应用胶体与界面化学 教学课件 作者 赵振国 编著绪论.ppt

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1、绪论第一节胶体与界面一、分散体系二、胶体三、界面四、胶体粒子的形状与大小一、分散体系一种或几种物质以细分状态分散于另一种物质中形成的体系称为分散体系(也称分散系统，dispersionsystem)。根据被分散物质分散的程度可将分散体系分为粗分散体系、胶体分散体系和分子分散体系，各自的特点见表0.1。大分子化合物溶液许多直观性质与可溶无机物和小分子有机物溶液性质接近，但其大分子粒子大小常在胶体分散体系粒子大小范围内，也具有胶体分散体系的许多特点。在粗分散体系和胶体分散体系中被分散的不连续相(分散相，dispersephase)与连续相(分

2、散介质，dispersemedium)间有相界面。根据被分散物和分散介质的聚集状态可将分散体系以被分散物/分散介质表示。表0.2是以被分散物(分散相)和分散介质的聚集状态对分散体系的分类。在表0.1的分类方法中，分子分散体系和大分子化合物溶液的胶体分散体系均为均相体系。在表0.2的分类方法中，气/气分散体系和部分液/液分散体系为均相体系。当以气体为分散介质时，分散相为液态物质的分散体系称为雾；分散相为固体的称为烟或尘，烟中的固体粒子比尘的固体粒子小。雾、尘和烟均可称为气溶胶(aerosol)。一、分散体系当以液体为分散介质时，分散相为气体

3、的分散体系称为泡沫(foam)；分散相为不相混溶的液体的称为乳状液(emulsion)；分散相为高度分散的固体的称为溶胶(sol)或胶体溶液(colloidalsolution)，分散相为普通显微镜下可见固体粒子的称为悬浮体(suspension)。作为分散介质的液体可以是纯液体，也可以是多组分完全混溶的液体混合物和溶液。以水和水溶液为分散介质形成的溶胶和悬浮体常称为水溶胶(如金的水溶胶)和水悬浮体(如Al2O3水悬浮)，以有机液体为分散介质形成的称为有机溶胶(如硫的苯溶胶)和有机悬浮体。一般未特别说明时所表述的均为水溶胶或水悬浮体。当以

4、固体为分散介质时，分散相为气体形成的分散体系称为固体泡沫(solidfoam)和气凝胶(aerogel)；分散相为液体的称为凝胶(gel)和固体乳状液(solidemulsion)；以固体为分散相形成的分散体系称为固体溶胶(solidsol)。从上述介绍中可知，气/气分散体系和无机与有机化合物(包括大分子化合物)在液体介质中形成的分子分散体系是均相的，而其他分散体系均为非均相体系，在这些非均相体系中分散相粒子的大小极大地影响这些体系的性质，但分散相粒子的大小并非为决定分散体系性质的唯一因素。换句话说，非均相分散体系的性质还与分散相、分散介

5、质的性质及二者间的相互作用有关。许多书中分散体系专指非均相(多相)体系，气/气体系和溶液(不包括大分子溶液)不属于分散体系。二、胶体由表0.1可知，分散相粒子在至少一个尺度上的大小在1～1000nm范围内高度分散的分散体系称为胶体分散体系。在此限度范围的分散相粒子称为胶体(colloid)。在有些书中对这一限度范围有不同的规定，如将其上限规定为10-7m(0.1μm)。胶体的大小约相当予一般小分子大小(约纳米级)至高倍放大(如超显微镜)条件下可见的大小。胶体粒子中可以只含有一个分子。例如某些天然的或合成的大分子化合物溶解于良溶剂中，可被分

6、散为单个的分子，这些分子大多符合胶体粒子大小的标准。大分子化合物溶液构成的胶体分散体系是热力学稳定体系，即粒子与溶剂具有亲和性。只有当溶剂蒸发掉，大分子化合物才能析出，析出的物质仍可再溶解于良溶剂中：如此反复，可可逆进行。大分子化合物胶体被称为亲液胶体(lyophiliccolloid)。胶体粒子也可以由多个分子构成。由亲水性基团和亲油性基团(或称疏水性基团，主要是碳氢链)组成的两亲性表面活性物质(主要指表面活性剂)在液体介质中可以形成由多个这类分子构成的缔合体(在水中这种缔合体称为胶束，在有机溶剂中称为反胶束)，此类缔合体称为缔合胶体(

7、associationcolloid)。与亲液胶体相似，缔合胶体也是热力学稳定体系，故缔合胶体可视为亲液胶体的一种，区别仅在于缔合胶体粒子是由多个两亲分子构成的，其粒子大小与构成粒子的分子大小、数目和结构有关。缔合胶体只有在两亲物质大于一定浓度的溶液中方可形成，且缔合过程是可逆的。二、胶体由上面的介绍可知，亲液胶体(分散体系)是胶体粒子大小在一定范围内与分散介质有亲和性的真溶液。亲液胶体一般能自发形成。当构成胶体粒子的物质与分散介质亲和性不大时，必须通过外界做功，使被分散物质以胶体粒子的大小分散于分散介质中，这样形成的胶体分散体系称为疏液

8、胶体或憎液胶体(lyophobiccolloid)。大多数疏液胶体分散体系的分散介质为液体，如常见的固/液、气/液和液/液分散体系中分散相粒子大小在胶体大小范围内的相应体系，这些体系常有如表0