引入
为什么光束穿过雾气时能看到一条光路?这属于什么现象?
胶体和溶液、浊液有什么区别?
活性炭为什么能吸附色素和异味?
胶体是一种介于溶液和浊液之间的分散系。从牛奶到血液,从墨水到烟雾,胶体在日常生活中无处不在。表面化学则研究物质界面的特殊性质,与催化、吸附、润湿等现象密切相关。
正文
定义
胶体是分散质粒子直径在 之间的分散系。
表面化学研究物质表面（界面）上发生的物理化学现象,包括吸附、催化、润湿等。
分散系的分类
| 分散系 | 分散质粒子直径 | 特征 | 例子 |
|---|---|---|---|
| 溶液 | 均一、稳定、透明 | 食盐水 | |
| 胶体 | 均一、较稳定 | 氢氧化铁胶体、淀粉溶液 | |
| 浊液 | 不均一、不稳定 | 泥浆水、油水混合物 |
胶体的分类
| 分类依据 | 类型 | 说明 | 例子 |
|---|---|---|---|
| 分散质状态 | 气溶胶 | 分散质为气体 | 烟、雾、云 |
| 液溶胶 | 分散质为液体 | 牛奶 | |
| 固溶胶 | 分散质为固体 | 有色玻璃 | |
| 分散剂状态 | 溶胶 | 分散剂为液体 | 胶体 |
| 凝胶 | 半固态 | 果冻、硅胶 | |
| 泡沫 | 分散剂为气体 | 剃须泡沫 |
胶体的性质
丁达尔效应
当一束光线穿过胶体时,从垂直方向可以观察到一条光亮的”通路”,这就是丁达尔效应。
**原因:**胶体粒子大小与可见光波长相近,能散射光线。溶液中粒子太小,散射很弱;浊液粒子太大,主要反射光线。
**应用:**区分溶液和胶体;检验空气中的粉尘。
布朗运动
胶体粒子在分散剂中做无规则的布朗运动,这是胶体稳定存在的原因之一（粒子不会因重力沉降）。
电泳
胶体粒子带有电荷,在电场中会定向移动。
- 金属氢氧化物胶体（如 ）带正电荷
- 非金属氧化物胶体（如硅酸胶体）带负电荷
**电泳的应用:**静电除尘、电泳涂装、生物化学中分离蛋白质。
聚沉
加入电解质或加热可以破坏胶体的稳定性,使胶体粒子聚集沉降。
| 方法 | 原理 |
|---|---|
| 加入电解质 | 电解质离子中和胶粒表面电荷 |
| 加入带相反电荷的胶体 | 正负电荷互相中和 |
| 加热 | 增大布朗运动,粒子碰撞加剧 |
应用:
- 明矾净水: 水解生成 胶体,吸附水中悬浮物后聚沉
- 制豆腐:向豆浆（胶体）中加入盐卤（电解质）使蛋白质聚沉
- 三角洲的形成:河水中的泥沙胶体遇到海水（电解质）聚沉
胶体的制备
胶体的制备:
向沸水中逐滴加入饱和 溶液:
注意:不能搅拌,不能加热过久,否则会聚沉。
表面化学基础
表面张力
液体表面的分子受到液体内部分子的吸引,有向内部收缩的趋势,表现为表面张力。
- 表面张力使液体表面积趋于最小（水滴呈球形）
- 加入表面活性剂可降低表面张力
吸附
定义
吸附是物质（吸附质）在固体或液体表面（吸附剂）上富集的现象。
| 类型 | 作用力 | 特点 |
|---|---|---|
| 物理吸附 | 范德华力 | 可逆、多层、热效应小 |
| 化学吸附 | 化学键 | 不可逆、单层、热效应大 |
常见吸附剂:
| 吸附剂 | 特点 | 应用 |
|---|---|---|
| 活性炭 | 比表面积大,多孔 | 净水、除味、防毒面具 |
| 硅胶 | 吸湿性强 | 干燥剂 |
| 分子筛 | 孔径均一 | 气体分离、催化 |
| 氧化铝 | 极性吸附剂 | 色谱法固定相 |
表面活性剂
表面活性剂分子同时含有亲水基团和疏水基团,能在界面定向排列,降低表面张力。
| 基团 | 特点 |
|---|---|
| 亲水基 | 、、 等 |
| 疏水基 | 长链烃基 |
**应用:**肥皂、洗衣粉、乳化剂、润湿剂。
**胶束:**当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度（CMC）时,分子聚集成球形胶束,疏水基向内,亲水基向外。这是肥皂去污的化学原理——油脂被包裹在胶束内部,被水带走。
引出
为什么纳米材料的研究与胶体化学密切相关?
催化剂为什么通常做成多孔结构?
乳浊液和胶体有什么区别?