文档介绍：第九章表面活性剂的分散与絮凝作用
1质点电荷的来源
1)电离
质点本身有可电离的基团,如膨润土在水中电离。
在水中电离而使蛋白质带负电。在酸性条件下,氨基会因接受H+而形成-NH2+使蛋白质分子带正电。此外,石菜花、淀粉、藻酸等质点上的电荷大多也是表面基团电离而带电。
2)吸附带电离子
石蜡、油珠、纤维等虽然自身在水中不能电离,但可以从水中吸附H+和OH-等离子而带电。阳离子引起离子半径小而水化能力强,不易被吸附,因此固-水界面往往因吸附阴离子而带负电。
例如,三***化铁经过下列反应:

由于多个Fe(OH)3彼此聚集能形成胶核[Fe(OH)3]m,根据Fajans规则,这种[Fe(OH)3]m胶核应选择吸附性吸附与Fe(OH)3能形成不溶物的FeO+离子而不是H+离子和Cl-离子,因此氢氧化铁溶胶为正溶胶。
FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3HCl
其中一部分:Fe(OH)3 + HCl FeOCl FeO+ + Cl-
图9-1是氢氧化铁溶胶胶团结构示意图:
图9-1 氢氧化铁溶胶的胶团结构
 
由于图9-1所示[Fe(OH)3]m为胶核有FeO+和部分反离Cl-组成的吸附层,剩余的Cl-组成扩散双电层。氢氧化铁溶胶胶团也可以用下式表示: {Fe(OH)3}m•nFeO+•(n-x)Cl-}x+•xCl-
3)晶格取代
这是一种特殊形式的带电形式。例如,蒙脱石,它是一种由硅氧酸盐组成的粘土矿物,它的每一构造单位有一两层硅氧四面体和夹在它们中间的一层铝氧八面体组成。如图9-2
图9-2 蒙脱石的晶体结构
4)非水介质中质点的带电现象
在非水介质中质点表面电荷来自两相对电子的亲和力不同。由于质点的热运动相当于质点与介质间的磨擦,在碰撞过程中电子可以从一相流入另一相,而使质点带电。
目前,对于非水介质中的质点电荷的来源许多人认为主要是质点对离子的选择性吸附。非水体系中离子的来源,可能使某些有机液体本身或多或少的解离,也可能使含有某些微量杂质(例如,水)造成的。
2双电层模型

—Chapman的扩散双电层模型

质点表面电荷为双电层的一侧,反离子平行排列于介质中,为双电层的另一侧。两层间距很小,约为离子半径大小。电势在双电层内呈直线下降如图9—3所示
图9-3 Helmholtz的平板电容器模型
表面电荷密度σ,表面电势与两层间距的关系
 
式中 D——介质的介电常数。
Helmholtz的平板型电容器模型,只反映出带电质点在溶液中的电性平衡,没有反映出溶液中离子的热运动特性。把双电层作为一个整体来对待,因此根据此模型,带电质点在溶液中应显示电中性。所以无法解释带电质点在外加电场中的电泳现象和质点的稳定性。

—Chapman的扩散双电层模型
Gouy和Chapman(1910~1913)正是考虑到了溶液中离子的热运动,而不可能整齐的排在一层里。指出溶液中的反离子受两个相互对抗的力的作用;静电引力使反离子趋向表面,热扩散运动使反离子在液相中成均匀分布,反离子的平衡分布是这两种对抗作用的总结果。由于静电吸引,质点附近的反离子浓度要大些。离质点越远电场的作用越小,反离子过剩的程度也逐渐减小直至溶液内部,此时过剩反离子为0,形成一扩散双电层。
—Chapman的扩散双电层模型
图9—4 扩散双电层模型(a)和扩散层中的离子分布(b)
反离子:与质点表面电荷符号相反的带电离子称为反离子。
表面电势:带电质点表面与溶液内部的电势差。
电动电势或电势:在水溶液中带电质点表面总有一层含有部分反离子的水膜与之结合得很紧密作为一体,这层水膜的外缘称为滑移面。因此在外加电场中,带电质点向一电极方向运动(电泳)时,固—液界面在滑移面处发生相对移动。滑移面与溶液内部的电势差为电势。