胶体化学发展的历史.ppt

1、绪 论,1 胶体化学发展的历史 2 胶体化学的研究内容及应用领域 3 胶体化学的发展前景,1 胶体化学发展的历史,胶体这个名词史由英国科学家 Thomas Graham(1861 年 ) 提出来的。 1903年德国两位科学家发明了超显微镜测出了颗粒的数目及其大小，证明了胶粒的存在。 1907年德国化学家Oswald创办了第一个胶体化学的专门刊物胶体化学和工业这一年被视为胶体化学正式成为一门独立学科的一年，组织了胶体化学家学会，提出分散体系的概念。,返回,他用的仪器极为简单，将一块羊皮纸缚在一个玻璃筒上，筒里装着要试验的溶液，并把筒浸在水中。 Graham 用此种装置研究许多物质的扩散速度，发现

2、有些物质，如糖、无机盐、尿素等扩散快，很容易自羊皮纸渗析出来；另一下物质，如明胶、氢氧化铝、硅酸等扩散很慢，不能或很难透过羊皮纸。前一类物质当溶剂蒸发时易于形成晶体析出，后一类物质则不能结晶，大多成无定形胶状物质。于是， Graham 把后一类物质称为胶体（ Colloid ），其溶液称之为溶胶。胶体源自希腊文的 （胶）。,2 胶体化学的研究内容及应用领域,2.1胶体化学的研究内容 胶体：是一种尺寸在1100nm以至1000nm的分散体。它既不是大块固体，又不是分子分散体系的液体，而是具有两相的微观不均匀的分散体系。,返回,分散体系：是指一种或几种物质以一定的分散度分散在另一种物质中形成的体系

3、。 其中以颗粒分散状态存在的成为分散相，是不连续相。 分散粒子所处的介质成为分散介质，是连续相。,例如 云 牛奶 珍珠,分散体系分类,按分散相粒子的大小分类：,分子分散体系 胶体分散体系 粗分散体系,按分散相和介质的聚集状态分类：,液溶胶 固溶胶 气溶胶,按胶体溶液的稳定性分类：,憎液溶胶 亲液溶胶,（1）按分散相粒子的大小分类,1.分子分散体系,分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相，分子半径大小在10-9 m以下 。通常把这种体系称为真溶液，如CuSO4溶液。,2.胶体分散体系,分散相粒子的半径在1nm-100 nm之间的体系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系

4、。也有的将1nm-1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。,3.粗分散体系,当分散相粒子大于1000 nm,目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。,（2）按分散相和介质聚集状态分类,1.液溶胶,将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：,A.液-固溶胶 如油漆，AgI溶胶,B.液-液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液,.液-气溶胶 如泡沫,2.固溶胶,将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时，则形成不同的固溶胶：,A.固-固溶胶 如有色玻璃,不完全互溶的 合金,B.固-液溶胶 如珍珠，某些宝

5、石,C.固-气溶胶 如泡沫塑料，沸石分子筛,3.气溶胶,将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一体系，不属于胶体范围.,A.气-固溶胶 如烟，含尘的空气,B.气-液溶胶 如雾，云,（3）按胶体溶液的稳定性分类,1.憎液溶胶,半径在1nm100nm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体系。,一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。,这是胶体分散体系中主要研究的内容。,2.亲液溶胶,半径落在胶体粒子范围内的大分子溶

6、解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。,憎液溶胶的特性,（1）特有的分散程度,粒子的大小在10-910-7 m之间，因而扩散较慢，不能透过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性和乳光现象。,（2）多相不均匀性,具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。,（3）热力学不稳定性,因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自动聚结成大粒子。,2.2胶体化学的应用领域,胶体化学

7、是一门应用极为广泛的边缘学科。在不少工业领域中，胶体化学课题往往是技术难题中的关键，简要列出各个领域中一些胶体化学课题。,1.油田开发：钻井液中颗粒大小的控制、流变性、稳定性、絮凝作业、粘土分散雨防塌等。 2.农业：土壤中的离子交换、土壤团粒、农药的乳化与分散等。 3.生物学与医学：生物流变学、血液学、电泳、渗透与膜、各种凝胶、病毒、蛋白质等。 4.日用品的生产与使用：洗涤剂、化妆品等。,5.轻工业：造纸、织物、陶瓷、涂料、黏合剂等。 6.环境科学：气溶胶、烟雾、水净化、污水处理等。 7.分析化学：离子交换、胶束增溶、浊度、吸附指示剂、脱色等。 8.材料：水泥、纤维、橡胶等。 9.海洋科学：稀

8、有元素的吸附提取、污染油膜的处理。,3 胶体化学的发展前景,胶体化学是密切结合实际，并与其它学科息息相关的学科，它涉及的范围广，研究的内容丰富。从它的发展历程也可以看出，胶体化学的内容是不断深入、面貌在不断更新，开拓的领域也越来越广。在自身的发展过程仲，也繁殖出一些新的学科，或丰富了其他学科的内容。可以预期，胶体化学将继续沿着这个方向发展。,返回,（1）因为胶体化学是一门与实际应用密切结合的学科，现代工农业生产为胶体化学的发展提供了广阔的前景。可以预期，工农业进一步发展中将会更广泛地运用胶体化学的基本原理和研究方法，特别是石油的开采和炼制，油漆、印染和选矿，甚至土壤改良和人工降雨等，都需要胶体

9、化学。二工农业生产实践中所提出来的问题，又进一步推动着胶体化学学科理论的发展。,（ 2 ）现代科学仪器的发展为胶体化学的研究提供了新的手段。例如，近年来各种波谱研究，如红外、核磁共振（ NMR ）、电子自旋共振（ ESR ）、电子能谱、拉曼光谱以及穆斯堡尔谱等的发展，对吸附在固体表面上分子状态的本质，有了更深入的了解。又如使用激光光散射、超离心技术研究蛋白质大分子的构型，也取得了惊人的成功。,（ 3 ）近代化学和近代物理上的成就，进一步促进对胶体化学中某些理论的探讨。例如以量子力学及固体物理为基础研究吸附和催化现象；用统计力学和电子计算机技术研究高分子溶液性质、搞分子在固体表面上细故以及聚沉过程；用示踪原子验证某些吸附动力学过程、两维膜的性质。