电解质对溶胶的聚沉作用

文摘 2024-11-16 11:12 山西

一、电解质对溶胶聚沉原理

电解质对溶胶的聚沉作用是一个重要的化学现象，它涉及到胶体化学的基本原理。聚沉是指溶胶中胶粒相互聚结，颗粒变大，进而发生沉淀的现象。电解质对溶胶的聚沉作用显著，主要由下列几点原因：

1. 中和胶粒电荷

电解质在水溶液中电离出阴阳离子，这些离子会附着在带负电荷或正电荷的胶体粒子上，中和其电性。这使得原来因为带了相同电荷而相互排斥、稳定存在的胶粒失去了静电相斥的保护作用，从而易于聚沉。

2. 降低ζ电势

ζ电势是描述胶粒表面电荷密度的一个重要参数。电解质的加入会压缩胶粒的扩散层，使ζ电势降低。当ζ电势降低到一定值时（不必降到零），即可观察到聚沉现象的发生。此时的ζ电势称为“临界ζ电势”。

3. 破坏溶剂化膜

电解质离子具有很强的溶剂化作用，会破坏胶粒的溶剂化膜。这使得胶粒在碰撞过程中更容易合并变大，进而发生沉淀。

二、电解质对溶胶聚沉的衡量

聚沉值与聚沉能力

聚沉值：使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的最小浓度。

聚沉能力：聚沉值的倒数。

由此可见：聚沉值越大的电解质聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能力越强。

三、电解质对溶胶聚沉的影响规律

1. 舒尔茨-哈代（Schulze-Hardy）规则

聚沉能力主要决定于胶粒带相反电荷的离子的价数。聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比，这就是Schulze-Hardy规则。

例如，对于给定的溶胶，异电性离子分别为一、二、三价，则聚沉值的比例为：

即：与胶粒带相反电荷的离子的价数影响最大，价数越高，聚沉能力越强。

2. 感胶离子序

与胶粒带相反电荷的离子就是价数相同，其聚沉能力也有差异。

对胶粒带负电的溶胶，一价阳离子硝酸盐的聚沉能力次序为：

H+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+

对带正电的胶粒，一价阴离子的钾盐的聚沉能力次序为：

F->Cl->Br->NO3->I-

这种次序称为感胶离子序（lyotropic series)。它与水合离子半径从小到大的次序大致相同。

3. 有机化合物离子

有机化合物的离子都有很强的聚沉能力，这可能与其具有强吸附能力有关。

4. 同离子

当与胶体带相反电荷的离子相同时，则另一同性离子的价数也会影响聚沉值，价数愈高，聚沉能力愈低。这可能与这些同性离子的吸附作用有关。

三、实际应用

电解质对溶胶的聚沉作用在实际生活中有着广泛的应用。例如，在净水处理中，常用明矾[KAl(SO4)2·12H2O]作为净水剂。明矾溶于水后，铝离子水解生成氢氧化铝胶体。这些胶体粒子能吸附水中的悬浮粒子（如硅酸等），并通过聚沉作用将其从水中去除。此外，在食品工业中（如制作豆腐时），也常利用电解质使溶胶聚沉的原理来加工食品。

综上所述，电解质对溶胶的聚沉作用是一个复杂而重要的化学现象。它涉及到胶粒电荷的中和、ζ电势的降低、溶剂化膜的破坏等多个方面。通过深入研究这一现象，我们可以更好地理解和应用胶体化学的基本原理。

-作者介绍-

2020年博士毕业，现就职于一所地方高校，主讲《物理化学》课程。

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