溶膠(結(jié)構(gòu),性質(zhì),界面張力,界面能,吸附)

　　二、溶膠的性質(zhì)

　　當光波投射到粒子上時，如果粒子大于波長，則光波以一定的角度從粒子表面反射出來。如果粒子遠小于光波的波長，則光波繞過粒子前進不受阻礙。當粒子的大小和光波波長接近或稍小時，光波產(chǎn)生散射。溶膠粒子的大小在1-100nm之間，與普通光波波長接近，因此有一定強度的散射現(xiàn)象，稱為丁鐸爾（Tyndall）現(xiàn)象。即當一束強光投射到溶膠上，在暗室或黑暗背景下，從光束的垂直方向觀察，可以清楚地觀察到一條光帶（圖9-5），這是膠體溶液的特點。

　　溶膠中膠體粒子和溶液中溶質(zhì)的粒子相似，也處于不停的運動狀態(tài)，這種不停的無規(guī)則的運動稱為布朗（Brown）運動（圖9-6）。由此表現(xiàn)出與膠體粒子運動有關(guān)的性質(zhì)，稱為膠體的分子動力學性質(zhì)，如擴散、滲透、沉降等。它們和膠體粒子的大小和形狀有密切的關(guān)系。所以從分子動力學性質(zhì)出發(fā)，可以研究膠體粒子的大小和形狀。其次，溶膠由于分子動力學性質(zhì)，可以保持膠體粒子不因重力作用而沉集在容器底部。這種保持分散相不從分散介質(zhì)中分離出來的性質(zhì)，稱為動力學穩(wěn)定性。

圖9-6　丁鐸爾現(xiàn)象

圖9-6　布朗運動

　　（一）電泳

　　1．電泳

　　在一U形管中，加入棕色的氫氧化鐵溶膠（圖9-7左），然后插上電極并通直流電，陰極附近顏色逐漸變深，表示氫氧化鐵膠體粒子向陰極移動（圖9-7右）。如果在U形管中換上硫化砷溶膠并通電，膠體粒子向陽極移動。這種膠體粒子在電場作用下向陽極或陰極移動的現(xiàn)象叫電泳。

　　2．膠粒帶電的原因

　�。�1）選擇吸附由于溶膠膠核常常選擇性地吸附作為穩(wěn)定劑的某種離子，而使其表面帶有電荷。溶膠膠核總是選擇吸附與其組成相類似的離子。例如Fe（OH）3溶膠，其膠核吸附穩(wěn)定劑FeO+CL-中的FeO+而帶正電荷。

圖9-7　氫氧化鐵溶膠電泳向負極　　　　　　圖9－8　氫氧化鐵膠團結(jié)構(gòu)示意

圖α-吸附層，b-擴散層

　　cl-則留在介質(zhì)中。

　　在硫化砷溶膠中,其溶膠膠核吸附HS-而帶負電荷。

As₂O₃+3H₂S　→As₂S₃+3H₂O
H₂SH⁺+HS^-

　　H+留在介質(zhì)中。

　�。�2）表面分子離解 膠體粒子與分散介質(zhì)接觸后，表面上的分子與介質(zhì)作用而離解，某種離子將擴散到介質(zhì)中去，因此膠體粒子帶有和擴散離子符號相反的電荷。例如，硅膠的膠粒是由很多SiO2分子組成的。粒子表面上的SiO2分子和水接觸形成硅酸H2SiO3，隨后離解生成了SiO32-和H+，H+擴散到介質(zhì)中成為反離子，膠體粒子則因保留有SiO32-而帶負電荷。

　　3．膠團結(jié)構(gòu)

　　現(xiàn)以Fe（OH）3溶膠為例來說明膠團的結(jié)構(gòu)（圖9-8）。

　　氫氧化鐵溶膠是由許多Fe（OH）3分子構(gòu)成的，其中心部分叫膠核。膠核的外邊是由FeO+和一部分CL-所形成的吸附層，膠核和吸附層統(tǒng)稱為膠粒。另一部分CL-借擴散作用而分布于離膠核較遠處，形成擴散層。帶有相反電荷的吸附層和擴散層電荷符號相反，電量相等，所以膠團是電中性的。膠團的結(jié)構(gòu)可用下式表示。

Fe（OH）3膠粒包括膠核（設為m個Fe（OH）3分子組成）和吸附層。膠粒和擴散層合稱為膠團，膠團分散在介質(zhì)中乃是膠體體系。

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