子的大小成反比。膠體粒子要比離子大得多，而實驗表明膠體粒子的速度與離子的速度的數(shù)量基本相同。這說明膠體粒子所帶的電量是相當大的。實驗表明，溶膠中加入電解質(zhì)會使電泳速度降低，直至為零，甚至可改變膠粒的帶電符號。膠體的動電勢為：（11）因此只要測出和及體系的和，就可算出。為分散介質(zhì)的粘度，單位為Pa·s。溶膠的電動電勢絕對值只有幾十毫伏。電滲8.3.2電滲在毛細管的兩端施加一定電壓時，毛細管中的液體或溶液產(chǎn)生定向移動的現(xiàn)象叫電滲。電滲的實驗裝置如圖。液體或溶液中加入電解質(zhì)會使電滲
3、速度降低，直至為零，甚至可以改變電滲的方向VN2流動電勢8.3.3流動電勢44當外力迫使液體或溶液流經(jīng)毛細管時，在毛細管兩端將產(chǎn)生電勢差，這個電勢差叫流動電勢。用泵輸送碳氫化合物時，在流動過程中產(chǎn)生流動電勢，高壓下易于產(chǎn)生火花。由于此類液體易燃，固應采取相應的防護措施，如油管接地或加入油溶性的電解質(zhì)，增加介質(zhì)的電導等。沉降電勢●●●↓↓↓●●↓↓●●●↓↓↓8.3.4沉降電勢在重力或離心離力的作用下，分散相粒子在分散介質(zhì)中迅速沉降而在沉降方向產(chǎn)生的電勢差稱沉降電勢。儲油罐中的油內(nèi)常含有水滴，水滴的沉
4、降常形成很高的沉降電勢，消除的辦法是加入有機電解質(zhì)，以增加介質(zhì)的電導。電泳電滲流動電勢沉降電勢外電場引起固液相相對運動外電場或外力使固相運動外電場或外力使液相運動外力使固液相相對運動而產(chǎn)生電場電泳、電滲、流動電勢和沉降電勢，其電學性質(zhì)都與固液相之間的相對運動有關(guān)，故統(tǒng)稱為電動現(xiàn)象。其中電泳和電滲最為重要。通過對電泳和電滲現(xiàn)象的研究，可進一步了解膠體粒子的結(jié)構(gòu)，以及外加電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響。而電動現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，直到建立了雙電層理論以后才得到了解釋。8.3.5膠團的結(jié)構(gòu)根據(jù)雙電層理論，就可以設(shè)想溶
5、膠的膠團結(jié)構(gòu)。我們把構(gòu)成膠粒的分子和原子的聚集體稱為膠核。一般情況下，膠核具有晶體結(jié)構(gòu)。膠核不帶電。由于膠核有很大的比表面，故易于在界面上有選擇性的吸附某種與膠核有相同的組分而容易建成膠核晶格的那些離子。由膠核和緊密層所組成的部分稱為膠粒。膠粒帶電。膠粒和擴散層一起稱為膠團44。膠團不帶電。在電場中，膠粒向某一電極移動，擴散層內(nèi)的異電離子向另一極移動，這就是電泳的實質(zhì)。以AgI溶膠為例，當AgNO3的稀溶液與KI的稀溶液作用時，就能制得穩(wěn)定的AgI溶膠。實驗表明，膠核由m個AgI分子構(gòu)成，當AgNO
6、3過量時，它的表面就吸附Ag+，因而可制得帶正電的AgI膠粒；而當KI過量時，它的表面就吸附I－，因而制得帶負電的AgI膠粒。這兩種情形的膠團結(jié)構(gòu)可表示為膠核膠粒膠團緊密層擴散層固相滑動面膠核膠粒膠團緊密層擴散層固相滑動面K+K+K+K+K+K+(AgI)mK+I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+m表示膠核中物質(zhì)的分子數(shù)，一般來說它是一個很大的數(shù)目，約為左右；n表示膠核所吸附的離子數(shù)，n的數(shù)字要小得多；（
7、n-x）是包含在緊密層中過剩異電離子數(shù)。教材對膠核的定義同這有點差別。膠團結(jié)構(gòu)也可用右邊圖形表示。膠核膠粒膠團緊密層擴散層固相滑動面第二個例子是硅酸的溶膠。這種溶膠粒子的電荷不是因吸附離子，而是由于膠核本身的表面層電離而形成的。膠核表面的SiO2分子與水分子作用先生成H2SiO3，它是弱酸，能按下面方式電離：H2SiO3＝SiO32－＋2H＋形成的膠團如圖。448.3.6膠體結(jié)構(gòu)的雙電層理論膠粒與液體介質(zhì)之間帶有電性不同的電荷，因此在固-液界面上形成雙電層（doublelayer）結(jié)構(gòu)。從粒子表面到
8、本體溶液之間存在著三種電勢：（1）從粒子表面到本體溶液之間的電勢稱為表面電勢或熱力學電勢，其符號和大小由定位離子所決定。（2）從斯特恩平面到本體溶液之間的電勢稱為斯特恩電勢；（3）從粒子的滑動界面到本體溶液之間的電勢稱為電動電勢或ζ電勢（zetapotential）。ζ電勢只是斯特恩電勢的一部分。隨著外加電解質(zhì)的不斷加入，反電離子進入斯特恩層，使ζ電勢改變。當電解質(zhì)增加到某一濃度時，ζ電勢降為零時，膠粒不帶電，稱為等電點，使膠體聚沉。膠體吸附擴散雙電層模型Y04
