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您现在的位置: 医学全在线 > 理论教学 > 基础学科 > 医用化学 > 正文:第二节 溶胶
    

溶胶(结构,性质,界面张力,界面能,吸附)

 

  二、溶胶的性质

  当光波投射到粒子上时,如果粒子大于波长,则光波以一定的角度从粒子表面反射出来。如果粒子远小于光波的波长,则光波绕过粒子前进不受阻碍。当粒子的大小和光波波长接近或稍小时,光波产生散射。溶胶粒子的大小在1-100nm之间,与普通光波波长接近,因此有一定强度的散射现象,称为丁铎尔(Tyndall)现象。即当一束强光投射到溶胶上,在暗室或黑暗背景下,从光束的垂直方向观察,可以清楚地观察到一条光带(图9-5),这是胶体溶液的特点。

  溶胶中胶体粒子和溶液中溶质的粒子相似,也处于不停的运动状态,这种不停的无规则的运动称为布朗(Brown)运动(图9-6)。由此表现出与胶体粒子运动有关的性质,称为胶体的分子动力学性质,如扩散、渗透、沉降等。它们和胶体粒子的大小和形状有密切的关系。所以从分子动力学性质出发,可以研究胶体粒子的大小和形状。其次,溶胶由于分子动力学性质,可以保持胶体粒子不因重力作用而沉集在容器底部。这种保持分散相不从分散介质中分离出来的性质,称为动力学稳定性。

 

图9-6 丁铎尔现象

 

图9-6 布朗运动

  (一)电泳

  1.电泳

  在一U形管中,加入棕色的氢氧化铁溶胶(图9-7左),然后插上电极并通直流电,阴极附近颜色逐渐变深,表示氢氧化铁胶体粒子向阴极移动(图9-7右)。如果在U形管中换上硫化砷溶胶并通电,胶体粒子向阳极移动。这种胶体粒子在电场作用下向阳极或阴极移动的现象叫电泳。

  2.胶粒带电的原因

  (1)选择吸附由于溶胶胶核常常选择性地吸附作为稳定剂的某种离子,而使其表面带有电荷。溶胶胶核总是选择吸附与其组成相类似的离子。例如Fe(OH)3溶胶,其胶核吸附稳定剂FeO+CL-中的FeO+而带正电荷。

 

图9-7 氢氧化铁溶胶电泳向负极      图9-8 氢氧化铁胶团结构示意

图α-吸附层,b-扩散层

  cl-则留在介质中。

  在硫化砷溶胶中,其溶胶胶核吸附HS-而带负电荷。

As2O3+3H2S →As2S3+3H2O
H2SH++HS-

  H+留在介质中。

  (2)表面分子离解 胶体粒子与分散介质接触后,表面上的分子与介质作用而离解,某种离子将扩散到介质中去,因此胶体粒子带有和扩散离子符号相反的电荷。例如,硅胶的胶粒是由很多SiO2分子组成的。粒子表面上的SiO2分子和水接触形成硅酸H2SiO3,随后离解生成了SiO32-和H+,H+扩散到介质中成为反离子,胶体粒子则因保留有SiO32-而带负电荷。

  3.胶团结构

  现以Fe(OH)3溶胶为例来说明胶团的结构(图9-8)。

  氢氧化铁溶胶是由许多Fe(OH)3分子构成的,其中心部分叫胶核。胶核的外边是由FeO+和一部分CL-所形成的吸附层,胶核和吸附层统称为胶粒。另一部分CL-借扩散作用而分布于离胶核较远处,形成扩散层。带有相反电荷的吸附层和扩散层电荷符号相反,电量相等,所以胶团是电中性的。胶团的结构可用下式表示。

Fe(OH)3胶粒包括胶核(设为m个Fe(OH)3分子组成)和吸附层。胶粒和扩散层合称为胶团,胶团分散在介质中乃是胶体体系。

  

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