张艳秋

【摘要】胶体化学是一门古老而又年轻的学科，在人们的生产和生活中有着非常广泛的应用。本文首先讲述胶体化学的发展简史和胶体理论，接着进一步对胶体的结构进行详细叙述，最后对胶体化学的实际应用进行讨论。

【关键词】胶体化学：胶体理论;胶体结构;胶体性质;实际应用

胶体这一同最早是在1861年由英国科学家格雷厄姆（ Thomas Graham）提出的。他通过比较在水中不同物质的扩散速度时，发现一些物质如糖、无机盐、尿素等易扩散，另一些物质如A1（OH）3、Fe（OH）3、明胶等扩散很慢，而当蒸去水分后，前一类物质析出晶体，后一类物质则得到胶状物，因此他把后一类物质称为胶体。俄国科学家维伊曼经过200多次的实验证实这样的分类并不合适，因为许多晶体物质在适当的介质中也能得到具有胶体特征的体系，所以应当把胶体看成在一定分散范围内物质存在的一种状态，而不是某一类物质固有的特性。直到1903年，德国科学家齐格蒙第（ Zsigmondy）和西登托夫（Siedentopf）发明了超显微镜，肯定了胶体系统的多相性，从而明确了胶体化学是界面化学这一根本问题。

一、胶体是指具有高度分散的分散体系

在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散，另一种连续。分散的一部分即胶体粒子称为分散相，是南微小的粒子或液滴组成，分散相粒子直径在1 -1OO nm之间;连续的一部分起分散作用，称为分散介质。胶体体系的重要特征之一是以分散相粒子的大小为依据，显然，只要不同分散相的颗粒大小在1 - 1OO nm之间，那么在不同状态的分散介质中均可形成胶体体系。

当按胶体溶液的稳定性分类时，可分为憎液溶胶和亲液溶胶。憎液溶胶是指半径在1 -1OO nm之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是热力学上的不稳定系统。一旦将介质蒸发掉，再加入介质时无法再形成溶胶，是一个不可逆系统;亲液溶胶是指半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝集，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的系统。

二、胶体的结构和性质

（一）胶体的结构

任何溶胶粒子的表面上总是带有电荷，目前人们普遍认同的胶团结构为双电层结构。由于胶粒的结构比较复杂，下面以稀AgNO3与过量的稀KI溶液反应制备Agl胶体为例说明胶团的结构。即：

AgNO3+KI→KNo3+Agl ↓

反应生成的难溶物Agl聚集形成胶粒的中心，称为胶核。剩余的KI起稳定性作用，然后胶核选择性吸附稳定剂中的I，形成紧密的吸附层;K+为反离子，南于正负电荷相吸，会在紧密层外形成反离子的包围罔，胶核表面的I-和靠近的K+构成吸附层，胶核与吸附层统称为胶粒。另一方面，扩散在胶粒周围的K+构成了扩散层，胶粒与扩散层中的反离子形成一个电中性的胶团。

胶核吸附离子是有选择件的，首先吸附与胶核中相同的某种离子，同离子效应使胶核不易溶解。若无相同离子，则首先吸附水化能力较弱的负离子，所以自然界中的胶粒大多带负电。不同溶胶的胶团可有各种不同的形状，例如聚苯乙烯溶胶的胶团接近球形，而Fe（OH）。溶胶为针状，V2O3溶胶为带状，胶粒的形状对胶体性质有重要影响。

（二）胶体的性质

胶体的性质与结构有关，在讨论胶体的性质时，必须综合考虑胶粒的分散程度、多相性以及稳定性三个方面的特性才能得到正确的概念，只有典型的憎液溶胶才能全面表现出胶体的特件。总结起来，其基本特件可以归纳为特有的分散程度、不均匀性和聚集不稳定性。目前人们归纳的胶体基本性质主要分为溶胶的运动性质、溶胶的光学性质、溶胶的电学性质、肢体系统的流变性质、胶体稳定件等几个方面。

南于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质带与胶粒相反的电荷。在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷的电极移动，就产生了电泳和电渗的电动现象，这是因电运动;胶粒在重力场作用下发生沉降，而产生沉降电势，带电的介质发生流动，会产生流动电势，这是因动而产生电，这些都是溶胶的电学性质。1829年，英國植物学家布朗（ Brown）观察到花粉的布朗运动，即在花粉颗粒的水溶液中观察到花粉不停顿的无规则运动。布朗运动是胶体的运动性质，布朗运动是分子热运动的必然结果，是大粒子所具有的热运动。热运动的本质是分子的不规则运动，它使粒子从高浓度向低浓度区移动，而最终趋于均匀。1869年丁达尔（Tyndall）发现，当有一束光通过溶胶时，在与光束垂直的方向可以看到溶胶中有明亮的光线轨道，这就是丁达尔效应，是胶体的光学性质的重要体现，实际上丁达尔效应已经成为判别溶胶与分子溶液最简便的方法。

三、胶体化学的应用

胶体化学的知识和研究成果在工业、农业生产和日常生活中有广泛应用，尤其在当代科学技术的各个前沿领域，如环境科学与工程中的絮凝、吸附，并且在环境科学方面，空气中气溶胶与气候变迁的关系，各种亲液溶胶的性质、表面催化和吸收对环境的影响等深层次的问题，正是现在人们讨论的热门话题;在仿生科学中的生物膜模拟方面，各种膜的微观结构以及细胞、蛋白质和在生理过程中实现物质吸收、维持新陈代谢等作用的各种膜的精巧功能的深入研究，都是在不断进步的胶体技术带动下进行的;在材料科学中的纳米材料领域，均匀胶体的研究已成为研制新材料的主要方向之一，大小形状均匀的纳米材料磁性粒子具有优异的记录和记忆功能，是制作高密度高保真器材的理想材料。