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利用X射线、电子显微镜对胶体微粒的结构进行研究,发现它的结构是比较复杂的。胶粒内部一般是由许多分子或原子等微粒聚集而成的胶核,胶核的外围存在着一个双电层,这个双电层包括吸附层和扩散层。吸附层的离子紧挨着胶核,跟胶核吸附得比较牢固,它跟随胶核一起运动。扩散层跟胶核距离远一些,容易扩散。通常把胶核和吸附层共同组成的粒子称为胶粒,把胶核、吸附层和扩散层统称为胶团。
AgI溶胶的胶核、胶粒和胶团的结构如下:
式中的m是AgI分子数,m的值常常很大,n的数值比m小得多;(n-x)是包含在吸附层中的反离子数;x为扩散层中的反离子数。
在AgI溶液中,整个胶团是电中性的,但胶粒是带电的(AgI胶粒优势地吸附了Ag+而带正电)。在进行电泳实验时,由于电场的作用,胶团在吸附层和扩散层的界面之间发生分离,带正电的胶粒向阴极移动,带负电的反离子向阳极移动。因此,胶团在电场作用下的行为跟电解质相似。
通过以上对胶团结构的讨论,我们知道了胶粒是带电的,进一步的研究表明,胶粒带电可能有下面两种原因:
(1)由于胶核表面优势地吸附某种离子。胶核是由许多分子或原子等微粒构成的,在它的表面很容易吸附溶液中的离子,以降低它的表面能,使胶粒趋于稳定。但是,在胶核表面上到底吸附哪一种离子,这取决于胶体形成的条件。一般情况下,总是吸附那些与胶核组成相类似的离子。例如,用AgNO3与KI溶液制备AgI溶胶时,反应是:AgNO3+KI==AgI+KNO3
在溶液中存在Ag+和I-,它们都是AgI的组成离子,都能吸附在AgI胶核的表面。如果形成胶体时KI过量,那么AgI便吸附I-而带负电;反之,如果AgNO3过量时,那么AgI胶核就吸附Ag+而带正电。
(2)除了表面吸附之外,胶粒所带的电荷也可以是由胶核表面的分子电离所引起的。例如,硅酸溶胶中,许多SiO2分子形成胶核,由于胶核表面分子水化,生成了硅酸,它电离产生出SiO32-。于是胶核吸附SiO32-离子而带负电。
SiO32-
常见胶粒的带电情况:
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