為什麼反離子濃度增加,擴散層變薄電動電位降低,溶膠穩定性會下降

2022-09-05 11:30:29 字數 5974 閱讀 4731

1樓:

樓主也在複習水質工程學嗎,我是大三的考研狗。。。其實原理是這樣的,你加入了反離子,這些反離子會和擴散裡面的反離子存在一個靜電斥力的作用,會把擴散層裡面原有的反離子給擠到吸附層裡面,所以擴散層就變薄啦,自然,擴散層反離子變少了,那麼和雙電層內層的電荷電位差自然就變小了,也就是所謂的電位降低了。

而且不止這樣哦,你電位降低了,自然就代表著你膠粒間的排斥力小了是不,那可不就聚集在一起了嘛,直接破壞了膠體的穩定性,不是更好混凝沉澱了。鄙人才疏學淺,只能解釋到這了,而且都是以自己理解的知識來回答的樓主,沒有具體的參考文獻,所以各位同學僅供參考,不是說智慧財產權的問題,是我說錯了誤導了你們就不好了,有老師最好問自己的老師比較保險點!

2樓:清晨在雲端

離子是指原子由於自身或外界的作用而失去或得到一個或幾個電子使其達到最外層電子數為8個或2個(氦原子)或沒有電子(四中子)的穩定結構。這一過程稱為電離。電離過程所需或放出的能量稱為電離能。

反離子為什麼分佈在吸附和擴散兩個層

3樓:匿名使用者

溶膠粒子帶電,這些電荷的主要**是從水溶液中選擇性地吸附某種離子:吸附正離子膠粒帶正電,吸附負離子帶負電,但整個溶液是電中性的,故還應有等量的反離子存在。固粒表面吸附的離子和溶液中的反離子構成雙電層。

反離子在溶液中受到兩個方向相反的作用:

1.固粒表面被吸附的離子的引力,力圖將它們拉向介面;

2.離子本身的熱運動,使之離開介面而擴散到溶液中去,其結果使反離子在固粒表面外呈平衡分佈:靠近介面處反離子濃度大些;隨著與介面距離的增大,反離子由多到少,形成擴散分佈,如圖3-7所示。

mn代表粒子的平表面,設它吸附負離子,則電量相等的正離子擴散分佈,就好象大氣層中氣體分子按高度分佈的狀態。直到介面負電荷電力所不及處,過剩離子濃度等於零。帶電錶面及這些反離子,就構成擴散雙電層。

雙電層的厚度隨溶液中離子濃度和電荷數而不同。

實驗證明,溶膠粒子在電場下與溶液發生相對移動時,分介面不是在固液介面mn處,而是有一層液體牢固地附在固體表面,並隨表面運動。按電泳算出的就是此滑動面上的電勢,稱電動電勢或€-電勢。

€-電勢除受決定電勢的離子濃度影響外,還與溶液中其它電解質的濃度有關。當電解質濃度增加時,擴散層被壓縮、變薄;同時某些具有特異性吸附能力的離子加入後,還可使€-電勢符號改變。

為什麼溶膠是熱力學不穩定體系

4樓:澤皖又鬆

憎液溶膠屬熱力學不穩定體系,有集結長大以至於聚沉的趨勢。但在短時間內甚至在相當長時間內(對某些特殊的溶膠如金溶膠),憎液溶膠卻能穩定存在。

1.溶膠的穩定性

除布朗運動外,溶膠的穩定性還與下面兩個因素有關。

(1).膠粒的電性:帶電的膠粒由於膠粒間的範德華力而相互吸引,而相同電荷的斥力又將使之分開。

膠粒是否穩定,取決於這兩種相反的力的相對大小。這也是 20 世紀 40 年代由 derjaguin、landan、verwey、overbeek 等人提出的溶膠穩定性理論(通常稱為 dlvo 理論)的主要點。

(2).溶劑化作用:溶劑化作用降低了膠粒的表面能,同時溶劑分子把膠粒包圍起來,形成一具有彈性的水合外殼。

當膠粒相互靠近時,水合外殼因受到擠壓而變形,但每個變形膠團都力圖恢復其原來的形狀而又被彈開。可見,水合外殼(溶劑化層)的存在起著阻礙聚結的作用。

綜上所述:分散相粒子的帶電、溶劑化作用、布朗運動是憎液溶膠三個最重要的穩定因素。凡是能使上述穩定因素遭到破壞的作用,皆可以使溶膠聚沉。

2.溶膠的聚沉

溶膠中的分散相微粒互相聚沉,顆粒變大,最後發生沉澱的現象稱為聚沉。溶膠的聚沉可分為二個階段,第一為無法用肉眼觀察出分散程度變化的階段,稱為"隱聚沉";第二階段則可用肉眼觀察到顆粒的變化,稱為"顯聚沉"。

(1).電解質的聚沉作用

當往溶膠中加入過量的電解質後,往往會使溶膠發生聚沉。這是由於電解質加入後,電解質中與擴散層反離子電荷符號相同的那些離子將由於同電排斥而將反離子壓入到吸附層,從而減少膠粒的帶電量,ζ 電勢降低。當擴散層中的反離子被全部壓入吸附層內,膠粒處於等電狀態,ζ 電勢為零,此時溶膠的穩定性最差,非常易於聚沉。

如豆漿使荷負電的蛋白質膠體,滷水中的 ca2+、mg2+、na+ 等離子壓縮擴散層厚度,使 ζ 電勢下降並使蛋白質聚沉。

實驗表明,當溶膠的 ζ 電勢降低到一定值時,(不必降到零!),就可觀察到聚沉現象的發生。此時的 ζ 電勢稱為"臨界 ζ 電勢"。

表13-2列舉了一些電解質引起 as2s3 負溶膠和 fe(oh)3 正溶膠聚沉的 ζ 電勢值和所需的臨界濃度。

表13-2 兩種溶膠的臨界 ζ 電位

(1)as2s3(負膠) (2)fe(oh)3(正膠)

電解質電解質kclbacl2

alcl3

th(no3)4

th(no3)4

th(no3)4 40.0

1.00.15

0.20

0.28

0.40 44

2625

2726

24 kcl

naoh

k2so4

苯胺硫酸鹽

k2c2o4

k3[fe(cn)6] 100.0

7.56.6

8.06.5

0.65 33.7

31.5

32.5

31.4

32.5

30.2

從表中可見:

a.每一種溶膠所對應的各種電解質的 ζ 電勢相當接近,可見只需將憎液溶膠的帶電性削弱到一定程度即可引起聚沉的發生。

b.價數越高的反離子(異電性離子),其聚沉能力*越大。

*聚沉值:聚沉能力和舒爾茲-哈地(schulze-hardy)規則

1.聚沉值:指使溶膠發生明顯的聚沉所需電解質的最小濃度。

也稱為"聚沉臨界濃度"。表13-3和13-4列出了對應於 as2s3 負溶膠和 fe(oh)3 正溶膠的一些電解質的聚沉值。

表13-3 as2s3 溶膠的聚沉臨界濃度

電解質電解質一價正離子

licl

nacl

kclkno3

二價正離子

mgso4

mgcl2

5851

5050

0.81

0.72 cacl2

bacl2

zncl2

三價正離子

alcl3

al(no3)3

1/2al2(so4)3

1/2ce2(so4)2 0.65

0.69

0.68

0.093

0.095

0.096

0.080

表13-4 fe(oh)3 溶膠的聚沉臨界濃度

負離子負離子hcoo-

i-br-1

no3-

clo3-

cl-cns-

bro3- 172.5

153.6

137.5

131.2

115.6

103.1

46.7

31.3 io3-

cro42-

c2o42-

so42-

酒石酸根

cr2o72-

fe(cn)63-

fe(cn)64- 0.900

0.325

0.238

0.219

0.200

0.188

0.096

0.067

2.聚沉能力:即聚沉值得倒數。聚沉值越小,聚沉能力越大。

3.舒爾茲-哈地規則:電解質中能使溶膠發生聚沉的離子,是與膠粒電性相反的離子,異電性離子的價數愈高,聚沉能力愈大。其定量關係有

式中 c1、c2、c3 分別為一價、二價、三價起聚沉作用離子的聚沉臨界濃度,而 n 為一常數,約等於 6。如 kcl、mgcl2、alcl3 的聚沉值分別為 49.5、0.

7、0.093,代入上述關係式中有

應該指出,電解質的聚沉作用是正負離子作用的總和。有時與膠粒具有相同電荷離子的性質也有顯著影響,通常同電性離子的價數愈高,則電解質的聚沉能力愈低,這可能與這些同電性離子的吸附作用有關。

(2)溶膠的相互聚沉

將兩種電性不同的溶膠混合,可以發生相互聚沉作用。如 as2s3 負溶膠與 fe(oh)3 正溶膠以不同比例混合時刻產生聚沉。

溶膠的相互聚沉在日常生活中經常見到。如明礬的淨水作用、不同牌號的墨水相混可能產生沉澱,醫院裡利用血液的能否相互凝結來判斷血型等都與膠體的相互聚沉有關。

(3)大分子化合物的聚沉作用

a.搭橋效應:利用大分子化合物在分散質微粒表面上的吸附作用,將膠粒拉扯到一塊兒使溶膠聚沉。如常用聚丙烯醯胺處理汙水是一例。

b.脫水效應:高聚物對水的親合力往往比溶膠強,它將奪取膠粒水合外殼的水,膠粒由於失去水合外殼都聚沉。如羧酸、丹寧等物質是常用的脫水劑。

c.電中和效應:離子型的大分子化合物吸附在膠粒上而中和了膠粒的表面電荷,使膠粒間的斥力減少並使溶膠聚沉。

3.鹽析作用,保護作用與敏化作用

(1)鹽析作用:在大分子化合物中,少量電解質的加入並不會影響其聚沉,只有加入更多的電解質才能使聚沉發生,大分子溶膠的這種聚沉現象稱為鹽析作用。

(2).保護作用:當往憎液溶膠中加入少量易為憎液溶膠所吸附的親液溶膠候,憎液溶膠的穩定性得到提高。

這種作用稱為"保護作用",被吸附的少量加入劑稱為"保護劑"。如在金溶膠中加入少量動物膠,可使其聚沉臨界濃度大大提高。

(3)敏化作用:在某些場合下,如加入保護劑的數量不足,反而可以促進溶膠的聚沉,這種作用稱為"敏化作用"。

我空間裡

投加電解質為什麼可以壓縮擴散層的厚度

5樓:時玉娟娟

1.溶液的化學成分。對於由選擇性吸附而形成的雙電層的礦物而言,介質中可被選擇吸附的離子濃度愈大,則熱力學電位愈大,擴散層愈厚;反之,擴散層 則愈薄。

2. 溶液的濃度。當溶液中反號離子的濃度增加時,可對擴散層中的反號離子起排斥作用,結果使擴散層中的離子被迫進入團定層,擴散層變薄。

3.溶液的 ph 值。由次生二氧化矽、遊離氧化物、粘土礦物組成的粘粒,其溶液的 ph 值將決定著雙電層的熱力學電位,從而影響到擴散層的厚度

膠粒帶電問題

6樓:譚銀光

(1)膠團結構

因為膠粒的大小介於 1~100nm 之間,故每一膠粒必然是由許多分子或原子聚集而成的。我們往往將組成膠粒核心部分的固態微粒稱為膠核。例如用稀 abno3 溶液和 ki 溶液製備 agi 溶膠時,由反應生成的 agi 微粒首先形成膠核。

膠核常具有晶體結構,它很容易從溶液中選擇性地吸附某種組成與之相似的離子而使膠核帶電,因此,膠核實際上應包括固體微粒表層的帶電離子。

膠核表層荷電後,留在溶液中的反離子(即與被膠核吸附的離子帶相反電荷的離子)由於離子靜電作用必圍繞於膠核周圍,但離子本身的熱運動又使一部分反離子擴散到較熱的介質中去。可見,一些緊緊地吸引於膠核近旁的反離子與被吸附於膠核表層的離子組成"緊密層",而其餘的反離子則組成"擴散層"。膠核與緊密層組成膠粒(colloidal particle),而膠粒與擴散層中的反離子組成膠團(micelle)。

膠團分散於液體介質中便是通常所說的溶膠。

用 agno3 稀溶液和 ki 溶液製備 agi 溶膠時,其膠團結構式可以表示為:

有關雙電層的模型請參考電化學中"擴散雙電層"部分內容。以下僅介紹滑動面和 ζ 電勢。

滑動面是當固液兩相發生相對移動時呈現在固液交界處的一個高低不平的曲面,它位於緊密層之外,擴散層之中且距固體表面的距離約為分子直徑大小處(見圖13-17(動畫**))。滑動面與溶液本體之間的電勢差稱為 ζ 電勢。有時也稱為電動電勢,這是因為只有當固液兩相發生相對移動時才有 ζ 電勢,可見,ζ 電勢是滑動面存在的結果,而滑動面是 ζ 電勢產生的基礎。

當電解質的濃度增加時,介質中反離子的濃度加大,將壓縮擴散層使其變薄,把更多的反離子擠進滑動面以內,使 ζ 電勢在數值上變小,如圖13-18所示。當電解質的濃度足夠大時,可使 ζ 電勢為零。此時相應的狀態,稱為等電態。

處於等電態的粒子是不帶電的,電泳,電滲的速度也必然為零。此時,溶膠非常容易聚沉。

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