赵小安 徐升华† 周宏伟 孙祉伟

1) (中国科学院力学研究所, 微重力重点实验室, 北京 100190)

2) (中国科学院大学工程科学学院, 北京 100049)

胶体粒子的表面有效电荷是决定胶体性质的重要物理量, 但溶液环境(如电解质溶液浓度)是否影响其数值至今尚无统一认识, 近年来的一些研究工作给出了存在争议的不同结果和假设.在直接实验测量方面,由于电解质离子和胶体表面吸附离子的置换, 粒子表面基团的不完全电离和胶体粒子对离子吸附的共同作用, 使得对这类粒子在不同溶液环境下的表面有效电荷的测量和变化机理的认识极为困难.针对该问题, 本文测定了羧基和磺酸基修饰的聚苯乙烯胶体颗粒在不同粒子浓度和HCl 浓度下的电导率, 由于两种粒子与HCl 电离产生的阳离子相同(均为H+), 可根据电导率−数密度法(迁移法)得到胶体颗粒表面有效电荷数.通过实验结果分析, 明确了HCl 浓度以及粒子数密度对胶体粒子表面电荷的影响规律以及表面电荷随HCl 浓度增大的原因.除此之外, 羧基修饰颗粒比磺酸基修饰颗粒的表面电荷随HCl 浓度变化更快; 对于同一HCl 浓度, 磺酸基修饰胶体表面电荷不受粒子数密度影响, 而羧基修饰胶体颗粒却与之相关.基于粒子表面电荷的理论模型, 对这些问题都给出了相应的解释.

1 引 言

胶体粒子之间的相互作用是影响胶体诸多性质和行为的重要因素, 包括胶体的稳定性[1,2]、胶体的无序有序相变[3,4]等.根据DLVO (Derjaguin−Landau−Verwey−Overbeek) 理论……