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第十三章胶体分散体系和大分子溶液
分散体系:把一种或几种物质分散到另一种物质中所构成的体系;
分散相:分散体系中被分散的物质;
分散介质:另一种物质叫分散介质(通常是连续介质);
胶体分散体系:分散相的大小 r 在109~ 107m 范围的分散体系(这是按粒子的大小分类,也有些其它分类发,后讲)。
胶体普遍存在于生物界(如:人体)和非生物界。
关于胶体研究,由于其应用的广泛,已经成为一门独立的学科,本章中只作基本概念的介绍。
§ 胶体和胶体的基本特性
一、胶体的发现
1. Graham渗析装置 1861年英国的 Graham设计如下装置:
1)糖、无机盐、尿素等溶液,扩散快,易从羊皮纸渗析出来;
2)明胶、氢氧化铝、硅酸等,扩散慢,不能或难以渗析出来。
实验现象
前者(扩散快者):易于成晶体析出;
后者(扩散慢者):大多成无定型的胶状物;
Graham首先提出这种胶状物为“胶体”,其溶液叫作“溶胶”。
若将待测溶液蒸去水分后:
2. 维伊曼实验
1905年,俄国化学家维伊曼用了200多种物质做相关实验,得出如下结论:
“任何物质既可制成晶体状态,又可制成胶体状态”。
例如:典型的晶体 NaCl 在水中形成真溶液;但在苯或酒精中则可形成溶胶。
结论:
所谓“胶体”,只是物质存在的一种(分散度)状态,而不是一种特殊类型的物质。维伊曼实验纠正了Graham把物质分为晶体和胶体两类的观点。
3. 胶体的界面能
由于胶体具有多相高分散度特性,因此胶粒和介质之间的总相界面积很大。
例如:直径10nm的球形SiO2胶粒,当胶粒总体积为 1cm3 时,其总表面积为 600 m2。
所以胶体有较高的界面能,而界面能与胶体的许多性质(如稳定性、电性质) 密切相关,以致胶体具有与其他分散体系所不同的性质。
二、胶体的分类
1. 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。
例如:将Au金溶胶沉淀出来后,再将沉淀物悬浮于水中,不能再得到胶状金。
憎液溶胶是热力学不稳定体系和聚沉不可逆体系。
胶粒与液体介质之间的亲合性弱,所以叫憎液溶胶。