矿物表面电性
2007-11-16 19:16阅读:
矿物在水溶液中受水偶极及溶质的作用,表面会带一种电荷。矿物表面电荷的存在影响到溶液中
离子的分布,带相反电荷的离子被吸引到表面附近,带相同电荷的离子则被排斥而远离表面。于是,
矿物-水溶液界面产生电位差,但整个体系是电中性的。这种在界面两边分布的异号电荷的两层体系称
为双电层。
1. 矿物表面电性起源
有许多机理说明,矿物表面电荷的起源,归纳起来,主要有以下四种类型:
(1)优先解离(或溶解)离子型矿物在水中由于表面正、负离子的表面结合能及受水偶极的作
用力(水化)不同而产生非等当量向水中转移的结果,使矿物表面荷电。
表面离子的水化自由能

可由离子的表面结合能

和气态离子的水化自由能

计算。
即对于阳离子M+,
对于阴离子X—,则
根据

何者负值较大,相应离子的水化程度就较高,该离子将优先进入
水溶液。于是表面就会残留另一种离子,从而使表面获得电荷。
(2)优先吸附
这是矿物表面对电解质阴、阳离子不等当量吸附而获得电荷的情况。
离子型矿物在水溶液中对组成矿物的晶格阴、阳离子吸附能力是不同的,结果引起表面荷电不同
,因此矿物表面电性与溶液组成有关。
举例:前述白钨矿在自然饱和溶液中,表面钨酸根离子

较多而荷负电。
(3)吸附和电离?
对于难溶的氧化物矿物和硅酸盐矿物,表面因吸附H+或OH—而形成酸类化合
物,然后部分电离而使表面荷电,或形成羟基化表面,吸附或解离H+而荷电。
以石英(SiO
2)在水中荷电为例进行讲解.
(4)晶格取代???
粘土、云母等硅酸盐矿物是由铝氧八面体和硅氧四面体的层状晶格构成。在
铝氧八面体层片中,当Al
3+被低价的Mg
2+或Ca
2+取代,或在硅氧四面体层片中,Si
4+被Al
3+置换,结
果会使晶格带负电。为维持电中性,矿物表面就吸附某些正离子。当矿物置于水中时,这些碱金属阳
离子因水化而从表面进入溶液,故这些矿物表面荷负电。