中文名：溶胶

所属学科：化学、物理

应用学科：化学

直径：1-100nm

分类：气体固体液体

光学性质

图1

丁达尔效应就是光的散射现象，它的产生与分散质离子的大小和入射光的波长有关。当溶质粒子大于入射光波长，如粗分散系主要发生光的反射，观察不到散射光，所以无丁达尔现象；当溶质粒子小于入射光的波长，如胶体溶液中溶胶粒子直径为1~100nm，小于可见光波长(400~760nm)，当可见光通过溶胶时，散射现象十分明显。真溶液中由于分散粒子太小，散射现象很弱。所以丁达尔效应是溶胶独有的光学性质。

动力学性质

图2

布朗运动的产生，是分散体系中分散质离子受周围分散剂分子不断撞击的结果。粗分散机体系中，粒子较大，每一瞬间可以从各个方向受到无数次的冲击，结果冲击都互相抵消，难以推动颗粒运动，即使这些撞击力不能完全抵消，由于颗粒的质量大，产生的运动也不易被察觉到。但是，对于较小的溶胶离子，每一瞬间受到的冲击次数要少得多，不易彼此完全抵消，撞击力的合力在不同瞬间的大小和方向都不同，因此，溶胶颗粒就会发生不断改变方向和速度的布朗运动。

溶胶粒子的布朗运动导致它具有扩散作用，可以自发地从粒子浓度大的区域向浓度小的区域扩散，只是溶胶粒子比一般分子或离子要大得多，因而扩散较慢。

电学性质

在外加电场下，溶胶粒子在分散剂的定向移动称为电泳，带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动。

例如，将新鲜的深红棕色Fe(OH)₃溶胶加入U型电泳管中，并在溶胶上面缓缓加入少量水，出现清洗的界面。当插入电极接通直流电源，发现U形关内阴极一边溶胶-水界面上升，阳极一边溶胶-水界面下降，这表明通往阴极的Fe(OH)₃溶胶粒子是带正电荷的。如果用As₂S₃溶胶做同样的电泳实验，会得到相反的结果，说明As₂S₃溶胶粒子带负电。

因为溶胶的胶粒具有很大的表面积，总是有聚集成更大的颗粒的倾向。当颗粒达到一定程度以后就要沉淀，所以他是不稳定的。溶胶中粒子合并、长大这一过程叫做聚沉。聚沉可以有各种原因，其中电解质的作用人们了解的最多。

电解质的聚沉作用

溶胶对电解质很敏感，加入极少量的电解质就可以引起溶胶聚沉。电解质的聚沉能力用聚沉值表示。聚沉值是一定条件下刚刚足以引起某种溶胶聚沉的电解质浓度，一般用 mmol/dm³ 表示。

研究发现，决定电解质的聚沉能力的是电解质中与溶胶电荷相反的离子的价态，而离子种类则影响不大。

由表可见，一价、二价三价无机离子的聚沉能力的差别。电解质的聚沉能力主要由异号离子的价态决定，价态越高聚沉能力越大。这一规律称为叔尔采—哈迪（Schulze—Hardy）规则。

两种电解质的混合物对溶胶的聚沉的研究指出，两种与溶胶粒子相反电荷的离子对溶胶的聚沉作用有时有加和性，有时又是相互对抗的。例如，向As2S₃负溶胶中加入少量的LiCl后再加入MgCl2使As2S3聚沉，发现这时MgCl₂用量远远大于单独使用MgCl₂。说明锂离子和镁离子对于As2S3聚沉作用是彼此对抗的

两种溶胶仅以某一特定比例混合时才会完全聚沉，将极少量的一种溶胶加入另一种溶胶并不发生聚沉。具体特定比例的存在原因仍在研究。

稳定性

从热力学的角度来看，溶胶是高度分散的多相体系，分散相具有极大的界面，因此具有极大的表面能，溶胶体系不是真正的稳定体系。

但是短时间内小粒子不会自动合并使得体系能量降低的原因正是胶体具有稳定性，原因有三个：一是布朗运动和扩散作用阻止了胶粒的下沉，所以重力、沉降、对流都足以使得粒子之间具有许多相遇的机会，说明溶胶就有动力学稳定性。二是同种电荷的排斥作用，同一种溶胶的胶核粒子和扩散层带有同种电荷，当两个胶粒间的距离缩短到它们的扩散层部分重叠时，包围着胶核粒子的双电层的静电作用会阻碍粒子的充分接近，阻止了溶胶粒子的凝结合并，使之稳定。三是溶剂化作用，吸附层中离子的水化作用使得胶体被水包围，溶胶粒子周围形成了一层溶剂化保护膜，因而既可以降低胶粒的表面能，也会阻止胶粒之间的相互接近，因此胶体具有一定的稳定性。

为了得到溶胶，我们需要制备与净化。

制备

由于制备溶胶要求分散质以交替状态分布于介质中，而且这种分散体系能在稳定剂存在下能够稳定下来。从粒子大小看，由于溶胶粒子小于可滤出的粒子，而大于一般溶液的小分子，故可采用两种途径达到：将大块物质利用胶体磨等手段，磨成直径0.1—1μm的粒子，即分散法；或使更小粒子凝聚成胶体粒子，即凝聚法。

分散法：可以采取机械研磨，超声作用，电分散或化学法等。

凝聚法：使小分子聚集成胶体粒子最简单的办法是更换溶剂法，例如将乙醇的硫磺溶液倒入水中，形成硫磺的水溶液；也可以利用化学反应生成难溶性产物。在此，难溶性化合物从饱和溶液中析出的过程中，使其停留在胶粒大小阶段。因为晶体粒子成长决定于两个因素：晶核生长速度W和晶体生长速度Q，所得粒子分散度与W/Q之比值成正比，那些有利于晶核大量生长而减慢晶体生长速度的因素都有利于溶胶形成（不利于得到大晶体）

净化

用各种方法制得的溶胶都会含有一定的电解质分子或离子的杂质。这些杂质会影响溶胶的稳定性，因而需要净化。一般有两种方法：

透析法：利用溶胶粒子不能透过半透膜的性质，分离出电解质。透析时将溶胶装在透析袋中，并将其放入流水。长时间后，大部分电解质穿过膜随水流去。可以通过检查膜外流水中的离子来监视透析情况。

超过滤法：胶体粒子可以透过滤纸，用半透膜代替滤纸，在减压或加压下使得溶胶过滤，可以将溶胶与其中小分子杂质过滤开来。