胶体化学-绪论

胶体与界面化学名称粒子大小特性粗分散体系>0.1μm热力学不稳定，动力学也不稳定，不扩散，不渗析，在显微镜下可见胶体10-9～10-6m热力学稳定，但动力学稳定，扩散慢，不渗析，能通过滤纸，在超显微镜下可见分子分散体系<10-9m热力学稳定的均相体系，能透过半透膜，在超显微镜下不可见一胶体颗粒直径在10-9-10-6m（1nm～1μm）的物质（不管其聚集状态是气体、液体还是固体）称为胶体。1什么是胶体？胶体定义的理解1、胶体是任何一种物质，只要其至少一维直径在1—1000nm就行。2、胶体研究的粒子大小为1—1000nm，说明胶体的比表面积是非常大的。3、胶体往往不单独存在，它总是一种物质以一定的颗粒分散于另一种介质中。因而是多相分散体系。

一提起胶体，有不少人就觉得应该是一种粘粘糊糊的液体．其实不尽然，胶体的范围十分广泛，比如我们吃的馒头、喝的稀粥、豆浆，用的墨水、牙膏；早晨的雾，烟囱里冒出的黑烟，名贵的珍珠、玛瑙、水晶等都属于胶体的范畴．毫不夸张地说，我们所处的世界就是一个胶体世界分散体系

自然界没有绝对的纯物质，所谓纯都是相对的。整个自然界都是由分散体系组成的。

一种物质以细小颗粒均匀分布在另一种物质当中

分散介质分散相水小油滴

水小土粒水蔗糖分子乳浊液(油水)悬浊液(泥水)溶液(蔗糖溶液)分散介质分散相

气液固液固气分散相分散介质2胶体分散体系的分类①根据分散相和分散介质物质的状态分类分散介质

分散相

体系

实例

气

液固气溶胶

雾

烟、尘

液

气

液

固液溶胶

泡沫乳状液（牛奶、石油）

油漆

固

气液

固

固溶胶

浮石、泡沫塑料

珍珠、某些宝石

合金、有色玻璃

说明：有些分散体系，如乳状液、泡沫、悬浮体等，其分散相颗粒已大于胶粒尺寸(

10–9-

10–7m

)，属粗分散体系。尽管如此，这样的体系仍有很大的相界面，与憎液溶胶一样属于热力学不稳定体系。因此，有时也把它们归入胶体体系来讨论。

②以结构、稳定性分类

1）憎液溶胶（简称：溶胶）胶粒由许多分子组成，体系的相界面大，界面能高，所以极易被破坏而聚沉，并且不能恢复溶胶原态。憎液溶胶是热力学不稳定体系。胶粒与液体介质之间的亲合性弱，所以叫憎液溶胶

2）亲液溶胶亲液溶胶又称：大分子化合物溶液、分子溶胶。溶液中分子的大小在胶体范围内.具有胶体的一些特性，如扩散慢、不透过半透膜以及丁铎尔效应等。但亲液溶胶是以单个分子为分散相的真溶液（单相体系），与介质无相界面。亲液溶胶具有热力学热稳定性和聚沉可逆性。分子分散相和液体介质间有很大的亲合能力，所以叫亲液溶胶。名称性质比较举例亲和力大小沉降时带介质的情况憎液溶胶大√高分子溶液亲液溶胶小溶胶性质憎液溶胶亲液溶胶电解质的存在必要的稳定因素非必要的稳定因素对电解质的稳定性低很高聚沉的可逆性不可逆可逆电镜下的可见性可见不可见黏度与溶剂差别小比溶剂大渗透压小显著粒子所带电荷固定，不易变电荷pH随而变大分子溶液与溶胶性质的对比性质溶胶大分子溶液粒子大小11000nm11000nm分散质存在形式若干分子形成的胶粒单个分子能否透过半透膜不能不能扩散速度慢慢系统性质多相、热力学不稳定系统均相、热力学稳定系统丁铎尔效应强微弱粘度大小小(与纯溶剂粘度相似)大对电解质的敏感性敏感(加入少量电解质就会聚沉）不敏感(加入大量电解质会发生盐析）举例空气看成是一种气溶胶

习惯上大气气溶胶是指大气中悬浮着的各种固态和液态粒子（霾、飘尘、烟雾、冰晶、云雾滴、雨滴、雪花、霰、冰雹等）。

泡沫

泡沫是气体分散在液体或固体中形成的分散体系。分散相：气体分散介质：液体/固体需泡沫与不要泡沫的工业应用需到泡沫泡沫灭火器水泥矿物浮选及除污泥清洁用品玩具需要抑泡及消泡微生物发酵造紙废水排放乳化涂料电镀工业清洗

乳状液的类型

乳状液

乳状液是一种液体以直径大于100nm的细小液滴(分散相)在另一种互不相溶的液体(分散介质)中所形成的粗粒分散系。

仅仅两种不相容的纯液体（如油和水）并不能形成乳状液，它们必须在乳化剂（如肥皂）的作用下才能稳定。

如牛奶，含水石油，乳化农药等。乳状液可分为两大类型水包油，O/W，油分散在水中油包水，W/O，水分散在油中O/W(水包油型)W/O(油包水型)在适当的乳化剂条件下，可形成O/W(水包油型)或W/O(油包水型)乳状液。O/W型:

牛奶、鱼肝油乳剂、农药乳剂等；W/O型:

油剂青霉素注射液、原油等。

砂粒、昆虫、气泡、碎屑等外物落入珠母贝体内，外套膜分泌的珍 珠质沉积在外物上形成的物体。珍珠由圆黑珍珠、水滴形白珍珠、18K白色金配镶钻石而成；珍珠吊耳环价格409万港元成交；亚洲之珠全球第二，重605g.1628年在波斯湾采集，被波斯王蒙乌尔买下。100年后将其赠给中国乾隆皇帝，慈禧太后获得后给配上一块“璧玺”，1908年八国联军抢走。1918年出现在香港。后被一对比利时夫妇盗走。二战后在法国被拍卖，现仍在法国。希望珍珠世界名珠-“希望珍珠”（HopePearl），是淡水珠，长5cm，最大周长11.5cm，重86.4克。1886年投入市场，1974年被一收藏家用20万美金收藏。现陈列于大不列颠国家历史博物馆。

最大的天然海水珍珠

1934年在菲律宾回教部落发现，重8.266kg,因酷似“阿拉”，将其命名委“真主之珠”。又因像“老子”，称“老子之珠”。现报价650万美金。

世界上最大的天然淡水珍珠-太湖神珠1987年一农民在太湖购珠母蚌时获得（15年龄），重194.81g。它是世界上最大的天然淡水珍珠，1997年被香港商人60万购买。土壤也是一种分散系，其分散相是土粒，分散介质是水。通常条件下，直径小于2um（或1um）的土粒便具有胶体的性质，因而被视为土壤胶体颗粒胶体分散系是土壤中最活跃的部分，它是土壤各种物、化性质的基础土壤

土壤胶体表面所吸附的阳离子，与土壤溶液中的阳离子或不同胶体上的阳离子相互交换的作用，称为阳离子交换作用。

土壤胶粒Ca2+

+2KCl=土壤胶粒K+K++CaCl2阳离子交换作用对土壤中养分的保持和供应起着重要作用。当土壤溶液中阳离子吸附在胶体上时，表示阳离子养分的暂时保蓄，即保肥过程；当胶体上的阳离子解离至土壤溶液中时，表示养分的释放，即供肥过程。

土壤的阳离子交换豆腐凝胶

豆腐凝胶的发展

大豆源于中国，在五六千年前已是一种主要作物。商代甲骨文中有大豆。我国古代称豆为“菽”，如今拉丁语、俄语、英语中的大豆(soybean)都源自“菽”的发音。

制作豆腐的原理

卤水点豆腐的原理：因为豆腐的原料黄豆富含蛋白质，蛋白质含量36%～40%，经水浸、磨浆、除渣、加热，得到的蛋白质的胶体(一种介于溶液和悬浊液、乳浊液之间的混合物)。点豆腐就是设法使蛋白质发生凝聚而与水分离。

盐卤是结晶氯化镁的水溶液，属电解质溶液，可以中和胶体微粒表面吸附的离子的电荷，使蛋白质分子凝聚起来得到豆腐。既然点豆腐是让蛋白质发生凝聚，所采用的凝胶剂就不一定是非盐卤不可，其他如石膏、酯酸、柠檬酸等都有相同的作用，都可用来点豆腐。这里还有值得一提的是，近年来在市场上销售一种盒装豆腐，它洁白细腻，质量明显高于传统方法制做的豆腐，原来，它的凝固剂采用了一种新的化学物质——葡萄糖酸内酯，这也是新科技用于食品加工的一个例子。明矾的净水原理明矾是由硫酸钾和硫酸铝混合组成的复盐。明矾一碰到水，就会发生化学变化。硫酸铝和水起化学变化后生成白色絮状的沉淀——氢氧化铝。这种氢氧化铝，是一种胶体粒子，带有电荷。所不同的是，氢氧化铝胶粒带正电。它一碰上带负电的泥沙胶粒，彼此就中和了并且很快聚结在一起，粒子越结越大，就沉入水底。这样，水就变得清澈干净了。为什么两种不同牌号的墨水不能混合使用？

因为墨水为胶体，不同牌号的墨水其胶粒所带的电荷的电性可能不同。当两种不同牌号的墨水混合使用时，胶粒的电荷被中和，墨水胶体发生聚沉，固体颗粒会堵塞笔孔，造成钢笔下水不畅。因此，两种不同牌号的墨水不能混合使用。“三角洲”是怎样形成的？

在河流入海口，如上海，是因为河水和海水的成分不同，所含的胶体微粒就不同，当带正电的微粒与带负电微粒相遇时，就发生胶体的聚沉，产生了沉淀。血液血液本身就是由血球在血浆中形成的胶体分散系，与血液有关的疾病的一些治疗、诊断方法就利用了胶体的性质，如血液透析、血清纸上电泳等。在医学上，越来越多地利用高度分散的胶体来检验或治疗疾病，如胶态磁流体治癌术是将磁性物质制成胶体粒子，作为药物的载体，在磁场作用下将药物送到病灶，从而提高疗效。3胶体的基本特性

1、粒度小、分散度高、比表面积大

巨大的比表面积使体系中处在表面的分子或原子所占比例加大，因而使胶体体系具有很强的吸附能力。

2特殊的运动性质

3特殊的稳定性

外力胶体状态分散粗分散状态化学剂3强烈的尺寸效应粒径的减小，使得材料性质发生大的变化：如熔点、电学性质、力学性质等。

由图可以看出：d>10nm熔点下降很少d<10nm,

熔点开始明显下降;d<3-5nm时,熔点开始急剧下降.近年了，物理学和生命科学的发展给胶体化学增加了新的内容，例如：超细颗粒三、胶体与界面化学研究涉及领域★农业★生物学与医学★日用品的生产与使用★轻工业★环境科学★分析化学★材料★海洋科学★天文与气象学★油田开发胶体化学的发展史古老而年轻的科学史

前：陶器汉朝：纤维造纸后汉：墨的发明、豆腐制作古埃及：木材浸水膨胀来破裂山岩瑞典：化学家Scheele于1777年木炭

吸附气体实验俄罗斯：1809年化学家Рейсс土粒的电泳现象英国：1829年Brown发现了Brown运动一八六一年以前炼丹制备金汁，这是悬浮于水中的金微粒，最早的纳米粒子活性炭公元前五世纪，古希腊的医学创始人希波克拉底已知用炭可以除去腐败伤口的污秽气味，这是气体吸附的早期应用1777年,瑞典化学家做木炭吸附气体的实验1809年,俄国化学家Scheele发现土粒的电泳现象1829年,英国植物学家Brown观察花粉的布朗运动1861年，英国科学家Graham系统研究，区分晶体和胶体的概念，提出名词，如：胶体、溶胶、凝胶、胶溶、渗析等。溶液水半透膜ThomasGraham实验ResultsI:一些物质，如氯化钠等无机盐，可以透过半透膜，溶液蒸干后，溶质以晶体形式析出。晶体II：如氢氧化铁、蛋白质等，其溶液不能透过半透膜，蒸干后，以粘稠形式出现。胶体1861年1861年，胶体化学作为一门学科，创始人英国科学家ThomasGraham提出胶体概念1903年，Zsigmondy（