武汉大学：《物理化学》课程教学资源（PPT课件）第十四章 胶体化学 §5 溶胶的电学性质

§5 溶胶的电学性质 1.电动现象 NaCl (I)电泳(electrophoresis)) 溶液 在外加电场作用 下，胶体粒子在分散 介质中定向移动的现 Fe(OH)3 象称为电泳。 溶胶

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。 §5 溶胶的电学性质 + - Fe(OH)3 溶胶 NaCl 溶液

(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。 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， 这是因电而动

(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。 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， 这是因电而动

(3)与电渗现象相反的作法是加压力使液体流过毛细 管或多孔性物质，则在毛细管或多孔性物质两端 产生电位差一流动电势，是电渗的反过程。液 体流动产生电(Quincke发现)。 ·(4)胶粒在重力场作用下发生沉降而产生沉降电势， (Dorm效应)。 带电的介质发生流动，则产生流动电势。质点运动 产生沉降电势。 ·以上四种，均为分散相和分散介质的相对移动的有 关电现象—电动现象

• (3) 与电渗现象相反的作法是加压力使液体流过毛细 管或多孔性物质，则在毛细管或多孔性物质两端 产生电位差——流动电势，是电渗的反过程。液 体流动产生电(Quincke发现)。 • (4) 胶粒在重力场作用下发生沉降而产生沉降电势， （Dorn效应)。 • 带电的介质发生流动，则产生流动电势。质点运动 产生沉降电势。 • 以上四种，均为分散相和分散介质的相对移动的有 关电现象——电动现象

溶胶粒子表面电荷的来源 ()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胶粒吸附而带负电

溶胶粒子表面电荷的来源 (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

(2)电离 SO2溶胶表面水解 Si02+H20→H2Si03 若溶液显酸性， H2SiO3→HSi02t+OH OH一进入溶液，而使胶粒带正电 若溶液显碱性， H2SiO3→HSi03++H+ H+进入溶液，而使胶粒带负电 例如蛋白质分子，有许多羧基和胺基，在pH较高的 溶液中，离解生成P-COO-离子而负带电；在pH较低 的溶液中，生成P-NH3+离子而带正电

(2) 电离 SiO2 溶胶表面水解 SiO2 ＋ H2O → H2SiO3 若溶液显酸性, H2SiO3 → HSiO2 + + OH￾OH－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 例如蛋白质分子，有许多羧基和胺基，在pH较高的 溶液中，离解生成P–COO-离子而负带电；在pH较低 的溶液中，生成P-NH3+离子而带正电

(3)两相对电子的亲合力不同 质点的热运动相当于质点与介质的摩擦， 在碰撞过程中电子可以从一相流入另一相，如 同用玻璃棒摩擦毛皮可以生电一样。 Coehn提出一经验规则：两个非导体组成 的分散体系中，介电常数大的一相带正电，另 一相带负电。因此玻璃（=5~6)，在水中 (=81)及丙酮(=21)中带负电，在苯中 (=2)则带正电

（3）两相对电子的亲合力不同 质点的热运动相当于质点与介质的摩擦， 在碰撞过程中电子可以从一相流入另一相，如 同用玻璃棒摩擦毛皮可以生电一样。 Coehn提出一经验规则：两个非导体组成 的分散体系中，介电常数大的一相带正电，另 一相带负电。因此玻璃（ε=5～6），在水中 （ ε= 81）及丙酮（ε=21）中带负电，在苯中 （ ε= 2)则带正电

胶粒的扩散双电层与（电势 紧密层（Stern层】 滑移界面(Stern面) + +++++十++ Stern扩散 双电层模型 反号离子 溶剂分子 扩散层

Stern扩散 双电层模型 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － － － － － 反号离子 溶剂分子 滑移界面（Stern面） φ ζ 胶粒的扩散双电层与ζ 电势 扩散层 紧密层（Stern层）

扩散双电层模型 吸附离子 胶粒表面 反号离子 紧密层（离子和溶剂化分子） 扩散层 g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（℃电势） 的区别： ①发生在不同的部位； ②大小不同，一般情况下电势只是热力学 电势的一部分，其绝对值小于φ

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

③φ即为电极电势，与电极本身及参与电极反 应的离子（电位离子）活度有关；℃电势的值 还与溶胶中的外加电解质有关。 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，℃电势的 绝对值减小，甚至变为零或相反的值

③ φ即为电极电势，与电极本身及参与电极反 应的离子（电位离子）活度有关；ζ电势的值 还与溶胶中的外加电解质有关。 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

④胶粒的电泳速率与电势的关系： SeE 4π7 ：分散介质的介电常数 :分散介质的粘度 E：外加电场强度 前提：胶粒的大小与双电层厚度相当

④ 胶粒的电泳速率与ζ电势的关系： u 4 E  = 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 前提：胶粒的大小与双电层厚度相当