胶体
胶体
紧密层
0热力学电势差：
固体表面与溶液本体间的电势差
x
双 电 层 的 Stern 模 型
当溶胶相对静止时，整个溶胶体系是电中性的，但 当分散相粒子和液体介质相对运动时，就会产生电位差， 这种电位差叫电动电势。 胶粒是带电的，由于静电引力使反粒子在表面周围，
又由于分子热运动，使反粒子在表面附近呈扩散分布。
离表面近的一层——紧密层(内层)，厚度(约几
1869年，发现了Tyndall效应,可区别溶胶及溶液；
1903年，德国科学家Zsigmondy发明了超显微镜， 肯定溶胶的一个根本问题—体系的多相性，从而明确了 胶体化学是界面化学。
1907年，德国化学家Ostwald创办《胶体化学和工
业杂志》—胶体化学正式成为一门独立的学科。 1941年，前苏联的德查金(Derjaguin B V)和朗道 (Landau L D)以及1948年荷兰的维韦(Werwey E J W）和 奥佛比克(Overbeek J T G)胶体稳定性的DLWO理论。从 70年代起，对高分子稳定胶体的研究逐渐成为热点，其中
φ0
+ + + + + + + + + + + +
δ
φ0
+ + + + + + + + + + + + +
-
A B x -
平板双电层模型
扩散双电层模型
质 点 表面+ + + + + + + + + +
胶体制备原理
胶体制备原理
胶体制备原理是利用物质的溶解性以及表面活性剂等的作用，将固体或液体的微粒悬浮于另一种物质中，形成微观粒子的分散状态。
胶体的制备可通过以下几种途径：
1. 溶剂沉淀法：将胶体物质的溶液加入到另一种亲水性较差的溶剂中，由于亲水性的减弱，胶体物质会逐渐沉淀下来。
通过控制溶剂添加速度和搅拌条件，使得微粒在溶液中悬浮而不沉淀。
2. 凝胶法：将溶液中的胶体物质经过适当的处理，如改变温度、酸碱性等条件，使其发生凝胶作用，生成胶体凝胶。
凝胶是由胶体颗粒通过形成三维网络结构相互连接而形成的。
3. 乳化法：在两性或非离子表面活性剂的作用下，使两种不相溶的液体形成乳液。
通过搅拌、加热等操作，使两种液体相互分散和均匀分布，形成胶体乳液。
4. 电解法：利用电解作用，在电极表面生成胶体。
通过电解质的溶解和电解反应，电极表面会生成大量的胶体粒子。
胶体制备的原理在于利用物质表面的活性以及各种条件的调节，使胶体物质能够形成稳定的微粒分散状态。
通过控制溶剂、温度、pH值等因素，也可以调节胶体粒子的大小、形状以及分
散程度。
胶体具有很大的比表面积和界面活性，因此在科学研究和工业应用中具有重要的价值。
胶体的结构和特性
胶体的结构和特性胶体是一种由两种或多种不同的物质组成的系统，其中一种物质分散在另一种物质中。
胶体通常是由固体粒子或液滴分散在连续相中形成的。
胶体的粒子大小介于分子和颗粒之间，一般为1纳米至1微米。
它具有一系列独特的结构和特性，因此在科学研究和工业应用中具有重要的作用。
胶体的结构主要包括分散相和连续相。
分散相是指分散在连续相中的微小粒子或液滴，而连续相则是分散相周围的介质。
分散相可以是固体、液体或气体，连续相一般是液体。
在胶体中，粒子通过各种相互作用力相互靠近并保持一定的距离。
胶体的特性主要包括以下几个方面：1.分散度：胶体中的粒子通常是非常小的，在经过适当的分散处理后可以均匀地分散在连续相中。
分散度越好，胶体的性质就越稳定。
2.稳定性：胶体的稳定性是指其抵抗粒子或液滴聚集的能力。
在胶体中，各种电荷相互作用、范德华力、表面张力等力之间的平衡影响着胶体的稳定性。
稳定的胶体能够长时间保持分散态，而不易出现相互聚集现象。
3.光学性质：胶体对光的散射和折射具有特殊的性质。
由于胶体中粒子的尺寸与光的波长相当，所以可以发生光的散射现象。
胶体的颜色、透明度和浑浊度等特征与光的相互作用有关。
4.黏度：胶体的黏度是指胶体流动时的阻力大小。
由于胶体中存在粒子之间的相互作用力，所以一般来说，胶体的黏度较高，流动性相对较差。
5.携带性：由于胶体中粒子的小尺寸和稳定性，胶体可以携带其他物质。
胶体的携带性使得它在医药、环境和能源等领域具有广泛的应用前景。
胶体的应用十分广泛。
在医药行业中，胶体被用于药物的输送和缓释系统，提高药物的生物利用度。
在食品工业中，胶体被用作稳定剂和增稠剂，改善食品的质感和稳定性。
在环境科学中，胶体的吸附性能可以用于净化水体和捕捉有害物质。
此外，胶体还广泛应用于电子、能源和化妆品等领域。
总的来说，胶体是一种非常特殊且重要的物质系统，其结构和特性决定了其在科学研究和工业应用中的广泛应用。
胶体的研究和开发对于推动科技进步和解决实际问题具有重要意义。
胶体的概念
胶体的概念胶体是一个比较特殊的物理现象，它混合了液体和固体的特性，常常会出现在许多不同的材料系统中。
作为一个粒子集合体，胶体因其特殊的性质而备受关注，因为它们可以在不同的理论模型系统中被用来描述不同的物理现象。
这些描述不仅仅是物理学家在研究各种物理现象时用到的，还可以被应用到工业界，比如涂料、纺织品、食品、医药、建筑等行业。
胶体的概念与它们在多种物理现象中的表现形式有着密切的关系，它们的本质就是粒子团。
这类聚合物中包括液滴、微滴、气囊、油膜等，具有不同的结构特征。
液滴是一种独特的胶体结构，它们具有极小的体积，其表面能够吸附其他物质，导致胶体的特殊物理性质变化。
胶体的性质取决于不同的胶体组分，包括分子大小、形状和构形，以及水的构成和电荷量等方面。
这些不同的构成成分会影响胶体的结构，从而也影响它们的物理性质。
比如说，水的构成会影响胶体的稠度，水的电荷量会影响胶体的电荷属性，而胶体分子尺寸和形状则会影响胶体的流变性质。
此外，胶体性质还和外界因素有关，比如温度、 pH值、释度等。
在一定范围内，随着温度的增加，抗粘度会降低，但超过一定温度后抗粘度又会再次升高；随着稀释度的增加，胶体的粘度也会降低；随着pH值的变化，胶体的流动性也会有明显的变化。
因此，控制外界条件可以调整胶体的性质以满足不同的需求。
胶体是一种多维度的现象，它不仅具有许多特殊的物理性质，而且还受到外部条件的影响，很难把它归纳在一种单一的理论模型中。
迄今为止，学者们已经利用动力学理论和热力学理论来研究胶体所具有的特性，但由于胶体的复杂性，这种研究仍然存在局限性。
因此，胶体的研究需要以多个视角和跨学科理论的方法，来进一步深入和拓展。
总而言之，胶体是一种复杂而特殊的物理现象，它涉及许多不同的材料、物理性质、理论模型和应用领域，为研究人员提供了更多的元素和技术可以探索。
在不断深入研究的过程中，相信胶体的实际应用价值也会变得更加明显，为各行各业带来更多的便利和进步。
胶体知识点
胶体一、基础性流程1.条件：清晨，在茂密的树林中，常常可以看到从枝叶间透过的一道道光柱，类似这种自然界的现象，我们在化学实验室里也可以看到。
这也就是我们今天所要研究的物质-----胶体。
2.定义：分散体系中分散质分子在1nm—100nm之间的分散系，称之为胶体。
二、研究性流程1.制备与提纯制备方法（1）水解法Fe(OH)3胶体：将1—2mlFeCl3饱和溶液滴入20ml沸水中至溶液呈红褐色。
FeCl3+3H2O(沸水) ==Fe(OH) 3+3HCl(2)复分解法①AgI胶体：将0.01mol/L AgNO3溶液8—10滴逐滴滴入10ml0.1mol/LKI溶液中，边滴加边用力振荡AgNO3+KI== AgI（胶体）+KNO3注意：滴加顺序不同，AgI胶体所带电荷不同，本方法KI过量，AgI胶体吸附I-，带负电荷。
相反像滴加，AgNO3过量，则AgI胶粒吸附Ag+带正电荷。
②硅酸胶体：将1ml水玻璃滴加到5—10ml 1mol/L盐酸中，边滴加边振荡。
Na2SiO3+2HCl==H2SiO3(胶体)+2NaCl提纯方法渗析---将混有离子或分子杂志的胶体装入半透膜袋，并浸入溶剂中，使离子或分子从胶体里分离出去的操作。
2. 液溶胶---Fe(OH)3胶体、AgI胶体等构成[分散剂] 气溶胶---雾、云、烟等固溶胶---烟水晶、有色玻璃等3.特征①丁达尔现象—光束通过胶体时，会形成一条光亮的“通路”，这种现象称之为丁达尔现象（胶体特有的现象）②布朗运动---胶体粒子在每一瞬间都在作不停的、无秩序的运动③电泳现象---在外加电场的作用下，胶体粒子在分散剂里向电极（阴极或阳极）作定向移动的现象（淀粉胶粒不带电）④聚沉---往某些胶体里加入少量电解质，由于电解质电离生成的阳离子或阴离子中和了胶体粒子所带的电荷，使胶体粒子聚集长大，形成的颗粒较大的沉淀会从分散剂里析的过程称之为聚沉。
聚沉方法：加电解质溶液、加入带相反电荷的另一种胶体、加热盐析与胶体聚沉的本质区别盐析---在某胶体中（如肥皂水、蛋白质胶体），加入无机盐时，分散质溶解度降低聚沉析出的过程。
胶体
1、定义：由一种或几种物质分散Leabharlann 另一种物质中得到的体系，即分散系。
分散质 分散剂
溶液
分散质微粒直径 < 1nm
2、分类：
胶体
1nm<分散质微粒直径 < 100nm
浊液
分散质微粒直径 > 100nm
悬浊液 乳浊液
胶体
1、定义：分散质微粒直径介于1nm-100nm之间的分散系，即胶体。
2、分类
聚沉
聚沉
小结： 三种分散系的比较
分散系
分散质粒 子的直径
溶液
＜1nm
均一、透明 分子、离子
胶体
1nm~100nm
较均一 透明 粒子/高分子
浊液
＞100nm
不均一 不透明 大量粒子
外观
分散质微粒 能否透过滤纸 能否透过 半透膜
能
能
不能
能
稳定
不能
较稳定
不能
不稳定
稳定性
⑶聚沉：
使分散质聚集成较大的微粒，在重力作用下形成沉淀析出。
能使胶体聚沉的方法：
1、加入电解质（中和）
2、加入带相反电荷的胶体 3、加热 4、搅拌
6.胶体的用途：
电泳 （1）静电除尘 聚沉 （2）硝酸铵肥效较差 聚沉 （3）明矾净水 （4）FeCl3溶液用于伤口止血 （5）黄河入海口形成三角洲 聚沉 （6）微波手术刀止血
气溶胶 液溶胶 固溶胶
云、烟、雾
豆浆、牛奶、墨水、肥皂水 果冻、有色玻璃、豆腐
按分散剂状态
粒子胶体 按胶粒组成 分子胶体
Fe(OH)3胶体、AgI胶体 淀粉溶液
3、胶体的制备：
物理法：分子胶体，可直接溶解，如淀粉溶液。 化学法： 粒子胶体
生活中常见的胶体
生活中常见的胶体
生活中，我们常常接触到各种各样的胶体，它们在我们的日常生活中扮演着重要的角色。
胶体是一种由两种或两种以上的物质组成的混合物，其中一种物质以微粒的形式分散在另一种物质中。
常见的胶体包括牛奶、酸奶、果汁、润肤乳液等。
牛奶是一种常见的胶体，它由乳脂球悬浮在乳清中形成。
这些微小的乳脂球使得牛奶呈现出乳白色，并且具有较为稳定的分散状态。
在制作酸奶的过程中，乳酸菌会将牛奶中的乳糖转化为乳酸，使得牛奶变得更加浓稠，形成了一种新的胶体。
果汁是由果肉和果汁混合而成的胶体。
果肉中的纤维素和果汁中的水分形成了一种分散相和连续相的混合物。
这种混合物既保留了果实的口感和营养，又具有了较为流动的性质。
润肤乳液是一种常见的化妆品，它由水和油混合而成。
在制作润肤乳液的过程中，通过添加乳化剂将水和油相混合，并形成了一种稳定的胶体。
这种胶体能够有效地滋润肌肤，使肌肤更加柔软和光滑。
胶体在我们的日常生活中扮演着重要的角色，它们不仅丰富了我们的饮食，还为我们的生活带来了便利和舒适。
因此，我们应该更加重视胶体的特性和应用，以更好地享受生活的美好。
胶体
（2）解离作用： 胶核表面分子的解离使胶粒带电。
如：硅胶胶粒（x SiO2 ﹒y H2O）带负电
H 2 SiO 3 HSiO 3 HSiO 3 SiO 3 2+ + H+ H+
3.4.3
一、溶胶的结构
溶胶的结构及稳定 性
胶团结构的表示方法如下：
• AgI正溶胶的胶团结构
3.4.3
一、溶胶的结构
溶胶的结构及稳定 性
二、高分子化合物溶液
高分子化合物在适当的溶剂中能强烈的溶剂化，形 成很厚的溶剂化膜而溶解，碰撞时不易结合成大分子而 沉淀，构成了均匀、稳定的分散系，称为高分子化合物 溶液。高分子化合物溶液的本质是真溶液，丁达尔现象 不明显。
特点：稳定性大、粘度大
17
高分子化合物溶液和溶胶的性质
性质
分散相颗粒特 征 通透性 扩散速度 分散相组成 均一性 稳定性 粘度 外加电解质离 子的影响
3.4.3
溶胶的结构及稳定 性
2. 异电溶胶的相互聚沉
• 将两种带相反电荷的溶胶互相混和，带异电的胶粒会相互 吸引、中和而聚沉。 加入明矾 KAl(SO4)2· 12H2 O 水解后生成Al(OH)3正溶胶
如：水的净化
水中带负电荷的悬浮粒子 相互作用形成絮状物后聚沉
3.4.3
溶胶的结构及稳定 性
温度越高，布朗运动越剧烈
3.4.2
溶胶的基本特征
2. 扩散与沉降（宏观）
在重力场中，胶粒受重力作用而下沉，这 一现象称为沉降。
胶粒由于布朗运动会从密度大的区域向
密度小的区域迁移，这种现象称为扩散。 沉降速率等于扩散速率，溶胶系统处于沉 降扩散平衡。形成浓度梯度。
3.4.2
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混合分散体系
把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。
名词解释：
（1）分散系：把一种（或多种）物质分散在另一种（或多种）物质中所得到的体系，叫做分散系。
如把NaCl溶于水形成的溶液；把酒精溶于水形成的溶液；把牛奶溶于水形成的乳浊液；把泥土放入水中形成的悬浊液；水蒸气扩散到空气中形成的雾。
这些混合物均被称为分散系。
（2）分散质：被分散的物质（可以是固体、液体、气体）。
如上述分散系中的NaCl、酒精、牛奶、泥土、水蒸气都是分散质。
（3）分散剂：起容纳分散质作用的物质（可以是气体、液体、固体）。
（4）介稳体系：胶体的稳定性介于溶液和浊之间，属于介稳体系。
如上述分散系中的水、空气都是分散剂。
分散系=分散相（或分散质）+分散剂
注意：
①溶液这种分散系中，溶质是分散质，溶剂是分散剂。
②悬浊液或乳浊液中不存在溶质和溶剂的概念，即浊液中的分散质不能叫溶质，分散剂也不能叫溶剂。
③根据分散质与分散剂的状态，它们之间可有9种组合方式：
气体
气体→液体等
固体
④溶液不一定是液体，如合金属于溶液；同理，浊液不一定是液体，不洁净的空气属于浊液。
分散体系分类
（一）按分散相粒子的大小分类：
溶液：＜1nm白酒；胶体：1~100nm，金溶胶；浊液：>1000nm；黄河水。
1、溶液的分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相。
2、胶体分散体系目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。
3、浊液目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。
4、三者并无明显界限
（二）按分散相和介质聚集状态分类；
1、液溶胶
将液体作为分散介质（溶剂）所形成的溶胶。
当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：
A、液-固溶胶，如油漆，AgI溶胶；
B、液-液溶胶，如牛奶，石油原油等乳状液；
C、液-气溶胶，如泡沫。
2、固溶胶
将固体作为分散介质所形成的溶胶。
当分散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶：
A、固-固溶胶，如：有色玻璃，不完全互溶的合金；
B、固-液溶胶，如：珍珠，某些宝石；
C、固-气溶胶，如：泡沫塑料，沸石分子筛。
3、气溶胶
将气体作为分散介质所形成的溶胶。
当分散相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一体系，不属于胶体范围：
A、气-固溶胶，如：烟，含尘的空气；
B、气-液溶胶，如：雾，云。
各种分散系的比较
粗分子分散系
在粗分散系中，分散相粒子大于100nm因其粒子较大用肉眼或普通显微镜即可观察到分散相的颗粒。
由于其颗粒较大，能阻止光线通过，因而外观上是浑浊的，不透明的。
另外，因分散相颗粒大，不能透过滤纸或半透膜。
同时易受重力影响而自动沉降，因此不稳定。
粗分散系也叫浊液。
按分散相状态的不同又分为悬浊液（固体分散在液体中——如泥浆）和乳浊液（液体分散在液体中——如牛奶）。
低分子分散系
低分子分散系通常就是溶液。
分散相粒子小于1nm，因分散相粒子很小，不能阻止光线通过，所以溶液是透明的。
这种溶液具有高度稳定性，无论放置多久，分散相颗粒不会因重力作用而下沉，不会从溶液中分离出来。
分散相颗粒能透过滤纸或半透膜，在溶液中扩散很快，例如盐水和糖水等。
低分子分散系通常情况下是稳定的
胶体分散系
胶体分散系即胶体溶液，分散相粒子大小在1-100nm之间，属于这一类分散系的有溶胶和高分子化合物溶液。
由于此类分散系的胶体粒子比低分子分散系的分散相粒子大，而比粗分散系的分散相粒子小，因而胶体分散系的胶体粒子能透过滤纸，但不能透过半透膜。
外观上胶体溶液不浑浊，用肉眼或普通显微镜均不能辨别。
胶体是物质的一种分散状态，不论在任何物质，只要以1-100nm之间的粒子分散于另一物质中时，就称为胶体，胶体是一种比较稳定的分散系。
例如，氯化钠在水中分散成离子时属低分子分散系。
而在苯中则分散成离子的聚集体，聚集体粒子的大小在1-100nm之间，属胶体溶液。
许多蛋白质、淀粉、糖原溶液及血液、淋巴液等属于胶体溶液。
胶体还可以按照分散剂的状态分作固溶胶（比如烟水晶，有色玻璃），气溶胶（雾，云，烟）和液溶胶（如AgI胶体和Fe(OH)3胶体）。
胶体粒子可以透过滤纸但不能透过半透膜，因而可以使用半透膜渗析的方法来精制胶体。
胶体性质
1.丁达尔效应。
由于胶体粒子直径在1～100nm之间，会使光发生散射，可以使一束直射的光在胶体中显示出光路。
2.布朗运动。
可以通过超显微镜观察到胶体粒子在不停地做无规则运动。
3.电泳现象。
胶体粒子中有一部分通常情况下是带电荷的，因为物体由一大块分散为无数胶体粒子后，表面积急剧增大，所以胶体的微粒有很大的表面积，所以具有较强的吸附能力。
一般情况下，金属氢氧化物、金属氧化物的胶体微粒易于吸附正电荷而带正电，非金属氧化物、金属硫化物易于吸附负电荷而带负电。
当这些
电荷在电场的作用下做定向移动的时候，就会出现电泳现象，即胶体粒子向两极移动，使分散系发生颜色变化。
4.凝聚作用。
带电的胶体粒子可以通过加电解质（多数为溶液）、加带相反电荷的胶体以及加热的方法使其凝聚，其原理是破坏胶体粒子之间的稳定关系，前两种方法利用带电胶体粒子的稳定一定程度上是由胶体粒子之间因为带同种电荷而相互排斥所维持的，将这些电荷打乱，使其不再能维持这种稳定，从而使胶体凝聚。
不带电的胶体粒子通常只有加热的方法。
胶体凝聚一般生成沉淀，但有一些胶体微粒和分散剂凝聚在一起名称为不流动的冻状物，这是便称作凝胶，常见的凝胶有硅胶和豆腐。
附：氢氧化铁胶体的制备
由可溶性Fe(Ⅲ)盐溶液加氨水沉淀来制取氢氧化铁或由氯化铁、硝酸铁溶液加入氨水沉淀而制得或将氯化铁饱和溶液逐滴加入沸水中继续煮沸直至液体呈红褐色。
其粒子大小在1nm到100nm之间时会形成胶体。
可溶性碱和铁盐溶液反应
例:氢氧化钠和硫酸铁反应生成氢氧化铁和硫酸钠
6NaOH + Fe2(SO4)3 = 2Fe(OH)3↓+ 3Na2SO4
氢氧化亚铁与氧气反应
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
受热分解产物及方程式
2Fe(OH)3==加热==Fe2O3+3H2O
与非氧化性酸反应:
Fe(OH)3 + 3H+= Fe3+ +3H2O
电泳现象
不同的胶粒其表面的组成情况不同。
它们有的能吸附正电荷，有的能吸附负电荷。
因此有的胶粒带正电荷，如氢氧化铝胶体。
有的胶粒带负电荷，如三硫化二砷(As2S3)胶体等。
如果在胶体中通以直流电，它们或者向阳极迁移，或者向阴极迁移。
这就是所谓的电泳现象。
处于物质表面的那些原子、分子或离子跟处于物质内部的原子、分子或离子不一样。
处于物质表面的原子、分子或离子只受到旁侧和底下其他粒子的吸引。
因此物质表面的粒子有剩余的吸附力，使物质的表面产生了吸附作用。
当物质细分到胶粒大小时，暴露在周围介质中的表面积十分巨大。
所以在胶体分散系中，胶粒往往能从介质中吸附离子，使分散的胶粒带上电荷。
同种胶粒带有同种电荷，减少了胶粒发生碰撞的可能性，从而阻止了胶粒相互结合变成更大的颗粒以沉淀析出。
如果在这类胶体中加入电解质，电解质电离产生的离子会中和胶粒所带的电荷，使胶粒凝聚而沉淀。
河流中的粘土胶粒由于吸附了氢氧根离子而带负电荷。
当河水流到含盐的海水里时，带负电荷的粘土胶粒被海水中带正电荷的钠离子及镁离子中和，使粘土沉淀下来，最终在河口形成了三角洲。
在高炉的烟中，炭黑和灰尘常呈胶粒状，并带有电荷。
如果在烟囱上安装一个高压电极，可以吸收带负电荷的胶粒，并沉积下来。
这样不仅可以从中回收到贵重的产品，还可以减少空气的污染。
胶体中的分散质微粒在电场作用下作定向移动的现象，叫做电泳
原因：胶粒带电荷。
胶粒有较大的表面积，能吸附离子
影响电泳迁移的因素
1电场强度。
电场强度是指单位长度的电位降，也称电势梯度。
2溶液的pH。
它决定被分离物质的解离程度和质点的带电性质及所带净电
荷量。
3溶液的离子强度，电泳液中的离子增加时会引起质点迁移率的降低。
4电渗。
在电场作用下液体对于固体支持物的相对移动称为电渗。