为什么胶体中带相反电荷的粒子不会使胶体粒子团聚?

胶体粒子的结构和胶体的聚集

一、胶体的结构

以AgI胶体为例说明胶体的形成和结构;

1.橡胶芯和吸附

①橡胶芯的形成

若江

稀释溶液与KI的稀释溶液混合后,会发生以下化学反应:

生成的M AgI分子聚集成直径为1nm ~ 100nm的微晶颗粒,是分散质的核心,称为胶体核。

②胶芯的选择性吸附。

系统中有许多离子,如

等等,哪个是被胶芯吸附的?实验表明,胶芯的选择性吸附与其组成有关。比如制备AgI时,如果KI过量,胶芯会优先吸附N离子。

和负电荷,相反,如果

过量时,氮被吸附。

而且带正电。

③抗衡离子的分布

与系统中橡胶核所带电荷电性质相反的离子称为抗衡离子,例如当KI过量时。

或者

超额时间

就是抗衡离子,系统中的抗衡离子受到两个相反的力。

静电力:由于抗衡离子带有与胶芯表面电荷相反的电荷,抗衡离子与胶芯之间会有静电力,使抗衡离子尽可能靠近胶芯分布。

分子热运动:抗衡离子不断运动,带动抗衡离子均匀分布。

由于静电作用和分子热运动的相互作用,体系中的抗衡离子呈一定梯度分布,即单位体积的抗衡离子数量从胶芯表面向外越来越少。

2.胶体颗粒和胶束

胶体粒子表面附近的N-x抗衡离子由于强静电作用紧紧束缚在胶体核周围,与吸附在胶体核表面的离子一起形成吸附层,吸附层与胶体核形成胶体粒子。

包含胶体颗粒和扩散层的物质称为胶束。外层的x抗衡离子由于静电力较弱,松散地分布在胶粒周围,称为扩散层。

从胶束的结构可以看出,由于吸附层

离子或

离子的数量少于

或者

因此,胶体粒子是带电的,但整个胶束是电中性的。由于扩散层不随胶粒移动,在外加电场的作用下,胶粒整体向一个电极移动,而扩散层的离子向另一个电极移动。

第二,胶体的稳定性和聚集性

1.胶体稳定性

从理论上讲,胶体是一个热力学不稳定的体系,胶体颗粒容易聚集成大颗粒而沉降出来。但实际上,纯化后的胶体往往可以保存几天甚至更长时间而不沉淀出来。这有两个主要原因:

①胶体粒子的静电作用

同一体系中的胶粒电荷相同,相互排斥,阻止了胶粒的靠近和聚集。

②水化膜的保护作用

胶粒中吸附的离子和抗衡离子是水化的(即水分子包裹在离子周围),所以胶粒是有水化膜的颗粒。水化膜就像一个弹性隔膜,起到防止运动的胶粒碰撞时聚集变大的作用。

2.胶体凝聚

胶体的稳定性是相对的,有条件的。只要使胶体稳定的因素被削弱或消除,胶体颗粒就能聚集成更大的颗粒而沉降。这种现象叫做聚集。

(1)电解质对胶体的凝聚作用

在胶体体系中,加入少量电解质后,体系中离子的浓度增加,更多的抗衡离子被挤入吸附层,从而减少甚至完全中和胶体颗粒所带的电荷,减少甚至失去胶体颗粒之间的相互排斥,导致胶体颗粒的聚集和增大,最终从胶体中沉降下来。

积累和沉淀的规律有以下两点:

①电解质在胶体上的聚集主要是由电性与胶体颗粒相反的离子引起的。这个离子的化合价越高,它的聚集值就越大。

②同价离子的聚集沉降能力虽相近,但略有不同,半径大的离子聚集沉降能力强。

(2)胶体的相互聚集和沉淀

当两种带相反电荷的胶体以适当的比例混合时,也会发生聚结。如果电荷相互抵消,就会形成更大的颗粒,导致团聚。

选自2003年4月的《中学化学教学参考》。