粘土胶体化学.ppt

3、粘土—水界面双电层第一章粘土胶体化学基础1）粘土-水胶体分散体系中的电动现象胶体的电动现象包括电泳、电渗、流动电位与沉降电位的产生。电泳：在外加电场作用下，带电的胶体粒子在分散介质中，向与其本身电性相反的电极移动的现象。水中的粘土颗粒向阳极运动电渗：在外加电场作用下，液体（通常是水）相对与和它接触的带电荷的固体相作相对运动的现象。水向阴极运动流动电位是不加外电场而用机械力促使两相间发生相对移动时，由于正负电荷分布不均，两相间产生的电位。沉降电位是由于胶粒的重力而在介质中下沉所产生的电位。电泳和电渗现象表明：粘土(胶粒)和水(分散介质)都带电，且电性相反。第一章粘土胶体化学基础）胶团结构第一章粘土胶体化学基础溶胶粒子大小在1nm一1pm之间，所以每个溶胶粒子是由许多分子或原子聚集而成的。例如：用稀AgNO3溶液与KI溶液制备AgI溶胶时，首先形成不溶于水的AgI粒子，它是胶团的核心。研究表明，AgI也具有晶体结构，它的比表面很大，所以，如果AgNO3过量，按法扬斯(Fajans)法则，AgI易从溶液中选择吸附Ag+而构成胶核，被吸附的Ag+称为定势离子。留在溶液中的NO3-离子，因受胶核的吸引围绕于其周围，称为反离子。但反离子本身有热运动，结果只有部分NO3-离子靠近胶核，并与被吸附的Ag+一起组成所谓吸附层，而另一部分NO3-则扩散到较远的介质中去，形成所谓扩散层。胶核与吸附层NO3－组成胶粒。由胶粒与扩散层中的反离子NO3－组成胶团。胶团分散于液体介质中，便是溶胶。AgI的胶团结构表示如下：第一章粘土胶体化学基础从胶团结构式可以看出，构成胶粒的核心物质，决定电位离子(定势离子)和反离子。于粘土胶团，现以某种纯的钠蒙脱石为例，其胶团结构可表示为：若KI过量，则I-离子优先被吸附，此时其胶团结构为：第一章粘土胶体化学基础胶体分散系统中的胶团具有层状结构，从内到外分别是胶核、吸附层(又称Stern层)和扩散层。胶核的表面带有固定数目的电荷(对于不同类型的胶体颗粒，有的胶核带正电，有的胶核带负电荷)；吸附层中的电荷总是与胶核所带电荷相反，电荷量比胶核的电荷量小；扩散层也带有与胶核相反的电荷，电荷量也比胶核的电荷量小，但吸附层和扩散层中的电荷总量等于胶核的电荷总量，使得整个胶团呈电中性。扩散层的电荷分布随距胶核表面的距离的增大而下降，直到溶液本体处下降为零。法扬斯法则：当离子键固体从溶液中吸附离子时，若溶液中的离子能与固体中的异号离子形成难溶物，则这种离子优先被吸附．这条规律叫法扬斯法则。第一章粘土胶体化学基础总之，组成胶核的分子或原子一般为几百至几千个，反离子的电荷数等于定势离子的电荷数，所以胶团是电中性的。在布朗运动中，胶粒运动．而扩散层的反离子则由于与定势离子的静电引力减弱，扩散层变厚。??第一章粘土胶体化学基础?（1）扩散双电层的形成与结构3）扩散双电层理论与电动电位?1924年，Stern提出了较完善的扩散双电层理论，其要点如下：从胶团结构可知，既然胶体粒子带电，那么在它周围必然分布着电荷数相等的反离子，于是在固液界面形成双电层。双电层中的反离子，一方面受到固体表面电荷的吸引，靠近固体表面；另一方面，由于反离子的热运动，又有扩散到液相内部去的能力。这两种相反作用的结果，使得反离子扩散地分布在胶粒周围，构成扩散双电层。在扩散双电层中反离子的分布是不均匀的，靠近固体表面处密度高，形成紧密层(吸附层)，如图1-5.图1-5扩散双电层示意图第一章粘土胶体化学基础扩散双电层：从固体表面到过剩正电荷为零的部分，由吸附层和扩散层两部分组成。其中吸附层是固体表面紧密吸附的反离子和水分子所组成的部分（反离子是溶剂化的，构成吸附溶剂化层）；而扩散层则是反离子和水分子吸附力较弱的部分。吸附层和扩散层的分界面称为滑动面。固体运动时带着吸附层一起运动。从固体表面到均匀液相的电势降称为表面电势ф0；从滑动面到均匀液相的电势降称为ξ—电势。从扩散双电层的物理图象出发，根据电荷的分布规律，可以导出电动方程式中：ξ—从滑动面到均匀液相的电势降，伏η—介质粘度，牛顿·秒/米2，1牛顿·秒/米2=10泊=1000厘泊u—电泳速度米/秒ε—介电常数，ε=ε0εr，ε0=8.85×10-12库仑2牛顿-1米-2；E—电场强度伏/米第一章粘土胶体化学基础

（4学时）第一节胶体的概念和特征第一章粘土胶体化学基础油田化学研究的体系和过程十分复杂，绝大多数体系属于或涉及胶体分散体系。如原油其实是油和水的乳状液，可归为胶体，而油藏则是巨大而复杂