學(xué)習(xí)第一章緒論

學(xué)習(xí)第一章緒論2膠體化學(xué)(ColloidChemistry)主要內(nèi)容：

第一章緒論第二章膠體的制備與純化

第

三章

液體的表面性質(zhì)

第

四章

固體的表面性質(zhì)

第

五

章

表面活性物質(zhì)

第

六

章

液-液界面和固-液界面

第

七

章

膠體的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)

第

八

章

膠體的光學(xué)性質(zhì)

第

九

章

膠體的電學(xué)性質(zhì)

第

十

章

膠體的穩(wěn)定性

第十一章

膠體的流變性3膠體化學(xué)(ColloidChemistry)參考書：[1]《膠體化學(xué)基礎(chǔ)》周祖康等北京大學(xué)出版社[2]《膠體化學(xué)》陳宗淇等高等教育出版社[3]《膠體科學(xué)導(dǎo)論》鄭忠高等教育出版社[4]《膠體與表面化學(xué)原理》周祖康等譯北京大學(xué)出版社[5]《表面化學(xué)基礎(chǔ)》張和哲等東北師范大學(xué)出版社[6]《膠體與表面化學(xué)導(dǎo)論》姚云斌等南開大學(xué)出版社[7]《表面的物理化學(xué)》(上、下冊(cè))顧惕人譯科學(xué)出版社[8]《膠體穩(wěn)定性》王果庭科學(xué)出版社(1990)[9]《膠體與表面化學(xué)》(第三版)沈忠等化學(xué)工業(yè)出版社(2004)[10]《應(yīng)用膠體化學(xué)》侯萬(wàn)國(guó)等科學(xué)出版社(1998)[11]《膠體與界面化學(xué)》陳宗淇等高等教育出版社(2001)[12]《表面化學(xué)》顧惕人等科學(xué)出版社(1994)[13]《膠體化學(xué)概論》江龍科學(xué)出版社(2002)[15]《表面、界面和膠體-原理及應(yīng)用》吳大誠(chéng)等譯化學(xué)工業(yè)出版社(2005)4膠體化學(xué)(ColloidChemistry)第一章緒論1.1.1膠體體系（Colloid）

?國(guó)際純粹化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）規(guī)定：

直徑在1~1000nm范圍內(nèi)的顆粒為膠體顆粒；含有膠體顆粒的體系

稱為膠體體系或膠體分散體系。

1.1

膠體體系及其分類原因：表面效應(yīng)表面原子數(shù)占整體原子數(shù)的比例很/極大體積效應(yīng)顆粒含原子數(shù)很/極小,電子活動(dòng)空間受限“從量變到質(zhì)變”

注意：“直徑”應(yīng)改為“至少一個(gè)維度上其尺寸”

“納米nm”只是一個(gè)長(zhǎng)度單位（1nm=10-3μm=10-9m）

物質(zhì)尺寸至納米級(jí)，具特殊性能（電、磁、光、反應(yīng)活性等）5（具有宏觀尺寸的維數(shù)）1.1.1膠體體系（Colloid）?分散體系

一種或幾種物質(zhì)分散在另一種或幾種物質(zhì)中所構(gòu)成的體系

?分散相：不連續(xù)相?分散介質(zhì)：連續(xù)相低維材料零維:

量子點(diǎn)、納米粒一維:

納米線二維:

薄膜

按分散相顆粒大小分類：粗分散體系>1000nm(1μm)宏觀(Macroscopicsystem)膠體分散體系1nm~1000nm介觀(Mesoscopicsystem)分子分散體系<1nm

(溶液)微觀(Microscopicsystem)61.1

膠體體系及其分類(2)按膠粒與介質(zhì)的親和力分類

①親液膠體分子膠體和締合膠體②疏液膠體異相膠體(膠體分散體系或溶膠)1.1.2膠體體系的分類

(1)按膠體顆粒結(jié)構(gòu)分類①異相膠體（膠體分散體系）

溶膠（固體分散在液體中）、乳狀液、泡沫、氣溶膠等多相體系；

具有很大的界面能，熱力學(xué)不穩(wěn)定，相分離后不容易恢復(fù)原狀。②分子膠體

高分子溶液，均相體系，熱力學(xué)穩(wěn)定，相分離后易恢復(fù)。③締合膠體

膠束溶液、液晶、微乳液等；均相體系，熱力學(xué)穩(wěn)定。7

膠體體系的分類分散介質(zhì)分散相體系名稱實(shí)例氣液固氣溶膠霧煙、塵液氣液固液溶膠泡沫乳狀液（牛奶、石油）溶膠、懸浮體固氣液固固溶膠浮石、泡沫塑料珍珠、某些寶石合金、有色玻璃(3)按分散介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類81.1.2膠體體系的分類(4)按分散相和分散介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類

所謂“膠體”,只是物質(zhì)的一種存在狀態(tài),而不是一種特殊類型的物質(zhì)。91.1膠體體系及其分類例如：20℃，1cm3的水滴(半徑0.62cm)

As=1.21

(cm2/cm3)分散成半徑為10-7cm的小水滴As=3×107

(cm2/cm3)表面分子占90%；比表面自由能218J/cm3。1.1.3異相膠體(或膠體分散體系)的基本特性(1)高度分散和高比表面的多相體系平均粒徑和粒徑分布比表面積~單位體積或質(zhì)量的物體所具有的表面積

As=A/V(m-1)As~

比表面積A~

分散相面積=A/W(m2/g)V~

分散相面積W~

分散相質(zhì)量(2)

動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定體系(3)

熱力學(xué)不穩(wěn)定體系第一章緒論

(3)膠體化學(xué)與界面化學(xué)的關(guān)系

二者共存：因膠體體系具有巨大的界面積，只有了解了界面

現(xiàn)象，才能認(rèn)識(shí)體系的整體行為；只有膠體體系，

界面現(xiàn)象才整體行為產(chǎn)生重要影響。1.2膠體化學(xué)(1)膠體化學(xué)研究膠體體系各種行為的科學(xué)

(2)研究?jī)?nèi)容

膠體體系~膠體化學(xué)

體系的整體行為(穩(wěn)定性、流變性、光學(xué)性能等)

界面現(xiàn)象~界面化學(xué)

界面上發(fā)生的各種物理或化學(xué)現(xiàn)象(電現(xiàn)象、吸附等)

<膠體與界面化學(xué)>

11注意：“界面”有厚度，非幾何面，是“區(qū)”或“界面相”，至少幾個(gè)分

子厚度；若一相為氣體時(shí)，常稱為“表面”。1.2

膠體化學(xué)12?學(xué)科特點(diǎn)

三級(jí)學(xué)科膠體與界面化學(xué)

物理化學(xué)

化學(xué)

…….

……

交叉學(xué)科

應(yīng)用性強(qiáng)

基礎(chǔ)學(xué)科

1.2

膠體化學(xué)13第一章緒論1.3膠體化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史?史前，我們祖先制造陶器?東漢用纖維造紙發(fā)明墨水、豆腐-

膠體化學(xué)是一門古老而又年輕的學(xué)科一種科學(xué)的歷史是那門科學(xué)中最寶貴的一部分，科學(xué)只能給我們以知識(shí)，而歷史卻能給我們智慧?！碟?41.3膠體化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史中藥?1777年瑞典化學(xué)家做木炭吸附氣體實(shí)驗(yàn)；?1809年俄國(guó)化學(xué)家Scheele發(fā)現(xiàn)土粒的電泳現(xiàn)象；?1829年英國(guó)植物學(xué)家Brown觀察到花粉的布朗運(yùn)動(dòng)；?次后，許多人相繼制備了各種溶膠，并研究了它們的性質(zhì)。?古埃及利用木材浸水膨脹來(lái)破裂山巖；151.3膠體化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史★1861年，英國(guó)科學(xué)家ThomasGraham提出膠體（Colloid）的概念，

被認(rèn)為是膠體化學(xué)學(xué)科的創(chuàng)始人；★1902年，Zsigmondy出版名著《膠體化學(xué)》；★1903年，德國(guó)化學(xué)家Siedentopf和Zsigmondy發(fā)明超顯微鏡，可測(cè)

顆粒數(shù)及其大小，確定了溶膠體系的多相性；★1907年，德國(guó)化學(xué)家Ostwald創(chuàng)辦了第一本膠體化學(xué)的專門刊物

《膠體化學(xué)和工業(yè)雜志》,標(biāo)志著膠體化學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科正式成立；★1909年，F(xiàn)reundlich出版名著《毛細(xì)管化學(xué)》。161.3

膠體化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史Graham滲析實(shí)驗(yàn)測(cè)定物質(zhì)的擴(kuò)散速率(1)糖、無(wú)機(jī)鹽、尿素等溶液，擴(kuò)散快，

易從羊皮紙滲析出來(lái)，蒸干后易成晶體；(2)明膠、氫氧化鋁、硅酸等，擴(kuò)散慢，

不能或難以滲析出來(lái)，蒸干后成膠狀物。Graham將物質(zhì)分為兩類：前者為類晶質(zhì)(crystalloid)；后者為“膠體(colloid)”。另外，還提出了很多至今還在用的術(shù)語(yǔ)，如溶膠(sol),凝膠(gel),滲析(dialysis),

膠溶(peptization),離漿(syneresis)等?！?905年，俄國(guó)化學(xué)家Beймapн(Weiman維伊曼)用了200多種物質(zhì)做相關(guān)實(shí)驗(yàn)，

發(fā)現(xiàn)“任何物質(zhì)既可制成晶體狀態(tài)，又可制成膠體狀態(tài)”。

例如，典型的晶體NaCl在水中形成真溶液；但在苯或酒精中則可形成溶膠。得出結(jié)論：“膠體”只是物質(zhì)存在的一種狀態(tài)，而不是一種特殊類型的物質(zhì)。171.3

膠體化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史★現(xiàn)代，膠體化學(xué)與信息、生物、環(huán)境、能源等熱點(diǎn)領(lǐng)域密切相關(guān)，

其基礎(chǔ)理論和技術(shù)得到迅速發(fā)展。1962年日本Kubo量子尺寸效應(yīng)1965年美國(guó)Feynman量子電動(dòng)力學(xué)，納米技術(shù)1968年美國(guó)黎念之液膜分離技術(shù)1970年美國(guó)Matijievic單分散、單形狀納米顆粒制備1972年Lsraelachvili表面力的測(cè)定1980年日本Kunltake人工脂質(zhì)體1981年Bining和Rohorer掃描隧道顯微鏡1982年Fendler膜模擬化學(xué)1982年法國(guó)Lehn超分子化學(xué)1984年Gleiter納米固體1980年Bining等原子力顯微鏡1989年德國(guó)Henglein納米尺度顆粒尺寸量子化效應(yīng)1991年法國(guó)DeGennes液晶，有序分子組合體181.3膠體化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史★我國(guó)膠體化學(xué)發(fā)展也很迅速北京大學(xué)中科院化學(xué)所山東大學(xué)陜西師范大學(xué)揚(yáng)州大學(xué)華東師范大學(xué)1983年，第一屆全國(guó)膠體與界面化學(xué)會(huì)議在北京大學(xué)召開，迄今已開過13界。其中第二、九屆在山東大學(xué)召開，第十二屆在青島科技大學(xué)召開。近兩屆參會(huì)代表達(dá)500人以上。19山東大學(xué)膠體化學(xué)發(fā)展歷程1957年：傅鷹先生從海外回國(guó)后，培養(yǎng)的十名膠體化學(xué)

研究生中的四名來(lái)山東大學(xué)組建了當(dāng)時(shí)全國(guó)第

二個(gè)膠體化學(xué)教研室；1988年：擴(kuò)建為高校第一個(gè)膠體與界面化學(xué)研究所；1993年：膠體與界面化學(xué)開放研究實(shí)驗(yàn)室(原國(guó)家教委)；1999年：膠體與界面化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2004年：山東省膠體材料工程技術(shù)研究中心；2011年：國(guó)家膠體材料工程技術(shù)研究中心。1.3膠體化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史特色：基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并重201.3膠體化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史★膠體化學(xué)發(fā)展的推動(dòng)力

-基礎(chǔ)學(xué)科提供了重要的理論基礎(chǔ)和工具

以量子力學(xué)和固體物理為基礎(chǔ)研究吸附和催化現(xiàn)象；用統(tǒng)計(jì)力學(xué)研究高分子溶

液性質(zhì)、高分子在固體表面上的吸附及聚沉過程；用示蹤原子研究吸附動(dòng)力學(xué)、二維膜性質(zhì)等。

-

現(xiàn)代科學(xué)儀器的發(fā)展為膠體化學(xué)的研究提供了新手段

工欲善其事，必先利其器低能電子衍射譜(LEED)、光電子能譜(PES)、振動(dòng)光譜、電子能量損失譜(EElS)

和高分辨電子顯微鏡(HREM)、掃描隧道顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM)等。

對(duì)膠體顆粒組成、結(jié)構(gòu)及性能等的認(rèn)識(shí)提到一個(gè)新高度