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ζ-电位

结合在胶粒表面的液体固定层与液体可移动层之间的界面(即滑动面)上的电位。又称电动电位。它是表征胶体双电层特征的重要指标。

结合在胶粒表面的液体固定层与液体可移动层之间的界面(即滑动面)上的电位。又称电动电位。它是表征胶体双电层特征的重要指标。它与土壤胶体体系的稳定性密切相关,影响着土壤胶体的分散、絮凝和流变性,从而影响许多土壤物理性质,同时胶体体系中固相与液相的组成与性质对ζ-电位都有一定的影响,主要有:①电解质浓度:液相中电解质浓度增加,则与胶粒电荷符号相反的离子浓度也增加,导致双电层的固定层中的反号离子数量也相应增加。这样就更多地补偿了胶粒表面的电荷,使电位降低得更多,从而使在滑动面上表现的ζ-电位也下降(图1)。②离子价数:液相中反号离子的价数由原来的1价变为2价时,由于带电胶粒对单个离子的吸引力增加了一倍,反号离子更接近胶粒表面,使双电层厚度减小。同时,价数高的反号离子使胶粒的ζ-电位降得更低。如果同号离子由低价变为高价,则对ζ-电位的影响需视胶粒表面电位的高低而异。对于具有高电位的胶粒,同号离子都被排斥在双电层的固定层之外,所以同号离子价数的改变对ζ-电位没有什么影响。对于只有低电位的胶粒,其双电层的固定层内,仍有同号离子存在,液相中同号离子浓度或价数的变化对ζ-电位也有一定影响,但它对ζ-电位大小的影响与反号离子相反,即同号离子浓度增加或价数变高时,使ζ-电位升高。③专性吸附:某些多价的反号离子,特别是某些大的有机离子被专性吸附在胶粒表面形成斯特恩层。专性吸附强时,ζ-电位随专性吸附增强而迅速减小,甚至变成相反符号的ζ-电位(图2)。④胶粒形状和大小:在通过电泳测定ζ-电位时,对于平板状胶粒和其轴与电场平行的圆柱胶粒以及大的球形胶粒,可用公式V=计算ζ-电位。式中V为电泳速度、D为介电常数、η为粘度。对于小的胶粒,则式中的4π须改为8π。当圆柱形胶粒的轴与电场垂直时,须用6π。⑤胶粒

表面情况:据电子显微镜观察,胶粒表面不是光滑的,通常有“沟、槽、穴、谷”等存在,这样就使带电的表面积增加,但与胶粒固相作相对移动的液体,其滑动面并不凹进于:“沟、穴”之内,因此,表面不光滑的胶粒的ζ-电位比光滑者为高。另外,如果“沟、穴”很深,在其中的双电层部分地受到限制,结果使ζ-电位降低,特别是当双电层的厚度较小时,这种现象更为明显。如果反号离子进入胶粒表面固定电荷之间的缝隙,也可产生同样的结果。

图1 电解质浓度对ζ电位的影响(C2>C1

ζ-电位测定

可通过电泳、电渗、流动电位与沉降电位等4种方法中的任何一种测定计算而得。在土壤胶体研究中以使用电泳法为多(见电泳、电渗)。

图2 专性吸附对ζ电位的影响