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溶胶的性质

发布时间:2015-04-16 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:5015

溶胶是高度分散的多相体系,高度分散与多相是溶胶的共同特征,溶胶的许多性质都与这些特征有关。溶胶的性质主要包括:光学性质、动力学性质和电学性质等。

1.溶胶的光学性质——丁达尔效应

在暗室中,当一束光线透过溶胶时,在与入射光垂直的方向观察,可以清楚地看到在光的通路上出现一个发亮的光柱,这种现象称为丁达尔(Tyndall)现象或丁达尔效应。

丁达尔效应的产生,是由于胶体粒子对光的散射而形成的。当光照射到分散质粒子上时可以发生两种情况:一种是分散质颗粒直径大于入射光的波长,光就从粒子表面按一定角度反射或折射,在粒子较大的悬浊液中可以观察到这种现象;另一种是当分散质粒子直径小于入射光的波长时,就发生光的散射,散射出来的光称为乳光。已经知道,溶胶粒子的直径为10-9~10-7 m,可见光波长范围是400-760nm,因此,可见光通过溶胶时便产生光的散射。但在真溶液中,因粒子直径太小,散射光极弱,丁达尔现象不显著,因此,丁达尔效应实际上就成为辨别溶胶和真溶液的最简便的方法。

2.溶胶的动力学性质——布朗运动

在超显微镜下观察溶胶时,可以看到胶粒并不是静止的,而是在各个方向上移动着,没有固定的运动形式,这种现象是英国植物学家布朗(RobertBrown)首先观察到的,所以把溶胶粒子在分散剂中的不规则运动称为布朗运动。

溶胶粒子产生布朗运动的原因可以从以下几个方面来解释。首先,溶胶拉子与其他粒子一样,本身处在不断的热运动状态;其次,溶胶粒子还不断地受到分散剂粒子从各个方向的碰撞。在粗分散系中,由于分散质粒子的质量和体租较大,某一瞬间接受分散剂分子撞击的次数较多,这些撞击几乎可以相互抵消,即便个别撞击没有被抵消,也因其质量较大,撞击所产生的位移也不易察觉。而在胶体分散系少中,由于分散质粒子较小,单位时间内接受分散剂分子撞击的次数较少,不能相互抵消,且分散质粒子质量较小,撞击产生的位移较大。因此,溶胶粒子将做不规则的布朗运动。

3.溶胶的电学性质——电泳和电渗

将两个电极插入电解质溶液中,接通直流电源,会发生离子的迁移。如果将两个电极插入溶胶中,接通直流电源,也可以看到溶胶粒子的迁移,有些胶粒向阳极移动,有些胶粒向阴极移动。在外电场作用下,溶胶粒子在分散剂中做定向迁移的现象叫电泳。

在电泳管中,先装入浓度较小的电解质溶液(如稀盐酸溶液),再从中间的漏斗中徐徐加入红棕色的Fe(OH)3溶胶。由于Fe(OH)3溶胶密度较大,电解质溶液被等量挤到电泳管两侧的上层,并在两种液体的交界处有一清晰的界面。把电极插入两侧玻璃管的溶液中,接通直流电源后,可以看到在阳极一端的红棕色界面逐渐下降,阴极一端的红棕色界面逐渐升高。说明该溶胶在电场中向阴极一端迁移,溶胶粒子带正电。利用电泳实验可以判断各种溶胶粒子所带电荷的正负。例如,硫化砷溶胶电泳时,胶粒向阳极移动,说明硫化砷溶胶是带负电的。

若溶胶固相不动,液相在电场中做定向移动,这种现象称为“电渗”。电渗在电渗管中进行。电渗管中间为多孔性固体隔膜,胶体被吸附而固定,从两侧毛细管液面的变化可以判断分散剂流动的方向。实验证明,分散剂电渗的方向总是与胶粒电泳的方向相反。

电泳现象和电渗现象,几都说明溶胶粒子是带电的。胶粒带电的原因主要有两个:

①吸附作用。有些胶体粒子的带电是通过胶粒选择性地吸附了与其组成有关的离子而带电的。如用FeCl3水解制备的Fe(OH)3溶胶:

FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HCl

水解是分级进行的,二级水解过程会产生FeO+。

FeCl3十2H2O=Fe(OH)2Cl+2HCl

Fe(OH)2Cl=FeO++Cl-+H2O

Fe(OH)3溶胶便选择性的吸附FeO+而带正电。

②电离作用。有些溶胶是通过表面基团的电离作用而带电荷的。如硅胶是由许多硅酸分子缩合而成的,表面上的硅酸分子可电离出H+、HSiO3-、SiO32-等,H+进入溶液中,SiO32-、HSiO3留在表面上而使胶粒带负电:

H2SiO3↔H++HSiO3-

HSiO-3↔H++SiO32-

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