胶体化学-绪论-第一章
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第1章表面张力与表面自由能
★ 1869年达普里（A.Dapre）研究了润湿和黏附 现象，将黏附功与表面
张力联系起来。
★ 1859年，开尔文（Kelvin）将表面扩展时伴随的热效应与表面张力随
温度的变化联系起来。后来，他又导出蒸汽压随表面曲率的变化的方程 即著名的开尔文方程。
13
1.3 发展历史
★1878年，表面热力学的奠基人吉布斯（Gibbs）提出了表面相厚度为 零的吉布斯界面模型，他首先应用数学推理的方法指出了在界面区上的 物质浓度一般地不同于各本体相中的浓度，从而使这一新型学科一开始 就建立在稳固的理论基础上。他还导出了联系吸附量和表面张力随体相 浓度变化的普遍关系式即著名的吉布斯吸附等温式。
1 103 109 1015 1021
比表面Av/（m2/m3） 6 ×102 6 ×103 6 ×105 6 ×107 6 ×109
从表上可以看出，当将边长为10-2m的立方体分割成109m的小立方体时，比表面增长了一千万倍。
11
表面表征指标之一：比表面与分散度
可见达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特 的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热点。如多孔电极由于 其表面积较大，电流密度小，因而极化小；再如，由超细微粒制备的催 化剂由于具有很高的比表面因而催化活性较普通催化剂高；此外，将药 物磨成细粉以提高药效、将金属做成超细微粒以降低熔点都说明了超细 微粒具有独特的表面效应。
7
1.2表面和界面(surface and interface)
常见的界面有：气-液表面，气-固表面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。
1.气-液表面
2.气-固表面
3.液-液界面
4.固-固界面
8
1.2 表面和界面(surface and interface)
张力联系起来。
★ 1859年，开尔文（Kelvin）将表面扩展时伴随的热效应与表面张力随
温度的变化联系起来。后来，他又导出蒸汽压随表面曲率的变化的方程 即著名的开尔文方程。
13
1.3 发展历史
★1878年，表面热力学的奠基人吉布斯（Gibbs）提出了表面相厚度为 零的吉布斯界面模型，他首先应用数学推理的方法指出了在界面区上的 物质浓度一般地不同于各本体相中的浓度，从而使这一新型学科一开始 就建立在稳固的理论基础上。他还导出了联系吸附量和表面张力随体相 浓度变化的普遍关系式即著名的吉布斯吸附等温式。
1 103 109 1015 1021
比表面Av/（m2/m3） 6 ×102 6 ×103 6 ×105 6 ×107 6 ×109
从表上可以看出，当将边长为10-2m的立方体分割成109m的小立方体时，比表面增长了一千万倍。
11
表面表征指标之一：比表面与分散度
可见达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特 的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热点。如多孔电极由于 其表面积较大，电流密度小，因而极化小；再如，由超细微粒制备的催 化剂由于具有很高的比表面因而催化活性较普通催化剂高；此外，将药 物磨成细粉以提高药效、将金属做成超细微粒以降低熔点都说明了超细 微粒具有独特的表面效应。
7
1.2表面和界面(surface and interface)
常见的界面有：气-液表面，气-固表面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。
1.气-液表面
2.气-固表面
3.液-液界面
4.固-固界面
8
1.2 表面和界面(surface and interface)
胶体化学-绪论
举例
憎液溶胶
亲液溶胶
大 小
√
高分子 液
溶胶
性质 电解质的存在
憎液溶胶 必要的稳定因素
亲液溶胶 非必要的稳定因素 很高 可逆 不可见 比溶剂大 显著 电荷pH随而变
对电解质的稳定性 低 聚沉的可逆性 电镜下的可见性 黏度 渗透压 粒子所带电荷 不可逆 可见 与溶剂差别小 小 固定，不易变
• 大分子溶液与溶胶性质的对比
液 固 气
体
系
雾
实
例
气溶胶
烟、尘 泡沫
液
液
固
液溶胶
乳状液（牛奶、石油）
油漆
固
气 液
固
浮石、泡沫塑料
固溶胶 珍珠、某些宝石 合金、有色玻璃
说明：
有些分散体系，如乳状液、泡沫、悬浮体等，
其分散相颗粒已大于胶粒尺寸( 10–9 - 10–7 m )，
属粗分散体系。尽管如此，这样的体系仍有很
大的相界面，与憎液溶胶一样属于热力学不
血液
血液本身就是由血球在血浆中形成的胶体分 散系，与血液有关的疾病的一些治疗、诊断 方法就利用了胶体的性质，如血液透析、血 清纸上电泳等。
在医学上，越来越多地利用高度分散的胶体 来检验或治疗疾病，如胶态磁流体治癌术是 将磁性物质制成胶体粒子，作为药物的载体 ，在磁场作用下将药物送到病灶，从而提高 疗效。
玩具 • 需要抑泡及消泡 微生物发酵 废水排放 电镀
清洁用品
造紙 乳化涂料 工业清洗
乳状液
乳状液的类型
乳状液是一种液体以直径大 于100nm 的细小液滴(分散相)在另 一种互不相溶的 液体(分散介质)中 所形成的粗粒分散系。 如牛奶，含水石油，乳化农药等。 仅仅两种不相容的纯液体（如油和水） 并不能形成乳状液，它们必须在乳化剂 （如肥皂）的作用下才能稳定。
胶体化学绪论
物理化学的目的和内容
具体研究内容： 具体研究内容： (1) 化学变化的方向和限度问题 (2) 化学反应的速率和机理问题 (3) 物质的性质与其结构之间的关系问题
物理化学的发展
二十世纪迅速发展： 二十世纪迅速发展： 新测试手段和新的数据处理方法不断涌现， 新测试手段和新的数据处理方法不断涌现， 形成了许多新的分支学科，如：热化学， 热化学， 形成了许多新的分支学科， 化学热力学，电化学，溶液化学，胶体化学， 化学热力学，电化学，溶液化学，胶体化学， 表面化学，化学动力学，催化作用， 表面化学，化学动力学，催化作用，量子化 学和结构化学等。 学和结构化学等。
. 热力学第一定律及其应用
1.1.3 状态和状态函数 1. 状态 所谓体系的状态就是体系一切性质的总 如体系的温度、压力、体积、 和。如体系的温度、压力、体积、组成等等 这些性质的总和就构成了体系的状态。 这些性质的总和就构成了体系的状态。 当体系所有的性质都确定 性质都确定时 当体系所有的性质都确定时，体系的状 态就确定了 态就确定了。而体系任何一个性质的变化均 会引起体系的状态变化。 会引起体系的状态变化。
A(g) +B(g) T,V,p,xB
B(g) T ,V ,pB
1. 热力学第一定律及其应用
1.1.1 体系和环境 被划定的研究对象称为体系，亦称为物系或系统。 被划定的研究对象称为体系，亦称为物系或系统。 体系 物系 与体系密切相关、 与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分 称为环境 环境。 称为环境。 根据体系与环境之间的关 把体系分为三类： 系，把体系分为三类： 敞开体系、 敞开体系、封闭体系和孤 立体系也称为隔离体系 立体系也称为隔离体系
pV=nRT
1. 热力学第一定律及其应用
胶体化学1.绪论
2012-09-20
界面化学的发展历史
在1913—1942年期间，美国科学家Langmuir在界面科学领域做 出了杰出的贡献，特别是对吸附、单分子膜的研究尤为突出。 他于1932年获诺贝尔奖，被誉为界面化学的开拓者。 界面化学的统计力学研究是从范德华开始的。1893年，范德华 认识到在界面层中密度实际上是连续变化的。他应用了局部自 由能密度的概念，结合范德华方程，并引入半经验修正，从理 论上研究了决定于分子间力的状态方程参数与界面张力间的关 系。 50年代以后，界面现象的统计力学研究经过勃夫（F.Buff）、 寇克伍德（Kirkwood）、哈拉西玛（Harasima）等的研究工作， 取得了实质性的进展。
（A）憎水处理前θ＜90°；
（B）憎水处理后θ＞90°。 2012-09-20
1.3 界面的定义
界面(intersurface)是指两相接触的约几个分子 厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常 称为表面(surface) 。 严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间 的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为 液体或固体的表面。 常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液 界面，液-固界面，固-固界面。
2012-09-20
生物膜与仿生 膜 有机无机混合 膜 有序组合体中 的物理化学反 应
应用范围
①分析化学：吸附指示剂，离子交换，浊度法，沉 淀过滤性能，凝胶色谱。 ②物理化学：成核过程，过冷，过热，过饱和等亚 稳状态。 ③生物化学和分子生物学：电泳，渗透与平衡，病 毒，核酸，蛋白质及血液学。 ④环保科学：气溶胶，烟雾，烟尘，泡沫，污水处 理。
2012-09-20
胶体与界面化学的应用实例
能源
1.代油煤浆
高度分散在油或水中的煤粉，流动性能很好，可以经喷 嘴射入炉内燃烧，并能用管道运输，是一种极有前途的新型 代用能源。
界面化学的发展历史
在1913—1942年期间，美国科学家Langmuir在界面科学领域做 出了杰出的贡献，特别是对吸附、单分子膜的研究尤为突出。 他于1932年获诺贝尔奖，被誉为界面化学的开拓者。 界面化学的统计力学研究是从范德华开始的。1893年，范德华 认识到在界面层中密度实际上是连续变化的。他应用了局部自 由能密度的概念，结合范德华方程，并引入半经验修正，从理 论上研究了决定于分子间力的状态方程参数与界面张力间的关 系。 50年代以后，界面现象的统计力学研究经过勃夫（F.Buff）、 寇克伍德（Kirkwood）、哈拉西玛（Harasima）等的研究工作， 取得了实质性的进展。
（A）憎水处理前θ＜90°；
（B）憎水处理后θ＞90°。 2012-09-20
1.3 界面的定义
界面(intersurface)是指两相接触的约几个分子 厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常 称为表面(surface) 。 严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间 的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为 液体或固体的表面。 常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液 界面，液-固界面，固-固界面。
2012-09-20
生物膜与仿生 膜 有机无机混合 膜 有序组合体中 的物理化学反 应
应用范围
①分析化学：吸附指示剂，离子交换，浊度法，沉 淀过滤性能，凝胶色谱。 ②物理化学：成核过程，过冷，过热，过饱和等亚 稳状态。 ③生物化学和分子生物学：电泳，渗透与平衡，病 毒，核酸，蛋白质及血液学。 ④环保科学：气溶胶，烟雾，烟尘，泡沫，污水处 理。
2012-09-20
胶体与界面化学的应用实例
能源
1.代油煤浆
高度分散在油或水中的煤粉，流动性能很好，可以经喷 嘴射入炉内燃烧，并能用管道运输，是一种极有前途的新型 代用能源。
胶体与表面化学第一章绪论
生物膜、仿生膜、溶液中的有序分 子组合体
有序组合体
16
第四节
胶体与表面化学的发展
胶体与表面化学是一门应用性极强的学 科。近百年来，它的发展同步于工农业生产 的发展，有些方面甚至是超前的，究其原因 有二：一是整体自然科学水平的提高，带动 胶体与表面化学素质增幅： (1)前期物理与化学理论解决胶体与表画化 学中的基本理论问题。如用量子化学研究吸 附与催化、用分形理论研究胶粒形貌、用统 计力学研究高分子等；
4
5
胶体体系是多种多样的。胶体是物质 存在的一种特殊状态，而不是一种特殊的 物质，不是物质的本性。
由于胶体体系首先是以分散相颗粒有一定 的大小为其特征的，故胶粒本身与分散介质 之间必有一明显的物理分界面。这意味着胶 体体系必然是两相或多相的不均匀分散体系。
6
另外有一大类物质(如纤维素、蛋白质、橡胶 以及许多合成高聚物)在适当的溶剂中溶解虽可形 成真溶液，但它们的分子量很大(常在一万或几十 万以上，故称为高分子物质)，因此表现在许多性 质(如溶液的依数性、粘度、电导等)上与低分子真 溶液有所不同，而在某些方面(例如分子大小)却有 类似于胶体的性质，所以在历史上高分子溶液一直 被纳入胶体化学进行讨论。近30多年来，由于科 学迅速地发展。 它实际上已成为一个新的科学分支 高分子物理化学 一般不再过多地讨论这方 面的内容。 7
形成、破坏以及它们的物理化学性质等问题， 所以都是胶体化学研究的对象。
12
胶体化学和许多科学领域、国民经济的各 个部门以及日常生活都密切相关。如下列举了 一些涉及胶体和表面化学的实例：
(1)分析化学中的吸附指示剂、离子交换、 沉淀物的可滤性、色谱等；(2)物理化学中 的成核作用、过饱和及液晶等；
(3)生物化学和分子生物学中的电泳、膜现象、 蛋白质和核酸等；(4)化学制造中的催化剂、洗 涤剂、润滑剂、粘合剂等；
有序组合体
16
第四节
胶体与表面化学的发展
胶体与表面化学是一门应用性极强的学 科。近百年来，它的发展同步于工农业生产 的发展，有些方面甚至是超前的，究其原因 有二：一是整体自然科学水平的提高，带动 胶体与表面化学素质增幅： (1)前期物理与化学理论解决胶体与表画化 学中的基本理论问题。如用量子化学研究吸 附与催化、用分形理论研究胶粒形貌、用统 计力学研究高分子等；
4
5
胶体体系是多种多样的。胶体是物质 存在的一种特殊状态，而不是一种特殊的 物质，不是物质的本性。
由于胶体体系首先是以分散相颗粒有一定 的大小为其特征的，故胶粒本身与分散介质 之间必有一明显的物理分界面。这意味着胶 体体系必然是两相或多相的不均匀分散体系。
6
另外有一大类物质(如纤维素、蛋白质、橡胶 以及许多合成高聚物)在适当的溶剂中溶解虽可形 成真溶液，但它们的分子量很大(常在一万或几十 万以上，故称为高分子物质)，因此表现在许多性 质(如溶液的依数性、粘度、电导等)上与低分子真 溶液有所不同，而在某些方面(例如分子大小)却有 类似于胶体的性质，所以在历史上高分子溶液一直 被纳入胶体化学进行讨论。近30多年来，由于科 学迅速地发展。 它实际上已成为一个新的科学分支 高分子物理化学 一般不再过多地讨论这方 面的内容。 7
形成、破坏以及它们的物理化学性质等问题， 所以都是胶体化学研究的对象。
12
胶体化学和许多科学领域、国民经济的各 个部门以及日常生活都密切相关。如下列举了 一些涉及胶体和表面化学的实例：
(1)分析化学中的吸附指示剂、离子交换、 沉淀物的可滤性、色谱等；(2)物理化学中 的成核作用、过饱和及液晶等；
(3)生物化学和分子生物学中的电泳、膜现象、 蛋白质和核酸等；(4)化学制造中的催化剂、洗 涤剂、润滑剂、粘合剂等；
医用化学第一章(精)
医用化学（一）
Medical Chemistry (1)
College of Life Science and Bioengineering
1
第一节
医用化学课程的地位和作用
化学是研究物质的组成、结构、性质、变化 规律、存在、应用和合成的一门自然科学。
化学与“信息、生命、材料、环境、能源、 地球、空间和核科学”等八大高新科技领域都 有紧密的联系，产生了许多交叉学科。
-------------第一章 绪论 ---------12
3、化学继续推动材料科学的发展
微电子材料和器件
超导材料
新型纳米陶瓷 光纤通讯材料 聚合物结构材料 医用材料
-------------第一章 绪论 ----------
13
4、 化学是提高人类生存质量和生存安全的 有效保障 环 境 化 学
Nitrate — Nitrite — NO Pathway
Lundberg J. O. et al. Nature Rev. Drug Discovery 7, 156, (2008). Cited by 218 times.
-------------第一章 绪论 ----------
10
Therapeutic opportunities for nitrite
20
千万年间，随着史前人类文明雏型的缓缓发展，火的应用逐 渐使人能拥有日益增多的武器和工具，从而带来了新的进步。
在火的使用和制陶技术中，包含一些化学知识的萌芽。但古 代工匠甚至没有想到冶炼金属是一种化学工作，也不认为这 种工作与他一生的其他活动有什么不同。然而，新的发现一 旦出现，立即就会加入文明技术进程，最终成为古代科学 陶器的出现是应该算是化学知识萌芽的较早开端。但古代文明 至今保存得最好的器物要算是金属制品了。这种情况非常普遍， 以致形成一种惯例：石器时代之后的人类发展时代，都用铜、 青铜或铁器等名称表示。甚至连古代人也有类似的观念，只不 过他们通常认为文明在逐渐衰退，是从原始的黄金时代退化到 了铜器和铁器的时代。在巴比伦人那里，神祗和行星都分别和 各种金属联系在一起。
Medical Chemistry (1)
College of Life Science and Bioengineering
1
第一节
医用化学课程的地位和作用
化学是研究物质的组成、结构、性质、变化 规律、存在、应用和合成的一门自然科学。
化学与“信息、生命、材料、环境、能源、 地球、空间和核科学”等八大高新科技领域都 有紧密的联系，产生了许多交叉学科。
-------------第一章 绪论 ---------12
3、化学继续推动材料科学的发展
微电子材料和器件
超导材料
新型纳米陶瓷 光纤通讯材料 聚合物结构材料 医用材料
-------------第一章 绪论 ----------
13
4、 化学是提高人类生存质量和生存安全的 有效保障 环 境 化 学
Nitrate — Nitrite — NO Pathway
Lundberg J. O. et al. Nature Rev. Drug Discovery 7, 156, (2008). Cited by 218 times.
-------------第一章 绪论 ----------
10
Therapeutic opportunities for nitrite
20
千万年间，随着史前人类文明雏型的缓缓发展，火的应用逐 渐使人能拥有日益增多的武器和工具，从而带来了新的进步。
在火的使用和制陶技术中，包含一些化学知识的萌芽。但古 代工匠甚至没有想到冶炼金属是一种化学工作，也不认为这 种工作与他一生的其他活动有什么不同。然而，新的发现一 旦出现，立即就会加入文明技术进程，最终成为古代科学 陶器的出现是应该算是化学知识萌芽的较早开端。但古代文明 至今保存得最好的器物要算是金属制品了。这种情况非常普遍， 以致形成一种惯例：石器时代之后的人类发展时代，都用铜、 青铜或铁器等名称表示。甚至连古代人也有类似的观念，只不 过他们通常认为文明在逐渐衰退，是从原始的黄金时代退化到 了铜器和铁器的时代。在巴比伦人那里，神祗和行星都分别和 各种金属联系在一起。
胶体与表面化学 复习
胶体与表面化学第一章绪论胶体与表面化学：研究胶体分散系统、一般粗分散系统及表面现象的化学分支。
胶体化学：研究胶体体系的科学，是物理化学的分支。
表面化学：研究发生在表面或界面上的物理、化学现象的一门学科，是胶体化学的分支。
分散系统：一种物质以细分散状态分散在另一种物质中构成的系统。
被分散的不连续相为分散相，连续相为分散介质。
可分为：粗分散系统、胶体分散系统、分子分散系统。
习惯上，按分散介质的类型把胶体系统分为气、液、固溶胶。
溶胶：以液体为分散介质时，分散相为固体小粒子的胶体分散系统。
凝胶：以固体为分散介质时，分散相为液体的胶体分散系统。
(第九章)胶体分散系统：分散相粒子至少在一个尺度上的大小处于1~100nm范围内的分散系统。
胶体是物质存在的一种状态而非特殊的物质，不是物质的本性；胶体是两相或多相不均匀分散系统。
界面：不相混溶的两相间的边界区域。
凝聚相与气相的边界区域称为表面。
比表面：单位质量或体积的分散相物质所具有的总表面积。
第二章胶体与纳米粒子胶体制备的一般条件：1.分散相在介质中的溶解度必须极小 2.必须有稳定剂存在胶体制备方法：一、分散法：1.机械分散（助磨剂、分级设备） 2.电分散（金属水溶胶）3超声波分散（乳状液）4.胶溶（在某些新生成的松散聚集沉淀物中，加入适量的电解质或置于某一温度下，使沉淀重新分散成溶胶。
例如正电荷溶胶MMH或MMLHC）二、凝聚法：用物理或化学方法使分子或离子聚集成胶体粒子的方法。
物理凝聚：将蒸气或溶解状态的物质凝聚成胶体状态。
（蒸汽骤冷、更换溶剂）化学凝聚：通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存在时形成溶胶。
（还原、氧化、水解、复分解法）溶胶净化：（粗粒子--过滤、沉降、离心；）胶体中过多的电解质--渗析：用半透膜将溶胶和纯分散介质隔开，仅能让小分子和离子通过而胶粒不能通过；由于浓度差，多余电解质向外渗透，更换溶剂便可净化溶胶。
基础化学第一章(绪论)
*
补充题二：A solution containing 121.8g Zn(NO3)2 per liter has a density of 1.107g · mL-1 ,calculate: 1.the amount-of-substance concentration of Zn(NO3)2 2.the molality of Zn(NO3)2 3.the mole fraction of water M(Zn(NO3)2 )=189g · mol-1
八年制临床医学专业 “基础化学” 钮因尧 上海交通大学医学院 基础医学院 化学教研室
汇报人姓名
汇报日期
单击此处添加副标题
第一章 绪 论 第一节 基础化学课程的地位和任务 一、化学是一门中心科学 Chemistry is the branch of science that studies the composition and properties of matter and the changes that matter undergoes.
第二节 我国的法定计量单位
SI基本单位：长度：米 质量：千克 时间：秒 电流强度：安培 温度：开尔文 光强：坎德拉 物质的量：摩尔
国际单位制：SI(法文le Systeme International d’ Unites)
*
第三节 溶液的组成标度
基本单位：摩尔 mol
物质的量（amount of substance）Βιβλιοθήκη 6为什么要反复炼？
炼金术、炼丹术虽然是古人企图“点石成金”或炼制“长生不老”药物的方术，但都以古代物质理论和化学工艺知识相结合而形成的“类化学实验”活动，积累了相当丰富的化学知识，成为近代科学化学产生的前躯或基础。 特点：实用性、经验性、零散性。
补充题二：A solution containing 121.8g Zn(NO3)2 per liter has a density of 1.107g · mL-1 ,calculate: 1.the amount-of-substance concentration of Zn(NO3)2 2.the molality of Zn(NO3)2 3.the mole fraction of water M(Zn(NO3)2 )=189g · mol-1
八年制临床医学专业 “基础化学” 钮因尧 上海交通大学医学院 基础医学院 化学教研室
汇报人姓名
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第一章 绪 论 第一节 基础化学课程的地位和任务 一、化学是一门中心科学 Chemistry is the branch of science that studies the composition and properties of matter and the changes that matter undergoes.
第二节 我国的法定计量单位
SI基本单位：长度：米 质量：千克 时间：秒 电流强度：安培 温度：开尔文 光强：坎德拉 物质的量：摩尔
国际单位制：SI(法文le Systeme International d’ Unites)
*
第三节 溶液的组成标度
基本单位：摩尔 mol
物质的量（amount of substance）Βιβλιοθήκη 6为什么要反复炼？
炼金术、炼丹术虽然是古人企图“点石成金”或炼制“长生不老”药物的方术，但都以古代物质理论和化学工艺知识相结合而形成的“类化学实验”活动，积累了相当丰富的化学知识，成为近代科学化学产生的前躯或基础。 特点：实用性、经验性、零散性。
胶体与表面化学课程大纲及重点
胶体与表面化学第一章绪论（2学时）1.1胶体的概念什么是胶体，胶体的分类1.2胶体化学发展简史1.3胶体化学的研究对象表面现象，疏液胶体，缔合胶体，高分子溶液。
重点：胶体、分散系统、分散相、分散介质的概念。
难点：胶体与表面化学在矿物加工工程中的作用及意义。
教学方法建议：启发式教学，引导学生对胶体及表面化学的兴趣。
第二章胶体与纳米材料制备（4学时）2.1胶体的制备胶体制备的条件和方法，凝聚法原理。
2.2胶体的净化渗析、渗透和反渗透。
2.3单分散溶胶单分散溶胶的定义及制备方法。
2.4胶体晶体胶体晶体的定义及制备方法2.5纳米粒子的制备什么是纳米材料，纳米粒子的特性及制备方法重点：胶体的制备、溶胶的净化、胶体晶体的制备。
难点：胶体制备机理。
教学方法建议：用多媒体教学，注重理论联系实际。
第三章胶体系统的基本性质（8学时）3.1溶胶的运动性质扩散、布朗运动、沉降、渗透压和Donnan平衡。
3.2溶胶的光学性质丁道尔效应和溶胶的颜色。
3.3溶胶的电学性质电动现象、双电层结构模型和电动电势（。
电势）3.4溶胶系统的流变性质剪切速度越切应力，牛顿公式，层流与湍流，稀胶体溶液的黏度。
3.5胶体的稳定性溶胶的稳定性、DLVO理论、溶胶的聚沉、高聚物稳定胶体体系理论。
3.6显微镜及其对胶体粒子大小和形状的测定显微镜的类型及基本作用重点：沉降、渗透压、电泳、电渗、。
电势的计算、双电层结构模型、DLVO理论、溶胶的聚沉。
难点：双电层结构模型。
教学方法建议：多媒体教学和板书教学相结合。
第四章表面张力、毛细作用与润湿作用（6学时）4.1表面张力和表面能净吸力和表面张力的概念、影响表面张力的因素、液体表面张力和固体表面张力的测定方法。
4.2液-液界面张力Anntonff规则、Good-Girifalco公式、Fowkes理论和液-液界面张力的测定。
4.3毛细作用与Laplace公式和Kelvin公式毛细作用，Laplace公式和Kelvin公式的应用，曲界面两侧的压力差及与曲率半径的关系，毛细管上升或下降现象，弯曲液面上的饱和蒸气压。
胶体与表面化学
英国：1829年Brown发现了Brown运动
四、胶体化学的发展史
❖ 1861年，英国科学家Graham系统研究。
1861年 溶 液
半透 膜
水 Thomas Graham 实验
I:一些物质，如氯化钠等无 机盐，可以透过半透膜，溶 液蒸干后，溶质以晶体形式 析出。 晶体
II：如氢氧化铁、蛋白质等， 其溶液不能透过半透膜，蒸 干后，以粘稠形式出现。
胶体
Thomas Graham 实验
实验现象
1）糖、无机盐、尿素等溶液，扩散快，易从羊皮纸渗 析出来； 2）明胶、氢氧化铝、硅酸等，扩散慢，不能或难以渗 析出来。
Thomas Graham 实验
若将待测溶液蒸去水分后：
• 前者 (扩散快者)：易于成晶体析出； • 后者 (扩散慢者)：大多成无定型的胶状物；Graham首先 提出这种胶状物为 “胶体”，其溶液叫作 “溶胶” 。
光学性能 流变学性能 纳米材料 润湿、摩擦、粘附 吸附现象 界面电动现象 界面层结构
溶液中的有序分子组合 体、生物膜与仿生膜、 有机无机混合膜、有序 组合体中的理论化学反 应
体系
理论
气溶胶、憎液溶胶、亲液溶胶、 成核理论，DLVO 与 HVO
粗分散体系(悬浮液)、智能流 稳定理论、高分子溶液
体，电磁流变学、单分散溶胶、 理论、胶束理论、光散
六、胶体与表面化学的发展
❖ 1、自然科学带动胶体与表面化学的提高：
☆现代物理化学理论，解决胶体化学中的基本理论问题； ☆现代精密仪器和方法解决胶体化学许多悬而未决的问题； ☆胶体知识应用广泛，丰富了科学内容，促进了对知识的探索。
❖ 2、工农业飞跃发展对胶体表面化学提出新要求：
❖ 5、油水井的正常维护
胶体与界面化学导论
• 水在玻璃上能铺展，水银在玻璃上却形成 液滴？为什么？
• 活性碳为什么可以做防毒面具？冰箱除臭 剂？
• 为什么在参观面粉厂时,不能穿带铁钉 鞋? • 土壤为什么能将水份保存起来? • 如何抑制沙漠地带水的蒸发? • 木制家具和油画为什么会自动裂损? • 鸭子为什么会浮在水中? • 夏天牛奶为什么容易变质? • 洗衣粉为什么有去污作用? • 明矾为什么能净水 • 肥皂为什么能去污？
二、胶体化学研究的三个领域
• 分子胶体（亲液溶胶） • 缔合胶体（表面活性剂胶束溶液） • 粗分散体系和溶胶（憎液溶胶）
胶体分散体系分类 • 液溶胶： 分散介质为液体
灭火泡沫（G→L）； 牛奶 （L→L）； 墨 水（S→L） • 固溶胶：分散介质为固体 ◆ 泡沫塑料（G→S）； 珍珠（L→S）； 有色玻璃（S→S） • 气溶剂：分散介质为气体 雾（L→G） ； 烟尘（S→G）
课程学习的目的和学习方式
●“学生取得化学学位之后，很可能不知道什么 是胶体化学”——美国著名胶体化学家 ●“我们没有专门学过胶体化学，然而现在却整 天同它打交道”——许多工程技术人员的感受 ●实施网络环境下的教学方式
●
●
学生参与学习过程的问题讨论，主动获取知识 采用文献导读的方式，学生从网络获取更多的信 息， 并提高获取知识的能力
NO8：第四章：界面电化学（1）溶胶的电 学性质与胶团结构（2）界面双电层与电动 电位（3）界面电化学的研究方法介绍（4） 电动现象及其应用 NO9：第五章：溶胶的稳定性（1）溶胶的 稳定性与DLVO理论（2）溶胶的聚沉（3） 影响溶胶聚沉的各种因素与规则 NO10：高分子溶液介绍；聚电解质的应用 举例—絮凝剂（2）乳状液介绍；乳状液的 应用与前景了解高分子溶液和乳状液及其应 用 NO11：课程考试 教学方式：教学方式：课堂讲授+ 讨论
胶体体系的分类和制备
§1.1 胶体的分类
一、习惯上，按物系体相中有无相界面 存在把胶体分为： 亲液溶胶—高分子溶胶：单相，热力学稳定， 可逆 疏液溶胶—溶胶：多相，热力学不稳定， 不可逆
二、由分散质和分散剂聚集状态的不同， 胶体可分为几类：
分散剂 分散质
气体 液体 L S G L S G L S
名称
实例
气-液溶胶 气-固溶胶 液-气溶胶 液-液溶胶 液-固溶胶
4、1907年，奥斯特创办《胶体化学和工业杂 志》，从此时胶体化学真正成为一门独立 的学科。
5、我国古代胶体的应用
胶泥作“活字”（应用了粘土胶体的性质)
食用饧饴（淀粉与糊性在麦芽糖与葡萄糖溶液 中形成稳定的胶体体系）
墨（明胶作保护剂使碳粒均匀稳定的散开），
豆腐，粉条，皮蛋，药用胶丸，膏药，制革， 染色，油漆，印记，陶器，瓷器, 。
4、聚结稳定性 胶体分散质粒子表面也象真溶液中会形成溶剂化而具有 分散剂的性质。这种膜对分散质粒子起保护作用，使粒 子在相互碰撞时不会结合在一起。胶体粒子能够保持单 个独立状态而不相互结合的这种稳定性，即聚结稳定性 5、动力稳定性（说明胶体粒子非常活跃） 根据分子热运动的观点，在恒温条件下，分散粒子的运 动速度与粒子质量的平方根成反比。粒子小，速度快， 胶体具有高的扩散性，这种扩散性能使胶体粒子克服它 自身的重力而免于向下沉积，能均匀自如地分散在整个 介质中，表现为一定的稳定性。
溶胶与其他分散系的差异: 粒子大小不同;粒子构造不同 例如： 真溶液：分子或离子是比较简单的个体 溶胶 ：胶团结构较为复杂
3、聚结不稳定性 多相和高度分散导致热力学不稳定性，胶体粒 子有聚结而降低表面积和表面能的趋势。即具 有聚结不稳定性。这就是为什么形成溶胶必需 有稳定剂的原因。
绪 论--introduction
胶体与表面化学的发展
近百年来，它的发展同步于工农业生产的发展，有些方 面甚至是超前的。 一是自然科学整体水平的提高，带动胶体与表面化学素 质增幅； 二是工农业的飞跃发展对胶体与表面化学提出许多高
而新的要求。
中国胶体与表面化学的发展
我国胶体与表面化学的发展基本上是从解放后开始的。
1954年，傅鹰院士－中国胶体化学的奠基人之一，主持 建立了北京大学胶体化学教研室； 1955年，戴安邦院士（南京大学）筹建胶体化学专业， 中国有了第一批胶体化学毕业生； 20世纪90年代以前，只北京大学、南京大学、山东大学、 华东师范大学有胶体与表面化学的研究机构； 1983年，在北京大学召开全国第一届胶体与界面化学学术 会议； 2002年，在山东大学召开第九届全国会议。 ——逐渐与国际接轨。
过程，研究界面性能随物质本性而变化的规律的学科。
2. surface science
2、表面科学 表面物理化学（表面化学） 表面科学
表面化学物理（表面物理）
表面化学——偏重于研究多相物系界面上的性质和由此产生的作
用及其应用。
表面物理——着重于界面结构与界面键及其物理效应的研究。
两者既有区别又有联系，是同一科学领域内不能截然分开的 相邻学科。
六、学习方式与考核 －－learning and examination
学习方式——
学生自主预习+教师课堂讲授+课后巩固复习
考核方式—— 1. 随堂考：闭卷，笔试。 2. 成绩采用100分制记分。 考试成绩占70％，平时成绩占30％。 平时成绩＝课堂点名+课堂表现+作业完成情况
end
分散系统按分散相粒子的大小分类
类型
粗分散系统
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2020/5/1
（2）按分散相和介质聚集状态分类
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
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• 气溶胶：分散介质为气体 雾（L→G）；烟尘（S→G）
胶体化学的发展简史
• 祖先制造陶器、汉朝利用纤维造纸、后汉发明墨水、 豆腐制作等等
• 古埃及利用木材浸水膨胀来破裂山岩 • 1777年瑞典化学家做木炭吸附气体的实验 • 1809年俄国化学家发现土粒的电泳现象 • 1829年英国植物学家BROWN观察花粉的布朗运动
学、山东大学、华东师范大学有胶体—界面 化学的研究机构 • 1983年在北京大学召开全国第一届胶体与界 面化学会议，2002年在山东大学召开第九届 全国会议。
分散相与分散介质
把一种或几种物 质分散在另一种物质 中就构成分散体系。 其中，被分散的物质 称为分散相 （dispersed phase）， 另一种物质称为分散 介质（dispersing medium)。
扩散慢；不能透过半透膜……
<1nm
1~100nm
>100nm
真溶液
胶体体系 粗分散体系
直径为10nm的球形质点，当质点总体积为1cm3 时，其面积为 600m2
胶体的分类
• 液溶胶：分散介质为液体 灭火泡沫（G→L）；墨水（S→L）
• 固溶胶：分散介质为固体 泡沫塑料（G→S）；珍珠（L→S）；有色玻 璃（S→S）
一些涉及胶体和表面化学的实例
• 分析化学中的吸附指示剂、色谱等 • 物理化学中的成核作用、过饱和、液晶等 • 生物化学和分子生物学中的电泳、膜现象 • 化学制造中的催化剂、洗涤剂、润滑剂、
粘合剂、农药 • 环境科学中的气溶胶、泡沫、污水处理、 • 材料科学中陶瓷制品、水泥、涂料等 • 日用品中的牛奶、豆浆等 • 石油工业中的油品回收、乳化
•毛细现象为什么会产生？
•人工降雨依据什么原理？
•为什么会产生液体过热现象？加入沸石为 什么能消除过热现象？
• 水在玻璃上能铺展，水银在玻璃上却形成液滴, 为什么？ •活性碳为什么可以做防毒面具？冰箱除臭剂？
•在参观面粉厂时,不能穿带铁钉的鞋，为什么？
•土壤为什么能将水保存起来?
•如何抑制沙漠地带水的蒸发? •洗衣粉为什么有去污作用? •明矾为什么能净水? •江河出口处为什么形成三角洲? •怎样除烟去尘?
3.粗分散体系
当分散相粒子大于10－6 m,目测是混浊不均匀体系， 放置后会沉淀或分层，如黄河水。
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2020/5/1
（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 C.液-气溶胶 如泡沫
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2020/5/1
（2）按分散相和介质聚集状态分类
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 C.固-气溶胶
如珍珠，某些宝石 如泡沫塑料，沸石分子筛
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胶体化学的发展简史
★1861年胶体化学作为一门学科，创始人 英国科学家Thomas Graham
★1907年 第一本胶体化学专门刊物《胶 体化学和工业杂志》创刊；（胶体化学真 正作为一门独立学科）
胶体化学的研究对象和意义
思考：与胶体界面现象相关的几个问题 •为什么自然界中液滴、气泡总是圆形的？为什 么气泡比液滴更容易破裂？
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2020/5/1
（3）按胶体溶液的稳定性分类
2.亲液溶胶 半径落在胶体粒子范围内（ 10－9 m~10－6 m ）
的大分子溶解在合适的溶剂中，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。
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例如：云，牛奶，珍珠
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2020/5/1
分散体系分类
分类体系通常有三种分类方法：
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
•液溶胶 按分散相和介质的聚集状态分类： •固溶胶
•气溶胶
•憎液溶胶 按胶体溶液的稳定性分类： •亲液溶胶
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绪论
什么是胶体？
• 实验：将一把泥土放入水中
土中的盐类 形成真溶液
一杯泥土
既不下沉、也不溶解的 极为微小的土壤颗粒 称为胶体颗粒；含胶体 颗粒的体系称为胶体 体系
可见：胶体是一个具 有巨大相
界面的分散体系
泥沙+浑浊的小土粒 （底部）
胶体的定义
1861年，英国科学家Thomas Graham提出胶体 （colloid）概念
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2020/5/1
（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10－9 m~10－6 m之间的体系。
目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。
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2020/5/1
（3）按胶体溶液的稳定性分类
1.憎液溶胶 半径在10－9 m~10－6 m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。
现代胶体科学的研究内容
分散体系 纳米材料
分散体系的形成与稳定
光学性能、流变性能 智能流体、电磁流变体
界面现象 有序组合体
润湿、吸附、界面 电现象、界面双电层
结构
生物膜、仿生膜、溶液中的有序分 子组合体
中国胶体与界面化学的发展
• 1954年 傅鹰院士（北京大学） • 中国胶体化学的奠基人之一 • 1955年 戴安邦院士（南京大学） • 中国有了第一批胶体化学毕业生 • 20世纪90年代以前，只有北京大学、南京大