K-+-为反离子胶粒教学课件

《K-+-为反离子胶粒教学课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《K-+-为反离子胶粒教学课件（35页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、K为反离子胶粒为反离子胶粒服从真理，就能征服一切事物12.4 溶胶系统的电学性质溶胶系统的电学性质 溶胶是一个高度分散的非均相系统。分散相粒子与溶胶是一个高度分散的非均相系统。分散相粒子与分散介质间有明显的相界面。实验发现，在外电场下，分散介质间有明显的相界面。实验发现，在外电场下，固固、液两相可发生相对运动；反之，若迫使固、液两相、液两相可发生相对运动；反之，若迫使固、液两相作相对运动时，又可产生电势差。溶胶的这种与电势差作相对运动时，又可产生电势差。溶胶的这种与电势差有关的相对运动称为电动现象。有关的相对运动称为电动现象。电动现象说明，溶胶粒子表面带有电荷。而溶胶粒电动现象说明，溶胶粒子表

2、面带有电荷。而溶胶粒子带有电荷也正是它能长期存在的原因子带有电荷也正是它能长期存在的原因溶胶带电的原因：溶胶带电的原因：a）固体的溶胶粒子，可从溶液中选择性地吸附某种离）固体的溶胶粒子，可从溶液中选择性地吸附某种离 子而带电。子而带电。其规则是：离子晶体表面从溶液中优先吸附能与它晶其规则是：离子晶体表面从溶液中优先吸附能与它晶 格上离子生成难溶或电离度很小化合物的离子。格上离子生成难溶或电离度很小化合物的离子。例：例：AgI溶胶：溶胶：溶液中溶液中I过量时，可吸附过量时，可吸附I而带负电，而带负电，溶液中溶液中Ag+过量时，可吸附过量时，可吸附Ag+而带负电。而带负电。溶液中带电溶胶粒子表面，

3、必然要吸引相反电荷离子，溶液中带电溶胶粒子表面，必然要吸引相反电荷离子，使它们围绕在溶胶粒子周围，这样就在固使它们围绕在溶胶粒子周围，这样就在固液两相间形成液两相间形成了双电层。以下就来介绍几个主要的双电层理论，了双电层。以下就来介绍几个主要的双电层理论，b）溶胶粒子表面上的某些分子、原子可发生电离）溶胶粒子表面上的某些分子、原子可发生电离。例：蛋白质中的氨基酸分子例：蛋白质中的氨基酸分子:在在pH低时氨基形成低时氨基形成NH3+而带正电；而带正电；在在pH高时羧基形成高时羧基形成COO而带负电。而带负电。1.1.双电层理论：双电层理论：1879 年，亥姆霍兹首先提出在固液年，亥姆霍兹首先提出

4、在固液两相之间的界面上形成双电层的概念：两相之间的界面上形成双电层的概念：1 1）正负电荷如平板电容器那样分布；）正负电荷如平板电容器那样分布；2 2）两层距离与离子半径相当；）两层距离与离子半径相当；3 3）在外加电场下，带电质点与溶液中）在外加电场下，带电质点与溶液中 反电离子分别向相反方向移动。反电离子分别向相反方向移动。1)1)亥姆霍兹平板电容器模型亥姆霍兹平板电容器模型 0 x 0 x 质点表面电荷与周围介质中的反离子构成双质点表面电荷与周围介质中的反离子构成双电层；表面电势电层；表面电势 0 0：带电质点表面与液体的电位：带电质点表面与液体的电位差：差：电势电势 ：固、液两相发生相

5、对运动时边界处：固、液两相发生相对运动时边界处与液体内部的电位差。与液体内部的电位差。缺点：缺点：1)1)不能解释带电质点表面电势不能解释带电质点表面电势 o o 与与 电势电势的区别；的区别；2)2)不能解释电解质对不能解释电解质对 电势的影响；电势的影响；3 3）与带电质点一起运动的水化层的厚度大于平板双电）与带电质点一起运动的水化层的厚度大于平板双电 层的厚度（离子半径大小），而滑动面的层的厚度（离子半径大小），而滑动面的 仍不为零。仍不为零。2)扩散双电层理论扩散双电层理论 扩散层扩散层 0电电势势距离距离 x 1910年，古依和查普曼提出了扩散年，古依和查普曼提出了扩散双电层理论：双

6、电层理论：1 1）反电荷的离子不是整齐排列在一）反电荷的离子不是整齐排列在一 个平面上，而是扩散分布在溶液中个平面上，而是扩散分布在溶液中 的。静电力，使反离子趋向表面；的。静电力，使反离子趋向表面；热运动：使反离子趋于均匀分布。热运动：使反离子趋于均匀分布。总结果：反离子平衡分布。总结果：反离子平衡分布。2 2）离固体表面越远，反离子浓度越小，形成一个反离子）离固体表面越远，反离子浓度越小，形成一个反离子 的扩散层。的扩散层。当离开固体表面足够远时，溶液中正负离子所带电量大小当离开固体表面足够远时，溶液中正负离子所带电量大小相等，对应电势为零。相等，对应电势为零。式中式中 的倒数的倒数 -1

7、 1 具有双电层厚度的意义。具有双电层厚度的意义。若若假设：假设：1）质点表面看作无限大的平面；）质点表面看作无限大的平面；2）表面电荷分布均匀；）表面电荷分布均匀；3）溶剂介电常数处处相同；）溶剂介电常数处处相同；则，则，距表面距表面 x 处的电势处的电势 与表面电与表面电 势势 0 的关系为的关系为（玻耳兹曼定律）（玻耳兹曼定律）p107 ：=o e-x （12.4.1）扩散层扩散层 0电电势势距离距离 x古依查普曼模型的缺点：古依查普曼模型的缺点：1)1)没有给出没有给出 电位的具体位置及意义电位的具体位置及意义 2)2)没有考虑胶粒表面上的固定吸附层没有考虑胶粒表面上的固定吸附层3)斯

8、特恩斯特恩(Stern)双双电层模型电层模型 19241924年，年，斯特恩提出扩散双斯特恩提出扩散双电层模型。他认为：电层模型。他认为：1)离子有一定的大小；离子有一定的大小；2)质点与表面除静电作用外质点与表面除静电作用外 ，还有范德华作用，还有范德华作用;因此表因此表 面可形成一固定吸附层面可形成一固定吸附层,或或 称为称为Stern层层(包括一些溶剂包括一些溶剂 分子分子);其余反离子其余反离子 扩散分扩散分布布 在溶液中在溶液中,构成扩散部分构成扩散部分。Stern层层距离距离SternStern面面滑动面滑动面+固固体体表表面面扩散层扩散层SternStern模型：固定层扩散层模型

9、：固定层扩散层 称为斯特恩电势称为斯特恩电势 为滑动面与溶液本体之间为滑动面与溶液本体之间 的电位差的电位差4)4)在扩散层中在扩散层中,电势由电势由 降到零降到零,可用古依查普曼的公式描述只可用古依查普曼的公式描述只需将式中的需将式中的 o o 换成换成 :3)在在Stern面内面内,电势变化与电势变化与亥姆霍亥姆霍兹平板模型兹平板模型 相似相似,电势由表面的电势由表面的 0 0降到斯特恩面的降到斯特恩面的 (Stern电势电势)距离距离 0 SternStern面面 电势的大小，反映了胶粒带电的程度。电势的大小，反映了胶粒带电的程度。电电势势越越高高，表表明明：胶胶粒粒带带电电越越多多，滑

10、滑动动面面与与溶溶液液本本体体之之间的电势差间的电势差越大越大，扩散层厚度扩散层厚度越厚越厚 当固当固液两相发生相对移动时，紧液两相发生相对移动时，紧密层（密层（SternStern层）中的反离子及溶剂分层）中的反离子及溶剂分子与质点一起运动。滑动面以外的部子与质点一起运动。滑动面以外的部分不移动。分不移动。滑动面与溶液本体之间的滑动面与溶液本体之间的电位差为电位差为 。也只有在固。也只有在固液两相发生液两相发生相对移动时，才呈现相对移动时，才呈现 电势。电势。距离距离 0 SternStern面面 当当电电解解质质浓浓度度足足够够大大，(c(c4 4态态),),可可使使 0 0，该该状状态态

11、称称为为等等电电态态，此此时时胶胶体体不不带带电电，不会发生电动现象，溶胶极易聚沉不会发生电动现象，溶胶极易聚沉 当溶液中电解质浓度增加时，介质中反离子的浓度加大，当溶液中电解质浓度增加时，介质中反离子的浓度加大，将压缩扩散层使其变薄，把更多的反离子挤进滑动面以内，将压缩扩散层使其变薄，把更多的反离子挤进滑动面以内，使使 电势在数值上变小，如下图。电势在数值上变小，如下图。0滑动面滑动面 c4 c3 c2 c1距距离离反离子浓度反离子浓度斯特恩模型斯特恩模型:给出了给出了 电势明确的物理意义，电势明确的物理意义，解释了溶胶的电动现象解释了溶胶的电动现象,定性地解释了电解质浓度对溶胶定性地解释了

12、电解质浓度对溶胶 稳定性的影响，使人们对双电层的稳定性的影响，使人们对双电层的结构有了更深入的认识。结构有了更深入的认识。（1）电泳）电泳 在外电场的作用下，胶体粒子在分散介质中定向移动在外电场的作用下，胶体粒子在分散介质中定向移动 的现象，称为电泳。的现象，称为电泳。2.2.溶胶的电动现象溶胶的电动现象 首先，在首先，在U形管中加入形管中加入NaCl溶液，然后，从下方支管缓慢溶液，然后，从下方支管缓慢压入棕红色压入棕红色 Fe(OH)3溶胶，以溶胶，以使其与使其与 NaCl溶液溶液间有清晰的间有清晰的界面存在。通入直流电后，可界面存在。通入直流电后，可观察到，电泳管中阳极一端界观察到，电泳管

13、中阳极一端界面下降，阴极一端界面上升。面下降，阴极一端界面上升。Fe(OH)3溶胶溶胶NaCl溶液溶液界面法测电泳装置示意图界面法测电泳装置示意图+对对于于球球形形质质点点：当当粒粒子子半半径径 r 较较大大，双双电电层层厚厚度度 1 较小，即较小，即 r 1 时，有：时，有：（Smoluchowski公式）公式）或或 实验测出在一定时间内实验测出在一定时间内界面移动的距离，可求得界面移动的距离，可求得粒子的电泳速度，由电泳粒子的电泳速度，由电泳速度可求出胶体粒子的速度可求出胶体粒子的 电势。电势。Fe(OH)3溶胶溶胶NaCl溶液溶液界面法测电泳装置示意图界面法测电泳装置示意图+（2 2）电

14、渗）电渗 在在多多孔孔膜膜（或或毛毛细细管管）两两端端施施加加一一定定电电压压，液液体体通通过过多孔膜而定向流动的现象，称为电渗。多孔膜而定向流动的现象，称为电渗。电渗示意图电渗示意图L1、L2 导线管导线管；E1、E2 电极；电极；M 多孔塞；多孔塞；M 及及 C 间的循环管路间的循环管路 充水或其它溶液；充水或其它溶液；T 向毛细管向毛细管C 充气，使在毛细管中形成一个小气泡管路。充气，使在毛细管中形成一个小气泡管路。通电后，水或其它溶液将通通电后，水或其它溶液将通过多孔塞过多孔塞M而定向流动。而定向流动。可通过水平毛细管可通过水平毛细管C中中小气泡的移动，观察循小气泡的移动，观察循环流动

15、的方向环流动的方向 利用电渗可对多孔材料进行脱水或者干燥（3 3）流动电势）流动电势定义：定义：在外力作用下，迫使液体通在外力作用下，迫使液体通过多孔隔膜（或毛细管）定过多孔隔膜（或毛细管）定向流动，在多孔隔膜两端所向流动，在多孔隔膜两端所产生的电势差，称为流动电产生的电势差，称为流动电势。势。该过程可认为是电渗的该过程可认为是电渗的逆过程逆过程液槽液槽气体气体加压加压多多孔孔塞塞电位差计电位差计定义：定义：分散相粒子在重力场或离分散相粒子在重力场或离心力场的作用下迅速移动时，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在移动方向的两端所产生的电势差，称为沉降电势。势差，称为沉降电势。

16、（可视为电泳的逆过程）（可视为电泳的逆过程）（4）沉降电势）沉降电势:（固相不动，液体移动）（固相不动，液体移动）电渗外外加加电电场场引引起起相对运动相对运动四种电现象的相互关系：电泳流动电势（液体静止，固体粒子运动）（液体静止，固体粒子运动）沉降电位相相对对运运动动产产生电位差生电位差3.3.溶胶的胶团结构溶胶的胶团结构 由吸附及扩散双电层理论可以想象溶胶的结构为由吸附及扩散双电层理论可以想象溶胶的结构为:1)由分子由分子、原子或离子构成的、原子或离子构成的,具有晶体结构的具有晶体结构的,固态固态 微粒微粒 胶核。胶核。2）过剩反离子，一部分在滑动面内，一部分在滑动）过剩反离子，一部分在滑动

17、面内，一部分在滑动 面外，呈扩散状态分布于分散介质中。若分散介面外，呈扩散状态分布于分散介质中。若分散介 质是水，反离子应当是水化的。质是水，反离子应当是水化的。3）被包围在滑动面内的胶核）被包围在滑动面内的胶核+反离子反离子=胶体粒子。胶体粒子。4）整个扩散层）整个扩散层+被包围的胶体粒子被包围的胶体粒子=胶团（电中性）胶团（电中性）例：例：AgNO3(稀稀aq)+KI(稀稀aq)AgI +KNO3KI为为少少量量，：AgI溶溶胶胶吸吸附附Ag带带正正电电，NO3为为反反离离 子子 ，AgNO3为稳定剂。为稳定剂。胶团结构表示：胶团结构表示：例：例：I少少量，生成带正电的胶粒，量，生成带正电

18、的胶粒，NO3为反离子为反离子 胶粒胶粒 AgIm nAg+(n-x)NO3-x+x NO3-胶核胶核 胶团胶团可滑动面可滑动面KI 过量过量 ：AgI溶胶吸附溶胶吸附I带负电，带负电，K为反离子；为反离子；KI为稳定剂。为稳定剂。反之：反之：KI(稀稀aq)+AgNO3(稀稀aq)AgI +KNO3胶团结构表示：胶团结构表示：例：例：AgAg+少少量，生成带负电的胶粒，量，生成带负电的胶粒，K K为反离子为反离子 胶粒胶粒 AgIm nI (n-x)K+x x K+胶核胶核 胶团胶团可滑动面可滑动面 m及及n 对每对每个胶粒可以大个胶粒可以大小不等小不等1)1)胶胶核核：首首先先吸吸附附过过

19、量量的的 成成核核离离子子，然然后后吸吸附附反反 离离子子形形成成胶胶粒粒，包包在在滑滑动动 层内；层内；2)2)胶胶团团整整体体为为电电中中性性，在在扩扩散层内。散层内。KI为稳定剂的胶团剖面图：为稳定剂的胶团剖面图：KKKKAgImIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK胶核胶核 滑动面滑动面（内部为胶粒）（内部为胶粒）扩散层边缘扩散层边缘（包括整个胶团）（包括整个胶团）特点：特点：以上是由于吸附离子使胶核带电的情况。以下讨论以上是由于吸附离子使胶核带电的情况。以下讨论由于产生电离产物使胶核带电的情况。由于产生电离产物使胶核带电的情况。当当

20、SiO2 微粒与水接触时，生成弱酸，微粒与水接触时，生成弱酸，H2SiO3，它的，它的电离产物电离产物 SiO32 有一部分仍固定在有一部分仍固定在 SiO2 上，未扩散到上，未扩散到溶液中去。这就形成了带负电的胶核。反离子是溶液中去。这就形成了带负电的胶核。反离子是H+。SiO2 溶胶的胶团结构为：溶胶的胶团结构为：SiO2m nSiO32 2(n-x)H+2 2x 2x H+课堂练习题目一、判断题：一、判断题：1溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统。2溶胶与真溶液一样是均相系统。3能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶。4加入电解质可以使胶体稳定，加入电解质 也可以使胶体聚沉；二者是矛盾的。5高分

21、子溶液与溶胶一样是多相不稳定体系。2将高分子溶液作为胶体体系来研究，因为它：(A)是多相体系；(B)热力学不稳定体系；(C)对电解质很敏感；(D)粒子大小在胶体范围内。3溶胶的基本特性之一是：(A)热力学上和动力学上皆属于稳定体系；(B)热力学上和动力学上皆属不稳定体系；(C)热力学上不稳定而动力学上稳定体系；(D)热力学上稳定而动力学上不稳定体系。4溶胶与大分子溶液的区别主要在于：(A)粒子大小不同；(B)渗透压不同；(C)丁铎尔效应的强弱不同；(D)相状态和热力学稳定性不同。5.在AgNO3溶液中加入稍过量KI溶液，得到溶胶的胶团结构可表示为：(A)(AgI)mnI-(n-x)K+x-xK

22、+；(B)(AgI)mnNO3-(n-x)K+x-xK+；(C)(AgI)mnAg+(n-x)I-x-xK+；(D)(AgI)mnAg+(n-x)NO3-x+xNO3-。6.以下列三种方法制备溶胶：(1)亚铁氰化铜溶胶的稳定剂是亚铁氰化钾；(2)将10ml的0.5M NaCl与12mol 0.5M AgNO3制得；(3)FeCl3在热水中水解得的溶胶，它们带电荷的符号是：(A)(1)正电荷，(2)正电荷，(3)正电荷；(B)(1)负电荷，(2)与(3)正电荷；(C)(1)与(2)负电荷，(3)正电荷；(D)(1)、(2)、(3)负电荷。7.由过量KBr与AgNO3溶液混合可制得溶胶，以下说法正确的是：(A)电位离子是Ag+；(B)反号离子是NO3-；(C)胶粒带正电；(D)D)它是负溶胶。8.对由各种方法制备的溶胶进行半透膜渗析或电渗析的目的是：(A)除去杂质，提高纯度(B)(B)除去小胶粒，提高均匀性；(C)除去过多的电解质离子，提高稳定性；(D)除去过多的溶剂，提高浓度。谢谢你的阅读v知识就是财富v丰富你的人生66、节制使快乐增加并使享受加强。德谟克利特67、今天应做的事没有做，明天再早也是耽误了。裴斯泰洛齐68、决定一个人的一生，以及整个命运的，只是一瞬之间。歌德69、懒人无法享受休息之乐。拉布克70、浪费时间是一桩大罪过。卢梭