胶体的电学性质与胶体的结构
胶体的结构和特性
胶体的结构和特性胶体是一种由两种或多种不同的物质组成的系统，其中一种物质分散在另一种物质中。
胶体通常是由固体粒子或液滴分散在连续相中形成的。
胶体的粒子大小介于分子和颗粒之间，一般为1纳米至1微米。
它具有一系列独特的结构和特性，因此在科学研究和工业应用中具有重要的作用。
胶体的结构主要包括分散相和连续相。
分散相是指分散在连续相中的微小粒子或液滴，而连续相则是分散相周围的介质。
分散相可以是固体、液体或气体，连续相一般是液体。
在胶体中，粒子通过各种相互作用力相互靠近并保持一定的距离。
胶体的特性主要包括以下几个方面：1.分散度：胶体中的粒子通常是非常小的，在经过适当的分散处理后可以均匀地分散在连续相中。
分散度越好，胶体的性质就越稳定。
2.稳定性：胶体的稳定性是指其抵抗粒子或液滴聚集的能力。
在胶体中，各种电荷相互作用、范德华力、表面张力等力之间的平衡影响着胶体的稳定性。
稳定的胶体能够长时间保持分散态，而不易出现相互聚集现象。
3.光学性质：胶体对光的散射和折射具有特殊的性质。
由于胶体中粒子的尺寸与光的波长相当，所以可以发生光的散射现象。
胶体的颜色、透明度和浑浊度等特征与光的相互作用有关。
4.黏度：胶体的黏度是指胶体流动时的阻力大小。
由于胶体中存在粒子之间的相互作用力，所以一般来说，胶体的黏度较高，流动性相对较差。
5.携带性：由于胶体中粒子的小尺寸和稳定性，胶体可以携带其他物质。
胶体的携带性使得它在医药、环境和能源等领域具有广泛的应用前景。
胶体的应用十分广泛。
在医药行业中，胶体被用于药物的输送和缓释系统，提高药物的生物利用度。
在食品工业中，胶体被用作稳定剂和增稠剂，改善食品的质感和稳定性。
在环境科学中，胶体的吸附性能可以用于净化水体和捕捉有害物质。
此外，胶体还广泛应用于电子、能源和化妆品等领域。
总的来说，胶体是一种非常特殊且重要的物质系统，其结构和特性决定了其在科学研究和工业应用中的广泛应用。
胶体的研究和开发对于推动科技进步和解决实际问题具有重要意义。
胶体知识点详解
★胶体的本质特征：分散质微粒的直径在1nm ～ 100nm之间。
胶体是以分散质粒子大小为特征的，它只是物质的一种存在形式，如NaCl溶于水形成溶液，如果分散在酒精中可形成胶体。
可见，同种分散质在不同的分散剂中可以得到不同的分散系。
胶体★胶体结构：一般认为在胶体粒子的中心，是一个由许多分子聚集而成的固体颗粒，叫做胶核。
在胶核的表面常常吸附一层组成类似的、带相同电荷的离子。
当胶核表面吸附了离子而带电后，在它周围的液体中，带相反电性的离子会扩散到胶核附近，并与胶核表面电荷形成扩散双电层。
扩散双电层由两部分构成：(1)吸附层：胶核表面吸附着的离子，由于静电引力，又吸引了一部分带相反电荷的离子(简称反离子)，形成吸附层。
(2)扩散层：除吸附层中的反离子外，其余的反离子扩散分布在吸附层的外围。
距离吸附层的界面越远，反离子浓度越小，到了胶核表面电荷影响不到之处，反离子浓度就等于零。
从吸附层界面(图中虚线)到反离子浓度为零的区域叫做扩散层。
吸附层的离子紧挨着胶核，跟胶核吸附得比较牢固，它跟随胶核一起运动。
扩散层跟胶核距离远一些，容易扩散。
通常把胶核和吸附层共同组成的粒子称为胶粒，把胶核、吸附层和扩散层统称为胶团。
★胶体带电的原因：是由于胶体是高分散的多相体系，具有巨大的界面(总表面积)，因而有很强的吸附能力。
它能有选择地吸附介质中的某种离子，而形成带电的胶粒。
这里以AgI胶体为例来说明。
包围着AgI胶核的是扩散双电层(吸附层和扩散层)，胶核和吸附层构成了胶粒，胶粒和扩散层形成的整体为胶团，在胶团中吸附离子的电荷数与反离子的电荷数相等，因此胶粒是带电的，而整个胶团是电中性的。
式中的m是AgI分子数，m的值常常很大，n的数值比m小得多；(n-x)是包含在吸附层中的反离子数；x为扩散层中的反离子数。
由于胶核对吸附层的吸引能力较强，对扩散层的吸引能力弱，因此在外加电场(如通直流电)作用下，胶团会从吸附层与扩散层之间分裂，形成带电荷的胶粒而发生电泳现象。
高一化学胶体的性质
第一节
一种重要的化合物——胶体
分散系
溶液
悬浊液 乳浊液 胶体
分散质微 粒大小
分散质微 粒组成
<10－9m 分子、离子
>10－7m
很多分子集 合体
>10－7m
很多分子集 合体
10-9-— 10-7m
分子集 合体
主要特征 均一、稳定
能否透过
滤纸
能
不均一、 不稳定
不能
不均一、 不稳定
均一、 较稳定
现将有关实验现象记录如下：（1）电泳：甲液的阳 极周围颜色变浅，阴极周围颜色变深；
不能
能
1、丁达尔现象 ——光学性质
当一束强光透过胶体时，可以看到一条光 亮的通路，这种现象叫做丁达尔现象。
用这种方法可以区别溶液和胶体。
2、电泳 ——电学性质
在外加电场的作用下，胶体的微粒在分散 剂里向阴极（或阳极）作定向移动的现象，叫 做电泳。
电泳现象证明了胶体微粒带有电荷。
胶体的应用与危害
应用：在日常生活中如，墨水、墨汁、明矾 净水、土壤保肥中均应用胶体原理。
例5：已知土壤胶体胶粒带负电荷，因此在水 稻田中，施用含氮量相同的下列化肥时，肥 效较差的是（ ）
A．硫酸铵
B．碳铵
C．硝铵
D．氯化铵
危害：雾、烟对生活、交通带来的危害也不 可小视。
练习
有甲、乙、丙、丁四种液体，它们分别为 Fe(OH)3胶体、硅酸胶体、AS2S3胶体、NaOH溶液。
3、胶体的聚沉
（1）胶体稳定存在的原因：
胶粒带电
（2）胶体的凝聚 ①破坏胶粒的带电结构——加入酸碱盐
由于胶体胶粒带有电荷，加入酸碱盐溶液 后，由于酸碱盐在溶液中能电离出阳离子和阴 离子，分别能中和带有负电荷胶粒的胶体和带 有正电荷胶粒的胶体。
胶体的电学性质
为胶粒的Zata电位，又叫动电位。
2 、电渗
①电渗现象 在外加电场作用下，带电的介质通过多孔膜或半径
为1～10 nm的毛细管作定向移动，这种现象称为电渗。 外加电解质对电渗速度影响显著，随着电解质浓度
的增加，电渗速度降低，甚至会改变电渗的方向。 电渗方法有许多实际应用，如溶胶净化、海水淡化、
泥炭和染料的干燥等。
图中，3为多孔膜，可 以用滤纸、玻 璃或棉花等 构成；
也可以用氧化铝、碳 酸钡、AgI等物质构成。
如果多孔膜吸附阴离 子，则介质带正电， 通 电时向阴极移动；
在U型管1,2中盛电解质溶液，将电极5,6接通直流电 后，可从有刻度的毛细管 4中，准确地读出液面的变化。
3、流动电势
其规则是：离子晶体表面从溶液中优先吸附 能与它晶格上离子生成难溶或电离度很小化合物 的离子。
例： AgI溶胶： 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。
b）溶胶粒子表面上的某些分子、 原子可发生电离
液槽
气体 加压
多孔 塞
定义：
在外力作用下，迫使液 体通过多孔隔膜（或毛 细管）定向流动，在多 孔隔膜两端所产生的电 势差，称为流动电势。
该过程可认为是电渗 的逆过程
电位差计
4、沉降电势
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。
胶体的电学性质
• 1.胶粒带电现象 • 2.胶粒带电的原因 • 3.溶胶的电动现象 • 4. 扩散双电层理论
胶粒带电现象
化学胶体知识点
化学胶体知识点化学胶体是指由两种或两种以上的物质组成的，其中至少有一种是固体的、维持着空间网状结构的分散体系。
在化学胶体中，存在着胶体粒子和连续相之间的相互作用，这种相互作用决定了胶体系统的性质和行为。
化学胶体是一种重要的研究对象，广泛应用于生物医学、材料科学、环境工程等领域。
一、胶体的定义和特点化学胶体是由胶体粒子和连续相组成的分散体系。
胶体粒子的尺寸通常在1到1000纳米之间，介于分子和晶体之间。
胶体粒子可以是固体、液体或气体。
连续相可以是气体、液体或固体。
胶体的特点包括：1. 可见性：胶体粒子的尺寸远大于分子，因此可以通过显微镜观察到。
2. 分散性：胶体粒子在连续相中均匀分散，不易沉积和沉淀。
3. 敏感性：胶体系统对温度、电场、pH值等外界条件的变化非常敏感，会发生相应的变化。
4. 稳定性：胶体粒子之间存在吸引力和排斥力，使得胶体系统能够保持稳定的存在。
二、胶体的分类化学胶体根据胶体粒子的物理状态和连续相的性质可以分为几种不同类型：1. 溶胶：连续相为液体，胶体粒子为液体或固体。
溶胶具有高度的透明性和稳定性，如胶体金溶液、胶体二氧化硅溶液等。
2. 凝胶：连续相为液体，胶体粒子形成了三维网状结构。
凝胶具有固体的形态和流动性，如胶体石墨、胶体二氧化硅凝胶等。
3. 粉体：连续相为气体，胶体粒子为固体。
粉体具有较大的比表面积和较高的吸附性能，如烟雾、粉尘等。
4. 真胶：连续相为液体，胶体粒子为固体。
真胶具有高度的黏性和弹性，如橡胶、明胶等。
5. 气溶胶：连续相为气体，胶体粒子为液体或固体。
气溶胶具有较长的悬浮时间和较大的扩散能力，如大气中的水滴、尘埃等。
三、胶体的性质与应用1. 光学性质：由于胶体粒子的尺寸与可见光波长相当，胶体溶液会呈现出特殊的光学性质，如散射、吸收和折射等。
这些性质使得胶体在光学传感、光学材料等领域有着广泛的应用。
2. 电学性质：由于胶体粒子带有电荷，胶体溶液会呈现出电导性和电泳性等特殊的电学性质。
胶体的性质及其应用(自己整理)
胶体的性质及其应用一、分散系1、分散系：一种（或几种）物质以粒子形式分散到另一种物质里所形成的混合物。
分散质：被分散成粒子的物质（一般量少）2、分散系组成分散剂：粒子分散在其中的物质（一般量多）物质与水混合时，一般认为是分散剂。
3、分散系分类：、（）、。
提问：如何提纯胶体，例：如何除去Fe（OH）3胶体混有少量的氯化铁和氯化氢？二、胶体胶体的本质特征：是分散质粒子直径在～之间（可透过滤纸，不能透过半透膜）（一）胶体的性质1. 丁达尔现象（光学性质）实验：用激光笔垂直照射淀粉胶体，胶体，溶液。
现象：胶体内部存在一条光路而溶液没有。
结论：这种由于胶体微粒对光的散射作用形成的一条光亮的通道的现象叫丁达尔现象。
说明：应用此性质可对溶液和胶体进行区分。
例子：灰尘，提问：能否说一种液体只要有丁达尔效应，就是胶体？2. 布朗运动（动力学性质）引入：胶粒较小而轻，它在水中的运动情况如何实验：将一滴液体放在水中观察现象：胶体扩散解释：胶粒在不同方向受到了水分子撞击的力量大小不同，所以运动方向在每一瞬间都在改变，因而形成无秩序的不停的运动，这种现象叫布朗运动。
例子：花粉放于水中、空气中的灰尘、粉笔灰放于水中3. 电泳（电学性质）实验：将胶体放在U形管中，一端加导电现象：阴极附近颜色加深分析：阴极附近颜色加深→胶粒带正电荷在电场作用下向阴极移动→胶体直径小→表面积大→吸附能力强→只吸附阳离子，因而带正电荷。
结论：电泳：在电场作用下，胶体的微粒在分散剂里向阴极或阳极作定向移动的现象叫电泳。
< 胶粒带电的一般规律>A. 带正电的胶粒：金属氧化物、金属氢氧化物FeO(与陶土的分离)、Fe（OH）3、Al（OH）3B. 带负电的胶粒：金属硫化物、非金属氧化物、硅酸及土壤陶土、H2SiO3 、硫化砷胶粒提问：1、Fe（OH）3胶体带电荷，这一说法对不对，为什么？2、是不是所有胶体都发生电泳？即所有的胶粒都带电荷？（二）胶体的聚沉1. 胶体稳定存在的原因：（1）胶粒小，可被溶剂分子冲击不停地运动，不易下沉或上浮（2）胶粒带同性电荷，同性排斥，不易聚大，因而不下沉或上浮2. 要使胶粒聚沉可采用的方法：（1）加热法：温度升高，胶粒碰撞速率加快，从而使小颗粒成为大颗粒而凝聚。
胶体的电学性质与胶体的结构
8.3 胶体的电学性质与胶体的结构胶体物系的主要特征是多相性、高度分散性和热力学不稳定性，粒子有聚结变大而下沉的趋势。
但实际上很多胶体物系可以在相当长的时间内稳定存在而不聚结。
研究表明，这与胶体粒子带电有直接关系，胶体粒子带电是溶胶稳定存在的重要原因。
8.3.1 电泳在外电场影的作用下，胶体粒子在分散介质中定向移动的现象称为电泳。
中性粒子不可能在外电场中定性移动，所以电泳现象的存在，说明胶体粒子是带电的。
电泳的实验装置如图。
胶体粒子的电泳速度与粒子所带电量及外加电势梯度成正比,而与介质粘度及粒子的大小成反比。
胶体粒子要比离子大得多，而实验表明胶体粒子的速度与离子的速度的数量基本相同。
这说明胶体粒子所带的电量是相当大的。
实验表明，溶胶中加入电解质会使电泳速度降低，直至为零，甚至可改变胶粒的带电符号。
胶体的动电势为：（11）因此只要测出V 和I 及体系的κ和η，就可算出ζ。
η为分散介质的粘度，单位为Pa ·s 。
溶胶的电动电势绝对值只有几十毫伏。
8.3.2 电渗在毛细管的两端施加一定电压时，毛细管中的液体或溶液产生定向移动的现象叫电渗。
电渗的实验装置如图。
液体或溶液中加入电解质会使电渗速度降低，直至为零，甚至可以改变电渗的方向3胶电 泳电 渗8.3.3 流动电势当外力迫使液体或溶液流经毛细管时，在毛细管两端将产生电势差，这个电势差叫流动电势。
用泵输送碳氢化合物时，在流动过程中产生流动电势，高压下易于产生火花。
由于此类液体易燃，固应采取相应的防护措施，如油管接地或加入油溶性的电解质，增加介质的电导等。
8.3.4 沉降电势在重力或离心离力的作用下，分散相粒子在分散介质中迅速沉降而在沉降方向产生的电势差称沉降电势。
储油罐中的油内常含有水滴，水滴的沉降常形成很高的沉降电势，消除的办法是加入有机电解质，以增加介质的电导。
电泳、电渗、流动电势和沉降电势，其电学性质都与固液相之间的相对运动有关，故统称为电动现象。
胶体的电学性质
2 同号离子的影响
一些同号离子,对溶胶有稳定作用,特别是高价离子或 有机离子,在胶粒表面特性吸附后,可降低反离子的聚 沉作用,即对溶胶有稳定作用. 例：As2S2负电溶胶,电解质KCl的聚沉值是49.5,甲 酸钾85,乙酸钾为110,柠檬酸钾是240
密结合；在电动现象中,这些溶剂分子及其内部的反 离子与粒子将作为一个紧密的整体运动,由此固-液两 相产生相对运动时存在一个界面,称为滑动面.滑动面 确切位置不详,但一般认为它在Stern层之外,并深入到 扩散层中. 电动电势ζ：滑动面上的电势称为电动电势ζ 或Zeta电 势
2 扩散层中的电荷与电势分布
表面电势：带电粒子表面与液体内部的电势差称为粒 子的表面电势φ0
关于双电层的内部结构,即电荷与电势的分布有多种模型 如：1879年,Helmholtz模型; 1910~1913年,Gouy-Chapman模型; 1924年,Stern模型.
Stern层：在胶体表面因静电引力和van der Waals引力而吸附的一层反离子, 紧贴在胶体表面形成一个紧密固定的吸附层.Stern层的厚度有反离子的大小 而定.
Stern面：吸附反离子的中心构成的面.
Stern电势：Stern平面与液体内部的电势差为Stern电势ѱ δ .在Stern层内,电 势由胶体表面电势ѱ 0直线下降到ѱδ .
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8.3 胶体的电学性质与胶体的结构
胶体物系的主要特征是多相性、高度分散性和热力学不稳定性，粒子有聚结变大而下沉的趋势。
但实际上很多胶体物系可以在相当长的时间内稳定存在而不聚结。
研究表明，这与胶体粒子带电有直接关系，胶体粒子带电是溶胶稳定存在的重要原因。
8.3.1 电泳
在外电场影的作用下，胶体粒子在分散介
质中定向移动的现象称为电泳。
中性粒子不可能在外电场中定性移动，所以电泳现象的存在，说明胶体粒子是带电的。
电泳的实验装置如图。
胶体粒子的电泳速度与粒子所带电量及外加电势梯度成正比,而与介质粘度及粒子的大小成反比。
胶体粒子要比离子大得多，而实验表明胶体粒子的速度与离子的速度的数量
基本相同。
这说明胶体粒子所带的电量是相当大的。
实验表明，溶胶中加入电解质会使电泳速度降低，直至为零，甚至可改变胶粒的带电符号。
胶体的动电势为：
（11）
因此只要测出V 和I 及体系的κ和η，就可算出ζ。
η为分散介质的粘度，单位为Pa ·s 。
溶胶的电动电势绝对值只有几十毫伏。
8.3.2 电渗
在毛细管的两端施加一定电压时，毛细管中的液体或溶液产生定向移动的现象叫电渗。
电渗的实验装置如图。
液体或溶液中加入电解质会使电渗速度降低，直至为零，甚至可以改变电渗的方向
3
胶
电 泳
电 渗
8.3.3 流动电势
当外力迫使液体或溶液流经毛细管时，在毛细管两端将产生电势差，这个电势差叫流动电势。
用泵输送碳氢化合物时，在流动过程中产生流动电势，高压下易于产生火花。
由于此类液体易燃，固应采取相应的防护措施，如油管接地或加入油溶性的电解质，增加介质的电导等。
8.3.4 沉降电势
在重力或离心离力的作用下，分散相粒子
在分散介质中迅速沉降而在沉降方向产生的电势差称沉降电势。
储油罐中的油内常含有水滴，水滴的沉降常形成很高的沉降电势，消除的办法是加入有机电解质，以增加介质的电导。
电泳、电渗、流动电势和沉降电势，其电学性质都与固液相之间的相对运动有关，故统称为电动现象。
其中电泳和电渗最为重要。
通过对电泳和电渗现象的研究，可进一步了解胶体粒子的结构，以及外加电解质对溶胶稳定性
的影响。
而电动现象产生的原因，直到建立了双电层理论以后才得到了解释。
8.3.5 胶团的结构
根据双电层理论，就可以设想溶胶的胶团结构。
我们把构成胶粒的分子和原子的聚
集体称为胶核。
一般情况下，胶核具有晶体结构。
胶核不带电。
由于胶核有很大的比表面，
沉降电势
2
流动电势
沉降电势
外电场使固相运动 外力使固液相相对运动而产生电场
故易于在界面上有选择性的吸附某种与胶核有相同的组分而容易建成胶核晶格的那些离子。
由胶核和紧密层所组成的部分称为胶粒。
胶粒带电。
胶粒和扩散层一起称为胶团。
胶团不带电。
在电场中，胶粒向某一电极移动，扩散层内的异电离子向另一极移动，这就是电泳的实质。
以AgI 溶胶为例，当AgNO 3的稀溶液与KI 的稀溶液作用时，就能制得稳定的
AgI 溶胶。
实验表明，胶核由m 个AgI 分子构成，当AgNO 3过量时，它的表面就吸附Ag +，因而可制得带正电的AgI 胶粒；而当KI 过量时，它的表面就吸附I －，因而制得带
负电的AgI 胶粒。
这两种情形的胶团结构可表示为
m 表示胶核中物质的分子数，一般
来说它是一个很大的数目，约为3
10
左右；n 表示胶核所吸附的离子数，
n 的数字要小得多；（n-x ）是包含在
紧密层中过剩异电离子数。
教材对胶核的定义同这有点差别。
胶团结构也可用右边图形表示。
第二个例子是硅酸的溶胶。
这种溶胶粒子的电荷不是因吸附离子，而是由于胶核本身的表面层电离而形成的。
胶核表面的SiO 2分子与水分子作用先生成H 2SiO 3，它是弱酸，
K + K +
K +
K + K + K + (AgI)m K +
I - I - I - I - I - I - I - I - K + K + K +
K + K + K +
K + K +
K +
K + K +
K + K + K +
K + K +
K + K + K +
K + K +
K + K +
K +
K +
()
()[]
-
+
-+-33NO NO Ag AgI x x n ,n x m
胶核
胶粒
胶团
紧密层 扩散层
固相
滑动面
()
()[]
+-
+
--K K
I AgI x x n ,n x m
胶核 胶粒 胶团
紧密层
扩
散层
固相
滑
动面
()()[]+-
+--H 2H 2SiO SiO
223
2x x n ,n x m 胶核
胶粒
紧密层 扩散层
固相
滑动面
能按下面方式电离：
H2SiO3＝SiO32－＋2H＋
形成的胶团如图。
8.3.6胶体结构的双电层理论
胶粒与液体介质之间带有电性不同的电荷，因此在固-液界面上形成双电层（double layer）结构。
从粒子表面到本体溶液之间存在着三种电势：
（1）从粒子表面到本体溶液之间的电势称为表面电势或热力学电势，其符号和大小由定位离子所决定。
（2）从斯特恩平面到本体溶液之间的电势称为斯特恩电势；
（3）从粒子的滑动界面到本体溶液之间的电势称为电动电势或ζ电势（zeta potential）。
ζ电势只是斯特恩电势的一部分。
随着外加电解质的不断加入，反电离子进入斯特恩层，使ζ电势改变。
当电解质增加到某一浓度时，ζ电势降为零时，胶粒不带电，称为等电点，使胶体聚沉。
胶体吸附扩散双电层模型。