3、胶体体系
❖ 气、固、液三相除气－气外，形成8种胶体体系
分散介质 气 气 液 液 液 固 固 固
分散相 液 固 气 液 固 气 液 固
状态 云雾 烟，高空灰尘 泡沫 乳状液 墨汁、金溶胶 泡沫塑料、 水凝胶（超强吸水剂） 合金、宝石
4、分 类
分散介质
气溶胶
❖ 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为 固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有 气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一 体系，不属于胶体范围.
过半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性 和乳光现象。
（2）多相不均匀性 具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结构
复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子大小 不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。
（3）热力学不稳定性
因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不稳 定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自动聚 结成大粒子。
II：如氢氧化铁、蛋白质等， 其溶液不能透过半透膜，蒸 干后，以粘稠形式出现。
胶体
Thomas Graham 实验
实验现象
1）糖、无机盐、尿素等溶液，扩散快，易从羊皮纸渗 析出来； 2）明胶、氢氧化铝、硅酸等，扩散慢，不能或难以渗 析出来。
Thomas Graham 实验
若将待测溶液蒸去水分后：
❖A. 固-固溶胶 如:有色玻璃，不完全互溶的合金 ❖B. 固-液溶胶 如:珍珠，某些宝石 ❖C. 固-气溶胶 如:泡沫塑料，沸石分子筛
5、说 明
❖ （1）胶体是物质存在的一种状态，不是一种特 殊的物质。
❖ （2）胶体体系是两相或多相的不均匀分散体系。 ❖ （3）高分子溶液在某些方面有类似与胶体的性
特性
粗分散 体系
胶体
分子分散 体系
大于0.1微 热力学不稳定，动力学也不稳定，不 米 扩散，不渗析，在显微镜下可见
10-9m～ 10-7m
<10-9m
热力学不稳定，但动力学稳定，扩散 慢，不渗析，能通过滤纸，在超显微 镜下可见
热力学稳定的均相体系，能透过半透 膜，在超显微镜下不可见
2、特 点
（1）特有的分散程度 粒子的大小在10-9~10-7 m之间，因而扩散较慢，不能透
❖ A. 气-固溶胶 如 :烟，含尘的空气
❖ B. 气-液溶胶 如 :雾，云
液溶胶
❖ 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为 不同状态时，则形成不同的液溶胶：
❖A.液-固溶胶 如油漆，AgI溶胶 ❖B.液-液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液 ❖C.液-气溶胶 如泡沫
固溶胶
❖ 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为 不同状态时，则形成不同的固溶胶：
质，但已成为新学科——高分子物理化学。
三、胶体与石油工程的关系
❖ 1、油田的发现
❖2、钻井 钻井液 完井、固井
❖ 3、采油：油气水、多孔介质与液相的相互作用。
一次采油 二次采油
三次采油
压裂
❖ 4、增产增注措施
酸化
三、胶体与石油工程的关系
❖ 5、油水井的正常维护
防腊 防砂 化学堵水 稠油降粘
❖ 6、油气集输
一、基本概念
❖ 胶体化学：是研究胶体体系的科学。它是物理化 学的一个重要分支。随着胶体化学的发展，它已 经成为一门独立的学科。
❖ 表面化学：研究发生在表面或界面上的物理和化 学现象的一门科学。是胶体化学的分支。
二、胶体体系
❖1、定义： 分散相粒子半径在1 ~100 nm 的分 散体系。
名称
粒子大小
四、胶体化学的发展史
❖ 1861年，英国科学家Graham系统研究，区分晶体和胶体的概念， 提出名词，如：胶体 、溶胶、凝胶、胶溶、渗析等。
1861年
半透 膜
溶 液
Resul ts
水 Thomas Graham 实验
I:一些物质，如氯化钠等无 机盐，可以透过半透膜，溶 液蒸干后，溶质以晶体形式 析出。 晶体
近现代 纳米材料的 应用，为胶体化 学的发展提供了 新的方向。
ห้องสมุดไป่ตู้
五.胶体化学研究的对象
❖研究对象： 溶胶、高分子溶液、表面活性剂溶液
在胶体化学中，人们不仅要研究这些体系的基本性质， 而且要研究与其基本性质相联系的许多实际问题。例如： ❖ (1)明矾为什么能净水？ ❖ (2)肥皂为什么能去污？ ❖ (3)向高空抛撒的粉剂为什么能人工降雨？ ❖ (4)鱼汤为什么能“冻”起来？ ❖ (5)含水原油如何脱水？ ❖ (6)农业中除草保熵？ …………………… 所有这些问题， 都需要用胶体与表面化学理论来解释。
破乳 乳化
四、胶体化学的发展史
史 前：陶器
汉 朝：纤维造纸
古
一
老
后 汉：墨的发明、豆腐制作
八
而
六
年 轻
古 埃 及：木材浸水膨胀来破裂山岩
的 科
瑞 典：化学家Scheele于1777年木炭
学
吸附气体实验
一 年 以 前
俄罗斯：1809年化学家Рейсс土粒的电泳现象
英国：1829年Brown发现了Brown运动
〖教学重点〗 胶体的制备方法及原理；胶体的性质；胶
体稳定性；表面现象及应用；吸附作用原理及 应用；表面活性剂的性质和分类；表面活性剂 在油田中的应用。
〖难点〗 胶体的电学性质、DLVO理论，表面活性剂的
Gibbs吸附方程及应用，Langmuir等温吸附式及 应用；HLB值的计算与应用
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第一章 绪论
• 前者 (扩散快者)：易于成晶体析出； • 后者 (扩散慢者)：大多成无定型的胶状物；Graham首先 提出这种胶状物为 “胶体”，其溶液叫作 “溶胶” 。
四、胶体化学的发展史
1903年 超显微镜的 发明，为胶体化 学的发展，提供 了新的研究手段 。
1907年 德国化学家 Ostwald创办了 《胶体化学和工 业杂志》。
章节结构
第一章 绪论 第二章 胶体的制备和性质 第三章 凝胶 第四章 界面现象和吸附
第五章 表面活性剂 第六章 乳状液
〖教学目的〗本课程为石油工程专业的必修课，其 目
的是使学生掌握胶体与表面化学的基本 原理和基本理论，为其它专业课的学习 奠定坚实的理论基础。
〖要
求〗主要是通过本课程的学习，使学生掌握 胶体与表面化学原理在石油工程中的应 用，用胶体化学理论解释油田开发中的 一些现象，用胶体与表面化学原理解决 油田开发中所遇到的一些问题。
东北石油大学石油工程学院
一、基本概念
化学
无机化学 有机化学 物理化学 分析化学
一、基本概念
❖ 相：体系中物理化学性质完全相同的均匀部分 ❖ 界面：相与相的交接面 ❖ 表面：一相为气相的界面 ❖ 比表面：单位体积或重量物体的表面积。
S0=S/V 对于立方体：S0=6L2/L3=6/L 对于球体 ：S0=3/R