ColloidalSystem
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固溶胶(合金、有色玻璃等)
溶胶的光学性质:Tyndall phenomenon
Fe(OH)3溶
CuSO4溶液
丁达尔现象产生原因
d>>λ
粗分散系
d<<λ
低分子溶液
d接近于λ或 稍小于λ
溶胶
眼科医生根据丁达尔现象 用裂隙灯诊断房水病变
Ultra-microscope
R.A. 席格蒙迪 德国
1925 诺贝尔化学奖
一种液体分散在另一种不溶（或部分互溶）的 液体中，形成高度分散体系的过程称为乳化作 用，得到的分散系称为乳浊液。
水包油型乳液(O/W) 油包水型乳液 (W/O)
磷脂分子
细胞膜的结构 磷脂双分子层
溶胶（sol）
溶胶为大量不溶性物质(分子、离子、原子)的 聚集体。是具有高分散度的多相分散系。
液溶胶（AgI溶胶，胶体银等） 按分散介质 气溶胶(空气中的粉尘、烟和雾)
Pr
COOH H+ NH3+
Pr
COONH3+
OH- Pr
COONH2
正离子
两性离子
负离子
pH<pI
(等电点pH=pI)
pH>pI
向负极移动
不移动
向正极移动
电泳原理图
蛋白SDS-PAGE电泳图 DNA片段的琼脂糖电泳图
基因组学 （Proteomics）
蛋白质组学 （Proteomics）
二维电泳（2D-gel ） 二维电泳－ 1等电聚焦
胶团结构(Structure of colloid micelle)
胶体粒子由于选择吸附或离解带电，可发 生电泳。但整个溶胶体系又为电中性，溶 胶结构如何?
胶粒 Cl-
胶核＋吸附层＝胶粒
Cl-
Cl-
ClFeO+
m[Fe(OH)3]
ClCl-
吸附层
FeO+
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
胶核 扩散层
胶团
胶粒＋扩散层＝胶团
滑动面与均匀液相之间的电势差称为 电势。 只有在电泳或电渗时，吸附层和扩散层分离而反 向移动，才能显示出 电势，所以又称电动电势。
粒 子 表 面 stern层
－ ＋ 滑动面
－ ＋－
＋
－ ＋－
－＋
＋
－ ＋－
＋
－ ＋－
－ ＋－
＋
－＋
－ ＋－
＋
－ ＋－
＋ ＋
－＋
＋
－ ＋－ 扩散层
ξ电势最显著的特点是易受加入电解质的影响而改变。
粘土悬
水
浮液
沙
粘土
水
潮湿的粘土 电泳:外加电场下,分散相向一极移动的现象 电渗:分散介质向另一极移动的现象
外加电场中，胶粒定向电泳，说明胶粒带电。?
胶体粒子带电的原因－选择吸附
FeCl3 + 3H2O 煮→沸 Fe(OH)3(溶胶) ＋ 3HCl Fe(OH)3 + HCl → FeOCl + 2H2O
1905年，光电效应的量子理论解 释，1921年诺贝尔物理学奖
1905年，提出狭义相对论
溶胶的动力学性质2－扩散（diffusion）
扩散：布朗运动使胶体粒子从浓度大的区域向浓 度小的区域移动的趋势，最终达到平衡的自发过 程。 体系内浓度差越大，扩散越快
沉降平衡
Fe(OH)3溶胶
Theodor Svedberg （瑞典） 1926年诺贝尔化学奖 胶体化学中分散系统的研究
FeOCl是强电解质离解为FeO+(氧铁离子)和Cl-
FeOCl → FeO+ ＋ Cl-
胶粒优先选择吸附存在于介质中与 其组成相似的离子
AgNO3 + KI → AgI + KNO3
胶体粒子带电的原因－胶核表面分子的离解
硅胶的胶核是由很多xSiO2.yH2O分子组成的。 H2SiO3 →HSiO3 + H+ HSiO3 →SiO32 + H+ H+离子扩散到介质中去，而 SiO32－离子则留在胶核表面， 结果使胶粒带负电荷。
离子透过半透膜扩散的速率v与离子的浓度成正比 v = kc(Na+)×c(Cl-)
平衡时，v进= v出，所以： c(Na+)外×c(Cl-)外=c(Na+)内×c(Cl-)内
平衡时膜两侧电解质离子浓度的乘积相 等，此为Donnan平衡的必要条件。
代入得：
c1xxc2x2
x＝c2 c12c2
或 x＝c2 c2 c12c2
电解质的聚沉能力主要决定于与胶粒带相反电荷 的离子所带的电荷数。反离子的电荷数越高，聚 沉能力就越强。可用聚沉值来衡量。
聚沉值：使一定量的溶胶在一定时间内完全聚 沉所需电解质的最小浓度。
对某一给定溶胶，一、二、三价反离子聚沉值的比 例是：
1 ：1 ：1 16 26 36
聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比， 这就是 Schulze- Hardy规则。
胶粒
吸附层
扩散层
{m[Fe(OH)3]·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-
胶核 吸附离子 反离子
胶团
{m[Fe(OH)3]·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-
溶胶胶团的吸附层和扩散层带有相反的电荷，两 层之间存在电势差。当胶粒移动时，胶团从吸附 层和扩散层间裂开。我们把吸附层与扩散层分开 的界面称为滑动面 。
1924年，研制出超速离心机，用于蛋白质胶体研究,第一次测定 了蛋白质的分子量。到了1940年, 超速离心机已可产生30万倍于 重力加速度g的加速度,可直接测定从几万到几百万那样大小的分 子量，并可测出分子量的分布。
溶胶的电学性质－电泳(electrophoresis) 和 电渗(electroosmosis)
乙烯CH2=CH2的聚合
小分子
高分子
“乙烯”的“聚 合”
NH2 R-CH-COOH
氨基 羧基
性 质 高分子化合物溶液
分散相粒子
均一性 通透性 扩散速度
黏度 稳定性
外加电解 质的影响
高分子
均相 不能透过半透膜
慢
大 稳定体系
不太敏感
溶胶
胶粒 多相
不能透过半透膜 慢
小 亚稳定体系
敏感
二、高分子化合物的稳定性
高分子化合物溶液与凝胶 macromolecular sulotion and gel
一、高分子化合物的特点
1.相对分子质量大： 几＋万～几百万；无固定值。
2.结构复杂：由小分子联接而成(联接单位不同，导 致分子量不同；联接方式不同，导致结构不同)。 3.颗粒大小与胶体接近：大多能显示胶体的某些性质。
达Donnan平衡时，膜外Na+、Cl-进入膜内的浓度x， 或进入膜内的分数决定于膜内NaP及膜外NaCl 的 初始浓度。
六、凝胶（gel）
凝胶: 形成空间网状结构，失去流动性的半
固体体系
凝胶的分类
刚性凝胶 弹性凝胶
胨胶 干凝胶
凝胶的性质
溶胀 离浆(脱水收缩)
谢谢大家
“胶体化学之父” －格雷 姆
1861年Thomas Graham提 出“胶体” (Colloid)一词， 标志胶体化学的产生。 Colloid源自希腊文， 意为粘 稠状的物质。
胶 体 化 学colloid chemistry
研究胶体分散体系的形成、 稳定、破坏，以及它们的物理化 学性质的一门科学。
二维电泳2 － SDS-PAGE电泳
四、高分子化合物对溶胶的保护作用
（ protective action ）
保护作用
五、高分子溶液的渗透压和膜平衡
（一）高分子溶液的渗透压
（二）膜平衡（Donnan平衡）
用半透膜将蛋白质钠盐等大分子电解质(NaP)与电解质 溶液(如NaCl)隔开，由于解离的大分子离子不能通过半 透膜，而能通过膜的小分子离子受带电大分子离子电荷 的影响，为保持溶液的电中性，在达到平衡状态时，小 分子离子在膜两边的浓度不等，呈现不均匀的分布。这 种因大分子离子的存在而引起小分子离子在膜两侧达平 衡后分布不均匀的现象 称膜平衡
ColloidalSystem
胶体（colloid）是什么？
美国传统词典对“胶体”解释：
colloid ： A suspension of finely divided particles in a continuous medium in which the particles are approximately 5 to 5,000 angstroms in size, do not settle out of the substance rapidly, and are not readily filtered. 在一连续介质中被细微分开的粒子形成的悬 浮状态，粒子尺度约5至5,000埃，不会很快 从该物质中分离，也不易被滤出。
溶胶的稳定性和聚沉
（一） 溶胶稳定的因素 ➢胶体粒子带电 ➢溶胶表面溶剂化膜的保护作用 ➢布朗运动作用
胶粒带电和溶剂化膜的存在是胶体稳定的 主要因素。布朗运动对于胶体稳定的影响 是双向的.
（二）溶胶的聚沉 coagulation 1.电解质的聚沉作用
Fe(OH)3溶胶 Al2(SO4)3溶液
聚沉
分散系（dispersed system）
一种或几种物质分散在另一种介质中 所形成的体系
分散相(分散质)＋分散介质＝分散系
分散系
均相(单相)分散系 非均相(多相)分散系
表面张力
表面活性剂
表面张力随浓度的变化
表面活性剂应用1: 肺泡表面活性物质可减小 肺通气中肺泡舒张的阻力
表面活性剂应用2: 乳化作用
2.溶胶的相互聚沉
将两种带相反电荷的溶胶混合会发生聚 沉，这种聚沉现象称为溶胶的互沉现象。
例题:下列电解质对由等体积0.080mol·L-1的 KI溶液和0.10mol·L-1的AgNO3溶液混合所得 溶胶的聚沉能力的强弱顺序如何？
（1）CaCl2 (2)MgSO4 (3) Na3PO4
解： （3） > （ 2） >（1）
COOH
1.带有电荷 Pr
Pr
NH2
碱性溶液中： Pr
COO- OH-
NH3+
Pr
酸性溶液中： Pr
COO- H+ Pr
NH3+
COONH3+ COONH2 COOH NH3+
二、高分子化合物的稳定性
2.水化膜:主要依靠蛋白质中的亲水性基团如：
－COOH、－OH、－NH2等的溶剂化作用。三、蛋白质电泳源自超显微镜下,胶体粒子如何运动?
溶胶的动力学性质1- Brownian motion 布朗所观察到的花粉颗粒运动轨迹示意图
布朗运动产生原因
胶粒受到周围不断作热运动的分散介质分 子的撞击，合力不为零引起的。
胶粒布朗运动示意图
25岁年轻人的伟大论文
1905年，《关于热的分子运动论所 要求的静止液体中悬浮小粒子的运 动 》揭示布朗运动的本质，奠定 统计力学基础
溶胶的光学性质:Tyndall phenomenon
Fe(OH)3溶
CuSO4溶液
丁达尔现象产生原因
d>>λ
粗分散系
d<<λ
低分子溶液
d接近于λ或 稍小于λ
溶胶
眼科医生根据丁达尔现象 用裂隙灯诊断房水病变
Ultra-microscope
R.A. 席格蒙迪 德国
1925 诺贝尔化学奖
一种液体分散在另一种不溶（或部分互溶）的 液体中，形成高度分散体系的过程称为乳化作 用，得到的分散系称为乳浊液。
水包油型乳液(O/W) 油包水型乳液 (W/O)
磷脂分子
细胞膜的结构 磷脂双分子层
溶胶（sol）
溶胶为大量不溶性物质(分子、离子、原子)的 聚集体。是具有高分散度的多相分散系。
液溶胶（AgI溶胶，胶体银等） 按分散介质 气溶胶(空气中的粉尘、烟和雾)
Pr
COOH H+ NH3+
Pr
COONH3+
OH- Pr
COONH2
正离子
两性离子
负离子
pH<pI
(等电点pH=pI)
pH>pI
向负极移动
不移动
向正极移动
电泳原理图
蛋白SDS-PAGE电泳图 DNA片段的琼脂糖电泳图
基因组学 （Proteomics）
蛋白质组学 （Proteomics）
二维电泳（2D-gel ） 二维电泳－ 1等电聚焦
胶团结构(Structure of colloid micelle)
胶体粒子由于选择吸附或离解带电，可发 生电泳。但整个溶胶体系又为电中性，溶 胶结构如何?
胶粒 Cl-
胶核＋吸附层＝胶粒
Cl-
Cl-
ClFeO+
m[Fe(OH)3]
ClCl-
吸附层
FeO+
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
胶核 扩散层
胶团
胶粒＋扩散层＝胶团
滑动面与均匀液相之间的电势差称为 电势。 只有在电泳或电渗时，吸附层和扩散层分离而反 向移动，才能显示出 电势，所以又称电动电势。
粒 子 表 面 stern层
－ ＋ 滑动面
－ ＋－
＋
－ ＋－
－＋
＋
－ ＋－
＋
－ ＋－
－ ＋－
＋
－＋
－ ＋－
＋
－ ＋－
＋ ＋
－＋
＋
－ ＋－ 扩散层
ξ电势最显著的特点是易受加入电解质的影响而改变。
粘土悬
水
浮液
沙
粘土
水
潮湿的粘土 电泳:外加电场下,分散相向一极移动的现象 电渗:分散介质向另一极移动的现象
外加电场中，胶粒定向电泳，说明胶粒带电。?
胶体粒子带电的原因－选择吸附
FeCl3 + 3H2O 煮→沸 Fe(OH)3(溶胶) ＋ 3HCl Fe(OH)3 + HCl → FeOCl + 2H2O
1905年，光电效应的量子理论解 释，1921年诺贝尔物理学奖
1905年，提出狭义相对论
溶胶的动力学性质2－扩散（diffusion）
扩散：布朗运动使胶体粒子从浓度大的区域向浓 度小的区域移动的趋势，最终达到平衡的自发过 程。 体系内浓度差越大，扩散越快
沉降平衡
Fe(OH)3溶胶
Theodor Svedberg （瑞典） 1926年诺贝尔化学奖 胶体化学中分散系统的研究
FeOCl是强电解质离解为FeO+(氧铁离子)和Cl-
FeOCl → FeO+ ＋ Cl-
胶粒优先选择吸附存在于介质中与 其组成相似的离子
AgNO3 + KI → AgI + KNO3
胶体粒子带电的原因－胶核表面分子的离解
硅胶的胶核是由很多xSiO2.yH2O分子组成的。 H2SiO3 →HSiO3 + H+ HSiO3 →SiO32 + H+ H+离子扩散到介质中去，而 SiO32－离子则留在胶核表面， 结果使胶粒带负电荷。
离子透过半透膜扩散的速率v与离子的浓度成正比 v = kc(Na+)×c(Cl-)
平衡时，v进= v出，所以： c(Na+)外×c(Cl-)外=c(Na+)内×c(Cl-)内
平衡时膜两侧电解质离子浓度的乘积相 等，此为Donnan平衡的必要条件。
代入得：
c1xxc2x2
x＝c2 c12c2
或 x＝c2 c2 c12c2
电解质的聚沉能力主要决定于与胶粒带相反电荷 的离子所带的电荷数。反离子的电荷数越高，聚 沉能力就越强。可用聚沉值来衡量。
聚沉值：使一定量的溶胶在一定时间内完全聚 沉所需电解质的最小浓度。
对某一给定溶胶，一、二、三价反离子聚沉值的比 例是：
1 ：1 ：1 16 26 36
聚沉值与异电性离子价数的六次方成反比， 这就是 Schulze- Hardy规则。
胶粒
吸附层
扩散层
{m[Fe(OH)3]·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-
胶核 吸附离子 反离子
胶团
{m[Fe(OH)3]·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-
溶胶胶团的吸附层和扩散层带有相反的电荷，两 层之间存在电势差。当胶粒移动时，胶团从吸附 层和扩散层间裂开。我们把吸附层与扩散层分开 的界面称为滑动面 。
1924年，研制出超速离心机，用于蛋白质胶体研究,第一次测定 了蛋白质的分子量。到了1940年, 超速离心机已可产生30万倍于 重力加速度g的加速度,可直接测定从几万到几百万那样大小的分 子量，并可测出分子量的分布。
溶胶的电学性质－电泳(electrophoresis) 和 电渗(electroosmosis)
乙烯CH2=CH2的聚合
小分子
高分子
“乙烯”的“聚 合”
NH2 R-CH-COOH
氨基 羧基
性 质 高分子化合物溶液
分散相粒子
均一性 通透性 扩散速度
黏度 稳定性
外加电解 质的影响
高分子
均相 不能透过半透膜
慢
大 稳定体系
不太敏感
溶胶
胶粒 多相
不能透过半透膜 慢
小 亚稳定体系
敏感
二、高分子化合物的稳定性
高分子化合物溶液与凝胶 macromolecular sulotion and gel
一、高分子化合物的特点
1.相对分子质量大： 几＋万～几百万；无固定值。
2.结构复杂：由小分子联接而成(联接单位不同，导 致分子量不同；联接方式不同，导致结构不同)。 3.颗粒大小与胶体接近：大多能显示胶体的某些性质。
达Donnan平衡时，膜外Na+、Cl-进入膜内的浓度x， 或进入膜内的分数决定于膜内NaP及膜外NaCl 的 初始浓度。
六、凝胶（gel）
凝胶: 形成空间网状结构，失去流动性的半
固体体系
凝胶的分类
刚性凝胶 弹性凝胶
胨胶 干凝胶
凝胶的性质
溶胀 离浆(脱水收缩)
谢谢大家
“胶体化学之父” －格雷 姆
1861年Thomas Graham提 出“胶体” (Colloid)一词， 标志胶体化学的产生。 Colloid源自希腊文， 意为粘 稠状的物质。
胶 体 化 学colloid chemistry
研究胶体分散体系的形成、 稳定、破坏，以及它们的物理化 学性质的一门科学。
二维电泳2 － SDS-PAGE电泳
四、高分子化合物对溶胶的保护作用
（ protective action ）
保护作用
五、高分子溶液的渗透压和膜平衡
（一）高分子溶液的渗透压
（二）膜平衡（Donnan平衡）
用半透膜将蛋白质钠盐等大分子电解质(NaP)与电解质 溶液(如NaCl)隔开，由于解离的大分子离子不能通过半 透膜，而能通过膜的小分子离子受带电大分子离子电荷 的影响，为保持溶液的电中性，在达到平衡状态时，小 分子离子在膜两边的浓度不等，呈现不均匀的分布。这 种因大分子离子的存在而引起小分子离子在膜两侧达平 衡后分布不均匀的现象 称膜平衡
ColloidalSystem
胶体（colloid）是什么？
美国传统词典对“胶体”解释：
colloid ： A suspension of finely divided particles in a continuous medium in which the particles are approximately 5 to 5,000 angstroms in size, do not settle out of the substance rapidly, and are not readily filtered. 在一连续介质中被细微分开的粒子形成的悬 浮状态，粒子尺度约5至5,000埃，不会很快 从该物质中分离，也不易被滤出。
溶胶的稳定性和聚沉
（一） 溶胶稳定的因素 ➢胶体粒子带电 ➢溶胶表面溶剂化膜的保护作用 ➢布朗运动作用
胶粒带电和溶剂化膜的存在是胶体稳定的 主要因素。布朗运动对于胶体稳定的影响 是双向的.
（二）溶胶的聚沉 coagulation 1.电解质的聚沉作用
Fe(OH)3溶胶 Al2(SO4)3溶液
聚沉
分散系（dispersed system）
一种或几种物质分散在另一种介质中 所形成的体系
分散相(分散质)＋分散介质＝分散系
分散系
均相(单相)分散系 非均相(多相)分散系
表面张力
表面活性剂
表面张力随浓度的变化
表面活性剂应用1: 肺泡表面活性物质可减小 肺通气中肺泡舒张的阻力
表面活性剂应用2: 乳化作用
2.溶胶的相互聚沉
将两种带相反电荷的溶胶混合会发生聚 沉，这种聚沉现象称为溶胶的互沉现象。
例题:下列电解质对由等体积0.080mol·L-1的 KI溶液和0.10mol·L-1的AgNO3溶液混合所得 溶胶的聚沉能力的强弱顺序如何？
（1）CaCl2 (2)MgSO4 (3) Na3PO4
解： （3） > （ 2） >（1）
COOH
1.带有电荷 Pr
Pr
NH2
碱性溶液中： Pr
COO- OH-
NH3+
Pr
酸性溶液中： Pr
COO- H+ Pr
NH3+
COONH3+ COONH2 COOH NH3+
二、高分子化合物的稳定性
2.水化膜:主要依靠蛋白质中的亲水性基团如：
－COOH、－OH、－NH2等的溶剂化作用。三、蛋白质电泳源自超显微镜下,胶体粒子如何运动?
溶胶的动力学性质1- Brownian motion 布朗所观察到的花粉颗粒运动轨迹示意图
布朗运动产生原因
胶粒受到周围不断作热运动的分散介质分 子的撞击，合力不为零引起的。
胶粒布朗运动示意图
25岁年轻人的伟大论文
1905年，《关于热的分子运动论所 要求的静止液体中悬浮小粒子的运 动 》揭示布朗运动的本质，奠定 统计力学基础