基本理論-膠體體系概述

《表面活性劑、膠體與界面化學(xué)基礎(chǔ)》化妝品專業(yè)基礎(chǔ)課主講鐘巖亮考試考核平時(shí)成績(jī)：考勤+課堂表現(xiàn)

線上考核、互動(dòng)、評(píng)價(jià)：50%期末考試：50%基本理論界面和分散體系膠體體系概述膠體的基本性質(zhì)表面活性劑結(jié)構(gòu)和定義

表面張力和表面特性表面活性劑在界面的吸附表面活性劑溶液性質(zhì)乳狀液HLB值、PIT理論

知識(shí)點(diǎn)1【膠體歷史】膠體體系概述學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解膠體歷史，掌握膠體的定義膠體發(fā)展簡(jiǎn)史：

膠體科學(xué)的形成，早期可追朔到陶瓷制造、造紙以及豆腐、墨汁、顏料等生活文化的制作。1856年，F(xiàn)araday首次由氯化金水溶液還原制得紅寶石色的金溶膠；1809年，俄國(guó)化學(xué)家Peйcc發(fā)現(xiàn)土粒的電泳現(xiàn)象；1829年，英國(guó)植物學(xué)家Brown觀察到花粉的布朗運(yùn)動(dòng)；1861年，英國(guó)科學(xué)家托馬斯·格雷姆ThomasGraham系統(tǒng)研究多種物質(zhì)的擴(kuò)散過(guò)程，首先提出了膠體的概念。他發(fā)現(xiàn)如蛋白、阿拉伯樹膠、明膠等不能通過(guò)半透膜；用滲析方法制備出普魯士藍(lán)水溶膠；1869年，發(fā)現(xiàn)了Tyndall效應(yīng)【丁達(dá)爾效應(yīng)】,可區(qū)別溶膠及溶液。知識(shí)點(diǎn)1【膠體歷史】膠體體系概述1903年，德國(guó)科學(xué)家Zsigmondy發(fā)明了超顯微鏡，肯定溶膠的一個(gè)根本問(wèn)題—體系的多相性，從而明確了膠體化學(xué)是界面化學(xué)。1907年，德國(guó)化學(xué)家Ostwald創(chuàng)辦《膠體化學(xué)和工業(yè)雜志》—膠體化學(xué)正式成為一門獨(dú)立的學(xué)科。1941年，前蘇聯(lián)的德查金(DerjaguinBV)和朗道(LandauLD)以及1948年荷蘭的維韋(WerweyEJW）和奧佛比克(OverbeekJTG)膠體穩(wěn)定性的DLWO理論。從70年代起，對(duì)高分子穩(wěn)定膠體的研究逐漸成為熱點(diǎn)，其中以斯喀金(ScheutjensJM)和費(fèi)里(FleerGJ)以及德讓(deGennesPG)等的統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論引人注目，但有待繼續(xù)完善。膠體化學(xué)之父——格雷哈姆知識(shí)點(diǎn)1【膠體歷史】膠體體系概述

近年來(lái)，隨著實(shí)驗(yàn)測(cè)試手段的不斷提高，如超離心機(jī)、光散射、X射線、多種電子顯微鏡、紅外線以及多種能譜等的應(yīng)用，使得膠體和表面化學(xué)在微觀方面的研究發(fā)展很快。廣泛應(yīng)用：

膠體的應(yīng)用范圍遍及生命現(xiàn)象(血液、各種凝膠、細(xì)胞膜)、材料(泡沫塑料、水泥、陶瓷、橡膠)、食品(牛奶、慢頭、面包各種飲料中香料的乳化、乳制品、冰激凌)、能源(稠油乳化開采、乳化及破乳、油品的降粘降凝輸送等)、環(huán)境(煙霧、水凈化、污水處理、除塵)、日用品(洗滌劑、化妝品)等各領(lǐng)域。

知識(shí)點(diǎn)1【膠體體系】膠體體系概述

膠體定義：分散質(zhì)微粒的直徑大小在1nm-100nm（10-9-10-7m)之間的分散系叫做膠體注：膠體的分散質(zhì)又稱膠粒。膠體不是一類物質(zhì)，而是幾乎任何物質(zhì)都可能形成的一種分散狀態(tài)。如：NaCl溶于水形成溶液，如果分散在酒精中則可形成膠體。分散系溶液膠體濁液分散質(zhì)微粒直徑分散質(zhì)微粒能否透過(guò)濾紙能否透過(guò)半透膜穩(wěn)定性<1nm1~100nm

>100nm單個(gè)分子或離子分子集合體或有機(jī)高分子

大量分子集合體能能

不能能不能

不能穩(wěn)定較穩(wěn)定

不穩(wěn)定

三種分散系的比較膠體體系概述

膠體與界面化學(xué)是研究：界面現(xiàn)象及除小分子分散體系以外的多相分散體系物理化學(xué)性質(zhì)的科學(xué)，其內(nèi)容涉及各種界面現(xiàn)象、表面層結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，各種分散體系的形成與性質(zhì)。

膠體與界面化學(xué)是一門古老的科學(xué)。他的歷史比較一致的看法是從1862年開始的，創(chuàng)始人是英國(guó)科學(xué)家托馬斯·格雷姆（ThomasGraham），他系統(tǒng)研究過(guò)許多物質(zhì)的擴(kuò)散速度，并首先提出晶體和膠體

的概念，制定了許多名詞用來(lái)形容他所發(fā)現(xiàn)的事實(shí)，如溶膠（sol）、凝膠（gel）、膠溶（peptizatiion）、滲析(dialysis)、離漿（syneresis）。盡管在這一時(shí)期積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，但是膠體化學(xué)真正為人們所重視并獲得較大的發(fā)展是從1903年開始的，這時(shí)席格蒙迪（Zsigmondy德）發(fā)明了超顯微鏡，肯定了溶膠的一個(gè)根本問(wèn)題——體系的多相性，從而明確了膠體化學(xué)是界面化學(xué)。

膠體主要研究的主要是分散體系。日常生活中涉及或使用的如洗滌劑、食品、藥品、化妝品、油脂、涂料都是以膠體與界面化學(xué)為基本的理論基礎(chǔ)。因?yàn)榉稚Ⅲw系的廣泛存在，膠體與界面科學(xué)涉及內(nèi)容十分廣泛，從丁達(dá)爾效應(yīng)、毛細(xì)管現(xiàn)象、血液凝固、到泥沙沉降，到空氣污染顆?；蚧覊m的沉降，都可以用膠體與界面科學(xué)的理論解釋。一、什么是膠體與界面化學(xué)膠體體系概述膠體與界面化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系

宏觀物質(zhì)亞微觀結(jié)構(gòu)分子原子基本粒子膠體化學(xué)物理膠體與界面化學(xué)主要是研究膠體分散體系和界面現(xiàn)象的一門科學(xué)，是物理化學(xué)的重要分支。既要研究膠體化學(xué)的問(wèn)題，有必然涉及表面化學(xué)的問(wèn)題，兩者相互聯(lián)系、相輔相成。物理膠體與界面化學(xué)的研究?jī)?nèi)容現(xiàn)代膠體科學(xué)的研究?jī)?nèi)容--------研究對(duì)象和內(nèi)容分散體系分散體系的形成與穩(wěn)定光學(xué)性能、流變性能智能流體、電磁流變體界面現(xiàn)象有序組合體納米材料潤(rùn)濕、吸附、界面電現(xiàn)象、界面雙電層結(jié)構(gòu)生物膜、仿生膜、溶液中的有序分子組合體膠體與界面化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系★農(nóng)業(yè)★生物學(xué)與醫(yī)學(xué)★輕工業(yè)★日用品的生產(chǎn)與使用★環(huán)境科學(xué)★分析化學(xué)★材料★海洋科學(xué)★天文與氣象學(xué)★油田開發(fā)有人認(rèn)為，世界上有50%以上的科學(xué)家是與膠體與界面打交道，有50%以上的產(chǎn)品屬于膠體體系。研究涉及領(lǐng)域膠體與界面化學(xué)的發(fā)展與展望

其中，兩個(gè)根本的問(wèn)題始終是膠體和界面科學(xué)工作者研究的中心

（1）分子間力和界面力的性質(zhì)問(wèn)題，主要是弱相互作用。在分散體系中，分散相的相互作用，分散相與分散介質(zhì)的相互作用，分散相與吸附物的相互作用，分散介質(zhì)與吸附物的相互作用，以及吸附層中吸附物的相互作用等都受到這種力的作用。

現(xiàn)代膠體科學(xué)的研究特點(diǎn)

（2）研究和控制分子集合體的堆積與排列，用現(xiàn)代化的語(yǔ)言說(shuō)，是研究二級(jí)結(jié)構(gòu)以至三級(jí)結(jié)構(gòu)的科學(xué)，或稱超分子結(jié)構(gòu)的科學(xué)。

傳統(tǒng)化學(xué)關(guān)注：分子本身的結(jié)構(gòu)，即原子與原子間的排列組合。

現(xiàn)代化學(xué)更關(guān)注：分子與分子間的排列與結(jié)構(gòu)（二級(jí)結(jié)構(gòu)），以及形成的二聚體、三聚體的規(guī)律和性質(zhì)，包括這些聚集體之間的相互作用的規(guī)律、排列與結(jié)構(gòu)（三級(jí)結(jié)構(gòu)）現(xiàn)代膠體科學(xué)的研究特點(diǎn)現(xiàn)代膠體科學(xué)的研究特點(diǎn)近代科學(xué)的一個(gè)主要趨勢(shì)就是“以小到大”取代“以大到小”的方法來(lái)制備各種尖端材料乃至計(jì)算機(jī)元件。納米技術(shù)、有序分子組合體、超分子化學(xué)、分子層次以上的化學(xué)等學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生，而膠體科學(xué)的理論寶庫(kù)中有許多這方面的知識(shí).儀器的發(fā)展對(duì)膠體科學(xué)發(fā)展起到重要作用:例如：在1960年以前，人們對(duì)表面的理解大部分只能用間接的宏觀的方法；1970年后，人們能用實(shí)驗(yàn)方法直接測(cè)出表面組成以及表面鍵合性質(zhì)，現(xiàn)代表面分析技術(shù)包括：電子衍射譜（LEED）、光電子能譜（PES）、振動(dòng)光譜（包括反射和吸收紅外光譜（RALRA））、電子能量損失譜（EEIS）和高分辨力電子顯微鏡（HREM）等?，F(xiàn)代膠體科學(xué)的研究特點(diǎn)現(xiàn)代膠體科學(xué)的研究特點(diǎn)膠體的結(jié)構(gòu)

擴(kuò)散層內(nèi)離子層膠核外部溶液

膠體構(gòu)造示意圖膠團(tuán)膠粒擴(kuò)散層膠核吸附層膠體結(jié)構(gòu)-雙電層（選學(xué)）1、膠體雙電層的基本概念

中心稱為膠核，其表面選擇性地吸附了一層帶有同號(hào)電荷的離子（可以是膠核的組成物直接電離產(chǎn)生的，也可以是從水中選擇吸附的H+或OH-造成的），成為膠體的電位離子。由于電位離子的靜電引力，在其周圍又吸附了大量的異號(hào)離子，膠粒表面的電荷與其周圍的離子層構(gòu)成了膠體的“雙電層”。膠核在膠核同周圍介質(zhì)的界面區(qū)域就形成所謂雙電層，內(nèi)層是膠核固相的電位離子層，外層是液相中的反離子層。膠體結(jié)構(gòu)-雙電層（選學(xué)）膠核這些異號(hào)離子，其中緊靠電位離子的部分被牢固的吸引著，當(dāng)膠核運(yùn)動(dòng)時(shí)，它也隨著一起運(yùn)動(dòng)，形成固定的離子層，稱為吸附層。而其它的異號(hào)離子，距離電位離子較遠(yuǎn)，受到的引力較弱，不隨膠核一起運(yùn)動(dòng)，并有向水中擴(kuò)散的趨勢(shì)，形成了擴(kuò)散