溶胶的电学性质
药剂学知识点归纳：溶胶剂的概念、构造及性质
药剂学知识点归纳：溶胶剂的概念、构造及性质
药剂学虽然是基础学科，但是很多学员都觉得药剂学知识点特别多，不好复习。
今天就带着大家总结归纳一下药剂学各章节的重点内容，以便大家更好地记忆。
溶胶剂的概念
系指由多分子聚集体作为分散相的质点，分散在液体分散介质中组成的胶体分散体系，微粒大小一般在1-100nm之间，属于非均相分散体系。
溶胶的构造与性质
1.溶胶的双电层构造
溶胶剂中的固体微粒具有双电层结构，双电层之间的电位差称作电位，溶胶剂电位越大，其物理稳定性越好。
电位降低至25mv 以下时，胶粒间产生聚结，稳定性下降。
2.溶胶剂的性质
(1)光学性质
具有丁达尔效应，即对光的散射作用。
(2)电学性质
具有电动(电泳)现象与动电(流动电位)现象，其根本原因是微粒因吸附带电，具有双电层结构。
(3)动力学性质
因溶胶剂微粒粒径小(纳米级)，因而表现出激烈的布朗运动，溶胶粒子的扩散速度、沉降速度与介质的黏度都与溶胶的动力学性质有关。
(4)稳定性
溶胶剂属于热力学不稳定体系，对电解质非常敏感，少量电解质可供其产生聚沉，其原因是电解质的加入破坏或降低溶胶微粒的电位。
例题：
下列关于溶胶剂的正确叙述是?
A.溶胶剂属于热力学不稳定体系
B.溶胶剂中加入电解质会产生盐析作用
C.溶胶粒子具有双电层结构
D. 电位越大，溶胶剂的稳定性越差
E.溶胶粒子越小，布朗运动越激烈，因而沉降速度越小正确答案:ACE。
第8节 溶胶的电性质
一. 溶胶的电动现象
由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质 带与胶粒相反的电荷。在外电场作用下，胶粒和
介质分别向带相反电荷的电极移动，就产生了电
泳和电渗的电动现象。 胶粒在重力场作用下发生沉降，而产生沉降电 势；带电的介质发生流动，则产生流动电势。
以上四种现象都称为电动现象。
四、胶粒的结构
形成憎液溶胶的必要条件是： （1）分散相的溶解度要小； （2）还必须有稳定剂存在，否则胶
粒易聚结而聚沉。
胶核种离子，用同离子效应使胶核 不易溶解。 胶团
例1：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓ 过量的 KI 作稳定剂 胶核 胶粒
[(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3–]x+ x NO3–
胶核
|______________________________|
胶粒（带正电）
|_______________________________________|
胶团（电中性）
胶粒的形状
球形 带状 丝状
负电的介质向阳极移动。
在M和毛细管C中盛电
解质溶液，再由T管吹入气
体，在毛细管中形成一个小
气泡，将电极E1、E2接通直
流电后， 可通过毛细管C中 小气泡移动的距离，来计算 电渗流的流速。 M为多孔膜。
二、胶粒带电的本质
（1）胶粒在形成过程中，胶核优先吸附某 种离子，使胶粒带电。
（2） 离子型固体电解质形成溶胶时，由
1、电泳 (electrophoresis)
在外加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。
影响电泳的因素有：带电粒子的大小、形状； 粒子表面电荷的数目；介质中电解质的种类、离子 强度，pH值和粘度；电泳的温度和外加电压等。
溶胶的电化学性质
溶胶的电化学性质基本的电学特征1.电泳：在外电场作用下，胶体粒子在分散介质中定向移动的现象。
电泳装置：在电场作用下运动，从方向可以判断胶粒带正电。
特征：分散相移动，而分散介质不动。
应用：（1）生物化学中，根据不同的蛋白质子，合算分子电泳速度的不同，对它们进行分离。
（2）利用电泳的方法使橡胶电镀在金得到易于硫化，弹性及拉力均好医用橡皮手套就是这样制成。
2.电渗：分散介质在直流电场中，通过多孔膜或毛细血管发生定向移动的现象。
特征：分散介质移动，分散相不动。
（与电泳相反，胶体不能通过半透膜，胶体带电，介质相应的带相反的电荷。
外加电解质同样会影响电渗速度。
应用：（1）电沉积法涂漆操作中使漆膜内的水分排到膜外以形成致密的漆膜。
（2）工业及工程中泥土或泥浆脱水，水的净化等。
电动现象：电泳和电渗统称电动现象。
即在直流电场中，分散相和分散介质发生相对运动的现象。
3.流动电势：由于外加电压，液体通过多孔膜或向移动，并在多孔膜的两端产生电电势差方向与外界相反，抑制电渗。
特征：电渗的逆过程。
4.沉降电势分散相粒子在重心场和离心力场的作用下，迅速移动时，在移动方向的两端所产生的电势差。
正离子移动向负极，而这是正离子移动形成高电势。
与电泳相反。
特征：电泳现象相反过程。
2.扩散双电层理论1.胶粒带电原因分析1.吸附：胶粒具有表面积大，较高表面能，因此易于吸附其它物质（界面现象，为减小表（或负离子）带正电（或带负电）。
固体若为离子晶体，则服从法扬斯规则：溶液中的某种离子能与晶体上的符号相反的离子生成难溶或电离度很小的化合物，则离种离子有强烈的吸附作用。
例：，若过量，则会优先吸附，带负电；若，带正电。
2.电离：分散相：固体与分散介质接触时，固体表面会发生电离，有一种离子溶于液相中，使胶粒例：溶于液相，而在晶体表面，使固体带电。
2.双电层理论1.亥姆霍兹双电层理论特点：双电层电容器模型。
电渗速度（电泳速度）：分别为分散介质的介电常数及粘度，E：电势梯度。
溶胶的电学性质
在固体表面的带电离子称为定位离子 固体表面上产生定位离子的原因如下：
（1）吸附 胶粒在形成过程中，胶核优先吸附某 种离子，使胶粒带电。
例如：在AgI溶胶的制备过程中，如果AgNO3过量， 则胶核优先吸附Ag+离子，使胶粒带正电；如果KI过 量，则优先吸附I -离子，胶粒带负电。
电动现象
固体表面上产生定位离子的原因如下： （2）电离 对于可能发生电离的大分子的溶胶而 言，则胶粒带电主要是其本身发生电离引起的
沉降电势和流Байду номын сангаас电势
在重力场的作用下，带电的分 散相粒子，在分散介质中迅速沉降 时，使底层与表面层的粒子浓度悬 殊，从而产生电势差，这就是沉降 电势。
贮油罐中的油内常会有水滴， 水滴的沉降会形成很高的电势差， 有时会引发事故。通常在油中加入 有机电解质，增加介质电导，降低 沉降电势。
沉降电势和流动电势
还有电泳涂漆、高岭土的精炼、天然石油乳状 液中油水的分离以及不同蛋白质的分离等。当前工 业上的静电除尘，实际上就是烟尘气溶胶的电泳现 象。
例如：将AgI制备溶胶时，由于Ag+较小，活动能 力强，扩散快，比I-容易脱离晶格而进入溶液，使 AgI胶粒带负电。
电泳、电渗，流动电势和沉降电势均属于电动现象
电泳（electrophoresis）
带电胶粒或大分子在外加电场的作用下向带相 反电荷的电极作定向移动的现象称为电泳。
影响电泳的因素有：带电粒子的大小、形状； 粒子表面电荷的数目；介质中电解质的种类、离子 强度，pH值和黏度；电泳的温度和外加电压等。
（3）同晶置换 黏土矿物中如高岭土，主要由 铝氧四面体和硅氧四面体组成，而与周围4个氧的电 荷不平衡，要由或等正离子来平衡电荷。
物理化学胶体10-4
x
双 电 层 的 Stern 模 型
当溶胶相对静止时，整个溶胶体系是电中性的，但 当分散相粒子和液体介质相对运动时，就会产生电位差， 这种电位差叫电动电势。 胶粒是带电的，由于静电引力使粒子在表面周围，
又由于分子热运动，使反粒子在表面附近呈扩散分布。
离表面近的一层——紧密层(内层)，厚度(约几
个水分子直径大小，因为离子的水化所致)，当固体
如把AgNO3滴入KI溶液中 制备AgI溶胶
分散相为(AgI)m的固体颗粒
1.胶核 ——由分子、原子或离子形成的固态颗粒 胶核带电原因： ①从周围环境(介质)中选择吸附某种离子；
②胶核表面电离 如SiO2溶胶，与水接触生成弱酸H2SiO3,
电离产物HSiO3－、SiO32－部分吸附在SiO2微粒表面，H+ 离子成为反离子； ③晶格取代 如粘土(硅酸铝)晶格中的Al3＋被Ca2＋ 、
胶 粒 胶 团
x
xK
扩散层
把少量KI 滴入AgNO3溶液中
制备AgI溶胶 稳定剂AgNO3
AgI
m nAg
x (n x) NO 3
xNO 3
如SiO2溶胶，其胶团结构为
(SiO (iO
2(n x)H 2 ) m nSiO
2 3
2 x
反电泳——沉降电势
将分散相粒子在分散介质中迅速沉降，在液 体的表面层与底层之间产生的电势差称为沉降电 势。 电动现象关系：
电泳
外电场引 起运动 电渗 二、 扩散双电层理论
质点移动， 介质静止
反电泳
运动产生 电势差 反电渗
质点静止， 液体移动
电动现象表明：胶体分散体系中，分散相粒子和分 散介质带有数量相等而符号相反的电荷，因此在异相界 面上建立了双电层结构。
胶体
（2）解离作用： 胶核表面分子的解离使胶粒带电。
如：硅胶胶粒（x SiO2 ﹒y H2O）带负电
H 2 SiO 3 HSiO 3 HSiO 3 SiO 3 2+ + H+ H+
3.4.3
一、溶胶的结构
溶胶的结构及稳定 性
胶团结构的表示方法如下：
• AgI正溶胶的胶团结构
3.4.3
一、溶胶的结构
溶胶的结构及稳定 性
二、高分子化合物溶液
高分子化合物在适当的溶剂中能强烈的溶剂化，形 成很厚的溶剂化膜而溶解，碰撞时不易结合成大分子而 沉淀，构成了均匀、稳定的分散系，称为高分子化合物 溶液。高分子化合物溶液的本质是真溶液，丁达尔现象 不明显。
特点：稳定性大、粘度大
17
高分子化合物溶液和溶胶的性质
性质
分散相颗粒特 征 通透性 扩散速度 分散相组成 均一性 稳定性 粘度 外加电解质离 子的影响
3.4.3
溶胶的结构及稳定 性
2. 异电溶胶的相互聚沉
• 将两种带相反电荷的溶胶互相混和，带异电的胶粒会相互 吸引、中和而聚沉。 加入明矾 KAl(SO4)2· 12H2 O 水解后生成Al(OH)3正溶胶
如：水的净化
水中带负电荷的悬浮粒子 相互作用形成絮状物后聚沉
3.4.3
溶胶的结构及稳定 性
温度越高，布朗运动越剧烈
3.4.2
溶胶的基本特征
2. 扩散与沉降（宏观）
在重力场中，胶粒受重力作用而下沉，这 一现象称为沉降。
胶粒由于布朗运动会从密度大的区域向
密度小的区域迁移，这种现象称为扩散。 沉降速率等于扩散速率，溶胶系统处于沉 降扩散平衡。形成浓度梯度。
3.4.2
溶胶的电学性质
SiO SiO
2 m
2 3
.2n x H
2x
.2xH
若在稀的KI溶液中，滴加少量的AgNO3稀溶液，KI过量。 AgI 微粒表面将吸附I－离子，胶核表面则带负电荷，K+ 为反离子， 生成AgI的负溶胶，这时胶团的结构应表示 为：
AgI nI .n x K
X
xNO 3
x
胶团示意图
碘化银胶团结构及示意图（AgNO3 为稳定剂）
若在稀的KI溶液中，滴加少量的AgNO3稀溶液，KI过量。 AgI 微粒表面将吸附I－离子，胶核表面则带负电荷，K+ 为反离子， 生成AgI的负溶胶，这时胶团的结构应表示 为：
AgI nI .n x K
可滑动面 xNO 3 AgI m nAg .(n x )NO 3 胶核
胶体粒子 胶团
AgI
m nAg .n x NO 3
x
m
. xK
再如SiO2溶胶，当SiO2微粒与水接触时，可生成若酸H2 SiO3,它 的电离产物 SiO 32 不是全扩散到溶液中去，而是有一部分仍固 定在SiO2微粒的表面上，H＋则为反离子
SiO 2 H 2O H 2SiO 3 2H SiO
其胶团结构为：
2 3
双电层结构发展进程：
Ψ0
1、亥姆霍兹平板电容器模型
Ψ
原因：电势差降
+ + + + + + + + + + + + 0
亥姆霍兹平板电容器模型
溶胶的动力学性质和光学性质
第二节溶胶的动力学性质和光学性质
胶体系统是介于真溶液和粗分散系统之间的一种特殊分散系统。
由于胶体系统中粒子分散程度很高，具有很大的比表面积，表现出显著的表面特性，如胶体具有特殊的力学性质、光学性质和电学性质。
1.溶胶的力学性质
1827年，英国植物学家布朗（Brow）在显微镜下，观察悬浮在液体中的花粉颗粒时，发现这些粒子永不停息地做无规则运动。
后来还发现所有足够小的颗粒，如煤、化石、矿石、金属等无机物粉粒，也有同样的现象。
这种现象是布朗发现的，故称布朗运动，但在很长一段时间中，这种现象的本质没有得到阐明。
1903年，齐格蒙德（Zsigmondy）发明了超显微镜，用超显微镜观察溶胶，可以发现溶胶粒子在介质中不停地做无规则的运动。
对于一个粒子，每隔一定时间纪录其位置，可得到类似图9-13所示的完全不规则的运动轨迹，这种运动称为溶胶粒子的布朗运动。
图9-13 布朗运动示意图
粒子做布朗运动无需消耗能量，而是系统中分子固有的热运动的体现。
固体颗粒处于液体分子包围之中，而液体分子一直处于不停的、无序的热运动状态，撞击着固体粒子。
如果浮于液体介质中的固体远较溶胶粒子大（直径约大于5μm），一方面由于不同方向的撞击力大体已互相抵消，另一方面由于粒子质量大，其运动极不显著或根本不动。
但对于胶体分散程度的粒子（直径小于5μm）来说，每一时刻受到周围分子的撞击次数要少得多，那么在某一瞬间粒子各方向所受力不能相互抵消，就会向某一方向运动，在另一瞬间又向另一方向运动，因此形成了不停的无规则运动。
布朗运动的速率取决于粒子的大小、温度及介质黏度等，粒子越小、温度越高、黏度越小则运动速率越快。
胶体化学第3章 胶体的基本性质
反之，将AgNO3溶液滴加至KI溶液中形成的AgI胶团结构式为：
滑动面和 ζ 电势
滑动面是当固液两相发生相对移动时呈现在固液交 界处的一个高低不平的曲面，它位于紧密层之外，扩 散层之中且距固体表面的距离约为分子直径大小处。 滑动面与溶液本体之间的电势差称为 ζ 电势。有时也 称为电动电势，这是因为只有当固液两相发生相对移 动时才有 ζ 电势，可见，ζ 电势是滑动面存在的结果 ，而滑动面是 ζ 电势产生的基础。
3)实际上达到沉降平衡需要很长时间,温度波动引起对流 会妨碍沉降平衡建立。
粒子浓度随高度的变化
体系
氧气 高度分散的金溶 胶 粗分散金溶胶 藤黄悬浮体
粒子直径/nm
0.27 1.86 186 230
粒子浓度降低一 半时的高度
5km 215cm 2×10-5cm 2×10-3cm
沉降与沉降平衡
当分散相粒子足够小时，扩散作用使粒子在介质中趋于均匀 分布：沉降与扩散是两个互相对抗的作用。
离子。对于金属氧化物和氢氧化物的溶胶，决定胶粒电
性的主要离子是H+和OH-的浓度。
4)晶格取代
主要是黏土矿物，在成矿时有些Al3+的位置被Ca2+，
Mg2+所取代，从而使黏土晶格带负电。
为了维持电中性，黏土表面必然要吸附某些正离子，
这些正离子又因水化而离开表面，形成双电层。晶格取
代是造成黏土颗粒带电的主要原因。
(5)相的接触电位
在非极性介质中，颗粒也会带电。 Coehn规则：两相接触时，具有较大介电常数D的 一相带正电，另一相带负电。 玻璃(D=5-6)与水(D=81)接触时，玻璃带负电，水 带正电；玻璃(D=5-6)与苯(D=2)接触时，玻璃带正电， 苯带负电。
溶胶的性质 (1)
胶粒带电原因？
氢氧化铁溶胶的电泳实验
溶胶粒子的 + 3H2O == Fe(OH)3 + 3HCl Fe(OH)3 + H+ == FeO+ + 2H2O
反离子
胶粒
电势离子 氢氧化铁胶团的结构示意图
胶核
溶胶粒子的结构
负溶胶
扩散层 反离子
胶粒
胶团
AgNO3 + KCl == AgCl + KNO3
电势离子 胶核
氯化银胶团的结构示意图
二、溶胶及其性质
3.溶胶的性质
4）溶胶的稳定性和聚沉
溶胶的稳定性 ① 动力学稳定性
② 胶粒带电(主要因素）
③ 胶粒表面水化膜的保护作用
溶胶的聚沉 ①电解质的聚沉作用
②溶胶的相互聚沉
3、使溶胶聚沉常用的方法有哪些？
溶胶中分散质的颗粒在不断地做无规则的运动，这种运动叫做布朗
。 （Brown）运动
布朗运动是大量分子做无规则运动对悬浮的固体微粒各个方向撞击作用 的不均衡性造成的，所以布朗运动是大量液体分子集体行为的结果。 是溶胶稳定的重要因素
二、溶胶及其性质
3.溶胶的性质 3）电学性质
电泳现象 电泳现象说明溶胶粒子是带电的， 根据电泳实验测定溶胶粒子的带电性。
溶胶及其性质
药学院教师 朱勇
二、溶胶及其性质
1.溶胶的概述：溶胶的胶粒是由大量分子（或原子、离子） 形成的聚集体。直径为l-100 nm的胶粒分散在分散介质中形 成的多相系统，具有很大的界面和界面能，能否长时间存在 取决于胶体的性质。
硅溶胶
二、溶胶及其性质
2.溶胶的分类：习惯上，把分散介质（分散剂）为液体的胶体 分散体系称为液溶胶或溶胶（sol）；分散介质为气体的分散体 系成为气溶胶，介质为固体时，称为固溶胶。
溶胶的电化学性质
溶胶的电化学性质基本的电学特征1.电泳：在外电场作用下，胶体粒子在分散介质中定向移动的现象。
电泳装置：在电场作用下运动，从方向可以判断胶粒带正电。
特征：分散相移动，而分散介质不动。
应用：（1）生物化学中，根据不同的蛋白质子，合算分子电泳速度的不同，对它们进行分离。
（2）利用电泳的方法使橡胶电镀在金得到易于硫化，弹性及拉力均好医用橡皮手套就是这样制成。
2.电渗：分散介质在直流电场中，通过多孔膜或毛细血管发生定向移动的现象。
特征：分散介质移动，分散相不动。
（与电泳相反，胶体不能通过半透膜，胶体带电，介质相应的带相反的电荷。
外加电解质同样会影响电渗速度。
应用：（1）电沉积法涂漆操作中使漆膜内的水分排到膜外以形成致密的漆膜。
（2）工业及工程中泥土或泥浆脱水，水的净化等。
电动现象：电泳和电渗统称电动现象。
即在直流电场中，分散相和分散介质发生相对运动的现象。
3.流动电势：由于外加电压，液体通过多孔膜或向移动，并在多孔膜的两端产生电电势差方向与外界相反，抑制电渗。
特征：电渗的逆过程。
4.沉降电势分散相粒子在重心场和离心力场的作用下，迅速移动时，在移动方向的两端所产生的电势差。
正离子移动向负极，而这是正离子移动形成高电势。
与电泳相反。
特征：电泳现象相反过程。
2.扩散双电层理论1.胶粒带电原因分析1.吸附：胶粒具有表面积大，较高表面能，因此易于吸附其它物质（界面现象，为减小表（或负离子）带正电（或带负电）。
固体若为离子晶体，则服从法扬斯规则：溶液中的某种离子能与晶体上的符号相反的离子生成难溶或电离度很小的化合物，则离种离子有强烈的吸附作用。
例：，若过量，则会优先吸附，带负电；若，带正电。
2.电离：分散相：固体与分散介质接触时，固体表面会发生电离，有一种离子溶于液相中，使胶粒例：溶于液相，而在晶体表面，使固体带电。
2.双电层理论1.亥姆霍兹双电层理论特点：双电层电容器模型。
电渗速度（电泳速度）：分别为分散介质的介电常数及粘度，E：电势梯度。
第12章胶体化学2ppt课件
外加电场引 起相对运动
电渗
（固相不动，液体移动）
相对运动产 生电位差
流动电势
说明：溶胶粒子和分散介质带有不同性质的电荷 溶胶粒子为什么带电？ 溶胶粒子周围的分散介质中，反离子（与胶粒所带电荷 符号相反的离子）是如何分布的？ 电解质是如何影响电动现象的？ ——双电层理论
9
2. 扩散双电层理论
溶胶粒子带电原因： ①离子吸附：固体表面从溶液中有选择性地吸附某种离 子而带电。如AgI溶胶：
界面法移动法电泳装置
实验测出在一定时间内界面 移动的距离，可求得粒子的电 泳速度
Fe(OH)3溶胶粒子带正电
2
电势梯度 100V m1 时溶胶粒子与普通离子的运动速度
粒子的种类
H+ OH－ Na+ K+ Cl－ C3H7COO－ C8H17COO－ 溶胶粒子
运动速度 v 106 m s1
--
-
-
-
-
-
-
-
-
+ +
+ +
-- -
- ---
扩散层 斯特恩层(紧密层)
固体表面 斯特恩面 滑动面
φo
表面电势φ0 （热力学电势） 斯特恩电势φ
电势（滑动面
与溶液本体之间 的电位差）
φδ
16
电势的大小，反映了胶粒带电的程度， 电势越大，表明：
✓胶粒带电 ， ✓滑动面与溶液本体之间的电势差 ✓扩散层厚度 电解质的影响： 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
斥力势能
引力势能
27
除胶粒带电是溶胶稳定的主要原因外，溶剂化作用和布朗 运动也是溶胶稳定的有利因素。 所以溶胶稳定的原因： 1)胶粒带电 增加胶粒间的排斥作用； 2)溶剂化作用 形成弹性水化外壳，增加溶胶聚合的阻力 3)Brown运动 使胶粒克服受重力影响而不下沉
12-04溶胶系统的电学性质报告
v E
式中为v电泳速度, 及 分别为分散介质的介电常数及粘度; E 为电场强度, u胶核的电迁移率. 对于球形质点,当粒子半径r较小,而 双电层厚度-1较大,即 r <<1时,可用休克尔公式来描述电泳速度与 电势的关系. v u E 1.5 休克尔公式一般用于非水溶液,水溶液体系通常使用斯莫鲁科夫 斯基公式.
2018/10/12 11
(3)流动电势
流动电势
N2加压
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.
多 孔 塞
电极
电位差计 • 流动电势测量示意图
(4)沉降电势
沉降电势
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.
2018/10/12 8
9 由电泳实验测得Sb S 溶胶(设为球形粒子), 在电压210V下
(两极相距38.5cm), 通过电流的时间为36min12s, 引起溶液界面 向正极移动3.20cm, 该溶胶分散介质的介电常数 r = 81.1, 粘度 系数 = 1.03 10－3 Pas, 试求该溶胶的电势. 已知相对介电常 数 r, 介电常数 及真空介电常数 0间有如下关系: r = / 0, 0 =8.854 10－12 Fm－1, 1F = 1CV－1
2 3
v E 其中 v = {0.032/(36 60 +12)}ms－1 = 1.47 10－5ms－1 E = (210 / 0.385)Vm－1 = 545.5 Vm－1 = 1.03 10－3 Pas
=r0 故 = {1.47 10－5 1.03 10－3 / (81.1 8.854 10－12
溶胶的制备和性质实验操作方法
溶胶的制备及性质一．实验目的1.熟悉用凝聚法制备溶胶的操作；2.了解溶胶的光学性质和电学性质；3.了解电解质对溶胶的凝结作用及高分子溶液对溶胶的保护作用等。
二．实验原理1.溶胶的定义及其特征胶粒直径为1~100 nm，扩散慢，不能透过半透膜，动力学稳定性强，具高度分散性，多相性和聚结不稳定性等特征。
2.溶胶的制备方法溶胶的制备方法有分散法和凝聚法。
以氢氧化铁溶胶的制备为例：取150 mL 蒸馏水，置于300 mL烧杯中，先煮沸2 min，用刻度吸管移去10%FeCl3溶液30 mL，逐滴加入沸水中，并不断搅拌，继续煮沸3 min，得到棕红色Fe(OH)3溶胶，其结构式为：{m[Fe(OH)3]•nFeO+•(n-x)Cl-}x+•xCl-。
3.溶胶的净化制成的溶胶常含有其他杂质，影响胶体的性质，故必须净化。
溶胶的净化是根据离子或分子可以通过半透膜而胶粒不能透过半透膜的特性进行的。
本实验采用的透析袋。
4.溶胶的电学性质以电泳现象为例，在外加电场作用下，溶胶粒子在分散介质中定向移动的现象称为电泳。
通过电泳可以测知溶胶粒子所带电荷的符号，亦可以测定溶胶的ζ电位。
其原理是：式中K为与胶粒形状有关的常数（球形为5.4×1010 V2•S2•kg-1•m-1，棒状粒子为3.6×1010 V2•S2•kg-1•m-1，η为分散介质的粘度（Pa•s），ε为分散介质的相对介电常数，E为加于电泳测定管二端的电压（V），l为两电极之间的距离（m），d 为电泳管中胶体溶液界面在t时间（s）内移动的距离（m），E/l表示两电极间场强，d/t表示电泳速度（m•s-1）。
式中d、t、E和l均可由实验测得。
5.溶胶的光学性质用一束会聚光线通过溶胶，在光前进方向的侧面可看到光柱，这一现象称为丁达尔现象，可用于鉴别胶体。
6.电解质的聚沉作用和高分子溶液的保护作用电解质中与胶粒所带相反电荷的离子可引起溶胶的聚沉。
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（3）1924年，斯特恩修正
离子有一定大小；
静电引力，范德华引力。
.
(b) 古埃-查普曼模型
3/17
（3）斯特恩模型
e（热力学电势）—由固体表面至
溶液本体间的电势差；
（斯特恩电势）—由斯特恩面
至溶液本体间的电势差；
电势(动电电势)—由滑动面至
四、溶胶的电学性质
1、带电界面的双电层结构
大多数固体物质与极性介质接触后，固体表面会带电， 由于静电引力作用，必然吸引异性电荷环绕其周围，从而 在固、液两相界面间形成双电层，使得溶胶表现出各种电 学性质（电泳，电渗，流动电势，沉降电势）。 电荷可能来源于
离子吸附 ——固体从溶液中选择性吸附某种离子；
且常加入油溶性电解质，增加介质的 电导，降低或消除流动电势。
.
图10-9 流动电势
15/17
◆ 沉降电势 —由于分散相粒子（固体粒子或液滴）
在分散介质中沉降使流体的表面层与底层之间产生的电 势差。
沉降电势是电泳的逆现象。
++ + ++
+++
●贮油罐为何加入有机电解质？
——油中常含有水滴，而油的电 导率很小，水滴沉降会形成很高 的沉降电势，危险。
+
+ +
++ +
+ +
--
-
-
-
-
-
-
-
-
+
-- -
- ---
扩散层 斯特恩层(紧密层)
滑动面
固相
紧密层
[（AgI）mnAg+ （n-x）NO3-]x+
胶核
扩散层 xNO3-
溶液 本体
胶粒
胶团
注意电量平衡
.
7/17
NO3-
NO3Ag +
Ag +
Ag + （AgI）m
NO3-
NO3Ag +
++++++ ++ +
.
++ + ++
+++
V
图10-10 沉降电势
16/17
★四种电动现象的相互联系：
电→动
粒子 电泳 动 电渗 静
介质 静 沉降电势 动 流动电势
动→电
总之，溶胶的电学性质都与固相和液相间 的相对移动有关。
.
17/17
溶液本体间的电势差；
固体表面 斯特恩面 滑动面
+
+ +
+ ++ ++ + ++ +
+ +
--
-
++ +
-
-
-
-
-
-
-
+
-- -
- ---
δ
扩散层
e
斯特恩层(紧密层)
可见， 电势与 相差甚小，
但含义不同。只有固、液两相发
生相对移动时，才呈现 电势。
(c)斯特恩模型
.
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电势(动电电势)—由滑动面至溶液本体间的电势差；
➢ 电势的大小，反映了胶粒的带电程度 电势越高，胶粒带电越多，扩散层越厚。
➢ 若电解质浓度增加，反离子数目↑，扩散层↓，
电势数值↓；
当电解质浓度足够大， 电势甚至可为零(等电点/态)。
此时胶体质点不带电，不会发生电动现象，非常容易聚沉。
.
5/17
（4）博克里斯模型 （1963年）
IHP(内亥姆霍茨层 )— 由特性吸附离子和水分 子构成的内紧密层；
向稀的KI 溶液中滴加少量AgNO3溶液，制备AgI 溶胶， 胶粒带负电。
胶团结构
[ (AgI)m nI- •（n-x）K+]x- • xK+
.
9/17
3、电动现象
重点掌握
由于胶粒是带电的，在外加电场或压力作用下， 会产生电动现象。
包括
电泳
电渗 ——导致胶粒和扩散层相对分离。
流动电势
沉降电势
.
10/17
固相不动）。
• 电解质对电渗影响显著：增加电解质，电渗速度降低 以至变成零，甚至改变液体流动方向。
.
14/17
◇ 流动电势 —在外加压力下，迫使液体流经相对
静止的固体表面（如毛细管）而产生的电势。
说明：
（1）流动电势是电渗的逆现象； （2）流动电势的大小与介质的电导 率成反比。
◎泵送汽油时规定必须接地；
◆ 电泳—在外加电场作用下，
++ +
带电的分散相粒子在分散介质
中定向移动的现象。
+
++ +++
++ + ++ +++
–
图10-7 电泳
说明：
（1）电泳证明胶粒是带电质对电泳影响显著：增加电解质，电泳速度降低 以至变成零，甚至改变胶粒带电符号。
.
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★溶胶电泳现象的应用：
+ +
固体表面
斯特恩面
滑动面
+ + +
--
-
-
-
-
-
-
-
-
+ +
+ +
-- -
- ---
扩散层 斯特恩层(紧密层)
碘化银胶团剖面图（AgNO3为稳定剂）
.
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★ 胶粒带电规律：
（1）优先吸附与溶胶粒子中某一组成相同的离子；
（2）否则，一般先吸附水化能力较弱的阴离子，故带负 电荷的胶粒居多。
• 举例：
固体表面
紧密层
IHP OHP
– 滑动面
+
水化阳离子
+
–
特性吸附阴离子
OHP(外亥姆霍茨层 )— 由水化反离子构成的外 紧密层。
+
+ –
第一层水分子 第二层水分子
(d) 博克里斯模型
.
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重点掌握
2、溶胶的胶团结构
将少量KI 溶液滴加至AgNO3 溶液中形成AgI 正溶胶：
+ ++ ++ + ++ +
固体物质的电离 ——如蛋白质中的氨基酸分子； 离子溶解
.
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◆双电层结构的发展史：
（1）1879年，亥姆霍茨 平板电容器模型
+ ++ ++ + ++ +
固体表面
-
e
. 图10-4 (a)平板电容器模型
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+ ++ ++ + ++ +
（2）1910年，古埃-查普曼 扩散双电层模型
原因：静电引力和热运动。
➢ 分离操作、分析鉴定
(如纸上电泳、凝胶电泳、高效毛细管电泳) ➢ 通过胶粒电泳速度的测定可求算溶胶的ζ电势
设胶粒半径为r，双电层厚度为κ-1，
当r/κ-1 <<1 时，球形胶粒的电泳速度υ与电场强度E，介质粘
度η，介质介电常数ε与胶粒的ζ电势的关系为：
E 6
当r/κ-1＞100 时，对棒形胶粒，有： E 4
.
12/17
物理化学实验
胶体的制备及胶体电泳速度的测定
实验方法：界面移动法 实验仪器：拉比诺维奇-付其曼
U型电泳仪 实验内容：
1.凝聚法制备Fe(OH)3溶胶 2.制备半透膜并进行溶胶的纯化 3.测定电泳速度
.
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◇ 电渗－在外加电场
作用下，分散介质通过 多孔膜或极细的毛细管 移动的现象（此时带电的