分散介质.PPT

00-8-1 第四节溶胶的光学性质 一.丁铎尔效应：由于溶胶的高度分散性和多相不均匀性, 当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统, 可发生散射现象－丁铎尔现象. 一.溶胶的电动现象 2)电渗(electro-osmosis): : 在多孔膜(或毛细管)的两端施加一定电压, 液体(分散介质)将通过多孔膜而定向移动的现象(带电的固相不动). 导线管 多孔塞 + － 电极 毛细管 气泡 吹入一个气泡 水或溶液 电渗测定装置 如图所示, 通电后液体通过多孔塞而定向流动, 可从水平毛细管中小气泡的移动来观察循环流动的方向.若多孔塞阻力远大于毛细管阻力, 可通过小气泡在一定时间内移动的距离来计算电渗流的流速. 流动方向和流速大小与多孔塞材料(带电的固相), 流体性质以及外加电解质有关. 一.溶胶的电动现象 3)流动电势: 在外力作用下, 迫使液体通过多孔隔膜(或毛细管)定向流动, 多孔隔膜两端所产生的电势差.它是电渗的逆现象. N2加压 电位差计 电极 多孔塞 流动电势测量示意图 4)沉降电势: 分散相粒子在重力场或离心力场的作用下迅速移动时, 在移动方向的两端所产生的电势差. 它是电泳的逆现象. 沉降电势测量示意图 二.粒子带电原因 1.胶核的选择吸附：溶胶粒子（胶核）是多分子聚集体，与介质之间有巨大界面，表面能很大，能选择吸附作为稳定剂的离子到界面上来。 里巴托夫规则（Liepatoff’s Rule）：溶胶粒子选择吸附和它组成相同或相类似的离子。 2.固体表面上的物质粒子, 在溶液中发生电离.在某些胶体粒子的生成过程中，粒子表面上的一部分分子发生电离，把与粒子组成相类似的离子作为决定电位的离子吸附到表面上使粒子带电。 如:硅胶粒子为SiO2的多分子聚集体，表面上的SiO2 生成H2SiO3，H2SiO3是弱酸，部分电离出SiO32-离子; 如蛋白质中的氨基酸分子, 在pH值低时氨基形成-NH3+而带正电,在pH值高时羧基形成-COO-而带负电. 二.粒子带电原因 3.两相接触生电（摩擦带电）： 　　溶胶的分散相粒子与分散介质若为介电常数不同的非导电物质，则互相接触时可因摩擦而生电。由于它们对电子的亲和力不同，电子可从亲和力较小的一相流入亲和力较大的一相，使粒子带电。科恩（Cohen）总结出一条经验规律：介电常数较大的一相带正电，另一相带负电。 4.晶格取代： 　　泥土粒子中，晶格中Al3+，Si4+被Ca2+，Mg2+取代后，整个粒子带正电，与原本电荷相比，正负电荷数不相同。 三.扩散双电层理论 ? ? ? ? ? ? ? ? x 0 亥姆霍兹双电层模型 处在溶液中的带电固体表面, 主要由于静电吸引力的存在, 必然要吸引等电量的异电离子(或反离子)环绕在固体周围, 这样便在固液两相之间形成双电层. 1.双电层电容器模型(1879年亥姆霍兹提出): 正负离子整齐地排列于界面层的两侧, 电荷分布情况就如同平行板电容器, 两层间的距离很小, 与离子半径相当. 该模型过于简单, 与实际情况矛盾很多, 如不能解释带电质点的表面电势?0 与质点运动时固液两相发生相对移动时所产生的电势差——? 电势(电动电势)的区别, 也不能解释电解质对? 电势的影响等. 三.扩散双电层理论 古依的扩散双电层模型 ? ? ? ? ? ? 0 x 0 ? ? ? ? ? ? 2.扩散双电层模型(1910年古依和查普曼提出): 溶液中的反离子因为热运动应呈扩散状态分布在溶液中, 而不是整齐地排列在一个平面上. 如图紧靠固体表面, 反离子浓度最大, 随着离开固体表面愈远, 反离子浓度降低, 形成一个反离子的扩散层.古依和查普曼假设, 在质点表面可看作无限大的平面, 表面电荷分布均匀, 溶剂介电常数到处相同的条件下, 距表面一定距离x 处的电势?与表面电势?0 的关系遵守: 玻耳兹曼定律: ? = ?0 e -?x 式中? 的倒数具有双电层厚度的含义. 该模型没有考虑到反离子的吸附及离子的溶剂化, 未能反映界面紧密层的存在. 三.扩散双电层理论 3.斯特恩双电层模型(1924年Stern 提出): 该模型认为溶液一侧的带电层应分为紧密层和扩散层两部分. 紧密层: 溶液中反离子及溶剂分子受到足够大的静电力, 范德华力或特性吸附力, 而紧密吸附在固体表面上. 其余反离子则构成扩散层. 斯特恩面: 紧密层中反离子的电性中心所连成的假想面. 距固体表面的距离约为水化离子的半径.斯特恩面上的电势?? 称为斯特恩电势. 滑动面: 指固液两相发生相对移动的界面, 在斯特恩面稍外一些, 是凹凸不平的曲面.滑动面至溶液本体间的电势差称为? 电势. 三.扩散双电层理论 电势 距离 滑动面 ? c1 c2 c3