搜索
胶体化学与表面化学1110712胡景皓胶体化学是胶体体系的科学，随着胶体化学的迅速发展，它已成为一门独立的学科。这是因为有一方面由于胶体现象很复杂，有它自己独特的规律性；它在科学研究方面发挥着巨大的作用；不仅如此，它与无机化学、材料化学等相关学科也有着密切关系，如利用微乳技术制取纳米颗粒、利用溶胶—凝胶法制压电陶瓷等。胶体体系的重要特点之一，是具有很大的表面积。任何表面，在通常情况下实际上都是界面，如水面即液体与气体的界面、桌面即固体与气体的界面等，在任何两相界面上都可以发生复杂的物理或化学现象，总称为表面现象，也就是界面现象。胶体化学中所说的界面现象，不仅包括物体表面上发生的物理化学现象以及物体表面分子（或原子）和内部的有什么不同，而且还包括一定量的物体经高度分散后（这时表面积将强烈增大）给体系的性质带来怎样的影响，例如粉尘为什么会爆炸、小液珠为什么能成球、汞的小液滴在洁净玻璃上成球而水的小液滴铺展、活性炭为什么能脱色等等，这些问题都与界面现象有关。界面现象涉及的范围很广，研究界面现象具有十分重要的意义。表面化学就是研究表面现象的一门学科，从历史角度看，表面化学是胶体化学的一个重要分支，也是其中最重要的一个部门，二者密切相关。胶体化学与表面化学内容包括胶体的制备和性质、凝胶、界面现象和吸附、乳状液的基本知识及其应用，如丁达尔现象、电泳及电渗、双电层结构和相应电位分布、双电层理论、DLVO理论、表面张力产生原因及肥皂去污等原理。胶体的制备与性质和表面现象是胶体化学最核心内容。胶体的制备与性质包括胶体的运动性质、光学性质、电学性质、流变性质、制备及净化方法及胶团的结构和与其相关的双电层理论及模型等相关内容：由于胶粒对光的散射作用产生了丁达尔现象；由于不同溶胶中胶粒的大小不同，使之对透过其中的光的散射、反射作用不同，故使溶胶产生各种颜色；由于胶粒带电的性质使之产生了电泳及电渗现象；由于它带电的性质又产生了双电层理论；又由于它带电的性质引出了DLVO理论及对其聚沉性的研究；在外力作用下胶体具有流变性质，所谓流变性，是指物质在外力作用下的流动和变形的性质。分散系统的流变性质非常重要。许多重要的生产问题如油漆、钻井液、陶土的成型等都与之有关，其中有牛顿流体和几种非牛顿流体，如塑性流体和触变流体。表面现象包括液体的表面张力产生的原因（包括对毛细作用的解释）、吸附作用及五种吸附等温线、吸附剂原理及吸附剂应用的相关内容：像活性炭、分子筛之所以能够起到脱色、选择性的吸附某种特殊物质等作用，就是因为它们都具有很大的表面积。球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积／体积）与直径成反比。随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。对直径大于0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计，当尺寸小于0.1微米时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100平方米，这时的表面效应将不容忽略，巨大的表面积使物质具有许多宏观物质不具有的特殊性质。不仅因为有巨大的表面积，孔的结构大小、吸附剂本身性质、环境的温度压力等因素对吸附作用也有重要影响。表面活性剂在现实中有广泛的应用。如亲水或亲油表面活性剂具有增溶作用、润湿和渗透作用、乳化和破乳作用、发泡和消泡作用及去污作用。表面活性剂的HLB值即表面活性剂的亲水亲油性是选择表面活性剂的重要依据，根据HLB值的计算及测定，HLB值越小，活性剂的亲油性越强，HLB值越大，活性剂的亲水性越强。乳状液既有其自身特点，又与表面活性剂有密切联系，如农药的乳化。为使少量原药能够均匀地喷洒在大面积的农作物上，必须将原药制成各种制剂，如乳剂、胶悬剂、颗粒剂等、再直接喷撒(如粉剂)或用大量水稀释后喷洒使用。绝大多数原药是油溶性的，不能直接使用，因而制备各种制剂(粉剂除外)时都需加入表面活性剂，通过乳化、增溶、分散、润滑等作用，使原药在加水稀释时能均匀地分散在水中，形成乳状液。同时，表面活性剂还可使农药在植物上润湿铺展有利于药剂渗透到害虫栖息处，并粘附在虫体、菌体上，以充分发挥药效。微乳状液是乳状液的一种形式，在许多科学领域都有广泛的应用，如纳米颗粒的制备。