第2章_胶体的电荷.ppt

胶体化学 华南师范大学 2012年09月07日 第二章 胶态体系中的电荷及胶体性质（Charge in Colloidal Systems Colloidal Properties） 2.1、引言 （Introduction） 2.2、表面电荷的来源 （The Origin of Surface Charge） 2.3、胶体性质 （Colloidal Properties） 第二章 胶态体系中的电荷及胶体性质（Charge in Colloidal Systems Colloidal Properties） 2.1、引言 （Introduction） 2.2、表面电荷的来源 （The Origin of Surface Charge） 2.3、胶体性质 （Colloidal Properties） 2.1、 引言（Introduction） 由于粒子间的诱导偶极, 颗粒间总是存在范德华力 范德华力是引力，促进颗粒的聚结 要使胶体分散体系能稳定存在，需要一种与范德华力相抵抗的排斥力 2.1、 引言（Introduction） 为产生斥力，使得粒子表面带电，可有以下机理: （1）表面基团的电离 （2）离子吸附 （3）不对称离子溶解 （4） 同型离子取代 2.1、 引言（Introduction） 在电解质中，离子包围了胶粒并屏蔽了它们的表面电荷。 在带电表面附件的异号离子分布可以用Stern–Gouy–Chapman理论来表述。 Stern–Gouy–Chapman理论：粒子表面有坚实的内层和扩散的外层，它们之间有电势降。 2.2、表面电荷的来源（The Origin of Surface Charge） 许多胶体制备过程本身会使得颗粒表面带有电荷。 表面电荷受到pH、离子型表面活性剂的影响。 在一个某介质中的表面，荷电通常有四种方法。 2.2.1、 Ionisation of surface groups表面基团电离 有些粒子可由表面基团的电离而带电 对于水溶液为介质的体系，pH是控制粒子表面电荷的关键 对于金属氧化物，可以因质子化或去质子化而荷电。 二氧化钛的等电点为：pH=5.8, 即pH=5.8时，二氧化钛的ζ电势为零。 2.2.1、 Ionisation of surface groups表面基团电离 2.2.2 Ion adsorption离子吸附 如果体系中的颗粒表面不能离子化, 加入离子型表面活性剂可使胶体分散体系稳定。 实例：墨水的制造过程 将阴离子型表面活性剂加入炭黑的水溶液，阴离子型表面活性剂吸附在炭黑的表面，增大了颗粒间的静电斥力，从而使分散体系稳定。 对于已经稳定化的墨水，改变pH可能导致炭黑的聚结或沉淀 2.2.3 Dissolution of ionic solids离子型固体的溶解 卤化银溶胶奠定了照相胶片技术的基础 ，同时为胶体科学的发展做出了不少贡献。 卤化银都是微溶的盐，譬如碘化银的溶度积KSP = aAg+aI?= 8.5 × 10?17. 如果解离的 Ag+ 和 I? 浓度不一样，就会使碘化银颗粒荷电。 2.2.4 Isomorphous substitution（同型取代） 同型取代定义：在晶格中，一种原子被另一种大小接近的原子取代 晶体内部原子是按一定的几何规律排列的。为了便于理解，把原子看成是一个小球，则金属晶体就是由这些小球有规律堆积而成的物体。为了形象地表示晶体中原子排列的规律，可以将原子简化成一个点，用假想的线将这些连接起来，构成有明显规律性的空间格架。这种表示原子在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格。 实例：黏土是颗粒粒径小于 2 μm的天然胶态粒子。由二氧化硅（四面体）和氧化铝（八面体）构成。 实例：如果黏土晶格中的Si4+ 被 Al3+ 取代，或者Al3+ 被Mg2+, Zn2+ or Fe2+ 等离子取代，使得黏土片表面产生净负电荷。 2.2.5 Potential determining ions电势决定离子 对于胶体稳定，如何区别惰性离子和电势决定离子相当重要。 电势决定离子：它们通过在固相和液相间的电子分布决定两相之间的化学电势（内电势）。 化学电势：将测试电荷从无限远处拿到物相内某一点所做的功。 对于碘化银胶体，Ag+ 和 I? 是电势决定离子 2.2.5 Potential determining ions电势决定离子 对于金属氧化物，质子是电势决定离子，所以改变溶液pH对氧化物表面电荷影响非常大。 惰性离子不会改变粒子表面的电荷密度，但由于