胶体化学

一门化学学科

胶体化学是物理化学的一个重要分支。它所研究的对象是高度分散的多相系统，即一种物质以或大或小的粒子分散在另一种物质中所构成的分散系统。

简介

研究胶体、大分子溶液及乳状液等类分散体系和与界面现象相关联的体系的性质及规律的一个学科分支。其内涵广阔，既涉及化学中的最基础的理论，又具有极广泛的实用性，且与众多学科相互交叉。胶体化学已成为一门独立的学科。这是因为胶体现象很复杂，有它独特的规律性，更重要的是它几乎与国民经济的各个部门都有密切关系。冶金、石油、轻纺、橡胶、塑料、食品、材料、日用化工等工业以及农业、军事等部门在一些关键环节上都离不开胶体化学。生物与环境科学也广泛涉及胶体化学的一些基本原理和方法。

胶体体系的重要特点是，具有很大的表面积。在任何两相界面上都可以发生复杂的物理或化学现象，总称为表面现象。表面化学就是胶体化学的一个重要分支，二者关系密切。

胶体化学的历史是从1861年开始的，创始人是英国科学家Thomas Graham，首先提出晶体和胶体的概念，如溶胶、凝胶、胶溶、渗析、离浆等。1903年，Zsigmondy（德）发明了超显微镜，肯定了溶胶的多相性，从而明确了胶体化学是界面化学。1907年，Ostwald（德）创办了第一个胶体化学的专门刊物——-《胶体化学和工业杂志》，因而许多人把这一年视为胶体化学正式成为独立学科的一年。

胶体与表面化学的发展同步于工农业生产的发展，有些方面是超前的。（1）利用现代物理与化学理论，如量子化学研究吸附与催化、用分形理论研究胶体表面形貌。（2）应用现代精密仪器和方法，如用不同力学显微镜研究胶粒间的力及表面分子或原子的形态。

胶体特点

分类

按照分散剂状态不同分为：

气溶胶——以气体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是液态或固态。（如烟、雾等）

液溶胶——以液体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是气态、液态或固态。（如Fe(OH)3胶体）

固溶胶——以固体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是气态、液态或固态。（如有色玻璃、烟水晶）

按分散质的不同可分为：粒子胶体、分子胶体。

如：烟，云，雾是气溶胶，烟水晶，有色玻璃、水晶是固溶胶，蛋白溶液，淀粉溶液是液溶胶；淀粉胶体，蛋白质胶体是分子胶体，土壤是粒子胶体。

常见胶体

Fe(OH)3胶体、Al(OH)3胶体、硅酸胶体、淀粉胶体、蛋白质胶体、豆浆、雾、墨水、涂料、AgI胶体、Ag2S胶体、As2S3胶体、有色玻璃、果冻、鸡蛋清、血液等，比如面条就是一种常见的淀粉胶体，因为溶解度吸水膨胀。

应用

1．农业生产：土壤的保肥作用.土壤里许多物质如粘土腐殖质等常以胶体形式存在。

2．医疗卫生：血液透析，血清纸上电泳利用电泳分离各种氨基酸和蛋白质。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．日常生活：制豆腐、豆浆、牛奶和粥的原理（胶体的聚沉），明矾净水。

4．自然地理：江河入海口处形成三角洲，其形成原理是海水中的电解质使江河泥沙形成胶体发生聚沉。

5．工业生产：制有色玻璃（固溶胶）。在金属、陶瓷、聚合物等材料中加入固态胶体粒子，不仅可以改进材料的耐冲击强度、耐断裂强度、抗拉强度等机械性能，还可以改进材料的光学性质。有色玻璃就是由某些胶态金属氧化物分散于玻璃中制成的。国防工业中有些火药、炸药须制成胶体。一些纳米材料的制备，冶金工业中的选矿，石油原油的脱水，塑料、橡胶及合成纤维等的制造过程都会用到胶体。

性质

（1）丁达尔效应

能发生丁达尔现象（丁达尔效应），产生聚沉,盐析，电泳，布朗运动等现象，渗析作用等性质。

丁达尔现象

当阳光从窗隙射入暗室，或者光线透过树叶间的缝隙射入密林中时，可以观察到丁达尔效应；放电影时，放映室射到银幕上的光柱的形成也属于丁达尔效应。

胶体为分散系，是一些具有相同或相似结构的一个集合，存在有数个粒子组成一个胶粒，所以一般1mol的物质形成胶体时，胶粒数（胶体粒子数）小于1mol。

（2）介稳性

胶体的稳定性介于溶液和浊液之间，在一定条件下能稳定存在，属于介稳体系。

胶体具有介稳性的两个原因：

原因一：胶体粒子可以通过吸附而带有电荷，同种胶粒带同种电荷，而同种电荷会相互排斥（要使胶体聚沉，就要克服排斥力，消除胶粒所带电荷）。

原因二：胶体粒子在不停地做布朗运动，与重力作用相同时便形成沉降平衡的状态。

（3）结构