膠體

根據(jù)Fajans規(guī)則（能與晶體的組成離子形成不溶物的離子將優(yōu)先被吸附.優(yōu)先吸附具有相同成分的離子），膠體粒子是膠團(tuán)，它又包括膠粒與擴(kuò)散層，而膠粒又包括膠核與吸附層。

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(yàn)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),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(jìn)材料的耐沖擊強(qiáng)度、耐斷裂強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等機(jī)械性能，還可以改進(jìn)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，石油原油的脫水，塑料、橡膠及合成纖維等的制造過程都會(huì)用到膠體。

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。

能發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)象,產(chǎn)生聚沉，電泳現(xiàn)象，滲析作用，吸附性等性質(zhì)。

膠體為分散系，是一些具有相同或相似結(jié)構(gòu)的一個(gè)集合，存在有數(shù)個(gè)粒子組成一個(gè)膠粒，所以一般1mol的物質(zhì)形成膠體時(shí)，膠粒數(shù)（膠體粒子數(shù)）小于1mol。膠體為混合物。

膠體的穩(wěn)定性介于溶液和濁液之間，在一定條件下能穩(wěn)定存在,屬于介穩(wěn)體系.

膠體具有介穩(wěn)性的兩個(gè)原因：

原因一 膠體粒子可以通過吸附而帶有電荷，同種膠粒帶同種電荷，而同種電荷會(huì)相互排斥（要使膠體聚沉，就要克服排斥力，消除膠粒所帶電荷 ）。

原因二 膠體粒子在不停地做布朗運(yùn)動(dòng)，與重力作用相同時(shí)便形成沉降平衡的狀態(tài)。

按照分散劑狀態(tài)不同分為：

氣溶膠——以氣體作為分散介質(zhì)的分散體系。其分散相可以是氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)。：如煙擴(kuò)散在空氣中

液溶膠——以液體作為分散介質(zhì)的分散體系。其分散相可以是氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)。：如Fe(OH)3膠 體

固溶膠——以固體作為分散介質(zhì)的分散體系。其分散相可以是氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)。：如有色玻璃、煙水晶

按分散質(zhì)的不同可分為：粒子膠體、分子膠體

如：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；

Fe(OH)3膠體、Al(OH)3膠體、硅酸膠體、淀粉膠體、蛋白質(zhì)膠體、豆?jié){、墨水、涂料、肥皂水、AgI、Ag2S、As2S3，有色玻璃

當(dāng)陽光從窗隙射入暗室，或者光線透過樹葉間的縫隙射入密林中時(shí)，可以觀察到丁達(dá)爾效應(yīng)；放電影時(shí)，放映室射到銀幕上的光柱的形成也屬于丁達(dá)爾效應(yīng)。

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相態(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，大小介于1到100納米之間，且?guī)缀醣椴荚谡麄€(gè)連續(xù)相態(tài)中。

凈水原理：膠體顆粒帶電，吸附水中雜質(zhì)，沉淀。

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(qiáng)，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(duì)水質(zhì)無明顯副作用的物質(zhì)有KAl（SO4）2·12H2O(明礬)、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)：

FeCl3+ + 3H2O==（ 有加熱符號(hào)）Fe(OH)3(膠體)+3HCl

注：Fe(OH)3膠體呈紅褐色，在自來水凈化中常用，另外也可用來凈化被重金屬污染的水源，高效廉價(jià)。

2Al+ + 6H2O==（可逆號(hào)）2Al(OH)3(膠體)+3H2

為了回答什么是膠體這一問題，我們做如下實(shí)驗(yàn)：將一把泥土放到水中大粒的泥沙很快下沉，渾濁的細(xì)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(jì)).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)為水的稱為液溶膠；介質(zhì)為固態(tài)時(shí)，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(dāng)?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(dāng)?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（如分子大小）卻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(jìn)行討論。30多年來，由于科學(xué)迅速地發(fā)展，它實(shí)際上已成為一個(gè)新的科學(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

膠體粒子對(duì)光線散射而形成光亮的“通路”的現(xiàn)象，叫做丁達(dá)爾現(xiàn)象。(原因是光被膠體粒子散射，而不是膠體粒子本身發(fā)光。)

膠粒具有很大的比表面積，因而有很強(qiáng)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(fù)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(huì)向某一極(陰極或陽極)作定向移動(dòng)，使該極顏色變深，這種運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象叫電泳。

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(fù)電：

非金屬氧化物，非金屬硫化物，金屬硫化物的膠體粒子帶負(fù)電荷，如As2S3,Sb2S3,As2O3,H2SiO3,Au,Ag,Pt。（另外土壤膠粒子也帶負(fù)電）

3．不帶電：像淀粉溶液，蛋白質(zhì)溶液一類的高分子膠體粒子是不帶電的。

4．膠體粒子可以帶電荷，但整個(gè)膠體呈電中性

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：Fe3+ +3H2o=Fe(OH)3(膠體)+3H+

注意：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(huì)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(shí)，生成的膠體不加沉淀符號(hào)“↓”

6．為了制得濃度較大的膠體，要用FeCl3的飽和溶液，一般不用稀溶液。

7．不能用玻璃棒攪拌，否則會(huì)使膠體顆粒碰撞成大顆粒形成沉淀。

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(shí)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(dá)到純化膠體的目的。滲析時(shí)外加直流電場常?？梢约铀傩‰x子自膜內(nèi)向膜外的擴(kuò)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(jìn)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(hù)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(jì)。電滲析實(shí)質(zhì)上是除鹽技術(shù)。電滲析器中正、負(fù)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(fù)離子透過膜分別向陰、陽極遷移。最后在兩個(gè)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(duì)電解質(zhì)溶質(zhì)或某些物質(zhì)進(jìn)行淡化、濃縮、分離或制備某些電解產(chǎn)品。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通常用上百對(duì)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(kuò)散、水的透過、極化電離等因素都會(huì)影響分離效率。 ? ?