即：表面积缩小过程是自发过程。 故：液体呈球形是自发过程。*
dS＜0，对固体物质同样适用*。
高度分散的溶胶比表面大，所以表面能也大， 它们有自动聚积成大的颗粒而减小表面积的趋势， 称为聚结不稳定。属于热力学不稳定体系。
高分子化合物溶液的分散相粒子大小在胶体范围 内，属于胶体溶液。其分散相是以单个分子分散在介 质中，为均相分散系。是热力学稳定系统。
1×10-3 2.4×108 3×103 3×103 2.2×10-2
1×10-5 2.4×1014 3×105 3×105 2.2×100
1×10-7 2.4×1020 3×107 3×107 2.2×102
系统表面能和表面积的关系为*：dG表=dS S ---系统表面积， ---比表面自由能， 若dG表＜0，则dS＜0，
基础化学 第五章 胶体
研究内容：
涉及物理学中的光学、电学、流体力学和流变 学，同时还涉及表面化学、电化学。
从应用来说，遍及生命现象（血液、骨组织、 细胞膜）、材料（陶瓷、水泥、纤维、塑料、多孔 吸附剂、有色玻璃以及微米与纳米材料）、食品 （牛奶、啤酒、面包）、能源（油、气的地质勘探、 钻井、采油、储运，石油炼制、油品回收、乳化和 破乳等）、环境（烟雾、除尘、污水处理）等各领 域。因此，虽然历史上曾称为胶体化学，现在则将 这一学科称为胶体科学。
1.分散度(degree of dispersion)
分散相在分散介质中比表面(specific surface
area) 来表示。
比表面 (S0)：是指单位体积物质所具有的表面积。
S0 = S/V S-----总表面积
(5-1) V -----体积
总表面积越大，分散度越大，比表面也越大*。
溶胶的性质
光学性质 ------Tyndall效应
溶
胶 的
动力学性质 ------Brown运动
性 质
电泳(electrophoresis)
电学性质
电渗(electroosmosis)
一、溶胶的基本性质 1. 溶胶的光学性质—Tyndall Effect
2.溶胶的动力学性质—Brown Movement
【内容提要】
❖ 第一节 胶体分散系 ❖ 第二节 溶胶 ❖ 第三节 高分子溶液 ❖ 第四节 表面活性剂和乳状液
第一节 胶体分散系
一、胶体分散系的制备
胶体分散系包括溶胶(sol)、高分子溶液(macromolecular solution)和缔合胶体(associated colloid) 。
胶体分散系的分散相粒子的大小介于1nm～ 100nm之间。
气相
液相
图5-1 液体内部及表层分子 受力情况示意图
水滴分散后表面积和表面能的变化*
半径r/(cm)
分散后水 总表面积 比表面* 总表面自由 的滴数(n) s/(cm2) s0/(cm-1) 能 G总/(J)
1×0.62
1
4.83
4.83 3.2×10-5
1×10-1 2.4×102 3×10 3×10 2.2×10-4
胶体是自然界中存在的一种分散体系*。 胶体是物质的一种分散体系，通常规定胶体颗 粒的大小为1～100nm，因此，胶体体系是物质的一 种特殊状态，而不是特殊的物质。任何一种物质在 一定条件下可以晶体的形式存在，在另一种条件下 却可以胶体的形态存在。 例如：构成机体组织和细胞的基础物质蛋白质、 核酸、糖原等都是胶体物质；体液如血液、细胞液 等具有胶体的性质；许多药物*以胶体形式进行生产 和使用。因此，医学生有必要学习胶体的有关知识。
缔合胶体：是由溶液中的表面活性剂分子（具有 亲水的极性基团和亲油的烃基*的两亲分子）超过某 一特定浓度，分子在溶液内部缔合形成分子集团,即 所谓“胶团”或“胶束”作为分散相粒子形成的分散 系。
表面活性物质的这种缔合作用是自发的和可逆的, 因而与溶胶不同，缔合胶体是热力学稳定体系。
第二节 溶胶
溶胶的胶粒是由数目巨大的原子 （或分子、离子）构成的聚集体。直径 为1～100nm的胶粒分散在分散介质中， 形成热力学不稳定性分散系统。多相性、 高度分散性和聚结不稳定性是溶胶的基 本特性，其光学性质、动力学性质和电 学性质都是由这些基本特性引起的。
由于介质分子的热运动不断地撞击着胶体粒子 所引起的现象称Brown运动。*
3. 溶胶的电学性质 • 电泳
electrophoresis 在外电场作用下， 带电胶粒在介质中 定向移动的现象称 电泳。
3. 溶胶的电学性质 • 电渗
electroosmosis 在外电场作用下，液 体介质通过多孔膜向 其所带电荷相反的电 极方向定向移动的现 象。
气溶胶：烟、粉尘；雾*等。 固溶胶：珍珠、某些宝石、有色玻璃等。 液溶胶*：Fe(OH)3溶胶、碘化银溶胶等。
总之，溶胶是由分散相高度分散到介质中所 形成的多相分散系统*。
高度分散，使得分散相的表面积急剧增大。
例如：边长为1cm立方体的表面积是6cm2，当 它分散为1012个小立方体*，总体积不变，而总表面 积却增大为60 000cm2。
表5-1 一些胶体的例子
表5-1 一些胶体的例子
分散介质 分散相
名称
气体
液体
气溶胶
气体
固体
气溶胶
液体
气体
泡沫胶
液体
液体
乳状液
液体
固体
溶胶
固体
液体
凝胶
固体
固体
固体溶胶
实例
雾 烟* 生奶油 牛奶 油漆 果冻 红宝石玻璃
胶体分散系的制备方法：分散法和凝聚法， 前者是使大粒子变小，后者是使较小的粒子凝聚 成胶体粒子。
当物质形成高度分散系统时，因表面积大大增 加，表面性质就十分突出。*
2.表面自由能(surface free energy)
任何两相的界面分子与其相内部的分子所处状 况不同，它们的能量也不同。
例如：在液、气两相中（图5-1）。 可见，表层分子比内部分子多出一部分能量， 称为表面能（表面自由能）*。
研磨法
分散法
超声波法 胶磨法
电弧法
凝聚法
物理凝聚法 化学凝聚法
二、胶体分散系的表面特性*
界面与表面：对于相互接触的不同聚集状态 的物质，相与相之间的边界皆称界面，相界面上 发生的物理化学现象统称为界面现象*。
固相或液相与其蒸汽或与空气相接触的界面 习惯上称为表面*，一般在要求不严格的情况下界 面与表面可以通用。