胶体

胶体(Colloid)又称胶状分散体(colloidaldispersion)是一种较均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散相，另一种连续相。分散质的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1~100nm之间的分散系是胶体;胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。在废水处理中也能应用到胶体的相关知识，有的废水中的污染物质是以胶体的形式存在的，因此很多污水深度处理设备旨在研究如何快速高效去除废水中以胶体形式存在的污染物质。胶体不一定都是胶状物，也不一定是液体。如：氢氧化铁胶体、云、雾等。

中文名：胶体

外文名：Colloid

分散质直径：1~100nm

外观：透明

稳定性：较稳定（高分子溶液稳定）

性质：透析、吸附、聚沉

应用：净水、保肥、医疗透析等

1、胶体分类

按照分散剂状态不同分为：

气溶胶——以气体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是液态或固态。(如烟、雾等)

液溶胶——以液体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是气态、液态或固态。(如Fe(OH)3胶体)

固溶胶——以固体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是气态、液态或固态。(如有色玻璃、烟水晶)

按分散质的不同可分为：粒子胶体、分子胶体。

如：烟，云，雾是气溶胶，烟水晶，有色玻璃、水晶是固溶胶，蛋白溶液，淀粉溶液是液溶胶;淀粉胶体，蛋白质胶体是分子胶体，土壤是粒子胶体。

注：20世纪初，明胶、蛋白质等容易与水形成胶体的溶液叫做亲液胶体。现通常把亲液胶体称为大分子或(高分子)溶液，把憎液胶体称为胶体分散体系(常简称为胶体)或溶胶。据此，中学常简单认为蛋白质溶液是胶体，虽不能说错误(性质接近)，但是也属于过时的说法。

除按分散质的颗粒大小进行分类外,还可以按分散质和分散介质的性质来分类,表15-1列举了胶体分散体系的八种类型。

非均相分散体系按照聚集状态的分类

2、常见胶体

Fe(OH)3胶体、Al(OH)3胶体、硅酸胶体、淀粉胶体、蛋白质胶体、豆浆、雾、墨水、涂料、AgI胶体、Ag2S胶体、As2S3胶体、有色玻璃、果冻、鸡蛋清、血液等，比如面条就是一种常见的淀粉胶体，因为溶解度吸水膨胀。

3、胶体应用

1.农业生产：土壤的保肥作用.土壤里许多物质如粘土腐殖质等常以胶体形式存在。

2.医疗卫生：血液透析，血清纸上电泳利用电泳分离各种氨基酸和蛋白质。医学上越来越多地利用高度分散的胶体来检验或治疗疾病，如胶态磁流体治癌术是将磁性物质制成胶体粒子，作为药物的载体，在磁场作用下将药物送到病灶，从而提高疗效。

3.日常生活：制豆腐、豆浆、牛奶和粥的原理(胶体的聚沉)，明矾净水。

4.自然地理：江河入海口处形成三角洲，其形成原理是海水中的电解质使江河泥沙形成胶体发生聚沉。

5.工业生产：制有色玻璃(固溶胶)。在金属、陶瓷、聚合物等材料中加入固态胶体粒子，不仅可以改进材料的耐冲击强度、耐断裂强度、抗拉强度等机械性能，还可以改进材料的光学性质。有色玻璃就是由某些胶态金属氧化物分散于玻璃中制成的。国防工业中有些火药、炸药须制成胶体。一些纳米材料的制备，冶金工业中的选矿，石油原油的脱水，塑料、橡胶及合成纤维等的制造过程都会用到胶体。

4、一般性质

丁达尔效应

丁达尔效应

能发生丁达尔现象(丁达尔效应)，产生聚沉,盐析，电泳，布朗运动等现象，渗析作用等性质。

当阳光从窗隙射入暗室，或者光线透过树叶间的缝隙射入密林中时，可以观察到丁达尔效应;放电影时，放映室射到银幕上的光柱的形成也属于丁达尔效应。

胶体为分散系，是一些具有相同或相似结构的一个集合，存在有数个粒子组成一个胶粒，所以一般1mol的物质形成胶体时，胶粒数(胶体粒子数)小于1mol。

介稳性

胶体的稳定性介于溶液和浊液之间，在一定条件下能稳定存在，属于介稳体系。

胶体具有介稳性的两个原因：

原因一：胶体粒子可以通过吸附而带有电荷，同种胶粒带同种电荷，而同种电荷会相互排斥(要使胶体聚沉，就要克服排斥力，消除胶粒所带电荷)。

原因二：胶体粒子在不停地做布朗运动，与重力作用相同时便形成沉降平衡的状态。

结构

根据法扬斯规则(能与晶体的组成离子形成不溶物的离子将优先被吸附.优先吸附具有相同成分的离子)，胶体粒子是胶粒，胶粒与扩散层在一起组成了胶团，而胶粒又包括胶核与吸附层。

其他

具有聚沉、盐析、电泳现象、渗析等性质。

5、净水原理

化学解释

胶体粒子的直径一般在1nm——100nm之间，它决定了胶体粒子具有巨大的比表面积，吸附力很强，能在水中吸附悬浮固体或色素形成沉淀，从而使水净化，这就是胶体净水的原理。

能在水中自然形成浓度较大的胶体，并且对水质无明显副作用的物质有

(明矾)、FeCl3·6H2O等(注：长期饮用明矾净化的水有引发老年痴呆症等疾病的风险)，这样的物质被称为净水剂，其形成胶体的化学原理是使其发生水解反应。

具体操作

为了回答什么是胶体这一问题，我们做如下实验：将一把泥土放到水中大粒的泥沙很快下沉，浑浊的细小土粒因受重力的影响最后也沉降于容器底部而土中的盐类则溶解成真溶液。但是，混杂在真溶液中还有一些极为微小的土壤粒子它们既不下沉，也不溶解人们把这些即使在显微镜下也观察不到的微小颗粒称为胶体颗粒，含有胶体颗粒的体系称为胶体体系。胶体化学，狭义的说就是研究这些微小颗粒分散体系的科学，通常规定胶体颗粒的大小为1~100nm(按胶体颗粒的直径计)，小于1nm的颗粒为分子或离子分散体系，大于100nm的为粗分散体系。既然胶体体系的重要特征之一是以分散相粒子的大小为依据的，显然，只要不同聚集态分散相的颗粒大小在1~100nm之间则在不同状态的分散介质中均可形成胶体体系。例如，除了分散相与分散介质都是气体而不能形成胶体体系外其余的8种分散体系均可形成胶体体系。

习惯上，把分散介质为液体的胶体体系称为液溶胶如介质为水的称为液溶胶;介质为固态时，称为固溶胶。

由此可见胶体体系是多种多样的.溶胶是物质存在的一种特殊状态，而不是一种特殊物质不是物质的本性。任何一种物质在一定条件下可以晶体的形态存在，而在另一种条件下却可以胶体的形态存在。例如氯化钠是典型的晶体，它在水中溶解成为真溶液若用适当的方法使其分散于苯或醚中，则形成胶体溶液。同样硫磺分散在乙醇中为真溶液，若分散在水中则为硫磺水溶胶。

由于胶体体系首先是以分散相颗粒有一定的大小为其特征的故胶粒本身与分散介质之间必有一明显的物理分界面，这意味着胶体体系必然是两相或多相的不均匀分散体系。

另外，有一大类物质(纤维素、蛋白质、橡胶以及许多合成高聚物)在适当的溶剂中溶解虽可形成真溶液，但它们的分子量很大(常在1万或几十万以上，故称为高分子物质)，因此表现出的许多性质(如溶液的依数性、黏度、电导等)与低分子真溶液有所不同，而在某些方面(如分子大小)却有类似于溶胶的性质，所以在历史上高分子溶液一直被纳入胶体化学进行讨论。30多年来，由于科学迅速地发展，它实际上已成为一个新的科学分支——高分子物理化学，所以2008年以来在胶体表面专著(特别是有关刊物)中，一般不再过多地讨论这方面内容。

6、如何辨别

1.利用丁达尔效应

胶体粒子对光线散射而形成光亮的“通路”的现象，叫做丁达尔现象。(原因是光被胶体粒子散射，而不是胶体粒子本身发光。)

2.胶粒带有电荷

胶粒具有很大的比表面积(比表面积=表面积/颗粒体积)，因而有很强的吸附能力，使胶粒表面吸附溶液中的离子。这样胶粒就带有电荷。不同的胶粒吸附不同电荷的离子。一般说，金属氢氧化物、金属氧化物的胶粒吸附阳离子，胶粒带正电，非金属氧化物、金属硫化物的胶粒吸引阴离子，胶粒带负电。

胶粒带有相同的电荷，互相排斥，所以胶粒不容易聚集，这是胶体保持稳定的重要原因。

由于胶粒带有电荷，所以在外加电场的作用下，胶粒就会向某一极(阴极或阳极)作定向移动，这种运动现象叫电泳。

7、胶体电性

1.正电：

一般来说，金属氢氧化物、金属氧化物的胶体粒子带正电荷，如Fe(OH)3,Al(OH)3,Cr(OH)3,H2TiO3,Fe2O3,ZrO2,Th2O3

2.负电：

非金属氧化物，非金属硫化物，金属硫化物，非金属含氧酸的胶体粒子带负电荷，如

As2S3,Sb2S3,As2O3,H2SiO3,Au,Ag,Pt。(另外土壤粒子也带负电)

3.不带电：像淀粉胶体，聚乙二醇胶体。

4.胶体粒子可以带电荷，但整个胶体呈电中性。

胶体的制备

A物理法：如研磨(制豆浆，研墨)，直接分散(制蛋白质胶体)

B水解法：

如将25毫升的蒸馏水加热至沸腾，再逐滴加入1-2毫升的饱和氯化铁溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色。

相关化学式：FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3HCl

相关离子式：Fe3++3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3H+

注意：1.不可过度加热，否则胶体发生聚沉，生成Fe(OH)3沉淀

2.不可用自来水，自来水中有电解质会使胶体发生聚沉，应用蒸馏水

3.复分解+剧烈震荡法

4.FeCl3不能过量，过量的也能使胶体发生聚沉

5.书写制备胶体的化学方程式时，生成的胶体不加沉淀符号“↓”

6.为了制得浓度较大的胶体，要用FECL3的饱和溶液，一般不用稀溶液。

7.不能用玻璃棒搅拌，否则会使胶体颗粒碰撞成大颗粒形成沉淀。

8、胶体提纯

通常使用渗析法对胶体进行提纯。

渗析又称透析。原理：利用半透膜能透过小分子和小离子但不能透过胶体粒子的性质从溶胶中除掉作为杂质的小分子或离子的过程。

渗析时将胶体溶液置于由半透膜构成的渗析器内，器外则定期更换胶体溶液的分散介质(通常是水)，即可达到纯化胶体的目的。渗析时外加直流电场常常可以加速小离子自膜内向膜外的扩散，为电渗析(electrodialysis)。

利用半透膜的选择透过性分离不同溶质的粒子的方法。在电场作用下进行溶液中带电溶质粒子(如离子、胶体粒子等)的渗析称为电渗析。电渗析广泛应用于化工、轻工、冶金、造纸、海水淡化、环境保护等领域;近年来更推广应用于氨基酸、蛋白质、血清等生物制品的提纯和研究。电渗析器种类较多，W.鲍里的三室型具有代表性，其构造见图。电渗析器由阳极室、中间室及阴极室三室组成，中间DD为封接良好的半透膜，E为Pt、Ag、Cu等片状或棒状电极，F为连接中间室的玻璃管，作洗涤用，S为pH计。电渗析实质上是除盐技术。电渗析器中正、负离子交换膜具有选择透过性，器内放入含盐溶液，在直流电的作用下，正、负离子透过膜分别向阴、阳极迁移。最后在两个膜之间的中间室内，盐的浓度降低，阴、阳极室内为浓缩室。电渗析方法可以对电解质溶质或某些物质进行淡化、浓缩、分离或制备某些电解产品。实际应用时，通常用上百对以上交换膜，以提高分离效率。电渗析过程中，离子交换膜透过性、离子浓差扩散、水的透过、极化电离等因素都会影响分离效率。