2-32-3 界面帶電機(jī)理界面帶電機(jī)理一一 界面帶電現(xiàn)象界面帶電現(xiàn)象1 1 任何兩相接觸都會(huì)形成一個(gè)相界面，界面區(qū)任何兩相接觸都會(huì)形成一個(gè)相界面，界面區(qū)(約幾個(gè)分子大小范圍內(nèi)約幾個(gè)分子大小范圍內(nèi))出現(xiàn)電勢(shì)差出現(xiàn)電勢(shì)差,即表現(xiàn)出界即表現(xiàn)出界面帶電現(xiàn)象。面帶電現(xiàn)象。2 2 界面帶電的原因可分為兩個(gè)方面：界面帶電的原因可分為兩個(gè)方面：兩個(gè)不同相的離子的絮合能不同（如兩個(gè)不同相的離子的絮合能不同（如s-ls-l）兩相的電子親和能不同（如兩相的電子親和能不同（如s-ss-s）1各行業(yè) （1）吸附 膠粒在形成過(guò)程中，膠核優(yōu)先吸附某種離子，使膠粒帶電。例如：在AgI溶膠的制備過(guò)程中，如果AgNO3過(guò)量，則膠核優(yōu)先吸附Ag+離子，使膠粒帶正電；如果KI過(guò)量，則優(yōu)先吸附I-離子，膠粒帶負(fù)電。在固體表面的帶電離子稱為定位離子 固體表面上產(chǎn)生定位離子的原因如下：2各行業(yè) （2）電離 對(duì)于可能發(fā)生電離的大分子的溶膠而言，則膠粒帶電主要是其本身發(fā)生電離引起的 例如蛋白質(zhì)分子，當(dāng)它的羧基或胺基在水中解離時(shí)，整個(gè)大分子就帶負(fù)電或正電荷。當(dāng)介質(zhì)的pH較低時(shí)，蛋白質(zhì)分子帶正電，pH較高時(shí)，則帶負(fù)電荷 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)分子所帶的凈電荷為零時(shí)，這時(shí)介質(zhì)的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。在等電點(diǎn)時(shí)蛋白質(zhì)分子的移動(dòng)已不受電場(chǎng)影響，它不穩(wěn)定且易發(fā)生凝聚。3各行業(yè) （3 3）同晶置換 黏土礦物中如高嶺土，主要由鋁氧四面體和硅氧四面體組成，而與周圍4個(gè)氧的電荷不平衡，要由正離子來(lái)平衡電荷。這些正離子在介質(zhì)中會(huì)電離并擴(kuò)散，所以使黏土微粒帶負(fù)電。如果被或同晶置換，則黏土微粒帶的負(fù)電更多。4各行業(yè) （4）溶解量的不均衡 離子型固體物質(zhì)如AgI，在水中會(huì)有微量的溶解，所以水中會(huì)有少量的銀離子和碘離子。例如：將AgI制備溶膠時(shí)，由于Ag+較小，活動(dòng)能力強(qiáng)，擴(kuò)散快，比I-容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使AgI膠粒帶負(fù)電。電泳、電滲，流動(dòng)電勢(shì)和沉降電勢(shì)均屬于電動(dòng)現(xiàn)象 5各行業(yè)n（一）電動(dòng)現(xiàn)象二二電動(dòng)現(xiàn)象電動(dòng)現(xiàn)象4ZnSO(aq)4CuSO(aq)ZnCu+鹽橋6各行業(yè)eeeeZn片2222ZnZnZnZn1、Zn與ZnSO4形成雙電層，雙電層就象一個(gè)電容器，兩個(gè) 層是相互平行的，具有一定電 位。7各行業(yè)銅片2222CuCuCuCu24/CuCuCuSOCuCu2+Cu與，表面吸附（固體表面吸附離子），也能產(chǎn)生丹尼爾電池8各行業(yè)德國(guó)科學(xué)家德國(guó)科學(xué)家W.Nernst對(duì)電極電勢(shì)產(chǎn)生機(jī)理作了較好對(duì)電極電勢(shì)產(chǎn)生機(jī)理作了較好的解釋。當(dāng)把金屬插入其鹽溶液中時(shí)，金屬表面上的的解釋。當(dāng)把金屬插入其鹽溶液中時(shí)，金屬表面上的正離子受到極性水分子的作用，正離子受到極性水分子的作用，有變成溶劑化離子進(jìn)有變成溶劑化離子進(jìn)入溶液而將電子留在金屬表面的傾向。金屬越活潑入溶液而將電子留在金屬表面的傾向。金屬越活潑、溶液中正離子濃度越小，溶液中正離子濃度越小，上述傾向就越大上述傾向就越大。與此同時(shí)，。與此同時(shí)，溶液中的金屬離子也有從溶液中沉積到金屬表面的傾溶液中的金屬離子也有從溶液中沉積到金屬表面的傾向，向，溶液中的金屬離子濃度越大、溶液中的金屬離子濃度越大、金屬越不活潑，這金屬越不活潑，這種傾向就越大種傾向就越大。當(dāng)溶解與沉積這兩個(gè)相反過(guò)程的速率。當(dāng)溶解與沉積這兩個(gè)相反過(guò)程的速率相等時(shí)，即達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡相等時(shí)，即達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡.當(dāng)金屬溶解傾向大于金屬離子沉積傾向時(shí)，則金屬表面帶負(fù)電層，靠近金屬表面附近處的溶液帶正電層，這樣便構(gòu)成“雙電層”。相反，若沉積傾向大于溶解傾向，則在金屬表面上形成正電荷層，金屬附近的溶液帶一層負(fù)電荷。由于在溶解與沉積達(dá)到平衡時(shí)，形成了雙電層，從而產(chǎn)生了電勢(shì)差，這種電勢(shì)差叫電極的平衡電極電勢(shì)，也叫可逆電極電勢(shì)。金屬的活潑性不同，其電極電勢(shì)也不同，因此，可以用電極電勢(shì)來(lái)衡量金屬得失電子的能力可以用電極電勢(shì)來(lái)衡量金屬得失電子的能力。9各行業(yè)2、電動(dòng)現(xiàn)象：雙電層的兩個(gè)平行電層，其平行方向相互錯(cuò)動(dòng)的現(xiàn)象。-+-+將雙電層放在電場(chǎng)中,使雙電層的平行方向與電場(chǎng)方向一致,則平行著的兩個(gè)電層在電場(chǎng)作用下發(fā)生錯(cuò)動(dòng).正電層向負(fù)極移動(dòng),負(fù)電層向正極移動(dòng)。根據(jù)雙電層錯(cuò)動(dòng)的情況，膠體根據(jù)雙電層錯(cuò)動(dòng)的情況，膠體動(dòng)電現(xiàn)象可分為動(dòng)電現(xiàn)象可分為四種，即四種，即電泳、電滲、流動(dòng)電位和沉降電位電泳、電滲、流動(dòng)電位和沉降電位。10各行業(yè)n雙電層雙電層11各行業(yè)12各行業(yè)13各行業(yè)14各行業(yè) 含有離子的液體在加壓或重力等外力的作用下，流經(jīng)多孔膜或毛細(xì)管時(shí)會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。流動(dòng)電勢(shì) 這種因液體流動(dòng)而產(chǎn)生的電勢(shì)稱為流動(dòng)電勢(shì)。15各行業(yè)（二）、膠體四種動(dòng)電現(xiàn)象簡(jiǎn)述（二）、膠體四種動(dòng)電現(xiàn)象簡(jiǎn)述1、電泳：通電后，粒子移動(dòng)。粒子帶正電、電泳：通電后，粒子移動(dòng)。粒子帶正電向負(fù)極移動(dòng)，帶負(fù)電想正極移動(dòng)。膠粒在電向負(fù)極移動(dòng)，帶負(fù)電想正極移動(dòng)。膠粒在電場(chǎng)中的這種移動(dòng)叫電泳。場(chǎng)中的這種移動(dòng)叫電泳。電泳錯(cuò)動(dòng)的方式是：電泳錯(cuò)動(dòng)的方式是：固體動(dòng)，液體不動(dòng)固體動(dòng)，液體不動(dòng)。2、電滲：液體在外加電場(chǎng)影響下透過(guò)多孔、電滲：液體在外加電場(chǎng)影響下透過(guò)多孔性固體的現(xiàn)象。性固體的現(xiàn)象。電滲錯(cuò)動(dòng)方式：電滲錯(cuò)動(dòng)方式：固體不動(dòng)，液體動(dòng)固體不動(dòng)，液體動(dòng)。發(fā)生液。發(fā)生液體動(dòng)。發(fā)生在多孔性固體中無(wú)數(shù)毛細(xì)管管壁體動(dòng)。發(fā)生在多孔性固體中無(wú)數(shù)毛細(xì)管管壁上的雙電層錯(cuò)動(dòng)上的雙電層錯(cuò)動(dòng)。16各行業(yè)3 3、流動(dòng)電位：施加一種機(jī)械壓力使液體流過(guò)、流動(dòng)電位：施加一種機(jī)械壓力使液體流過(guò)多孔性固體，則在多孔性固體的兩端會(huì)產(chǎn)生阻多孔性固體，則在多孔性固體的兩端會(huì)產(chǎn)生阻礙液體流動(dòng)的電位，稱之為流動(dòng)電位。礙液體流動(dòng)的電位，稱之為流動(dòng)電位。電滲是：外加電力引起液體流動(dòng)。電滲是：外加電力引起液體流動(dòng)。流動(dòng)電位是：流動(dòng)電位是：外加壓力引起液體流動(dòng)而產(chǎn)生電位外加壓力引起液體流動(dòng)而產(chǎn)生電位。4 4、沉降電位：固體粒子在液體中迅速次降時(shí)、沉降電位：固體粒子在液體中迅速次降時(shí)容器上部的液體與容器底部的液體之間所產(chǎn)生容器上部的液體與容器底部的液體之間所產(chǎn)生的電位，是電泳的逆轉(zhuǎn)。的電位，是電泳的逆轉(zhuǎn)。電泳：外加電壓使粒子移動(dòng)。電泳：外加電壓使粒子移動(dòng)。沉降電位：沉降電位：重力作用使固體粒子沉降移動(dòng)而產(chǎn)生電位重力作用使固體粒子沉降移動(dòng)而產(chǎn)生電位。17各行業(yè)四種動(dòng)電現(xiàn)象可以表示如下：四種動(dòng)電現(xiàn)象可以表示如下：動(dòng)電現(xiàn)象動(dòng)電現(xiàn)象機(jī)械力引起的機(jī)械力引起的雙電層錯(cuò)動(dòng)雙電層錯(cuò)動(dòng)電滲電滲流動(dòng)電位流動(dòng)電位次降電位次降電位互為逆轉(zhuǎn)互為逆轉(zhuǎn)互為逆轉(zhuǎn)互為逆轉(zhuǎn)二者都很小，二者都很小，用直流伏特計(jì)用直流伏特計(jì)才能測(cè)出才能測(cè)出外加電壓引起外加電壓引起的雙電層錯(cuò)動(dòng)的雙電層錯(cuò)動(dòng)電泳電泳18各行業(yè)CDBBD三、電泳實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用 外加電壓800-100V直流電若溶膠帶負(fù)電，向正電極移動(dòng)，靠近正電極濃度大，負(fù)電極管上冒出此實(shí)驗(yàn)可以判斷膠體帶電情況電泳管A：活塞C：U形玻璃管B：縮小的細(xì)管D：支管，19各行業(yè)20各行業(yè)2、應(yīng)用應(yīng)用橡膠電鍍：電泳使橡膠的乳狀液汁凝結(jié)而鍍?cè)诮饘佟⒉计?、木材上。獲得優(yōu)良的陶瓷用黏土：用水玻璃將黏土制成穩(wěn)定的懸浮體，用電泳技術(shù)將細(xì)黏土沉積在正電極上，再連續(xù)刮下來(lái)。21各行業(yè)+-120-600直流電源上紙條電泳實(shí)驗(yàn)圖ABBACDA：pH穩(wěn)定的緩沖液B：鉑電極 C：玻璃板D：紙條當(dāng)紙條被A浸濕后，在D上滴上蛋白質(zhì)溶液，過(guò)一段時(shí)間，將紙條取下，晾干，然后用HgCl2兩滴溶液或用溴酚蘭顯色。能達(dá)到鑒定分離目的。如用此法研究肝炎患者的血清。22各行業(yè)對(duì)輔助液要求：1、1、膠體與輔助液無(wú)化學(xué)反應(yīng)。2、與膠體有相同導(dǎo)電能力。（一般用超濾液，即除去膠粒后的分散介質(zhì)疏液溶膠。極稀KCl親液溶膠）+-電極輔助液膠體（比重大于輔助液，帶色更好）假定膠體帶正電，向負(fù)極移動(dòng)負(fù)極支管界面上升。3、電泳速度測(cè)定超顯直接測(cè)定化學(xué)分析法界面移動(dòng)法23各行業(yè)