胶体化学核心知识点

1. 胶体的定义及分类

胶体（Colloid）又称胶状分散体（colloidal dispersion）是一种较均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散相，另一种连续相。分散质的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1~100nm 之间的分散系是胶体；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。

按照分散剂状态不同分为：气溶胶——以气体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是液态或固态。（如烟、雾等）

液溶胶——以液体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是气态、液态或固态。（如Fe（OH）3 胶体）

固溶胶——以固体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是气态、液态或固态。（如有色玻璃、烟水晶）

按分散质的不同可分为：粒子胶体、分子胶体。如：烟，云，雾是气溶胶，烟水晶，有色玻璃、水晶是固溶胶，蛋白溶液，淀粉溶液是液溶胶；淀粉胶体，蛋白质胶体是分子胶体，土壤是粒子胶体。

2. 胶体的不同表征方式

胶体分散体系分为单分散体系和多分散体系

单分散系表征可以用分散度、比表面积法（不规则形状包括单参数法，双参数法和多参数法）

多分散体系可以用列表法、作图法，如粒子分布图，粒子累计分布图。用激光粒度分析仪测定。

胶体的稳定性一般用zeta电位来表征。zeta电位为正，则胶粒带正电荷，zeta电位为负，则胶粒带负电荷。zeta电位绝对值越高，稳定性越好，分散度越好，一般绝对值>30mV 说明分散程度很好。胶体的流变性表征—黏度。可用毛细管黏度计，转筒黏度计测定。

3. 有两种利用光学性质测定胶体溶液浓度的仪器；比色计和浊度仪，分别说明它们的检测原理

比色计

它是一种测量材料彩色特征的仪器。比色计主要用途是对所测材料的颜色、色调、色值进行测定及分析。

工作原理：仪器自身带有一套从淡色到深色，分为红黄蓝三个颜色系列的标准滤色片。仪器的工作原理是基于颜色相减混合匹配原理。罗维朋比色计目镜筒的光学系统将光线折射成90°并将观察视场分成可同时观察的左右两个部分，其中一部分是观察样品色的视场；另一部分是观察参比色（即罗维朋色度单位标准滤色片）的视场。适当选择滤色片组合以达到与被测样品颜色的最佳匹配，此时仪器显示的罗维朋滤色片量值即为被测样品的测量结果浊度仪浊度仪，又称浊度计。可供水厂、电厂、工矿企业、实验室及野

外实地对水样浑浊度的测试。该仪器常用于饮用水厂办理QS认证时所需的必备检验设备。

工作原理：浊度是表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中含有泥土、粉尘、微细有机物、浮游动物和其他微生物等悬浮物和胶体物都可使水中呈现浊度。浊度仪（浊度计）采用90°散射光原理。由光源发出的平行光束通过溶液时，一部分被吸收和散射，另一部分透过溶液。与入射光成90°方向的散射光强度符合雷莱公式：

ls=（（KNV2）/ 入）X 10

其中：10 ――入射光强度Is――散射光强度N――单位溶液微粒数

V——微粒体积入一■射光波长K——系数在入射光恒定条件下，在一定浊度范围内，散射光强度与溶液的混浊度成正比。

上式可表示为：Is/10二K ' NK为常数）根据这一公式，可以通过测量水样中微粒的散射光强度来测量水样的浊度。

4. 影响胶体粒子布朗运动位移的因素有哪些

布朗运动看起来复杂而无规则，在一定条件下，在一定时间内粒

子所移动的平均位移却具有一定的数值。爱因斯坦利用分子运动论，假定胶体粒子为球形的前提下，提出如下布朗公式：

—fRT T4

斗=（------------------- y

N A 37Ti]r

x粒子沿X方向平均位移;t为观察时间；n为介质粘度丁为粒子半径;NA阿伏加德罗常数

扩散 --- 存在浓度梯度时，物质粒子因热运动（Brown运动）而

发生宏观上的定向迁移现象，称为扩散。

扩散的推动力：浓度梯度

描述扩散的基本定律：Fick第一定律和第二定律

Fick第一定律（Fick ' s first law沿X方向发生扩散时，在dt时

间通过截面积A的物质的量可表示为：

chi

de

dt

D称为扩散系数，其物理意义是在单位浓度梯度下，在单位时间

内通过单位截面的物质的量。D的单位m2・s-1对于球形粒子，扩散系数D可用爱因斯坦一斯托克斯方程计算:

RT

R和L分别为气体常数和阿伏加德罗常数；n为介质粘度丁为球形

粒子的半径

；T为温度

Fick第二定律（Fick's seco nd laW ：在扩散方向上某一位置的浓

度随时间的变化率存在以下关系:

CC

1905年，爱因斯坦假设粒子为球形，推导出粒子在t时间的平均位移x与扩散系数D之间的关系:

RTt

上式著名的爱因斯坦一布朗（Einstein-Brown）运动公式，它揭示了布朗运动与扩散的内在联系，扩散是布朗运动的宏观表现，布朗运动是扩散的基础。

5•溶胶体系采用投加电解质的方法使胶粒脱

稳，试说明电解质投加电解质投加的选用依据。

电解质的聚沉能力有两种表示法：

（1）聚沉值（或临界聚沉浓度）：指定条件下，使胶体沉淀所需的最低浓度，以mmol • L-1表示;

(2)聚沉率：即聚沉值的倒数。电解质起聚沉作用的是胶体粒子所带相反电荷的异号离子，异号离子价数越高，聚沉率也越高。

3Lm/j 6L 阿q

M+:M2+:M3+=100::=(1/1)6:(1/2)6:(1/3)6

上式括号中的分母就相当于异号离子的价数，这个规则称为

Schulze-Hardy规则。

一价离子的聚沉值约在50~150之间，二价离子在~2 之间，三价离子在~之间。电解质的聚沉能力不但与异号离子的价数有关，而且与其它因素也有关，这些因素是：

(1)异号离子的大小同价离子的聚沉效率虽然接近，但仍有差别，

特别是一价离子的差别比较明显，若将各离子按其聚沉能力的顺

序排列，则一价正离子可排列为：

H+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+ 一价负离子可排列为

F->IO3->H2PO4->BrO3->Cl->ClO3->Br->I->SCN-

(2)同号离子的影响与胶粒所带电荷相同的离子称同号离子，一般

说来，它们对胶体有一定的稳定作用，可以降低异号离子的聚沉

能力。但也不完全如此，有些同号离子，特别是有机大离子，即

使与胶体粒子电荷相同，也能呗胶粒所吸附，增加了异号离子的

聚沉值。所以同号离子的影响尚无规律可循。

3) 不规则聚沉在溶胶中加入少量电解质可以是溶胶聚

沉，电解质浓度稍高，沉淀又重新分散形成溶胶，并使

胶粒所带电荷改变符号。如果电解质的浓度再升高，可以是新形

成的溶胶再次沉淀，这种现象称为不规则聚沉。不规则聚沉是胶

体粒子对高价异号离子的强烈吸附的结果，少量电解质可以是胶

体聚沉，但吸附过多的异号高价离子，是溶胶粒子又重新带异号

离子的电荷，于是溶胶又重新稳定，所带电荷与原胶粒相反。再