胶体化学综述.doc

姓名：杨加明学号 : 09057118题目：胶体化学概念的综述摘要:引出胶体化学的概念和基本知识，介绍胶体化学的发展历史,着重论述胶体化学在医学和生活中的应用，并阐述我国胶体化学在未来的发展前景和方向！关键词:胶体；胶体化学；生命科学；生活；发展；引言：胶体化学(colloidal chemistry)是研究广义的胶体分散系的物理化学性质的一门科学。1861年Thomas Graham提出“胶体”(Colloid)一词,标志胶体化学的产生。1864年,英国科学家格雷阿姆对胶体进行了大量实验,而且在多方面有开创性地研究,导致建立了一门有系统性的学科胶体化学。但直到1907年俄国科学家法伊曼才给胶体这个概念以确切的定义。他提出定义：分散质粒子在1nm100nm之间的分散系，胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。正文一基本胶体知识1分类：1）、按分散剂的不同可分为气溶胶，固溶胶，液溶胶；2）、按分散质的不同可分为粒子胶体、分子胶体；2实例1）、烟，云，雾是气溶胶，烟水晶，有色玻璃是固溶胶，蛋白溶液，淀粉溶液，肥皂水，人体的血液是液溶胶；2）、淀粉胶体,蛋白质胶体是分子胶体，土壤是粒子胶体；3）、常见的胶体：Fe(OH)3胶体、Al(OH)3胶体、硅酸胶体、淀粉胶体、蛋白质、血液、豆浆、墨水、涂料、肥皂水、AgI、Ag2S、As2S3 4)、分类：按照分散剂状态不同分为： 气溶胶分散质、分散剂都是气态物质：如雾、云、烟 液溶胶分散质、分散剂都是液态物质：如Fe(OH)3胶体 固溶胶分散质、分散剂都是固态物质：如有色玻璃、合金3、胶体的性质体现在以下几方面： 1)、有丁达尔效应 当一束光通过胶体时，从入射光的垂直方向上可看到有一条光带，这个现象叫丁达尔现象。利用此性质可鉴别胶体与溶液、浊液。 2)、有电泳现象 由于胶体微粒表面积大，能吸附带电荷的离子，使胶粒带电。当在电场作用下，胶体微粒可向某一极定向移动。 利用此性质可进行胶体提纯。 胶粒带电情况：金属氢氧化物、金属氧化物和AgI的胶粒一般带正电荷，而金属硫化物和硅酸的胶粒一般带负电荷。 3)、可发生凝聚 加入电解质或加入带相反电荷的溶胶或加热均可使胶体发生凝聚。加入电解质中和了胶粒所带的电荷，使胶粒形成大颗粒而沉淀。一般规律是电解质离子电荷数越高，使胶体凝聚的能力越强。用胶体凝聚的性质可制生活必需品。如用豆浆制豆腐，从脂肪水解的产物中得到肥皂等。 4、胶体的应用：胶体的知识与人类生活有着极其密切的联系1)、土壤里发生的化学过程。因土壤里许多物质如粘土、腐殖质等常以胶体形式存在。 2)、国防工业的火药、炸药常制成胶体。 3)、石油原油的脱水、工业废水的净化、建筑材料中的水泥的硬化，都用到胶体的知识。 4)、食品工业中牛奶、豆浆、粥都与胶体有关。 总之，人类不可缺少的衣食住行无一不与胶体有关，胶体化学已成为一门独立的学科。5、实验室简单胶体的制备 Fe(OH)3胶体制备:将25毫升的蒸馏水加热至沸腾，再逐滴加入1-2毫升的饱和氯化铁溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色。 FeCl3+H2O = Fe(OH)3(胶体)+3HCl二、胶体科学的现状胶体科学正在受到前所未有的重视，一方面是因为其研究的领拓宽了，不仅仅局限于胶体领域，而已经延伸至悬浮体这一广泛的概念，包括界面、表面和分散体等体系和现象.另一方面是因为各种产品的研究、开发，及其性能的进一步提高，必然涉及到胶体科学.随着胶体科学的进展，研究胶体科学的手段也在不断改进，包括电、声、光(包括中子、X射线)、磁及流变方法，研究的层次也更加深入，由静态流变走向动态流变、电流变，由稀分散系走向浓分散系，由静态光散射走向动态光散射，由广角散射走向小角散射，探测媒体由光、无线电波走向中子、X射线，并引入超声、强磁、微重力来探索分散体的微结构.研究从注重实验走向了实验和理论相促进的方向，并且更注重理论研究.同时，引入了计算技术，将目前广泛应用的源于物理上裂变物质的中子随机扩散模拟的MonteCaxlo技术应用于胶体结构的分析和界面物质分布的模拟，作为检验和改进模型的依据，并引入分子动力学方法(MD)、统计力学、数学方法等来进行预测和分析.因此说胶体科学是一门涵盖范围极广、研究方法众多的科学。 三、胶体化学对生命科学的作用 几十年来，胶体化学的理论和应用获得了很大的发展，并已深入到制药学、生理学、临床医学和生物医学工程等医药学领域的许多方面.在目前正在着力研究并已获得很大发展的某些交叉领域中，胶体化学更是发挥了重要的作用。 1、.界面吸附与临床医学 人工肝:实质上是一个装满吸附剂的血液灌流器，它利用吸附剂的吸附作用清除毒物。其关键是吸附剂的选择。现主要有包膜活性炭、树脂和氧化淀粉等。对固一液界面吸附的深入研究将提供更好的医用吸附剂。 人工肺:目前大多为膜式人工肺，以含CO2吸附剂的水溶液为内相，分散在有机碳氟化合物的连续相中形成油包水型液膜，再将充满O2的液膜分散到血液中形成无数微滴，在微滴一血液界面上实现O2与CO2的交换以模拟肺泡的功能。气体交换发生在无数小液滴表面，这样使表面积增大，效率相应提高。这种膜结构能避免供氧时蛋白质与大量O2直接接触而在血一气界面上发生变性。 医用高分子材料是无生命物质，用界面化学理论阐明高分子材料与生物体接触时的界面特性，是研究和制备生物相容性高分子材料的重要途径。例如:血液在材料表面凝固成血栓是一种界面现象，因此，高分子材料的表面能、对蛋白质选择吸附能力、蛋白质分子在材料表面的定向排列及其吸附后的变性状况，都直接反映了高分子材料的血液相容能力。目前，这是医用高分子材料最活跃的研究领域。 2、胶束模拟酶 值得一提的是关于酶的研究，生物体内几乎所有的化学反应都是由酶催化的。酶除了具一般催化剂的共性外，还具有高效性、专一性和选择性。对酶催化机理的研究将对人类医药等各方面的飞跃提供巨大的帮助。胶束模拟酶便是一个初步尝试。胶束在水溶液中提供疏水微环境，可以对底物进行束缚，类似于酶的结合部位。如果再将一些催化基团共价或非共价地接在或吸附在胶束上，就有可能提供活性中心，使胶束成为具有酶活性或部分酶活性的胶束模拟酶。但它和酶还有本质上的差别，胶束在许多反应中起的作用更类似于相转移作用。总之，胶体化学作为物理化学的一个分支将对生命科学等自然科学的发展起越来越重要的作用。四贴近生活的胶体化学 我们生活的环境中也存在着许多胶体分散体系.就拿我们最讨厌的烟尘来说,它们就是固体分散在气体(空气)中形成的分散体系.工厂产生的烟尘是造成大气污染的主要祸首,美国化学家柯曲尔根据胶体化学原理,即电荷可以使胶体质点(烟尘)沉积下来的原理,在工厂的烟囱和除尘室中装置一个金属尖端,它与高压电相连.烟尘通过金属尖端时便带上了电荷,带电的烟尘再与装在烟囱或除尘室内壁的带相反电荷的金属板接触,被吸引在金属板上而沉积下来,于是大量的烟尘便被除去了.雾是液体(小水珠)分散在气体(空气)中形成的胶体分散体系,也可以用电荷把它破坏.利用飞机撒播带电的沙粒,首先将空气中的湿气凝结成雾,然后再将雾凝结为细雨,这曾经启发了人工降雨的实施.煤是当前主要的燃料之一,可是,从煤矿将煤运到使用的地点,需要耗费火车、轮船、汽车等大量运力,不像石油那样可以用管道输送.胶体化学家设想,有朝一日煤也能用管道运输,这种设想是把煤研成细粉,把它们分散在矿物油里,加入稳定剂便成了一种胶体分散体系,就可用管道运输.五、我国胶体科学的发展方向 由于种种原因，我国建国以来的大多数时间主要从事“填充空白，增加国力”的生产活动，如“两弹一星”等工程，对日常生活关系切的产品开发方面没有进入满足不同层次、多系列、全品种的开发例如洗发精产品国内品种屈指可数，而国外则高达上千种.这与国内表面活性剂工业(科学胶体的一个分支)能够提供的表面活性剂种类有关，国内用于洗发精的表面活性剂仅有十几种，而国外则有600-700种之多，相比之下，国内家居生活的舒适程度远远落后于国外.国外目前这一领域依然在大力开发.再如奶粉工业，由于在胶体科学方面的研究不够深入.我国奶粉厂生产的奶粉乳化困难，不易溶于水，易在水中结块，粉体流动性差，而发达国家比较重视胶体、界面等方面的研究，生产的奶粉流动性好，易溶于水，饮用方便.基于类似的原因，在我国涂料、油墨工业、陶瓷工业、洗衣粉工业、钦白工业、清洁剂工业、纺织工业、造纸工业以及环境治理、土壤保护等等领域存在同样问题，致使这些领域产品品种单一，质量低下.因此，可以说，胶体科学对国民经济有着举足轻重的影响.为提高我国产品的竞争力，胶体科学应当从以往被认为是“不入主流”，充当配角，可有可无的局面走出来，为促进我国产品品种增加，质量提高以及外观美化等方面做出应有的贡献.我国胶体科学领域研究落后于发达国家太多，特别是在用量少，作用大的一些添加剂、助剂以及表面活性剂方面需迎头赶上.我国胶体科学未来发展应着重于以下几个方面:(1)添加剂、助剂以及表面活性剂的多品种开发;(2)涂料、油墨等分散系统的分散性、稳定性全面提高;(3)生物农药悬浮剂的分散稳定;(4)胶体与界面现象的深入研究;(5)与产品外观提高相关的产品在胶体领域的相关研究.参考文献:1高劲松. 胶体化学对生命科学的作用. 大学化学, 1993,(01)2