胶核胶粒胶团怎么标 关于胶粒结构

凌乱的华丽2022-08-09 07:06:428403

胶体为何分分子胶体和粒子胶体?化学胶体问题,胶粒与胶团有什么区别?为什么胶粒带电而胶团不带电?关于胶粒结构,怎么判断胶体中什么是胶核?胶团结构式怎么写?

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胶体为何分分子胶体和粒子胶体

散相微粒的直径在1~100nm之间的分散体系叫做胶体。也有一种观点认为,胶体是指微粒直径在1~1000nm之间的分散系统。胶体的分散相和分散介质可以是气体、液体或固体。分散介质是气体的叫气溶胶(如烟、雾),是液体的叫溶胶,是固体的叫固溶胶(如水晶、有色玻璃)。胶体中的微粒(一般指胶核)是许多分子的集合体,一般由103~109个原子组成。例如,氢氧化铁的胶核是由几百万个氢氧化铁分子组成的集合体。有些高分子有机物的直径很大(如淀粉、蛋白质),达到胶体微粒的大小。这些物质溶于水(或其他溶剂)得到的溶液也有胶体的性质。例如,分子量为36000的胰岛素(球状)分子的直径是4.0nm;分子量为42000的蛋白质(椭球)分子的直径是11nm。高分子溶液的稳定性较好,常常叫亲液胶体。前者稳定性较差,常称为疏液胶体。胶体的结构分胶核、胶粒和胶团。以碘化银胶体为例,把碘化钾溶液加入硝酸银溶液中(当硝酸银过量时),大量的碘化银形成胶体颗粒(称胶核),它的表面有选择性地吸附跟它有共同组成的离子,这样使胶核成为带电粒子。在胶核周围又吸附带相反电荷的离子,形成比较紧密的吸附层和比较松散的扩散层。胶团的结构示意如下:

胶体有不同于溶液和浊液的一些特性,如有丁铎尔效应、布朗运动、电泳等现象(参见本篇有关条目)。制备胶体有多种方法。①分散法就是用研磨、溶解、超声波或电弧等方法把粗大物料分散研细。②凝聚法就是把分子或离子聚集成胶体粒子。制淀粉溶胶属于分散法,制氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶属于凝聚法。

胶体的性质知识清单

第十二章 胶体化学

主要公式及其适用条件

1. 胶体系统及其特点

胶体:分散相粒子在某方向上的线度在1~100 nm 范围的高分散系统称为胶体。对于由金属及难溶于水的卤化物、硫化物或氢氧化物等在水中形成胶体称憎液溶胶(简称为胶体)。憎液溶胶的粒子均是由数目众多的分子构成,存在着很大的相界面,因此憎液溶胶具有高分散性、多相性以及热力学不稳定性的特点。

2. 胶体系统的动力学性质

(1) 布朗运动

体粒子由于受到分散介质分子的不平衡撞击而不断地作不规则地运动,称此运动为布朗运动。其平均位移 可按下列爱因斯坦-布朗位移公式计算

式中:t为时间,r为粒子半径,η为介质的粘度。

(2) 扩散、沉降及沉降平衡

扩散是指当有浓度梯度存在时,物质粒子(包括胶体粒子)因热运动而发生宏观上的定向位移之现象。

沉降是指胶体粒子因重力作用而发生下沉的现象。

沉降平衡:当胶体粒子的沉降速率与其扩散速率相等时,胶体粒子在介质的浓度随高度形成一定分布并且不随时间而变,这一状态称为胶体粒子处于沉降平衡。其数密度C与高度h的关系为

式中ρ及ρ0分别为粒子及介质的密度,M为粒子的摩尔质量,g为重力加速度。此式适用于单级分散粒子在重力场中的沉降平衡。

3. 光学性质

当将点光源发出的一束可见光照射到胶体系统时,在垂直于入射光的方向上可以观察到一个发亮的光锥,此现象称为丁达尔现象。丁达尔现象产生的原因是胶体粒子大小,小于可见光的波长,而发生光的散射之结果。散射光的强度I可由下面瑞利公式计算:

式中:I0及λ表示入射光的强度与波长;n及n0分别为分散相及分散介质的折射率;α为散射角,为观测方向与入射光之间的夹角;V为单个分散相粒子的体积;C为分散相的数密度;l为观测者与散射中心的距离。此式适用粒子尺寸小于入射光波长,粒子堪称点光源,而且不导电,还有不考虑粒子的散射光互相不发生干涉。

4. 电学性质

胶体是热力学不稳定系统,其所以能长期存在的重要因素就是胶体粒子本身带电的结果。证明胶体粒子带电的有:电泳、电渗、流动电势和沉降电势等电动现象。电泳与电渗是指在外电场作用下,胶体中分散相与分散介质发生相对运动;流动电势与沉降电势则是当外力场作用于胶体上时,使得分散相与分散介质发生相对移动而产生电势差。产生上述电动现象的原因是因为胶体粒子具双电层结构的缘故。

5. 斯特恩双电层模型

有关胶粒带电的双层模型中以斯特恩双电层模型使用较广。其双电层结构可用下面模型(图12-1)表示。

图中: 热力学电势:表示固体表面与溶液本体的电势差。 斯特恩电势:斯特恩面与容液本体的电势差。ζ电势(流动电势):当分散相与分散介质发生相对移动时,滑动面与溶液本体的电势差。从电泳速率或电渗速率计算电势的公式如下:

式中:ε为介质的介电常数,ε0为真空介电常数;v为电泳速率,单位为 ;E为电势梯度,单位为V · m-1;η为介质的粘度,单位为Pa · s。

6. 胶团结构

根据吸附与斯特恩双电层结构可知,溶胶的胶团结构分为胶核、胶粒及胶团三个层次。以AgCl溶胶为例,当用KCl与AgNO3制备AgCl溶胶时,若AgNO3是略微过量的,则若干个AgCl粒子组成的固体微粒优先吸附与其自身有相同元素的离子(Ag+)而形成胶核。再按双电层结构分别写出胶粒与胶团部分,即

胶粒带正电荷。

但若制备AgCl时是采用KCl稍微过量,则其胶团结构为

胶粒带负电荷。

7. 溶胶的稳定与聚沉

(1)溶胶稳定的原因有三:胶体粒子带电、溶剂化作用以及布朗运动。

(2)聚沉:是指溶胶中胶粒互相聚结变成大颗粒,直到发生沉淀的现象。导致溶胶聚沉的因素很多,但是电解质加入时溶胶发生聚沉的作用是显著的,为比较不同电解质对溶胶的聚沉作用大小而引进聚沉值,聚沉值是指令溶胶发生明显的聚沉所需之电解质最小浓度。聚沉值的倒数称为聚沉能力。

应指出:起聚沉作用的主要是与胶粒带相反电荷的离子(即反离子),反离子价数越高则聚沉值越小。离子价数及个数均相同的不同反离子,其聚沉能力亦不相同,如

胶粒与胶团有什么区别?为什么胶粒带电而胶团不带电

胶粒是指内部的那部分。

一般是出现沉淀,形成胶核,然后胶核吸附正负离子,这一层是比较紧密的,形成胶核。此时由于吸附正负离子的量不同,就会带上电荷。

即然胶核带有电荷,外围自然会吸引一堆负电荷的,这个吸引是比较松散的,形成胶团。于是就变成电中性了。毕竟正负吸引,要保持电中性嘛。

关于胶粒结构

因为胶粒的大小介于 1~100nm 之间,故每一胶粒必然是由许多分子或原子聚集而成的。我们往往将组成胶粒核心部分的固态微粒称为胶核。例如用稀 AbNO3 溶液和 KI 溶液制备 AgI 溶胶时,由反应生成的 AgI 微粒首先形成胶核。胶核常具有晶体结构,它很容易从溶液中选择性地吸附某种组成与之相似的离子而使胶核带电,因此,胶核实际上应包括固体微粒表层的带电离子。

胶核表层荷电后,留在溶液中的反离子(即与被胶核吸附的离子带相反电荷的离子)由于离子静电作用必围绕于胶核周围,但离子本身的热运动又使一部分反离子扩散到较热的介质中去。可见,一些紧紧地吸引于胶核近旁的反离子与被吸附于胶核表层的离子组成"紧密层",而其余的反离子则组成"扩散层"。胶核与紧密层组成胶粒(Colloidal particle),而胶粒与扩散层中的反离子组成胶团(micelle)。胶团分散于液体介质中便是通常所说的溶胶。

用 AgNO3 稀溶液和 KI 溶液制备 AgI 溶胶时,其胶团结构式可以表示为:

有关双电层的模型请参考电化学中"扩散双电层"部分内容。以下仅介绍滑动面和 ζ 电势。

滑动面是当固液两相发生相对移动时呈现在固液交界处的一个高低不平的曲面,它位于紧密层之外,扩散层之中且距固体表面的距离约为分子直径大小处(见图13-17(动画观看))。滑动面与溶液本体之间的电势差称为 ζ 电势。有时也称为电动电势,这是因为只有当固液两相发生相对移动时才有 ζ 电势,可见,ζ 电势是滑动面存在的结果,而滑动面是 ζ 电势产生的基础。

当电解质的浓度增加时,介质中反离子的浓度加大,将压缩扩散层使其变薄,把更多的反离子挤进滑动面以内,使 ζ 电势在数值上变小,如图13-18所示。当电解质的浓度足够大时,可使 ζ 电势为零。此时相应的状态,称为等电态。处于等电态的粒子是不带电的,电泳,电渗的速度也必然为零。此时,溶胶非常容易聚沉。

怎么判断胶体中什么是胶核

  胶粒带有电荷胶粒具有很大的比表面积(比表面积=表面积/颗粒体积),因而有很强的吸附能力,使胶粒表面吸附溶液中的离子.这样胶粒就带有电荷.不同的胶粒吸附不同电荷的离子.一般说,金属氢氧化物、金属氧化物的胶粒吸附阳离子,胶粒带正电,非金属氧化物、金属硫化物的胶粒吸引阴离子,胶粒带负电.

  胶粒带有相同的电荷,互相排斥,所以胶粒不容易聚集,这是胶体保持稳定的重要原因.

  由于胶粒带有电荷,所以在外加电场的作用下,胶粒就会向某一极(阴极或阳极)作定向移动,这种运动现象叫电泳.

  胶体电性

  (1)正电:

  一般来说,金属氢氧化物、金属氧化物的胶体粒子带正电荷,如Fe(OH)3 ,Al(OH)3 ,Cr(OH)3 ,H2TiO3 ,Fe2O3 ,ZrO2 ,Th2O3

  (2)负电:

  非金属氧化物、金属硫化物的胶体粒子带负电荷,如As2S3 ,Sb2S3 ,As2O3 ,H2SiO3 ,Au ,Ag ,Pt

  (3)胶体粒子可以带电荷,但整个胶体呈电中性

胶团结构式怎么写

胶团结构式写法:先写胶核,再写吸附层,其中吸附层包括电位离子和反离子,最后写扩散层即剩下的反离子。例如:硅溶胶的胶团结构式:

与之类似,推广到一般的胶团结构式,约定俗成胶粒的分子数为m,而n作为电位离子(反离子)的数目,而且吸附的离子较少,所以m>n,而扩散层的反离子的数目为x,吸附层中反离子数目为n-x,整个胶团呈现电中性。

扩展资料:

1、根据离子选择吸附的原理,吸附剂会从电解质溶液中选择性吸附与其组成有关的离子,溶胶具有很大表面能的胶核充当吸附剂,氢氧化铁胶核会从溶液里吸附与其组成相关氧化亚铁离子作为电位离子,而与其组成不相关的氯离子则作为反离子。

2、有时溶液中可能存在两种或以上的离子与胶核结构的组成相关,例如在硝酸银溶液和碘化钾溶液制备AgI溶胶时,需要注意过量的问题,哪一个过量即作为电位离子,而与胶核结构无关的离子作为反离子。

3、一般的胶团结构式,约定俗成胶粒的分子数为m,而n作为电位离子(反离子)的数目,而且吸附的离子较少,所以m>n,而扩散层的反离子的数目为x,吸附层中反离子数目为n-x,整个胶团呈现电中性。

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