2020-淺談膠體化學(xué)的發(fā)展史

淺談膠體化學(xué)的發(fā)展史一．膠體化學(xué)的簡史與內(nèi)容膠體這個名詞史由英國科學(xué)家ThomasGraham(1861年)提出來的。那時近代的分子運(yùn)動理論才成立，其應(yīng)用只限于氣體。Graham最早將此新理論應(yīng)用于液體體系，他系統(tǒng)地研究物質(zhì)在液體Graham用此種裝置研究把后一類物質(zhì)稱為膠體（Colloid，其溶液稱之為溶膠。κολλα（膠。雖然膠體化學(xué)的歷史一般皆以1861年為開始，其實(shí)，在此之意大利化學(xué)家Selmi（1845年）曾制備了氯化銀、硫和普魯士藍(lán)Faraday（1858年）曾制得紅色的金溶液，并發(fā)現(xiàn)溶膠對光有散射作用，此即所謂的Tyndall效應(yīng)。Faraday他仔細(xì)制得的金溶膠保存到20世紀(jì)二十年代才沉淀出來。在人類的生產(chǎn)實(shí)踐中，膠體的應(yīng)用可以追溯到更早，幾乎和人在Graham之后四十多年，俄國化學(xué)家Benmaph用200多種物質(zhì)做實(shí)驗(yàn)，證明無論如何物質(zhì)既可制成晶體狀態(tài)也可制成真溶液，1nm至1μm之間的質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)然這個大小的界膠體大小的質(zhì)點(diǎn)。自上述內(nèi)容可知，膠體的一個重要特點(diǎn)就是分散的質(zhì)點(diǎn)和介質(zhì)之間由很多的相界面。以直徑為10nm的球形質(zhì)點(diǎn)來說（例如金溶膠或者二氧化硅溶膠1cm3600m2，雖然膠體質(zhì)點(diǎn)可以是由許多分子組成的，但這并不意味著質(zhì)點(diǎn)這些大分子溶液（分子溶膠）與膠體溶液（相膠體）質(zhì)和相同的研究方法，例如動力性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、流變性等，因生物大分子）As2S3由于高分子材料的迅速發(fā)展與日益重要，大分子物理化學(xué)已擴(kuò)（如聚苯乙烯分散在水中可以作為膠體基礎(chǔ)研究的模型分散體；二是制成微晶聚合物分散體（如纖維素在水中，有很大的潛在（`觀點(diǎn)，還是從界面的角度，表面活性劑是膠體與表面化學(xué)的重要研究對象。許多重要的分散體，如乳狀液、懸浮液、泡沫等，其質(zhì)點(diǎn)大小屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。因此，它們也屬于膠體化學(xué)討論的內(nèi)容。親液膠體和憎液膠體有著本質(zhì)上的區(qū)別。前者屬于熱力學(xué)穩(wěn)定近年來，隨著分子生物學(xué)等氣體學(xué)科的發(fā)展，對蛋白質(zhì)一類物類才比較確切。（1）分散體系：包括粗分散體系和膠體分散體系。由于體系有很高的表面自由能，是屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。（2）大分子物質(zhì)的真溶液：因?yàn)闆]有界面，體系無界面能存在，所以是熱力學(xué)穩(wěn)定體系，與上述分散體系不同，能自動形成大分子溶液。（3）締合膠體，即膠體電解質(zhì)。它也是熱力學(xué)穩(wěn)定體系。現(xiàn)在工業(yè)上用得最到的表面活性劑，就屬于締合膠體。二、膠體化學(xué)的發(fā)展前景膠體化學(xué)是密切結(jié)合實(shí)際，并與其它學(xué)科息息相關(guān)的學(xué)科，它涉及的范圍廣，研究的內(nèi)容豐富。從它的發(fā)展歷程也可以看出，膠體化學(xué)的內(nèi)容是不斷深入、面貌在不斷更新，開拓的領(lǐng)域也越來越廣。內(nèi)容?？梢灶A(yù)期，膠體化學(xué)將繼續(xù)沿著這個方向發(fā)展。促進(jìn)膠體化學(xué)向前發(fā)展的主要因素，歸納有以下幾個方面：（1一步推動著膠體化學(xué)學(xué)科理論的發(fā)展。（2例如，近年來各種波譜研究，如紅外、核磁共振（NMR、電子自旋共振（ESR、電子能譜、拉曼光譜以及穆斯堡爾譜等的發(fā)展，對吸附（3化學(xué)研究的新領(lǐng)域。（4）近二十多年來，生物物理、生物化學(xué)和分子生物學(xué)的研究，取得了巨大的成就。眾所周知，它們的發(fā)展是吸取了膠體化學(xué)的理論和方法的。同時，這些學(xué)科的發(fā)展，為膠體化學(xué)提供了更廣闊的研究領(lǐng)域和視野，推動了膠體化學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。慣上,把分散介質(zhì)為液體的膠體體系稱為液溶膠,如介質(zhì)為水的稱為水溶膠;介質(zhì)為固態(tài)時,稱為固溶膠.由此可見,膠體體系是多種多樣的.溶膠是物質(zhì)存在的一種特殊狀態(tài),而不是一種特殊物質(zhì),不是物質(zhì)的本性.任何一種物質(zhì)在一定條件下可以晶體的形態(tài)存在,而在另一種條件下卻可以膠體的形態(tài)存在.例如,氯化鈉是典型的晶體,它在水中溶解成為真溶液,若用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ蛊浞稚⒂诒交蛎阎?則形成膠體溶液.同樣,硫磺分散在乙醇中為真溶液,若分散在水中則為硫磺水溶膠.由于膠體體系首先是以分散相顆粒有一定的大小為其特征的,故膠粒本身與分散介質(zhì)之間必有一明顯的物理分界面.這意味著膠體體系必然是兩相或多相的不均勻分散體系.另外,有一大類物質(zhì)(纖維素、蛋白質(zhì)、橡膠以及許多合成高聚物）在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙怆m可形成真溶液，但它們的分子量很大（在1萬或幾十萬以上，故稱為高分子物質(zhì)，因此表現(xiàn)出的許多性質(zhì)（如溶液的依數(shù)性、黏度、電導(dǎo)等）某些方面（如分子大?。┳尤芤阂恢北患{入膠體化學(xué)進(jìn)行討論。30多年來，由于科學(xué)迅速地這方面內(nèi)容?！浴赌z體與表面化學(xué)（第三版膠體定義；分散質(zhì)粒子大小在1nm~100nm的分散系。膠體與溶液、濁液在性質(zhì)上有顯著差異的根本原因是分散質(zhì)粒子的大小不同。Al(OH)3AgIAg2SAs2S3分類：按照分散劑狀態(tài)不同分為：氣溶膠——分散質(zhì)、分散劑都是氣態(tài)物質(zhì)：如SO2擴(kuò)散在空氣中液溶膠——分散質(zhì)、分散劑都是液態(tài)物質(zhì)：如Fe(OH)3晶3、區(qū)分膠體與溶液的一種常用物理方法——利用丁達(dá)爾效應(yīng)爾現(xiàn)象。膠粒帶有電荷物的膠粒吸引陰離子，膠粒帶負(fù)電。膠粒帶有相同的電荷，互相排斥，所以膠粒不容易聚集，這是電泳。膠體的種類很多，按分散劑狀態(tài)的不同可分為液溶膠、氣溶膠和固溶膠。如：云、煙為氣溶膠，有色玻璃為固溶膠。中學(xué)研究的膠體一般指的是液溶膠。膠體的性質(zhì)體現(xiàn)在以下幾方面：①有丁達(dá)爾效應(yīng)當(dāng)一束光通過膠體時，從入射光的垂直方向上可看到有一條光帶，這個現(xiàn)象叫丁達(dá)爾現(xiàn)象。利用此性質(zhì)可鑒別膠體與溶液、濁液。②有電泳現(xiàn)象由于膠體微粒表面積大，能吸附帶電荷的離子，使膠粒帶電。當(dāng)在電場作用下，膠體微?？上蚰骋粯O定向移動。利用此性質(zhì)可進(jìn)行膠體提純。AgI帶正電荷，而金屬硫化物和硅酸的膠粒一般帶負(fù)電荷。③可發(fā)生凝聚加入電解質(zhì)或加入帶相反電荷的溶膠或加熱均可使膠體發(fā)生凝④發(fā)生布朗運(yùn)動含義：無規(guī)則運(yùn)動（離子或分子無規(guī)則運(yùn)動的外在體現(xiàn)）產(chǎn)生原因：布朗運(yùn)動是分子無規(guī)則運(yùn)動的結(jié)果布朗運(yùn)動是膠體穩(wěn)定的一個原因膠體的知識與人類生活有著極其密切的聯(lián)系。除以上例子外還如：①土壤里發(fā)生的化學(xué)過程。因土壤里許多物質(zhì)如粘土、腐殖質(zhì)等常以膠體形式存在。②國防工業(yè)的火藥、炸藥常制成膠體。③石油原油的脫水、工業(yè)廢水的凈化、建筑材料中的水泥的硬總之，人類不可缺少的衣食住行無一不與膠體有關(guān)，膠體化學(xué)Fe(OH)3251-2紅褐色。相關(guān)化學(xué)式：FeCl3+3H20=Fe(OH)3(膠體)+3HCl相關(guān)離子式：Al3++3H2o=Al(OH)3(膠體)+3H+膠體電性如Fe(OH)3,Al(OH)3,Cr(OH)3,H2TiO3,Fe2O3,ZrO2,Th2O3非金屬氧化