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膠體

在化學中，膠體（英語：colloid）或膠體系統（colloidal system），又稱膠態分散體[1]（colloidal dispersion），是一種非均相（英語：Homogeneous and heterogeneous mixtures）的均勻混合物，含有兩種不同相態的物質，被分散的物質稱為分散相（分散質），另一種連續分佈的物質稱為分散介質（分散劑、分散媒）。

直徑 350nm聚合物膠粒（膠體粒子）的布朗運動

分散相可以是由許多原子或分子（103-106個）組成的有界面的粒子（稱作膠粒），大小（直徑）介於 1nm 到 1μm（1000nm） 之間[2][3][4][5][6]，也可以是沒有相界面的大分子或膠束；前者稱為溶膠（sol），後者稱為高分子溶液（macromolecular solution）或締合膠體（association colloid）[7]。

膠體分散系

類型 分散相粒子直徑 分散相 性質 實例
溶膠 1-100nm 膠體粒子 多相，熱力學不穩定系統，擴散慢，不能透過半透膜，形成膠體 金溶膠，氫氧化鐵溶膠
高分子溶液 1-100nm 高（大）分子 多相，熱力學不穩定系統，擴散慢，不能透過半透膜 聚乙烯醇水溶液
締合膠體 1-100nm 膠束 多相，熱力學不穩定系統，膠束擴散慢，不能透過半透膜 表面活性劑水溶液
分散質
氣體 液體  固體
分散劑 氣體 無（氦氣與氙氣在特定條件下不混溶）[8][9] 液態氣溶膠
比如：霧、雲、靄、髮膠		 固態氣溶膠
比如：煙、雲中冰晶、大氣顆粒物
液體 泡沫
比如：生奶油，剃鬚膏		 乳濁液
比如：牛奶、蛋黃醬、護手霜、白乳膠		 溶膠
比如：顏料墨水、血液
固體 固態泡沫
比如：氣凝膠、膨化聚苯乙烯、浮石		 凝膠
比如：肉凍、豆腐[10]、瓊脂、凝膠、果凍		 固態溶膠
比如：蔓越莓玻璃（英語：Cranberry glass）

形成

膠體的類型眾多在自然界和人工體系中都很常見，因此膠體的成因不能一概而論，只能概括為外力將分散相分散於分散介質中。

性質

  • 膠體中的粒子（溶劑粒子）會發生布朗運動。
  • 膠體在光照下可以觀察到廷得耳效應。
  • 膠體粒子可以通過吸附離子而帶有電荷，同種膠體粒子帶有相同電荷。在電場中膠體出現電泳現象，同種膠體粒子會向某一極移動。
  • 膠體有介穩性：由於同種膠體粒子所帶電性相同，在一般的情況下，它們之間的相互排斥阻礙了膠體粒子變大，使其不易聚集；另外，膠體粒子的布朗運動也使得它們不易聚集而沉降。
  • 膠體可以通過濾紙，但無法通過半透膜。

聚沉

膠體粒子是帶電的。當膠體中加入少量電解質溶液時，加入的陽離子或陰離子會中和膠粒所帶的電荷，之後膠體粒子會聚集成為更大的顆粒，形成沉澱。同樣地，當帶有相反電荷的膠體粒子相混合時，也會發生聚沉。加熱或攪拌也能使膠體聚沉。

常見膠體

常見的膠體有氫氧化鋁膠體，氫氧化鐵膠體，碘化銀膠體，矽酸膠體，硬脂酸膠體，肥皂水，豆漿，牛奶，茶，咖啡，雲，霧，墨水等。

應用

  • 利用膠體粒子的帶電性去除大氣中的灰塵（靜電除塵）。
  • 通過添加明礬、硫酸鐵等電解質，去除污水中的膠體物質。
  • 製備納米材料。

參見

註釋

  1. ^ 存档副本. [2024-03-02]. （原始內容存檔於2024-03-02）. 
  2. ^ Richard G. Jones; Edward S. Wilks; W. Val Metanomski (編). Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature (IUPAC Recommendations 2008) 2nd. RSC Publ. 2009: 464. ISBN 978-0-85404-491-7. 
  3. ^ Stepto, Robert F. T. Dispersity in polymer science (IUPAC Recommendations 2009) (PDF). Pure and Applied Chemistry. 2009, 81 (2): 351–353. S2CID 95122531. doi:10.1351/PAC-REC-08-05-02. （原始內容存檔 (PDF)於2022-10-09）. 
  4. ^ Slomkowski, Stanislaw; Alemán, José V.; Gilbert, Robert G. Terminology of polymers
    and polymerization processes in dispersed systems (IUPAC Recommendations 2011)     (PDF). Pure and Applied Chemistry. 2011, 83 (12): 2229–2259. S2CID 96812603. doi:10.1351/PAC-REC-10-06-03. （原始內容存檔 (PDF)於2022-10-09）.     
  5. ^ 宋心琦、王晶等. 化学（必修一）. 人民教育出版社. : 26. ISBN 978-7-107-17648-7. （原始內容存檔於2015-09-28） （中文（中國大陸））. 
  6. ^ 周蕊. 词条详情-中国大百科全书数据库（溶胶）. [2021年8月2日]. 
  7. ^ 《物理化學》天津大學 李松林 周亞平等 2009.5 ISBN 978-7-04-026280-3
  8. ^ de Swaan Arons, J.; Diepen, G. A. M. Immiscibility of gases. The system He-Xe: (Short communication). Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas. 2010, 82 (8): 806–806. ISSN 0165-0513. doi:10.1002/recl.19630820810. 
  9. ^ de Swaan Arons, J.; Diepen, G. A. M. Gas—Gas Equilibria. J. Chem. Phys. 1966, 44 (6): 2322. Bibcode:1966JChPh..44.2322D. doi:10.1063/1.1727043. 
  10. ^ 人民教育出版社. 第二章第一节29页. 化学 必修一 第一版. 北京: 人民教育出版社. 2004. ISBN 9787107176487. OCLC 666547864.  Authors list列表中的|first1=缺少|last1= (幫助)

參考資料

  1. 宋心琦、王晶等. 化学（必修一）. 人民教育出版社. : 26–29. ISBN 978-7-107-17648-7 （中文（中國大陸））. 
  2. 王后雄. 高考完全解读. 接力出版社. : 3–4. ISBN 978-7-80732-617-5 （中文（中國大陸））. 

延伸閱讀

  • Lyklema, J. 「Fundamentals of Interface and Colloid Science」, vol.2, page.3.208, 1995
  • Hunter, R.J. "Foundations of Colloid Science", Oxford University Press, 1989
  • Dukhin, S.S. & Derjaguin, B.V. "Electrokinetic Phenomena", J.Willey and Sons, 1974
  • Russel, W.B., Saville, D.A. and Schowalter, W.R. 「Colloidal Dispersions」, Cambridge, 1989 University Press
  • Kruyt, H.R. 「Colloid Science」, Elsevier: Volume 1, Irreversible systems, 1959
  • Dukhin, A.S. and Goetz, P.J. "Ultrasound for characterizing colloids", Elsevier, 2002
  • Chemistry The Central Science, 7th Ed. by Rodil,Ma.Lourdes C. ISBN 013533480

外部連結


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