8胶体的电学性质

胶体化学

胶体与界面化学——轻化工程专业

胶体化学

3.4 胶体的电学性质 Electric properties of colloid 1. 电动现象 (1) 电泳(electrophoresis) 在外加电场作用下，胶 体粒子在分散介质中定向移 动的现象称为电泳 (+) (-)

胶体化学

(2) 电渗(electro-osmosis)

在外加电场作用下， 分散介质的定向移动现 象称为电渗。在外加电场作用下， 分散相和分散介质的相 对移动现象统称为电动 现象。

(+)

(-)

粘土

胶体化学

2. 胶粒的带电特征

(1) 吸附 由于胶粒颗粒度小,具有巨大的表面能,因此 有吸附分散介质中的离子,以降低其表面能的趋 势。Fajans Rule 具有与胶粒化学组成相同的离子优先被吸附。 例： AgNO3 + KI →AgI + KNO3 若 AgNO3过量，则AgI胶粒吸附Ag+ 而带正电 若 KI过量，则AgI胶粒吸附I- 而带负电。

胶体化学

(2) 电离

SiO2 溶胶表面水解 SiO2 + H2O → H2SiO3若溶液显酸性 H2SiO3 → HSiO2+ + OHOH-进入溶液，而使胶粒带正电 若溶液显碱性 H2SiO3 → HSiO3+ + H+ H+进入溶液，而使胶粒带负电

胶体化学

3. 胶粒的双电层结构

Helmholtz 平板电容器理论 _ + _ + _ + _ + _ + _ + φ

胶体化学

Gouy-Chapman 扩散双电层模型+ + + + + + + + + _ _ _ _

φ ζ电势

__ _ _ _

_

紧密层

扩散层

胶体化学

Stern扩散双电层模型紧密层(Stern层) + + + + + + + + + + + - - - - - -

滑移界面(Stern面)

- --

φζ

-- -

反号离子

溶剂分子

扩散层

胶体化学

扩散双电层模型 吸附离子 胶粒表面 紧密层 (离子和溶剂化分子) 反号离子 扩散层

ζ电势： 胶粒表面滑移界面处的电势。 胶粒表面热力学电势φ和电动电势(ζ电势) 的区别： ① 发生在不同的部位； ② 大小不同，一般情况下ζ电势只是热力学 电势的一部分，其绝对值小于φ。

胶体化学

③ φ只取决于被吸附的离子和溶胶中的反号 离子的活度,而ζ电势的值还与溶胶中外加 电解质有关。 当溶胶中有外加电解质存在时，可使紧密 层中反粒子浓度增加，扩散层变薄， ζ电 势的绝对值减小，甚至变为零或相反的值。

胶体化学

④ 胶粒的电泳速率与ζ电势的关系：

E r 4 ε:分散介质的介电常数 η:分散介质的粘度 E : 外加电场强度

胶体化学

4. 溶胶的胶团结构 K+ AgNO3 + KI →AgI + KNO3 KI过量

K+(AgI)m

胶团

胶粒胶核

[(AgI)m nI-,(n-x)K+]x- xK+紧密层 扩散层

胶体化学

胶粒 = 胶核 +被吸附离子 + 紧密层 反离子 胶团 = 胶粒 + 扩散层反离子

胶体化学

《电动电位的测定及应用》文献导读 (1)水中胶粒Zata电位及影响混凝效 果的研究 —《包头钢铁学院学报》 (2) 膨润土及其酸化土、碱处理酸化土的电

动性质研究 ——《北京师范大学学报》 (3)蒙脱石黏土/水分散体系中颗粒的性质 ——《油田化学》 (4)河口悬

浮粒子Stern电位的测定方法 ——《黄渤海海洋》

胶体化学

3.5 胶体的流变性 (1)

流变性:物质在外力作用下的变形和流动性质 研究胶体流变性质研究胶体质点的大小、形状以及质点与介质间 的相互作用 解决生产中的重要问题(油漆、牙膏、陶土成 形、照相乳剂的涂布、钻井用泥浆等)

(2)

胶体化学

1.基本概念与术语

(1)切变速度与切应力 x v

将流动着的液体看作许多相互平行移动的液层, 各 层速度不同,形成速度梯度(dv/dx),这是流动的基本 特征.

胶体化学

切应力

由于速度梯度的存在,流动较慢的液层阻滞较快液 层的流动,因此.液体产生运动阻力. 为使液层维持一定的速度梯度运动,必须对液层施 加一个与阻力相反的反向力. 在单位液层面积上施加的这种力,称为切应力 τ(N/m2). 切变速率(D) D=d v /d x (S-1) 切应力与切变速率是表征体系流变性质的两个基 本参数

胶体化学

(2)牛顿公式和黏度流动时液体内部形成速度梯度,故产生运动阻力,切 应力反映此阻力大小. τ= ηdv/dx =ηD(牛顿公式) η液体粘度 黏度定义:将两块面积为1m2的板浸于液体中,两板距 离为1米,若加1N的切应力,使两板之间的相对速率 为1m/s,则此液体的黏度为1Pa.s。 牛顿液体：符合牛顿公式的流体。 黏度只与温度有 关，与切变速率无关， τ与D为正比关系。 非牛顿液体：不符合牛顿公式 τ/D=f(D),以ηa表 示一定(τ/D)下的黏度，称表观黏度。

胶体化学

(3)黏度测定的方法毛细管黏度计 用于测定液体、溶液和胶体溶液的黏度，主要使 用于牛顿流体。 转筒式黏度计 适用于非牛顿流体的黏度测定，用于测定流体流 形。 锥板式黏度计 适用于非牛顿流体的年黏度测定。切变速率范围 较大。

胶体化学

(4)层流和湍流

层流：体系的流动处于恒稳状态，体系中任何一 点的流速(包括大小、方向)不随时间而改变。 只有在层流条件下，牛顿公式才成立。湍流：当流速超过某一限度时，有不规则的或随 时间而改变的旋涡生成，此时为湍流。牛顿公式 不适合湍流条件下的使用。 雷诺系数(Re):描述液体的流体状况 Re = vdρ/η Re超过1400-2000临界值时，层流变为湍流。

胶体化学

2.稀分散体系的黏度稀分散体系: 黏度与切应力无关,仅用黏度可表示其流变 性质.符合牛顿流体的流变性质及变化规律.纯液 体、低分子稀溶液和稀分散体系符合此体系。 影响稀分散体系黏度的因素 分散相浓度的影响 温度的影响 质点形状的影响 质点大小的影响 电荷对黏度的影响

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/v9e4.html