膠體
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膠體（英語：Colloid）又稱膠狀分散體（colloidal dispersion）是一種均勻混合物，在膠體中含有兩種不同狀態(tài)的物質(zhì)，一種分散，另一種連續(xù)。分散的一部分是由微小的粒子或液滴所組成，分散質(zhì)粒子直徑在1nm—100nm之間的分散系；膠體是一種分散質(zhì)粒子直徑介于粗分散體系和溶液之間的一類分散體系，這是一種高度分散的多相不均勻體系?！ ?/p>
目錄 |
分類
2、按分散質(zhì)的不同可分為粒子膠體、分子膠體；
實例
1、煙，云，霧是氣溶膠，煙水晶，有色玻璃、水晶是固溶膠，蛋白溶液，淀粉溶液是液溶膠；
2、淀粉膠體,蛋白質(zhì)膠體是分子膠體，土壤是粒子膠體；
膠體的性質(zhì)
能發(fā)生丁達爾現(xiàn)象,聚沉，產(chǎn)生電泳，可以滲析，吸附等性質(zhì)
應(yīng)用
1、農(nóng)業(yè)生產(chǎn):土壤的保肥作用.土壤里許多物質(zhì)如粘土,腐殖質(zhì)等常以膠體形式存在.
2、醫(yī)療衛(wèi)生:血液透析,血清紙上電泳,利用電泳分離各種氨基酸和蛋白質(zhì).13。醫(yī)學(xué)上越來越多地利用高度分散的膠體來檢驗或治療疾病，如膠態(tài)磁流體治癌術(shù)是將磁性物質(zhì)制成膠體粒子，作為藥物的載體，在磁場作用下將藥物送到病灶，從而提高療效。
3、日常生活:制豆腐原理(膠體的聚沉)和豆?jié){牛奶,粥,明礬凈水.
4、自然地理:江河人?？谔幮纬扇侵?其形成原理是海水中的電解質(zhì)使江河泥沙所形成膠體發(fā)生聚沉.
5、工業(yè)生產(chǎn):制有色玻璃(固溶膠),冶金工業(yè)利用電泳原理選礦,原油脫水等.在金屬、陶瓷、聚合物等材料中加入固態(tài)膠體粒子，不僅可以改進材料的耐沖擊強度、耐斷裂強度、抗拉強度等機械性能，還可以改進材料的光學(xué)性質(zhì)。有色玻璃就是由某些膠態(tài)金屬氧化物分散于玻璃中制成的。國防工業(yè)中有些火藥、炸藥須制成膠體。一些納米材料的制備，冶金工業(yè)中的選礦，是有原油的脫水，塑料、橡膠及合成纖維等的制造過程都會用到膠體?！ ?/p>
膠體凈水的原理
膠體粒子的直徑一般在1nm——100nm之間，它決定了膠體粒子具有巨大的表面積，吸附力很強，能在水中吸附懸浮固體或色素形成沉淀，從而使水凈化，這就是膠體凈水的原理。
能在水中自然形成濃度較大的膠體，并且對水質(zhì)無明顯副作用的物質(zhì)有KAl（SO4）.12H2O、FeCl3.6H2O等，這樣的物質(zhì)被稱為凈水劑，其形成膠體的化學(xué)原理是使其發(fā)生水解反應(yīng)：
Fe3+ + 3H2O==(可逆號) Fe(OH)3(膠體)+3H+
Al3+ + 3H2O==（可逆號）Al(OH)3(膠體)+3H+
具體介紹
為了回答什么是膠體這一問題,我們做如下實驗:將一把泥土放到水中,大粒的泥沙很快下沉,渾濁的細小土粒因受重力的影響最后也沉降于容器底部,而土中的鹽類則溶解成真溶液.但是,混雜在真溶液中還有一些極為微小的土壤粒子,它們既不下沉,也不溶解,人們把這些即使在顯微鏡下也觀察不到的微小顆粒稱為膠體顆粒,含有膠體顆粒的體系稱為膠體體系.膠體化學(xué),狹義的說,就是研究這些微小顆粒分散體系的科學(xué).
通常規(guī)定膠體顆粒的大小為1~100nm(按膠體顆粒的直徑計).小于1nm的幾顆粒為分子或離子分散體系,大于100nm的為粗分散體系.既然膠體體系的重要特征之一是以分散相粒子的大小為依據(jù)的,顯然,只要不同聚集態(tài)分散相的顆粒大小在1~100nm之間,則在不同狀態(tài)的分散介質(zhì)中均可形成膠體體系.例如,除了分散相與分散介質(zhì)都是氣體而不能形成膠體體系外,其余的8種分散體系均可形成膠體體系.
習(xí)慣上,把分散介質(zhì)為液體的膠體體系稱為液溶膠,如介質(zhì)為水的稱為水溶膠;介質(zhì)為固態(tài)時,稱為固溶膠.
由此可見,膠體體系是多種多樣的.溶膠是物質(zhì)存在的一種特殊狀態(tài),而不是一種特殊物質(zhì),不是物質(zhì)的本性.任何一種物質(zhì)在一定條件下可以晶體的形態(tài)存在,而在另一種條件下卻可以膠體的形態(tài)存在.例如,氯化鈉是典型的晶體,它在水中溶解成為真溶液,若用適當?shù)姆椒ㄊ蛊浞稚⒂诒交蛎阎?則形成膠體溶液.同樣,硫磺分散在乙醇中為真溶液,若分散在水中則為硫磺水溶膠.
由于膠體體系首先是以分散相顆粒有一定的大小為其特征的,故膠粒本身與分散介質(zhì)之間必有一明顯的物理分界面.這意味著膠體體系必然是兩相或多相的不均勻分散體系.
另外,有一大類物質(zhì)(纖維素、蛋白質(zhì)、橡膠以及許多合成高聚物）在適當?shù)娜軇┲腥芙怆m可形成真溶液，但它們的分子量很大（常在1萬或幾十萬以上，故稱為高分子物質(zhì)），因此表現(xiàn)出的許多性質(zhì)（如溶液的依數(shù)性、黏度、電導(dǎo)等）與低分子真溶液有所不同，而在某些方面（如分子大?。﹨s有類似于溶膠的性質(zhì)，所以在歷史上高分子溶液一直被納入膠體化學(xué)進行討論。30多年來，由于科學(xué)迅速地發(fā)展，它實際上已成為一個的科學(xué)分支——高分子物理化學(xué)，所以近年來在膠體表面專著（特別是有關(guān)刊物）中，一般不再過多地討論這方面內(nèi)容。
——摘自《膠體與表面化學(xué)（第三版）》，化學(xué)化工出版社
膠體
定義
分散質(zhì)粒子大小在1nm~100nm的分散系。
膠體與溶液、濁液在性質(zhì)上有顯著差異的根本原因是分散質(zhì)粒子的大小不同?！ ?/p>
常見的膠體
Fe(OH)3膠體、Al(OH)3膠體、硅酸膠體、淀粉膠體、蛋白質(zhì)、血液、豆?jié){、墨水、涂料、肥皂水、AgI、Ag2S、As2S3
分類
按照分散劑狀態(tài)不同分為：
氣溶膠——分散質(zhì)、分散劑都是氣態(tài)物質(zhì)：如SO2擴散在空氣中
液溶膠——分散質(zhì)、分散劑都是液態(tài)物質(zhì)：如Fe(OH)3膠體
固溶膠——分散質(zhì)、分散劑都是固態(tài)物質(zhì)：如有色玻璃、煙水晶
區(qū)分膠體與溶液的一種常用物理方法
利用丁達爾效應(yīng)
膠體粒子對光線散射而形成光亮的“通路”的現(xiàn)象，叫做丁達爾現(xiàn)象。
膠粒帶有電荷
膠粒具有很大的比表面積(比表面積=表面積／顆粒體積)，因而有很強的吸附能力，使膠粒表面吸附溶液中的離子。這樣膠粒就帶有電荷。不同的膠粒吸附不同電荷的離子。一般說，金屬氫氧化物、金屬氧化物的膠粒吸附陽離子，膠粒帶正電，非金屬氧化物、金屬硫化物的膠粒吸引陰離子，膠粒帶負電。
膠粒帶有相同的電荷，互相排斥，所以膠粒不容易聚集，這是膠體保持穩(wěn)定的重要原因。
由于膠粒帶有電荷，所以在外加電場的作用下，膠粒就會向某一極(陰極或陽極)作定向移動，這種運動現(xiàn)象叫電泳。
膠體的種類很多，按分散劑狀態(tài)的不同可分為液溶膠、氣溶膠和固溶膠。如：云、煙為氣溶膠，有色玻璃為固溶膠。中學(xué)研究的膠體一般指的是液溶膠。膠體的性質(zhì)體現(xiàn)在以下幾方面：
①有丁達爾效應(yīng)
當一束光通過膠體時，從入射光的垂直方向上可看到有一條光帶，這個現(xiàn)象叫丁達爾現(xiàn)象。利用此性質(zhì)可鑒別膠體與溶液、濁液。
②有電泳現(xiàn)象
由于膠體微粒表面積大，能吸附帶電荷的離子，使膠粒帶電。當在電場作用下，膠體微?？上蚰骋粯O定向移動。
利用此性質(zhì)可進行膠體提純。
膠粒帶電情況：金屬氫氧化物、金屬氧化物和AgI的膠粒一般帶正電荷，而金屬硫化物和硅酸的膠粒一般帶負電荷。
③可發(fā)生凝聚
加入電解質(zhì)或加入帶相反電荷的溶膠或加熱均可使膠體發(fā)生凝聚。加入電解質(zhì)中和了膠粒所帶的電荷，使膠粒形成大顆粒而沉淀。一般規(guī)律是電解質(zhì)離子電荷數(shù)越高，使膠體凝聚的能力越強。用膠體凝聚的性質(zhì)可制生活必需品。如用豆?jié){制豆腐，從脂肪水解的產(chǎn)物中得到肥皂等。
④發(fā)生布朗運動
含義：無規(guī)則運動（離子或分子無規(guī)則運動的外在體現(xiàn)）
產(chǎn)生原因：布朗運動是分子無規(guī)則運動的結(jié)果
布朗運動是膠體穩(wěn)定的一個原因
膠體的知識與人類生活有著極其密切的聯(lián)系。除以上例子外還如：
①土壤里發(fā)生的化學(xué)過程。因土壤里許多物質(zhì)如粘土、腐殖質(zhì)等常以膠體形式存在。
②國防工業(yè)的火藥、炸藥常制成膠體。
③石油原油的脫水、工業(yè)廢水的凈化、建筑材料中的水泥的硬化，都用到膠體的知識。
④食品工業(yè)中牛奶、豆?jié){、粥都與膠體有關(guān)。
總之，人類不可缺少的衣食住行無一不與膠體有關(guān)，膠體化學(xué)已成為一門獨立的學(xué)科。
Fe(OH)3膠體制備:將25毫升的蒸餾水加熱至沸騰，再逐滴加入1-2毫升的飽和氯化鐵溶液，繼續(xù)煮沸至溶液呈紅褐色。
相關(guān)化學(xué)式：FeCl3 +3H20 = Fe(OH)3(膠體)+3HCl
相關(guān)離子式：Al3+ +3H2o=Al(OH)3(膠體)+3H+
膠體電性
（1）正電:
一般來說，金屬氫氧化物、金屬氧化物的膠體粒子帶正電荷，如Fe(OH)3 , Al(OH)3 , Cr(OH)3 , H2TiO3 , Fe2O3 , ZrO2 , Th2O3
（2）負電:
非金屬氧化物、金屬硫化物的膠體粒子帶負電荷，如As2S3 , Sb2S3 , As2O3 , H2SiO3 , Au , Ag , Pt
（3）膠體粒子可以帶電荷，但整個膠體呈電中性
膠體的制備
A物理法：如研磨（制豆?jié){，研墨），直接分散（制蛋白質(zhì)膠體）
B水解法：
如向煮沸的蒸餾水滴加FeCl3飽和溶液，得紅褐色Fe（OH）3膠體（此法適用于制金屬氫氧化物膠體）
1.不可過度加熱，否則膠體發(fā)生聚沉，生成Fe（OH）3沉淀
2.不可用自來水，自來水中有電解質(zhì)會使膠體發(fā)生聚沉，應(yīng)用蒸餾水
3.復(fù)分解+劇烈震蕩法
4.FeCl3不能過量，過量的FeCl3也能使膠體發(fā)生聚沉
5.書寫制備膠體的化學(xué)方程式時，生成的膠體不加沉淀符號“↓”
膠體與溶液的分離
滲析法。
滲析又稱透析。利用半透膜能透過小分子和小離子但不能透過膠體粒子的性質(zhì)從溶膠中除掉作為雜質(zhì)的小分子或離子的過程。
滲析時將膠體溶液置于由半透膜構(gòu)成的滲析器內(nèi)，器外則定期更換膠體溶液的分散介質(zhì)（通常是水），即可達到純化膠體的目的。滲析時外加直流電場常常可以加速小離子自膜內(nèi)向膜外的擴散，為電滲析(electrodialysis)。
利用半透膜的選擇透過性分離不同溶質(zhì)的粒子的方法。在電場作用下進行溶液中帶電溶質(zhì)粒子（如離子、膠體粒子等）的滲析稱為電滲析。電滲析廣泛應(yīng)用于化工、輕工、冶金、造紙、海水淡化、環(huán)境保護等領(lǐng)域；近年來更推廣應(yīng)用于氨基酸、蛋白質(zhì)、血清等生物制品的提純和研究。電滲析器種類較多，W.鮑里的三室型具有代表性，其構(gòu)造見圖。電滲析器由陽極室、中間室及陰極室三室組成，中間DD為封接良好的半透膜，E為Pt、Ag、Cu等片狀或棒狀電極，F(xiàn)為連接中間室的玻璃管，作洗滌用，S為pH計。電滲析實質(zhì)上是除鹽技術(shù)。電滲析器中正、負離子交換膜具有選擇透過性，器內(nèi)放入含鹽溶液，在直流電的作用下，正、負離子透過膜分別向陰、陽極遷移。最后在兩個膜之間的中間室內(nèi)，鹽的濃度降低，陰、陽極室內(nèi)為濃縮室。電滲析方法可以對電解質(zhì)溶質(zhì)或某些物質(zhì)進行淡化、濃縮、分離或制備某些電解產(chǎn)品。實際應(yīng)用時，通常用上百對以上交換膜，以提高分離效率。電滲析過程中，離子交換膜透過性、離子濃差擴散、水的透過、極化電離等因素都會影響分離效率。
膠體粒子的結(jié)構(gòu)
根據(jù)Fajans規(guī)則，膠體粒子是膠團，它又包括膠粒與擴散層，而膠粒有包括膠核與吸附層。以制備AgI為例，當AgNO3過量時，結(jié)構(gòu)可表示為
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