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當光波投射到粒子上時，如果粒子大于波長，則光波以一定的角度從粒子表面反射出來。如果粒子遠小于光波的波長，則光波繞過粒子前進不受阻礙。當粒子的大小和光波波長接近或稍小時，光波產生散射。溶膠粒子的大小在1-100nm之間，與普通光波波長接近，因此有一定強度的散射現象，稱為丁鐸爾（Tyndall）現象。即當一束強光投射到溶膠上，在暗室或黑暗背景下，從光束的垂直方向觀察，可以清楚地觀察到一條光帶（圖9-5），這是膠體溶液的特點。

溶膠中膠體粒子和溶液中溶質的粒子相似，也處于不停的運動狀態，這種不停的無規則的運動稱為布朗（Brown）運動（圖9-6）。由此表現出與膠體粒子運動有關的性質，稱為膠體的分子動力學性質，如擴散、滲透、沉降等。它們和膠體粒子的大小和形狀有密切的關系。所以從分子動力學性質出發，可以研究膠體粒子的大小和形狀。其次，溶膠由于分子動力學性質，可以保持膠體粒子不因重力作用而沉集在容器底部。這種保持分散相不從分散介質中分離出來的性質，稱為動力學穩定性。

圖9-6　丁鐸爾現象

圖9-6　布朗運動

（一）電泳

1．電泳

在一U形管中，加入棕色的氫氧化鐵溶膠（圖9-7左），然后插上電極并通直流電，陰極附近顏色逐漸變深，表示氫氧化鐵膠體粒子向陰極移動（圖9-7右）。如果在U形管中換上硫化砷溶膠并通電，膠體粒子向陽極移動。這種膠體粒子在電場作用下向陽極或陰極移動的現象叫電泳。

2．膠粒帶電的原因

（1）選擇吸附由于溶膠膠核常常選擇性地吸附作為穩定劑的某種離子，而使其表面帶有電荷。溶膠膠核總是選擇吸附與其組成相類似的離子。例如Fe（OH）3溶膠，其膠核吸附穩定劑FeO+CL-中的FeO+而帶正電荷。

圖9-7　氫氧化鐵溶膠電泳向負極　圖9-8　氫氧化鐵膠團結構示意

圖α-吸附層，b-擴散層

cl-則留在介質中。

在硫化砷溶膠中,其溶膠膠核吸附HS-而帶負電荷。

As₂O₃+3H₂S　→As₂S₃+3H₂O
H₂S

H⁺+HS^-

H+留在介質中。

（2）表面分子離解　膠體粒子與分散介質接觸后，表面上的分子與介質作用而離解，某種離子將擴散到介質中去，因此膠體粒子帶有和擴散離子符號相反的電荷。例如，硅膠的膠粒是由很多SiO2分子組成的。粒子表面上的SiO2分子和水接觸形成硅酸H2SiO3，隨后離解生成了SiO32-和H+，H+擴散到介質中成為反離子，膠體粒子則因保留有SiO32-而帶負電荷。

3．膠團結構

現以Fe（OH）3溶膠為例來說明膠團的結構（圖9-8）。

氫氧化鐵溶膠是由許多Fe（OH）3分子構成的，其中心部分叫膠核。膠核的外邊是由FeO+和一部分CL-所形成的吸附層，膠核和吸附層統稱為膠粒。另一部分CL-借擴散作用而分布于離膠核較遠處，形成擴散層。帶有相反電荷的吸附層和擴散層電荷符號相反，電量相等，所以膠團是電中性的。膠團的結構可用下式表示。

Fe（OH）3膠粒包括膠核（設為m個Fe（OH）3分子組成）和吸附層。膠粒和擴散層合稱為膠團，膠團分散在介質中乃是膠體體系。

（二）溶膠的穩定性和聚沉

由于溶膠是高度分散的多相體系，膠粒有自動聚結的趨勢，是一個聚結不穩定體系。但在某種條件下，它又具有聚結的穩定性，膠粒并不合并變大。決定聚結穩定性的主要因素是溶膠膠粒表面的雙電層結構，它使膠粒在碰撞時不致相互接觸，同時雙電層有水化離子，好像膠粒外面包上一層水化膜或溶劑化膜，這層膜就起到阻礙膠粒合并的作用。

凡是使溶膠的分散度降低，分散相顆粒變大，最后從介質中沉淀析出的現象叫聚沉。促使溶膠聚沉的因素有電解質，反電荷的膠體，溫度等。溶膠對電解質的影響非常敏感，這是由于電解質中反離子的加入促使膠粒周圍的擴散層被“壓縮”，擴散層厚度迅速變薄，當電解質的量達到一定程度后，擴散層消失，膠粒變成電中性，同時水化膜也隨之消失，這樣膠粒就能迅速凝集而聚沉。例如，在氫氧化鐵中加入少量K2SO4溶液，溶膠內立即發生聚沉作用，析出氫氧化鐵沉淀。

不同的電解質，對溶膠的聚沉能力是不同的，通常用聚沉值來衡量電解質對溶膠聚沉能力的大小。聚沉值是指一定溶膠，在一定時間內完全聚沉所需電解質的最低濃度（mmol.L-1）。聚沉值越小，表示聚沉能力越大。

可以使溶膠聚沉的電解質的有效部分是與膠粒帶有相反電荷的離子，這些離子稱為反離子。根據叔爾采-哈迪（Schulze-Hardy）規則，反離子的價數越高，聚沉能力也越大。一般說來，一價反離子的聚沉值在25-150之間，二價的約在0.5-2之間，三價的約在0.01-0.1之間。

對于給定的溶膠，反離子為1，2，3價的電解質，其聚沉值的比約為（1/1）6：（1/2）6：（1/3）6。

帶有相反電荷的不同溶膠，可以相互聚沉。例如，將帶有正電荷的氫氧化鐵溶膠和帶負電荷的As2S3溶膠混合，可以相互聚沉。

明礬的凈水作用，是利用明礬的水解生成AL（OH）3正溶膠，而與帶負電荷的膠體污物發生相互聚沉。

溫度對溶膠的穩定性影響不大。溫度升高時，由于溶膠的布朗運動增強，溶膠粒子之間的碰撞加劇，使溶膠的穩定性下降。

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