双电层模型

1. 溶胶粒子的结构
以AgI的水溶胶为例。 固体粒子AgI称为“胶 核”。若稳定剂是 KI ，则胶核 吸附I－带负电，反号离子 K+一部分进入紧密层，另 一部分在扩散层。胶核与 紧密层的反号离子构成 “ 胶粒 ”。溶胶中的独立运 动单位是胶粒，胶粒与扩 散层离子构成“胶团”。可用下式 表示：
K+
I－
d
0 ´

b'
b
电解质对电势的影响
当电解质浓度增加到一定程度时，扩散厚度变零， 电势 也变为零。这就是胶体电泳的速度会随着电解质浓度的加大而 变小，甚至变为零的原因。
如果 电势降到不足以排斥胶体微粒相互碰撞时的分 子间作用力，则微粒会聚集变大，而在重力作用下沉降。 胶体微粒开始明显聚集的 电势，称作临界电位。 大约 电势绝对值在0.07V时，胶体微粒在溶液中 相当稳定，引入电解质到足够的浓度， 电势绝对值 变化到大约是0.03V时，胶体微粒就会开始明显聚集， 而且电解质中影响的离子价数越高，所起的凝聚作用越 强。
胶体微粒受电解质的影响使双电层变薄的理论称为 双电层压缩理论。 根据这一理论，可以解释为何在河流与海洋交界的 河口地区有大量的泥沙沉积。
甚至胶体粒子有时会由于某种电 解质的加入而改变电泳方向，即 电 势改变符号。此时，进入紧密层的 反号离子电荷除中和固体表面的电 荷外还有剩余。
+
0源自文库
-
电势改变符号是由于胶体粒子
2. 胶体粒子的双电层结构
粒子的相反电荷离子是由紧密层 和扩散层两部分组成。
电 势
+ +
+++++++++
（设粒子荷负电）
+
+
扩散层
紧密层中的反号离子被束缚在胶
体粒子周围， 扩散层中的反号离子虽受胶体粒 子的静电引力的影响，但可脱离 胶体粒子而移动。
紧密层
双电层示意图
电 势
+ +
+
+++++++++
表面对某种反号离子具有很强的吸附 能力，从而吸附了过多的反号离子。
例如，Fe使胶体SiO2聚沉是一个典型例子： 利用粒子的光散射测定Fe3+加入SiO2后的聚沉作用表明， 在pH约为5时，胶体SiO2表面有负电荷，Fe的主要形态为 Fe(OH)2+,Fe(OH)2+及多聚配合物Fex(OH)y(H2O)z3x-y。 在log[Fe3+]=-5.26时，突然发生聚沉，
而在log[Fe3+]= -4.48时，胶体悬浮体又重新建立。
由于胶粒表面带某种电荷，则固液两相分别带有不
同符号的电荷（整个胶体溶液是电中性的），在界面上
形成了双电层结构。
所以胶体溶液表现出各种电学性质（电泳、电渗、流动
电势、沉降电势等）。
对于双电层的具体结构，
最早于1879年Helmholtz提出平板模型； 1910年Gouy和1913年Chapman修正了平板模型，提出 了扩散双电层模型； 后来1924年Stern又提出了Stern模型。
+
0
0 ：固体表面和液体内部的总
的电位差
紧密层
扩散层
动电位（电势）: 紧密层的外界面与本体溶液之间的电 势差。 电势决定着胶体粒子在电场中的运动速度。
d
电势对其它离子十分敏
感，外加电解质的变化会引起 电势的显著变化。因为外加 电解质浓度加大时，会使进入 紧密层的反号离子增加，使得 粒子外界面与溶液本体的电 势差减小，即 电势下降， 从而使双电层变薄。
AgI
碘化银胶团示意图（KI过量）
(AgI) m nI (n x)K xK 扩散层 紧密层 胶核
胶粒 胶团
x
（1）整个胶团是电中性的。 （2）胶粒电荷的符号取决于被吸附离子的符号，胶粒带电 的多少由被吸附离子与紧密层反号离子电荷之差（n - x）来决 定。