胶体带电问题

发布时间:2016-03-16 17:28:18   来源:文档文库   
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 一、胶体的结构是怎样的?
  
  关于胶体的结构,一般认为在胶体粒子的中心,是一个由许多分子聚集而成的固体颗粒,叫做胶核。在胶核的表面常常吸附一层组成类似的、带相同电荷的离子。
  
  当胶核表面吸附了离子而带电后,在它周围的液体中,带相反电性的离子会扩散到胶核附近,并与胶核表面电荷形成扩散双电层。扩散双电层由两部分构成:
  
  (1)吸附层
  
  胶核表面吸附着的离子,由于静电引力,又吸引了一部分带相反电荷的离子(简称反离子),形成吸附层。
  
  (2)扩散层
  
  除吸附层中的反离子外,其余的反离子扩散分布在吸附层的外围。距离吸附层的界面越远,反离子浓度越小,到了胶核表面电荷影响不到之处,反离子浓度就等于零。从吸附层界面(图中虚线)到反离子浓度为零的区域叫做扩散层。
  
  吸附层的离子紧挨着胶核,跟胶核吸附得比较牢固,它跟随胶核一起运动。扩散层跟胶核距离远一些,容易扩散。通常把胶核和吸附层共同组成的粒子称为胶粒,把胶核、吸附层和扩散层统称为胶团。
  
  二、胶体为什么会带电?
  
  胶体带电的原因,是由于胶体是高分散的多相体系,具有巨大的界面(总表面积),因而有很强的吸附能力。它能有选择地吸附介质中的某种离子,而形成带电的胶粒。
  
  这里以AgI胶体为例来说明。包围着AgI胶核的是扩散双电层(吸附层和扩散层),胶核和吸附层构成了胶粒,胶粒和扩散层形成的整体为胶团,在胶团中吸附离子的电荷数与反离子的电荷数相等,因此胶粒是带电的,而整个胶团是电中性的。


  
  式中的mAgI分子数,m的值常常很大,n的数值比m小得多;(n-x)是包含在吸附层中的反离子数;x为扩散层中的反离子数。
  
  由于胶核对吸附层的吸引能力较强,对扩散层的吸引能力弱,因此在外加电场(如通直流电)作用下,胶团会从吸附层与扩散层之间分裂,形成带电荷的胶粒而发生电泳现象。带电的胶粒向一极移动,带相反电荷的反离子向另一极极移动。因此,胶团在电场作用下的行为跟电解质相似。
  
  三、胶体应该带什么电?
  
  胶体粒子吸附溶液中的离子而带电,当吸附了正离子时,胶体粒子荷正电,吸附了负离子则荷负电。不同情况下胶体粒子容易吸附何种离子,与被吸附离子的本性及胶体粒子表面结构有关。法扬斯规则表明:与胶体粒子有相同化学元素的离子优先被吸附。以AgI胶体为例,AgNO3KI反应,生成AgI溶胶,若KI过量,则胶核AgI吸附过量的I-而带负电,若AgNO3过量,则AgI吸附过量的Ag+而带正电。
  
  四、氢氧化铁胶体一定带正电吗?
  
  在制备氢氧化铁胶体的实验中,一般为向沸水中加入FeCl3溶液,由于Fe3+的水解,使溶液显酸性,溶液中的OH-浓度较小,因此氢氧化铁胶核更容易吸附浓度较大的Fe3+,带正电,如果在碱性环境下,则可吸附OH-带负电。
  
  由此,我们常说的氢氧化铁胶体带正电,是由于制备胶体的实验过程的特殊性决定的,而非氢氧化铁胶体一定带正电。
  
  五、胶体都是由于吸附离子而带电吗?
  
  前文所述的胶体粒子带电荷由于吸附离子所致,当分散相固体与液体介质接触时,固体表面分子发生电离,也可以使胶体带电。


  
  以硅酸胶团为例。mSiO2·nH2O分子聚集成胶核,胶核表面的H2SiO3有微弱的电离。胶核选择吸附与其组成类似的nSiO32-离子;H+为反离子,总数为2n个,其中2nx)个被带负电的SiO32-所吸引,共同构成胶粒中的吸附层;其余的2xH+则分布在扩散层中,它的胶团结构可以用下面式子来表示。由图可知,胶粒带负电。
  
  硅酸溶胶是土壤胶体中的重要部分,而土壤胶体又是土壤中最重要、最活跃的部分,植物营养的吸收,土壤中的各种反应,大都集中在这一部分。


  
  胶体在土壤肥力上起着巨大作用,在工农业生产上有着重要意义。

)吸附:胶体系统胶核比表面积很大,有较高的比表面积能,所以容易产生吸附。 

胶核吸附正离子,胶粒带正电;胶核吸附负离子,胶粒带负电。与分散相固体表面有相同的化学元素的离子被优先吸附。 

2)电离:当分散相固体与液体相接触时,固体表面分子发生电离,有一种离子进入液相,因而是固体离子带电。 

3)离子互换:例如,黏土中的Al3+常被低价的Mg2+Ca2+等置换,微粒因缺少正电荷而带负电。 

4)接触摩擦:对于非极性介质,电离理论不能应用。科恩(Cohen)认为,这种胶体系统的微粒和介质带电的原因是,分散相离子和介质之间存在着接触摩擦。他总结出移条经验定律,有两种非导体组成的经验系统中,介电常数大的物质带正电,介电常数小的物质带负电。 

3)胶团结构:例如AgI为负溶胶,则有: 



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贡士

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AgI为正溶胶,则有: 

  

式中 m——胶核中物质的分子数;  

 n—— 胶核中所吸附的离子数; 

 n-x——包含在紧密层中过剩的异电离子数



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贡士

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1)胶核:是由大量分散相物质的分子、原子所构成的一个具有晶体结构的聚集体。它不带电荷,比表面积大,比表面能高。 

2)胶粒:是胶核和它紧裹着的吸附层所构成的一个能独立运动的带电粒子。胶粒在外电场作用下做定向运动。外加电解质能显著的改变胶粒的电荷电量乃至电荷性质。 

3)胶团:由胶粒和它周围的扩散层所构成的一个整体。 

胶团是电中性的,很难划分它的边界线,因为扩散层的大小与溶液中离子的浓度有关。 

4)胶团的双电层:胶团的双电层就是指紧密层(紧靠固体表面的不流动层)和扩散层��


本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/08a156afe45c3b3566ec8bb1.html

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