第十二章 一门古老 而又年轻的科学。
有史以前，我们的祖先就会制造陶器；汉 朝已能利用纤维造纸；后汉时又发明了墨； 其他像做豆腐、面食以及药物的制剂等等在 我国都有悠久的历史，这些成品及其制作过 程都与胶体化学密切相关。
1809年，俄国化学家Scheele发现了土粒 的电泳现象；
1871年 Rayleigh 对非导电的、球形粒子的 稀溶胶系统，导出了单位体积溶胶的散射强度：
I＝9π 2V 2C 24l 2

n2 n02 n2 2n02
2
1

cos2

I0
I ：散射光强 ；
I0 : 入射光强；
V ：一个粒子的体积； C ：单位体积中的粒子数；
3）缔合胶体— 分散相为表面活性剂缔合形成的 胶束，分散相与分散介质间有很好的亲和性， 也是均相热力学稳定系统。
表 12.0.2 分散系统按聚集状态分类
分散介质 气 液
固
分散相
液 固
气 液 固
气 液 固
名称 气溶胶
泡沫 乳状液 溶胶或悬浮液
固溶胶
实例
云、雾、喷雾 烟、粉尘
肥皂泡沫 牛奶、含水原油 金溶胶、油墨、泥浆
1829年英国植物学家Brown观察到花粉的 布朗运动。次后，许多人相继制备了各种溶 胶，并研究了它们的性质。
胶体化学作为一门学科来说，它的历史 比较一致的看法是从1861年开始的，创始人 是英国科学家Thomas Graham，他系统研究 过许多物质的扩散速度，并首先提出晶体和 胶体（colloid）的概念，制定了许多名词用 来形容他所发现的事实。
泡沫塑料 珍珠、蛋白石 有色玻璃、某些合金
憎液溶胶 分散相与分散介质之间有相界面 液溶胶
亲液溶胶 均相，无相界面 高分子溶液
胶体的分类:
Fe(OH)3 AgI胶体
淀粉 胶体
雾、 云、 烟
有 色 玻 璃
Fe(OH)3 AgI胶体
分散体系通常有三种分类方法： •真溶液
按分散相粒子的大小分类： •胶体分散体系 •粗分散体系
§12.1 胶体分散系统及其基本性质
胶体化学研究的对象是粒子直径至少在某个 方向上在 1 nm ~ 1μm 之间的分散系统。
分散系统：一种或几种物质分散在另一种物 质之中所构成的系统；
分 散 相：被分散的物质； 分散介质：另一种连续分布的物质
真溶液
根据分散相的
大小，可分为： 胶体分散系统 粗分散系统
1907年，德国化学家Ostwald创办了第一个胶 体化学的专门刊物——《胶体化学和工业杂 志》，因而许多人把这一年视为胶体化学正 式成为一门独立学科的一年。
接着Freundlich和Zsigmondy先后出版了他们 的名著《毛细管化学》（1909）和《胶体化 学》（1902）。
近几十年来，
•由于实验技术的不断发展（像超离心机、 光散色、X射线、多种电子显微镜、红外 线以及各种能谱等的应用），又使胶体和 表面化学在微观研究中跃进了一大步。
现今我们所用的一些名词，如溶胶 （sol）、凝胶（gel）、胶溶（peptization）、 渗析（dialysis）、离浆（syneresis）都是 Graham提出的。
尽管在这一时期积累了大量的经验和知 识，但胶体化学真正为人们所重视并获得较 大的发展是从1903年开始的。
这时 Zsigmondy（德）发明了超显微镜，肯 定了溶胶的一个根本问题——体系的多相性， 从而明确了胶体化学是界面化学。
胶体溶液 丁达尔效应可用来区分
小分子真溶液
但粒子的直径不是越大越容易产生丁达尔效应： 当粒子粒径 d > 波长时，发生光的反射； 当粒子粒径 d < 波长时，发生光的散射。
可见光的波长：400 ~ 760 nm 胶体粒子直径：1 ~ 1000 nm 胶体系统可发生光散射
2. Rayleigh 公式
•液溶胶 按分散相和介质的聚集状态分类： •固溶胶
•气溶胶
按胶体溶液的稳定性分类： •憎液溶胶 •亲液溶胶
§12.2 胶体系统的光学性质 1、Tyndall（丁达尔）效应
1869年 Tyndall发现胶体系统有光散射现象
丁达尔效应：在暗室里，将一束聚集的光投射到胶体系统 上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一 个发亮的光柱，其中并有微粒闪烁。
胶体化学是物理化学的一个重要分支。它 所研究的领域是化学、物理学、材料科学、生 物化学等诸多学科的交叉与重叠，它已成为这 些学科的重要基础理论。
胶体化学的理论和技术现在已广泛应用于 化工、石油开采、催化、涂料、造纸、农药、 纺织、食品、化妆品、染料、医药和环境保护 等工业部门和技术领域。
胶体系统的光学性质 胶体系统的动力性质 胶体系统的电学性质 憎液溶胶的胶团结构 憎液溶胶的稳定理论－DLVO理论 憎液溶胶的聚沉 乳状液
丁达尔效应是由于胶体粒子发生光散射而引起的
光散射：分子吸收一定波长的光，形成电偶极子， 由其振荡向各个方向发射振动频率与入
射光频率相同的光。
系统完全均匀：所有散射光相互抵消， 看不到散射光；
系统不均匀：散射光不会被相互抵消， 可看到散射光。
胶体系统的丁达尔效应是其高度的分散性和 多相不均匀性的反应。
胶体系统中的分散相可以是一种物质，也可以是多种 物质，可以是由许多原子或分子组成的粒子，也可以是一 个大分子。
胶体系统通常还可分为三类：
1）溶胶 — 分散相不溶于分散介质，有很大的相 界面，很高的界面能，因此是热力学不稳定 系统；
2）高分子溶液— 以分子形式溶于介质，没有相 界面，为均相热力学稳定系统；
: 入射光波长
l : 观测距离；
n : 分散相的折射率； n0：分散介质的折射率；
：散射角(观测方向与入射光之间的夹角)；
I＝
9π 2V 2C
24l 2

表 12.0.1 分散系统的分类及特征
系统 真溶液 胶体系统 粗分散系统
分散相粒子 直径 d
实例
各种分子、原子、离子溶液
d < 1 nm 如 乙 醇 水 溶 液 、NaCl 水 溶 液 、
空气等
1<d <1000 nm d > 1000 nm
各种溶胶 如 AgI、Al(OH)3 水溶胶等
乳状液、悬浮液、泡沫 如牛奶、豆浆、泥浆等