胶体

胶体（Colloid）又称胶状分散体（colloidal dispersion）是一种较均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散相，另一种连续相。分散质的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1~100nm之间的分散系是胶体；

胶体

• I. 分散系
  • 定义
    • 把研究对象作为系统，一种或数种物质分散在另一种物质中所形成的系统称
  • 组成
    • 分散相
      • 被分散的物质
    • 分散介质
      • 容纳分散相的连续介质
  • 分类
    • 均相分散系、非均相分散系
    • 真溶液、溶胶分散系、粗分散系
• II. 溶胶
  • 组成
    • 分散系：胶粒（由数目巨大的原子/分子/离子构成的聚集体）,尺寸1~100nm
    • 分散介质:固体、液体、气体
  • 基本特性
    • 多相性、高度分散性
    • 聚结不稳定性——胶体粒子有自动缩小表面积的趋势
  • 光学性质
    • Tyndall效应
      • 原因：当分散粒子直径＜入射光波长，光波可绕过粒子前进且迫使粒子振动。二次波源向各方发射散射光。
      • 特性
        • ✓散射光强度与单位体积内胶粒数成正比；✓散射光强度与胶粒体积成正比；✓散射光强度与波长成反比；✓分散相与分散介质折射率的差愈大，散射光愈强
  • 动力学性质
    • Brown运动
      • 分散介质分子以不同大小和方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的。
      • 粒子越小，Brown运动越激烈。当半径大于5 微米，Brown运动消失。粒子运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。
    • 沉降平衡
      • 扩散(diffusion)：胶粒存在浓度差时，胶粒将从浓度大的区域向浓度小的区域移动的现象
      • 沉降(sedimentation)：密度大于分散介质的胶粒，在重力作用下下沉而与流体分离的过程称沉降。
      • 沉降平衡(sedimentation equilibrium)：当沉降速度=扩散速度时，系统达平衡，形成一个浓度梯度，此状态称沉降平衡。
  • 电学性质
    • 电泳
      • 定义：在外电场作用下，带电胶粒在介质中定向移动的现象称电泳。
      • 金属硫化物、金、银、硅酸等溶胶，向正极移动，带负电，称为负溶胶金属氢氧化物溶胶，向负极移动，带正电，称为正溶胶
      • 应用：从电泳现象可以获得胶粒或大分子的结构、大小和形状等有关信息。
    • 电渗
      • 定义：在外加电场作用下，带电的介质通过多孔性物质（如素瓷片或多孔塞等）作定向移动，这种现象称为电渗
      • 液体运动方向与多孔塞性质有关。如果多孔膜吸附负电胶粒，则介质带正电，通电时向阴极移动；反之，多孔膜吸附正电胶粒，带负电的介质向阳极移动。
• III. 蛋白质溶液性质
  • 聚电解质：蛋白质等高分子化合物在水溶液中往往以离子形式存在
  • 在溶液中，蛋白质的电荷数量及电荷分布受溶液pH影响。使蛋白质所带正电荷与负电荷数量相等时溶液的pH称为该蛋白质的等电点，以pI表示
• IV. 乳浊液
  • 定义：乳状液是不相溶的分散相液体分散在另一种液体中所成的粗分散系。其中一相是水，另一相统称为油。
  • 乳状液属于不稳定系统。要稳定乳状液，须有乳化剂，常用表面活性剂。
  • 乳状液可分为“水包油”（O/W）和“油包水”（W/O）两种类型。
  • 类型鉴别
    • 染色法:将少量只溶于油而不溶于水的染料加至乳浊液中，轻轻振摇后，在显微镜下观察，如整个乳浊液呈染料的颜色，则为W/O型，若只见分散相液滴呈染料的颜色，则为O/W型
    • 稀释法：将乳浊液置于洁净的玻片上，然后滴加水，能与水均匀混的为O/W型，否则为W/O型
• V. 缔合胶体
  • 定义：表面活性剂达到一定量，在水相表面定向排列的同时，疏水基团相互紧靠，逐渐聚集，形成亲水基朝外而疏水基端在内的胶束。由胶束形成的溶液称为缔合胶体。
  • 临界胶束浓度（CMC）
    • 开始形成胶束时表面活性剂的最低浓度
    • 其值受温度、表面活性剂用量、分子缔合程度、溶液pH值及电解质影响。
    • 接近CMC，胶束呈球形。浓度增大，胶束成为圆柱形乃至板层形。
• VI. 表面活性剂
  • 定义：能显著降低水的表面张力的物质。
  • 正吸附：溶液表面吸附的溶质能降低溶剂表面张力则溶液表面将保留更多的溶质，其浓度大于内部的溶质浓度，这种吸附称为正吸附
  • 结构特点：含有疏水性非极性基团和亲水性极性基团，亲水基端进入水中，疏水基端离开水相，在水表面定向排列，从而降低表面张力。
  • 增溶：表面活性剂可使不溶于水的油脂或其它有机物裹在其中形成胶束。
• VII. 溶胶
  • 稳定因素
    • 1. 胶粒带电带电胶粒间存在静电排斥力，阻止胶粒接近合并变大。 2. 胶粒表面的水合膜水合膜层愈厚，胶粒愈稳定。 3. Brown运动
  • 聚沉现象
    • 电解质作用
      • 加入电解质可迫使反离子更多进入吸附层，扩散层变薄，稳定性下降。
      • 临界聚沉浓度：一定量溶胶在一定时间内发生聚沉所需电解质的最小浓度。（反映电解质聚沉能力的大小）1. 负离子聚沉正溶胶，正离子聚沉负溶胶；2. 反离子电荷大，聚沉能力强；Shulze-Hardy规则：临界聚沉浓度与离子价数的六次方成反比。 3. 一些有机物离子具有非常强的聚沉能力
    • 溶胶相互聚沉：带相反电荷的溶胶有相互聚沉能力 高分子化合物对溶胶的保护作用和敏化作用(少量)。
• VIII. 溶胶
  • 胶团
    • 胶粒
      • 胶核
        • 胶核吸附其他组成类似的离子作为稳定剂，而使其界面带有一定的电荷
        • 反离子：被胶核以静电引力吸引的电荷相反的离子
      • 吸附层：胶粒运动时水合膜层以及膜层内的反离子一起运动。这部分水合膜层称为吸附层；
    • 扩散层：其余反离子呈扩散状态分布在吸附层周围，形成与吸附层荷电性质相反的扩散层。