粘土膠體化學(xué)ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-30 01:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 第一章 粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ) 2）葉臘石、蒙脫石、伊利石 （ 1）葉臘石：是 2:1型層狀粘土礦物 ，單位晶胞見圖 14。 葉臘石是 2:1型層狀粘土礦物的原狀礦物，是電中性的。其中的八面體片為二八面體片，葉臘石晶層的 上下兩個晶面全是氧原子 ，晶層間聯(lián)接力 僅有范氏引力 ，晶層間聯(lián)接力弱，水分子能進入晶層之間。 圖14 葉蠟石的晶體結(jié) 構(gòu) 第一章 粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ) （ 2）蒙脫石、伊利石 蒙脫石、伊利石的共同點： 蒙脫石、伊利石都是 2:1型層狀粘土礦物；晶層中均存在晶格取代。 蒙脫石、伊利石的區(qū)別： ★ 晶格取代的位置及程度不同。 蒙脫石晶格取代主要發(fā)生于八面體片中，Al3+被 Mg2+取代；伊利石晶格取代主要發(fā)生于四面體片中， Sl4+被 Al3+取代；伊利石晶格取代程度較蒙脫石強，多 1~。 ★ 補償陽離子不同。 蒙脫石的補償陽離子大多是 Na+、 Ca2+，有時是 K+、Li+；伊利石的補償陽離子全是 K+。 第一章 粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ) ★ 晶層間聯(lián)接力不同 蒙脫石晶層間聯(lián)接力是范氏引力，很弱，水分子易進入晶層之間；而伊利石晶層間聯(lián)接力是范氏引力和 K+嵌力（ K+嵌力是這樣形成的：未水化 K+尺寸與六角環(huán)直徑相近，嵌入兩個相鄰晶層的六角形之間，把兩晶層聯(lián)接起來，K+的嵌入是在其形成過程中完成的 ）。 即使是鉀蒙脫石，晶層間聯(lián)接力也較伊利石弱得多。其原因是 K蒙脫石中 K已水化，其直徑遠(yuǎn)大于六角環(huán)尺寸，無此 K嵌力。 第一章 粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ) 表 14三種常見粘土礦物的主要特點 粘土 礦物 化學(xué)組成 結(jié)晶型 C間距 晶層間 引力 膨脹量 /% 高嶺石 Al2[Si2O5][OH]4 1:1 197。 強 5 蒙脫石 (Al2Mg3)(Si4O10)(OH)2 nH2O 2:1 ～ 197。 弱 90～ 100 伊利石 (K,Na,Ca2)(Al,Mg)4(Si,Al)8O20(OH)4 nH2O 2:1 197。 較強 第一章 粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ) 第一章 粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ) 1）粘土 水膠體分散體系中的電動現(xiàn)象 粘土 — 水界面雙電層 膠體的電動現(xiàn)象包括電泳、電滲、流動電位與沉降電位的產(chǎn)生。 電泳： 在外加電場作用下，帶電的膠體粒子在分散介質(zhì)中，向與其本身電性相反的電極移動的現(xiàn)象。水中的 粘土顆粒向陽極運動 電滲： 在外加電場作用下，液體（通常是水）相對與和它接觸的帶電荷的固體相作相對運動的現(xiàn)象。 水向陰極運動 流動電位是不加外電場而用機械力促使兩相間發(fā)生相對移動時，由于正負(fù)電荷分布不均，兩相間產(chǎn)生的電位。沉降電位是由于膠粒的重力而在介質(zhì)中下沉所產(chǎn)生的電位。 電泳和電滲現(xiàn)象表明：粘土 (膠粒 )和水 (分散介質(zhì) )都帶電，且電性相反。 第一章 粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ) 第一章 粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ) 2）膠團結(jié)構(gòu) 溶膠粒子大小在 1nm一 1pm之間，所以每個溶膠粒子是由許多分子或原子聚集而成的。 例如：用稀 AgNO3溶液與 KI溶液制備 AgI溶膠時，首先形成不溶于水的 AgI粒子，它是膠團的核心。研究表明， AgI也具有晶體結(jié)構(gòu)，它的比表面很大，所以， 如果 AgNO3過量，按法揚斯 (Fajans)法則， AgI易從溶液中選擇吸附 Ag+而構(gòu)成膠核，被吸附的 Ag+稱為定勢離子 。留在溶液中的 NO3離子，因受膠核的吸引圍繞于其周圍，稱為 反離子 。但反離子本身有熱運動，結(jié)果只有部分 NO3離子靠近膠核，并與被吸附的 Ag+一起組成所謂 吸附層 ，而另一部分 NO3則擴散到較遠(yuǎn)的介質(zhì)中去，形成所謂 擴散層 。膠核與吸附層 NO3－ 組成 膠粒 。由膠粒與擴散層中的反離子 NO3－ 組成 膠團 。膠團分散于液體介質(zhì)中，便是溶膠。 AgI的膠團結(jié)構(gòu)表示如下： 第一章 粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ) 從膠團結(jié)構(gòu)式可以看出，構(gòu)成膠粒的核心物質(zhì)，決定電位離子 (定勢離子 )和反離子。 關(guān)于粘土膠團，現(xiàn)以某種純的鈉蒙脫石為例，其膠團結(jié)構(gòu)可表示為： 若 KI過量，則 I離子優(yōu)先被吸附，此時其膠團結(jié)構(gòu)為： 第一章 粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ) 膠體分散系統(tǒng)中的膠團具有層狀結(jié)構(gòu)，從內(nèi)到外分別是膠核、吸附層(又稱 Stern層 )和擴散層。 膠核的表面帶有固定數(shù)目的電荷 (對于不同類型的膠體顆粒 ， 有的膠核帶正電 ， 有的膠核帶負(fù)電荷 )；吸附層中的電荷總是與膠核所帶電荷相反 ， 電荷量比膠核的電荷量?。粩U散層也帶有與膠核相反的電荷 ， 電荷量也比膠核的電荷量小 ， 但吸附層和擴散層中的電荷總量等于膠核的電荷總量 ， 使得整個膠團呈電中性 。 擴散層的電荷分布隨距膠核表面的距離的增大而下降 ， 直到溶液本體處下降為零 。 法揚斯法則 ：當(dāng)離子鍵固體從溶液中吸附離子時，若溶液中的離子能與固體中的異號離子形成難溶物，則這種離子優(yōu)先被吸附．這條規(guī)律叫法揚斯法則。 第一章 粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ) 總之，組成膠核的分子或原子一般為幾百至幾千個， 反離子的電荷數(shù)等于定勢離子的電荷數(shù)，所以膠團是電中性的。 在布朗運動中，膠粒運動．而擴散層的反離子則由于與定勢離子的靜電引力減弱，擴散層變厚。 第一章 粘土膠體化學(xué)基礎(chǔ) （ 1）擴散雙電層的形成與結(jié)構(gòu) 3）擴散雙電層理論與電動電位 1924年， Stern提出了較完善的擴散雙電層理論，其要點如下：從膠團結(jié)構(gòu)可知，既然膠體粒子帶電，那么在它周圍必然分布著電荷數(shù)相等的反離子，于是在固液界面形成雙電層。雙電層中的反離子，一方面受到固體表面電荷
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