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；
13
(5)环境科学中的气溶胶、泡沫、污水处理等； (6)材料科学中的陶瓷制品、水泥、纤维、塑料 等；(7)石油科学中的油品回收、乳化等；
(8)日用品中的牛奶、啤酒、雨衣等。这里要特别 提及的是，胶体和表面化学与石油化工的关系尤为 密切。从油、气的地质勘探、钻井、采油、储运， 一直到石油炼制和油品的二次和三次加工等各个方 面，都要用到大量的胶体化学原理和方法。因此， 胶体和表面化学的基础知识在实际工作中能帮助我 们广开思路，打开眼界。
10
1907年德国化学家Ostwald创办了第一个胶体 化学的专门刊物 《胶体化学和工业杂志》， 因而许多人把这一年视为胶体化学正式成为一 门独立学科的一年。
第三节 胶体化学的研究对象和意义
传统的胶体化学研究的对象是溶胶和高分 子真溶液。近年Shaw还把在表面活性剂中讨论 的以肥皂为代表的皂类视为第三类胶体体系。 现称为缔合胶体。 三领域：粗分散体系和溶胶（憎液溶胶）、分 子胶体（亲液溶胶）、缔合胶体（表面活性剂 11 胶束溶液）
18
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： (1)新产品的开发，如单分散溶胶的制备、 不同维数的超细材料生产、组装分子器件的 探求等；(2)老产品的升级换代，如洗涤剂、 化妆品、颜料、复印用炭粉、石墨乳等；(3) 旧工艺更新，如批量单分散固态胶粒的制造 与收集、血液流变、高分子流变、三次采油 中的微乳液配方、粘土胶体用于-次采油、 正电溶胶用于钻井液，微囊包封材料的应用 等。
22
基本情况介绍
胶体与表面化学
1
第一章 绪
论
胶体化学(colloidchemistry)是胶体体系的 科学。它已成为一门独立的学科。它与生产、 生活实际有着紧密的联系，无论是在工农业生 产还是在衣、食、住、行等各个方面，都会遇 到与胶体化学有关的各种问题。
胶体体系的重要特点之一，是具有很大的表 面积。表面化学(surfacechemistry)就是研究表 面现象的一门学科。从历史角度看，表面化学是 胶体化学的一个重要分支，也是其中最兴旺的一 2 个部门，二者密切相关。
14
胶体与界面化学研究涉及领域
★农业 ★生物学与医学 ★日用品的生产与使用 ★轻工业 ★环境科学 ★分析化学 ★材料 ★海洋科学 ★天文与气象学 ★油田开发
15
现代胶体科学的研究内容
——研究对象与研究内容
分散体系的形成与稳定
分散体系
纳米材料
光学性能、流变性能 智能流体、电磁流变体
界面现象
润湿、吸附、界面 电现象、界面双电层 结构
9
首先提出晶体和胶体(colloid)的概念，制 定了许多名词用来形容他所发现的事实。 如溶胶(so1)、凝胶(gel)、胶溶 (peptization)、渗析(dialysis)、离浆 (synemsis)等。
胶体化学真正为人们所重视并获得较 大的发展是从1903年开始的；这时 Zsigrnondy(德)发明了超显微镜，肯定 了溶胶的一个根本问题——体系的多相 性。明确了胶体化学实质是界面化学。
第一节：什么是胶体？ 既不下沉、也不溶解的
• 实验：将一把泥土放入水中
土中的盐类 形成真溶液
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
一杯泥土
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）
3
通常规定胶体颗粒的大小（直径）为 1-100nm按胶体颗粒的直径小于1nm的为 分子或离子分散体系，大于100nm的为粗 分散体系。 习惯上，把分散介质为液体的胶体体系 称为液溶胶或溶胶，如介质为水的称为水溶 胶。当介质为固体时，称为固溶胶。（见表 1-1）
第二节
胶体化学发展简史
胶体化学是一门古老而又年轻的科学。有 史以前我们的祖先就会制造陶器；汉朝已能利 用纤维造纸；后汉时又发明了墨；其他像做豆 腐、面食以及药物的制剂等等在我国都有悠久 的历史，这些成品及其制作过程都与胶体化学 密切相关。
8
• 在国外：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 胶体化学作为一门学科来说，它的历史比 较一致的看法是从1861年开始的，创始人是英 国科学家Thomas Graham，
19
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、南京大学、
•
•
山东大学、华东师范大学有胶体一界面化学的研 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。 2011年7月在太原山西大学召开了第13届全国会 议.
17
<2)应用现代精密仪器和方法解决胶体与表面 化学中悬而末决的实际问题，如用不同力(学) 显微镜研究腔粒间的力(大小)最表面上分子 (或原子)的形态、用不同能谱仪综合研究胶团 表面分子相互作用细节等。(3)将胶体与表面 化学的观点和方法应用于医、生理，土壤、环 境、大气、海洋湖泊等等诸多学科之中，既丰 富了这些学科的内容，也促进对胶体与表面化 学更探层次知识的探索。
ห้องสมุดไป่ตู้20
最后，应当指出，在高等工科院校，“胶 体与表面化学”作为一门课程，就其性质说， 它是一门基基础性的应用科学，此点应十分明 确。
21
• 1. 共40（专科32）学时 每周4学时，共10周 （专科共8周）
• 2 .教材 沈钟 王果庭 编著 化学工业出版社 出版的《胶体与表面化学》（第三版） • 3.参考教材 周祖康 顾惕人 马季铭《胶体化 学基础》北京大学出版社 陈宗淇 王光信 徐 桂英著.《胶体与界面化学》 高等教育出版社 朱步瑶 赵振国 《界面化学基础》 《表面活 性剂的功能》徐燕莉化学工业出版社 4.考核 采用平时和期末考查相结合的方式。
在胶体化学中，人们不仅要研究这些体系本 身的许多基本性质，而且要研究与这些基本性质 相联系的许多实际问题。例如明矾为什么能净水? 肥皂为什么能去污?向高空抛撒的粉剂为什么能 人工降雨?鱼汤为什么能“冻”起来以及怎样脱 去原油中所含的水分等问题，都要靠胶体化学来 解答。
所有这些问题，归根结底都涉及到分散体系的