胶体和表面化学
胶体和表面化学
胶体和表面化学是研究分散体系(除小分子分散体系以外的胶体分散体系和一般粗分散体系)和界面现象的物理化学分支学科。
历史沿革
胶体一词源于1861年T.格雷姆发表的论文《应用于分析的液体扩散》,他在研究物质在水中扩散时发现了两类物质:一类扩散快且易形成晶体,被称为晶质;另一类则扩散缓慢或不扩散,难以形成晶体,被称为胶体。然而,这种分类未能揭示胶体的本质,因为胶状的胶体在特定条件下也可能转变为晶体状态。随着超显微镜和电子显微镜的发明,人们对胶体的认识得到了显著提升。
定义
胶体是由无数个大小在10~100纳米范围内的质点组成的体系,这些质点相对于经典化学研究的分子而言更大,可能是胶状或晶质。胶体体系中的质点被视为一个相,周围介质构成另一个相。当胶体质点分散在介质中时,就形成了胶体分散体系。如果介质是液体,那么固体颗粒分散在液体中的胶体分散体系称为溶胶,如氢氧化铁胶体溶胶、硫化砷溶胶等。此外,还有一种特殊的胶体分散体系——气溶胶,如烟和雾。乳状液、泡沫、泥浆等也是分散体系,但由于其质点较大,稳定性较差,通常被称为粗分散体系。
特征
胶体体系具有热力学不稳定性的特征,这意味着胶体质点倾向于聚集并最终导致分散体系的破坏。这类胶体被称为不可逆胶体或疏液胶体。相比之下,有机高分子化合物质点分散在介质中的胶体体系则是热力学稳定体系,被称为可逆胶体或亲液胶体。肥皂和合成表面活性剂在溶液中能够形成胶团,这类胶体体系被称为缔合胶体。胶体质点的形状多样,从球形到不规则薄片再到细长线条,这对体系的流变性质有很大影响,如粘度、弹性、塑性和触变性等。表面化学是胶体化学的重要组成部分,因为它涉及到了大量的界面自由能和吸附现象。
应用
胶体和表面化学在多个行业和技术发展中发挥着重要作用,如能源开发、催化、矿物浮选、胶片生产、印染、色谱、液膜分离、海水淡化、农药分散和乳化等。生物体本身就是一种复杂的胶体体系,其中包含了多种类型的胶体和界面,因此胶体化学和表面化学的规律对于理解生命现象至关重要。
参考资料
胶体与表面化学【PPT】.道客巴巴.2024-10-24
胶体与表面化学.豆丁网.2024-10-24
表面化学和胶体化学.豆丁网.2024-10-24
目录
概述
历史沿革
定义
特征
应用
参考资料