膠體化學發(fā)展的歷史

膠體化學發(fā)展的歷史第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四1膠體化學發(fā)展的歷史2膠體化學的研究內(nèi)容及應用領域3膠體化學的發(fā)展前景第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四1膠體化學發(fā)展的歷史●膠體這個名詞史由英國科學家ThomasGraham(1861年)提出來的。

●1903年德國兩位科學家發(fā)明了超顯微鏡測出了顆粒的數(shù)目及其大小，證明了膠粒的存在?！?907年德國化學家Oswald創(chuàng)辦了第一個膠體化學的專門刊物《膠體化學和工業(yè)》這一年被視為膠體化學正式成為一門獨立學科的一年，組織了膠體化學家學會，提出分散體系的概念。

返回第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四他用的儀器極為簡單，將一塊羊皮紙縛在一個玻璃筒上，筒里裝著要試驗的溶液，并把筒浸在水中。Graham

用此種裝置研究許多物質(zhì)的擴散速度，發(fā)現(xiàn)有些物質(zhì)，如糖、無機鹽、尿素等擴散快，很容易自羊皮紙滲析出來；另一下物質(zhì)，如明膠、氫氧化鋁、硅酸等擴散很慢，不能或很難透過羊皮紙。前一類物質(zhì)當溶劑蒸發(fā)時易于形成晶體析出，后一類物質(zhì)則不能結(jié)晶，大多成無定形膠狀物質(zhì)。于是，Graham把后一類物質(zhì)稱為膠體（Colloid），其溶液稱之為溶膠。膠體源自希臘文的κολλα（膠）。

第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四2膠體化學的研究內(nèi)容及應用領域

2.1膠體化學的研究內(nèi)容

●膠體：是一種尺寸在1－100nm以至1000nm的分散體。它既不是大塊固體，又不是分子分散體系的液體，而是具有兩相的微觀不均勻的分散體系。

返回第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四●分散體系：是指一種或幾種物質(zhì)以一定的分散度分散在另一種物質(zhì)中形成的體系。其中以顆粒分散狀態(tài)存在的成為分散相，是不連續(xù)相。分散粒子所處的介質(zhì)成為分散介質(zhì)，是連續(xù)相。第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四

例如云牛奶珍珠第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四分散體系分類按分散相粒子的大小分類：●分子分散體系●膠體分散體系●粗分散體系按分散相和介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類：●液溶膠●固溶膠●氣溶膠按膠體溶液的穩(wěn)定性分類：●憎液溶膠●親液溶膠第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四（1）按分散相粒子的大小分類1.分子分散體系分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，沒有界面，是均勻的單相，分子半徑大小在10-9m以下。通常把這種體系稱為真溶液，如CuSO4溶液。第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四

2.膠體分散體系分散相粒子的半徑在1nm-100nm之間的體系。目測是均勻的，但實際是多相不均勻體系。也有的將1nm-1000nm之間的粒子歸入膠體范疇。第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四3.粗分散體系當分散相粒子大于1000nm,目測是混濁不均勻體系，放置后會沉淀或分層，如黃河水。目測是混濁不均勻體系，放置后會沉淀或分層，如黃河水。第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四（2）按分散相和介質(zhì)聚集狀態(tài)分類1.液溶膠將液體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當分散相為不同狀態(tài)時，則形成不同的液溶膠：A.液-固溶膠如油漆，AgI溶膠B.液-液溶膠如牛奶，石油原油等乳狀液.液-氣溶膠如泡沫第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四2.固溶膠將固體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當分散相為不同狀態(tài)時，則形成不同的固溶膠：

A.固-固溶膠如有色玻璃,不完全互溶的合金

B.固-液溶膠如珍珠，某些寶石C.固-氣溶膠如泡沫塑料，沸石分子篩第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四3.氣溶膠將氣體作為分散介質(zhì)所形成的溶膠。當分散相為固體或液體時，形成氣-固或氣-液溶膠，但沒有氣-氣溶膠，因為不同的氣體混合后是單相均一體系，不屬于膠體范圍.A.氣-固溶膠如煙，含塵的空氣B.氣-液溶膠如霧，云第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四（3）按膠體溶液的穩(wěn)定性分類1.憎液溶膠半徑在1nm－100nm之間的難溶物固體粒子分散在液體介質(zhì)中，有很大的相界面，易聚沉，是熱力學上的不穩(wěn)定體系。一旦將介質(zhì)蒸發(fā)掉，再加入介質(zhì)就無法再形成溶膠，是一個不可逆體系，如氫氧化鐵溶膠、碘化銀溶膠等。這是膠體分散體系中主要研究的內(nèi)容。第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四2.親液溶膠半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的大分子溶解在合適的溶劑中，一旦將溶劑蒸發(fā)，大分子化合物凝聚，再加入溶劑，又可形成溶膠，親液溶膠是熱力學上穩(wěn)定、可逆的體系。第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四憎液溶膠的特性（1）特有的分散程度粒子的大小在10-9－10-7m之間，因而擴散較慢，不能透過半透膜，滲透壓低但有較強的動力穩(wěn)定性和乳光現(xiàn)象。（2）多相不均勻性具有納米級的粒子是由許多離子或分子聚結(jié)而成，結(jié)構(gòu)復雜，有的保持了該難溶鹽的原有晶體結(jié)構(gòu)，而且粒子大小不一，與介質(zhì)之間有明顯的相界面，比表面很大。第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四（3）熱力學不穩(wěn)定性因為粒子小，比表面大，表面自由能高，是熱力學不穩(wěn)定體系，有自發(fā)降低表面自由能的趨勢，即小粒子會自動聚結(jié)成大粒子。第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四2.2膠體化學的應用領域膠體化學是一門應用極為廣泛的邊緣學科。在不少工業(yè)領域中，膠體化學課題往往是技術難題中的關鍵，簡要列出各個領域中一些膠體化學課題。第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四1.油田開發(fā)：鉆井液中顆粒大小的控制、流變性、穩(wěn)定性、絮凝作業(yè)、粘土分散雨防塌等。2.農(nóng)業(yè)：土壤中的離子交換、土壤團粒、農(nóng)藥的乳化與分散等。3.生物學與醫(yī)學：生物流變學、血液學、電泳、滲透與膜、各種凝膠、病毒、蛋白質(zhì)等。4.日用品的生產(chǎn)與使用：洗滌劑、化妝品等。第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四5.輕工業(yè)：造紙、織物、陶瓷、涂料、黏合劑等。6.環(huán)境科學：氣溶膠、煙霧、水凈化、污水處理等。7.分析化學：離子交換、膠束增溶、濁度、吸附指示劑、脫色等。8.材料：水泥、纖維、橡膠等。9.海洋科學：稀有元素的吸附提取、污染油膜的處理。第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四3膠體化學的發(fā)展前景膠體化學是密切結(jié)合實際，并與其它學科息息相關的學科，它涉及的范圍廣，研究的內(nèi)容豐富。從它的發(fā)展歷程也可以看出，膠體化學的內(nèi)容是不斷深入、面貌在不斷更新，開拓的領域也越來越廣。在自身的發(fā)展過程仲，也繁殖出一些新的學科，或豐富了其他學科的內(nèi)容。可以預期，膠體化學將繼續(xù)沿著這個方向發(fā)展。

返回第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四（1）因為膠體化學是一門與實際應用密切結(jié)合的學科，現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為膠體化學的發(fā)展提供了廣闊的前景?？梢灶A期，工農(nóng)業(yè)進一步發(fā)展中將會更廣泛地運用膠體化學的基本原理和研究方法，特別是石油的開采和煉制，油漆、印染和選礦，甚至土壤改良和人工降雨等，都需要膠體化學。二工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中所提出來的問題，又進一步推動著膠體化學學科理論的發(fā)展。

第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四（2）現(xiàn)代科學儀器的發(fā)展為膠體化學的研究提供了新的手段。例如，近年來各種波譜研究，如紅外、核磁共振（NMR）、電子自旋共振（ESR）、電子能譜、拉曼光譜以及穆斯堡爾譜等的發(fā)展，對吸附在固體表面上分子狀態(tài)的本質(zhì)，有了更深入的了解。又如使用激光光散射、超離心技術研究蛋白質(zhì)大分子的構(gòu)型，也取得了驚人的成功。第24頁，共26頁，2023年，2月20日，星期四（3）近代化學和近代物理上的成就，進一步促進對膠體化學中某些理論的探討。例如以量子力學及固體物理為基礎研究吸附和催化現(xiàn)象；用統(tǒng)計力學和電子計算機技術研究高分子溶液性質(zhì)、搞分子在固體表面上細故以及聚沉過程；用示蹤原子驗證某些吸附動力學過程、兩維膜的性質(zhì)。在這些方面都已取