胶体溶液 分散相粒子直径在1~100nm之间的分散系称为胶体分散系。根据分散介质的状态不 同可分为固溶胶、气溶胶、液溶胶三类，如下表。其中固体物质分散在水中所形成的胶体溶 液，就是我们通常所说的溶胶，也是本章研究的重点。 表技分散相和分散介质的聚集状态对语胶分散系统的分类 分散相 分散介质 名称 实例 气 泡沫，如肥皂泡 液溶胶(sol) 乳状液，如牛奶、石油 悬浮液，溶胶，如泥浆，Fe(OH)s溶胶 气 面包，浮石，泡沫塑料 固溶胶 珍珠，某些宝石 (solodsol) 固 某些合金，有色玻璃 气 2 气溶胶 云，雾 (aerosol) 固 烟，尘 一、胶团的结构 溶胶的许多性质与其内部结构有关，我们认为胶团是由胶粒和扩散层构成的，胶粒又由 胶核和吸附层两部分构成。胶核是胶团的核心部分，是由许多分子、原子或离子形成的固态 微粒，常具有晶体结构，有很大的表面积，可以从周围的介质中选择性吸附某种离子。通常， 胶核优先选择吸附与其自身相同的离子，这些离子决定溶胶所带电荷的种类，称为电位腐子。 电位离子为阳离子时，胶粒带正电：电位离子为阴离子时，胶粒带负电。电位离子与介质中 的反离子（与电位离子带相反电荷的离子）存在静电引力，使一部分反离子紧靠在胶核表面 与电位离子牢固地结合在一起，形成吸附层。胶核和吸附层形成胶粒。还有一部分反离子呈 扩散状态分布在胶粒周围，即为扩散层。胶粒和扩散层形成一个电中性的胶团。 现以AgNO,的稀溶液和KI的稀溶液反应生成Ag溶胶为例，来讨论胶团的结构。此反 应生成的Ag分子聚结成非常小的胶核，如图6-1所示，m表示胶核中所含AgI的分子数 通常是一个很大的数值（约在10左右）。若制备Ag时K1溶液是过量的，则胶核优先吸 附与它相近的r离子，表示胶核所吸附的离子数，因此形成负溶胶，上离子是电位离子
胶体溶液 分散相粒子直径在 1～100nm 之间的分散系称为胶体分散系。根据分散介质的状态不 同可分为固溶胶、气溶胶、液溶胶三类，如下表。其中固体物质分散在水中所形成的胶体溶 液，就是我们通常所说的溶胶，也是本章研究的重点。 表 按分散相和分散介质的聚集状态对溶胶分散系统的分类 分散相 分散介质 名称 实例 气 液 液溶胶（sol） 泡沫，如肥皂泡 液 乳状液，如牛奶、石油 固 悬浮液，溶胶，如泥浆，Fe(OH)3 溶胶 气 固 固溶胶 （solodsol） 面包，浮石，泡沫塑料 液 珍珠，某些宝石 固 某些合金，有色玻璃 气 气 气溶胶 （aerosol） — 液 云，雾 固 烟，尘 一、胶团的结构 溶胶的许多性质与其内部结构有关，我们认为胶团是由胶粒和扩散层构成的，胶粒又由 胶核和吸附层两部分构成。胶核是胶团的核心部分，是由许多分子、原子或离子形成的固态 微粒，常具有晶体结构，有很大的表面积，可以从周围的介质中选择性吸附某种离子。通常， 胶核优先选择吸附与其自身相同的离子，这些离子决定溶胶所带电荷的种类，称为电位离子。 电位离子为阳离子时，胶粒带正电；电位离子为阴离子时，胶粒带负电。电位离子与介质中 的反离子（与电位离子带相反电荷的离子）存在静电引力，使一部分反离子紧靠在胶核表面 与电位离子牢固地结合在一起，形成吸附层。胶核和吸附层形成胶粒。还有一部分反离子呈 扩散状态分布在胶粒周围，即为扩散层。胶粒和扩散层形成一个电中性的胶团。 现以 AgNO3的稀溶液和 KI 的稀溶液反应生成 AgI 溶胶为例，来讨论胶团的结构。此反 应生成的 AgI 分子聚结成非常小的胶核，如图 6-1 所示，m 表示胶核中所含 AgI 的分子数， 通常是一个很大的数值（约在 103 左右）。若制备 AgI 时 KI 溶液是过量的，则胶核优先吸 附与它相近的 I -离子，n 表示胶核所吸附的 I -离子数，因此形成负溶胶，I -离子是电位离子
溶液中与电位离子电性相反的K(反离子)，一方面受电位离子的吸引有靠近胶核的趋势， 另一方面由于本身的热运动有远高胶核的趋势，当两种作用达到平衡时，(-x)的K受电 位离子的吸引而被束缚在固体表面，一起形成吸附层，胶核和吸附层构成胶粒。在吸附层外 面，还有x的K+疏散地分布在胶粒周围，形成一个扩散层。胶粒和扩散层在一起总称胶团 胶粒和扩散层的电荷相反，电量相等，整个胶闭显电中性。由于离子的溶剂化，因此胶粒和 胶团也是溶剂化的。在溶胶中胶粒是独立运动的单位，通常所说的溶胶带电，是指胶粒而言。 当K过量时形成的Ag的胶团结构如下图所示。 K+K KK一 Agl 胶粒 一胶团 图AgI胶团结构示意图 当KI过量时，AgI胶团的结构表示式为 [Agan·(n-xKr·xK 胶核吸附层 扩散层 胶粒（带负电） 胶团（电中性） 胶团没有固定的直径和质量，同一种溶胶的m值也不是一个固定的数值。不同溶胶的 胶团有不同的形状，例如聚苯乙烯溶胶的胶团接近球状，而F©(O溶胶为针状，V:O5溶胶 为带状等。 二、溶胶的性质 溶胶分散相粒子直径在1~l00m之间，是许多分子、原子或离子的集合体，高度分散 在不相溶的介质中。尽管表面看来溶胶是貌似均匀的溶液，而实际上粒子和介质之间存在着 明显的物理分界面，是超微不均匀的系统。由于溶胶的多相性、高分散性和不稳定性，导致 溶胶在光学、动力学和电学方面具有一系列特殊的性质。 (一)溶胶的光学性质（丁铎尔现象） 1869年，英国物理学家Tyndall发现，在暗室中用一束会聚的光线照射溶胶时，从入射 光垂直的侧面可以观察到溶胶中有一条明亮的光柱（乳光）（如下图所示），这种现象称为
溶液中与电位离子电性相反的 K+（反离子），一方面受电位离子的吸引有靠近胶核的趋势， 另一方面由于本身的热运动有远离胶核的趋势，当两种作用达到平衡时，（n-x）的 K+受电 位离子的吸引而被束缚在固体表面，一起形成吸附层，胶核和吸附层构成胶粒。在吸附层外 面，还有 x 的 K+疏散地分布在胶粒周围，形成一个扩散层。胶粒和扩散层在一起总称胶团。 胶粒和扩散层的电荷相反，电量相等，整个胶团显电中性。由于离子的溶剂化，因此胶粒和 胶团也是溶剂化的。在溶胶中胶粒是独立运动的单位，通常所说的溶胶带电，是指胶粒而言。 当 KI 过量时形成的 AgI 的胶团结构如下图所示。 图 AgI 胶团结构示意图 当 KI 过量时，AgI 胶团的结构表示式为： [(AgI)m·n I - ·(n-x)K+ ] x- ·xK+ 胶核 吸附层 扩散层 胶粒（带负电） 胶团（电中性） 胶团没有固定的直径和质量，同一种溶胶的 m 值也不是一个固定的数值。不同溶胶的 胶团有不同的形状，例如聚苯乙烯溶胶的胶团接近球状，而 Fe(OH)3溶胶为针状，V2O5 溶胶 为带状等。 二、溶胶的性质 溶胶分散相粒子直径在 1～100nm 之间，是许多分子、原子或离子的集合体，高度分散 在不相溶的介质中。尽管表面看来溶胶是貌似均匀的溶液，而实际上粒子和介质之间存在着 明显的物理分界面，是超微不均匀的系统。由于溶胶的多相性、高分散性和不稳定性，导致 溶胶在光学、动力学和电学方面具有一系列特殊的性质。 （一）溶胶的光学性质（丁铎尔现象） 1869 年，英国物理学家 Tyndall 发现，在暗室中用一束会聚的光线照射溶胶时，从入射 光垂直的侧面可以观察到溶胶中有一条明亮的光柱（乳光）（如下图所示），这种现象称为 胶核 胶粒 胶团
丁锋尔现象。其他分散系统也会产生这种现象，但是远不如溶肢显著，因此可以利用丁锋尔 现象区分溶胶和真溶液。 丁铎尔现象的实质是胶粒对光的强烈散射。当光束照射分散系统时，可以发生光的吸收、 散射、反射和折射几种情况。若分散相粒子大于入射光的波长，则光线主要以一定角度从粒 子表面反射或折射出来，粗分散体系就属于这种情况：若分散相粒子远小于光波的波长，则 光线绕过粒子前进而不受阻碍（真溶液）：若分散粒子的大小和光波波长接近或稍小时，光 线产生散射。溶胶粒子的大小在1~100m之间，与普通光波波长接近，因此当光线照射到 溶胶时能产生散射光，在与光束垂直的侧面能看到一道明亮的光柱，发生丁锋尔现象 光束 光束 溶液 溶胶 图溶胶的丁每尔现象 (二)溶胶的动力学性质（布朗运动） 1.布朗运动 1827年，英国植物学家BOwm(布朗)用显微镜观察到悬浮在水面的花粉微粒不断地 作无规则运动。后来的实验证实，不仅花粉颗粒，其他悬浮在流体中的微粒也表现出这种无 规则运动，如悬浮在空气中的尘埃。人们把微粒在分散介质中不断地做无规则的运动称为布 朗运动（如下图所示）。1903年Zsigmondy(齐格蒙第)发明了超显微镜，观察到溶胶中的 胶体粒子在分散介质中也作这种无规则运动，并得出结论：粒子越小，布朗运动越激烈，其 运动的激烈程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。 布朗运动是溶胶分散系统的重要动力学性质之一，是不断运动的介质分子对胶粒冲击的 结果。对于很小但又远远大于液体介质分子的胶粒来说，由于不断受到不同方向、不同速度 的液体分子的冲击，受到的力不平衡（如下图所示），所以时刻以不同的方向、不同的速度 作无规则的运动
丁铎尔现象。其他分散系统也会产生这种现象，但是远不如溶胶显著，因此可以利用丁铎尔 现象区分溶胶和真溶液。 丁铎尔现象的实质是胶粒对光的强烈散射。当光束照射分散系统时，可以发生光的吸收、 散射、反射和折射几种情况。若分散相粒子大于入射光的波长，则光线主要以一定角度从粒 子表面反射或折射出来，粗分散体系就属于这种情况；若分散相粒子远小于光波的波长，则 光线绕过粒子前进而不受阻碍（真溶液）；若分散粒子的大小和光波波长接近或稍小时，光 线产生散射。溶胶粒子的大小在 1～100nm 之间，与普通光波波长接近，因此当光线照射到 溶胶时能产生散射光，在与光束垂直的侧面能看到一道明亮的光柱，发生丁铎尔现象。 图 溶胶的丁铎尔现象 （二）溶胶的动力学性质（布朗运动） 1．布朗运动 1827 年，英国植物学家 Brown（布朗）用显微镜观察到悬浮在水面的花粉微粒不断地 作无规则运动。后来的实验证实，不仅花粉颗粒，其他悬浮在流体中的微粒也表现出这种无 规则运动，如悬浮在空气中的尘埃。人们把微粒在分散介质中不断地做无规则的运动称为布 朗运动（如下图所示）。1903 年 Zsigmondy（齐格蒙第）发明了超显微镜，观察到溶胶中的 胶体粒子在分散介质中也作这种无规则运动，并得出结论：粒子越小，布朗运动越激烈，其 运动的激烈程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。 布朗运动是溶胶分散系统的重要动力学性质之一，是不断运动的介质分子对胶粒冲击的 结果。对于很小但又远远大于液体介质分子的胶粒来说，由于不断受到不同方向、不同速度 的液体分子的冲击，受到的力不平衡（如下图所示），所以时刻以不同的方向、不同的速度 作无规则的运动。 光束 溶液 溶胶 光束
图布朗运动示意图 图液体分子对胶粒的冲击 2.扩散 胶粒的热运动在微观中表现为布朗运动，在宏观上表现为扩散和渗透作用。设在如下图 的容器内盛有溶胶，在某一截面AB的两边所盛溶胶的浓度不同，c>2。由于布朗运动，从 宏观上可观察到胶粒从浓度大的区域自动向浓度低的区域迁移的现象，这就是扩散作用，简 称扩散。 图扩散作用和渗通压 由于胶粒不能透过半透膜，而介质分子或外加的电解质离子可以透过半透膜，所以介质 分子或外加的电解质离子有从化学势高的一方向化学势低的一方自发渗透的趋势。假设在上 图中的AB截面是半透膜，则胶粒不能透过半透膜，而离子、溶剂分子将通过半透膜自右往 左从低浓度区(c2)向高浓度区（©）方向渗透，可以利用这种性质除去溶胶中混有的离子、 小分子杂质，此过程称为渗析（或透析）。渗析时将胶体溶液置于由半透膜构成的渗析器内， 器外则定期更换胶体溶液的分散介质（通常是水），即可达到纯化胶体的目的（如下图）。 医学上，利用人工合成的高分子半透膜制成人工肾，帮助肾病忠者清除血液中的毒素，净化 血液，并达到纠正水电解质及酸碱平衡的目的。 半透膜 淀粉胶体和食盐溶液 蒸馏水 田透折现象
图 布朗运动示意图 图 液体分子对胶粒的冲击 2．扩散 胶粒的热运动在微观中表现为布朗运动，在宏观上表现为扩散和渗透作用。设在如下图 的容器内盛有溶胶，在某一截面 AB 的两边所盛溶胶的浓度不同，c1>c2。由于布朗运动，从 宏观上可观察到胶粒从浓度大的区域自动向浓度低的区域迁移的现象，这就是扩散作用，简 称扩散。 图 扩散作用和渗透压 由于胶粒不能透过半透膜，而介质分子或外加的电解质离子可以透过半透膜，所以介质 分子或外加的电解质离子有从化学势高的一方向化学势低的一方自发渗透的趋势。假设在上 图中的 AB 截面是半透膜，则胶粒不能透过半透膜，而离子、溶剂分子将通过半透膜自右往 左从低浓度区（c2）向高浓度区（c1）方向渗透，可以利用这种性质除去溶胶中混有的离子、 小分子杂质，此过程称为渗析（或透析）。渗析时将胶体溶液置于由半透膜构成的渗析器内， 器外则定期更换胶体溶液的分散介质（通常是水），即可达到纯化胶体的目的（如下图）。 医学上，利用人工合成的高分子半透膜制成人工肾，帮助肾病患者清除血液中的毒素，净化 血液，并达到纠正水电解质及酸碱平衡的目的。 图 透析现象 半透膜 蒸馏水 淀粉胶体和食盐溶液
3.沉降与沉降平衡 由于重力作用，悬浮在分散介质中的颗粒逐渐下沉的现象称为沉降。例如我们熟知的粗 分散系统一一泥沙的悬浮液，放置一段时间后泥沙会全部沉降下来。而溶胶是高度分散系统， 一方面胶粒受重力作用而下降，导致底部的粒子浓度增大：另一方面布朗运动引起的扩散作 用促使底部的粒子向上浮，力求浓度均一。当沉降和扩散这两种效应相反的力相等时，胶粒 的分布达到平衡，形成了一定的浓度梯度，这种状态称为沉降平衡（如下图）。溶胶粒子的 沉降和扩散都很慢，要达到沉降平衡往往需要很长的时间，一般粒子越小，建立平衡所需的 时间越长。 图沉降平衡 (三)溶胶的电学性质（电泳现象） 在外电场的作用下，带电胶粒在介质中定向移动的现象，称为电泳。如下图所示，在( 型管中装入红棕色的F©OH川溶胶，小心地在两液面上加一层NaCI溶液（用于导电），使 溶胶与NaC1溶液间有一清晰的界面，然后在两个管口分别插入正、负电极，接通直流电源， 可观察到负极一侧溶胶的界面上升，正极一侧的界面下降，表明F©(OH胶体粒子在电场的 作用下定向向负极移动，(OH胶粒带正电荷。根据胶体粒子在电泳时移动的方向，就可 以确定它们所带的电荷符号，带正电的胶粒电泳时移向负极，带负电的胶粒电泳时移向正极。 实验证明，Fc(OHg、A(OH等碱性溶胶带正电，而金、银、铝、AsS、硅酸等溶胶以及淀 粉颗粒、微生物等带负电荷 胶粒带电的主要原因是胶体粒子选择性地吸附带电离子和胶粒表面分子的解离。 稀的NaCI溶液 电前 通电后 图电泳现象
3．沉降与沉降平衡 由于重力作用，悬浮在分散介质中的颗粒逐渐下沉的现象称为沉降。例如我们熟知的粗 分散系统——泥沙的悬浮液，放置一段时间后泥沙会全部沉降下来。而溶胶是高度分散系统， 一方面胶粒受重力作用而下降，导致底部的粒子浓度增大；另一方面布朗运动引起的扩散作 用促使底部的粒子向上浮，力求浓度均一。当沉降和扩散这两种效应相反的力相等时，胶粒 的分布达到平衡，形成了一定的浓度梯度，这种状态称为沉降平衡（如下图）。溶胶粒子的 沉降和扩散都很慢，要达到沉降平衡往往需要很长的时间，一般粒子越小，建立平衡所需的 时间越长。 图 沉降平衡 （三）溶胶的电学性质（电泳现象） 在外电场的作用下，带电胶粒在介质中定向移动的现象，称为电泳。如下图所示，在 U 型管中装入红棕色的 Fe(OH)3 溶胶，小心地在两液面上加一层 NaCl 溶液（用于导电），使 溶胶与 NaCl 溶液间有一清晰的界面，然后在两个管口分别插入正、负电极，接通直流电源， 可观察到负极一侧溶胶的界面上升，正极一侧的界面下降，表明 Fe(OH)3 胶体粒子在电场的 作用下定向向负极移动，Fe(OH)3 胶粒带正电荷。根据胶体粒子在电泳时移动的方向，就可 以确定它们所带的电荷符号，带正电的胶粒电泳时移向负极，带负电的胶粒电泳时移向正极。 实验证明，Fe(OH)3、Al(OH)3 等碱性溶胶带正电，而金、银、铝、As2S3、硅酸等溶胶以及淀 粉颗粒、微生物等带负电荷。 胶粒带电的主要原因是胶体粒子选择性地吸附带电离子和胶粒表面分子的解离。 图 电泳现象 — + — + 通电后 铂电极 稀的 NaCl 溶液 溶胶 通电前
电泳的应用相当广泛，在生物化学中常用电泳分离各种氨基酸和蛋白质等，医学上利用 纸电泳可以协助诊断患者是否有肝硬变等疾病，在石油工业中利用电泳实现原油乳状体系的 油水分离，陶瓷工业中高岭土的精炼以及金属表面的电泳镀漆等也应用到电泳的作用。 三、溶胶的稳定性和聚沉 (一)溶胶的稳定性 溶胶是高度分散的多相系统，拥有巨大的表面积和较高的表面能，属于热力学不稳定系 统。但事实证明，用适当的方法制取的溶胶在相当长的时间内能比较稳定的存在，例如法拉 第所制的红色金溶胶，静置数十年后才聚沉。那么是什么原因可以使溶胶稳定存在？溶胶之 所以具有相对的稳定性，主要有以下三方面原因： 1.布朗运动 由于布朗运动产生的扩散作用能克服重力场的影响而不下沉，使溶胶具有动力稳定性。 2.胶粒带电 在相同条件下，同一种溶胶中的胶粒带同种电荷，同性相斥，可阻止胶粒相互碰撞聚结 成大颗粒沉淀。胶粒带电荷越多，溶胶越稳定。胶粒带电是胶体稳定的一个主要因素。 3.溶剂化膜（水化膜） 吸附在胶粒表面上的离子都是溶剂化离子，对溶剂分子有一定的吸附能力，能在胶粒周 围形成具有一定强度和弹性的溶剂化膜（水化膜），这层溶剂化膜阻止了胶粒之间直接接触， 使胶粒彼此隔开不易相互聚集而沉降。溶剂化膜越厚，溶胶越稳定 (二)溶胶的豪沉 溶胶的稳定性是相对的、哲时的、有条件的，一旦溶胶的稳定因素被减弱或消除，分散 的胶粒就会相互聚结变大而发生沉淀。这种胶体粒子聚集成较大的颗粒而沉降的过程称为溶 胶的聚沉。能使胶体粒子发生聚沉的方法主要有： 1.加入少量电解质 溶胶对外加电解质十分敏感，加入少量电解质就能使溶胶发生聚沉。这是因为电解质影 响胶粒的扩散双电层结构，电解质的加入使扩散层中的反离子受电解质中相同符号离子的排 斥而进入吸附层，导致胶粒所带的电荷减少甚至被中和，胶粒间的斥力减小，溶剂化膜也随 之变薄，从而使胶粒从溶胶中凝聚而沉淀析出。例如往F(OH:溶胶加入少量的硫酸钾或硫 酸铵溶液，溶胶会立即发生聚沉作用，析出红棕色的F(OH沉淀。 需要指出的是，只有当外加电解质的浓度达到一定程度，才能使溶胶明显聚沉。不同电 解质对溶胶的聚沉能力不同，通常用聚沉值来表示电解质的聚沉能力。所谓聚沉值是指在
电泳的应用相当广泛，在生物化学中常用电泳分离各种氨基酸和蛋白质等，医学上利用 纸电泳可以协助诊断患者是否有肝硬变等疾病，在石油工业中利用电泳实现原油乳状体系的 油水分离，陶瓷工业中高岭土的精炼以及金属表面的电泳镀漆等也应用到电泳的作用。 三、溶胶的稳定性和聚沉 （一）溶胶的稳定性 溶胶是高度分散的多相系统，拥有巨大的表面积和较高的表面能，属于热力学不稳定系 统。但事实证明，用适当的方法制取的溶胶在相当长的时间内能比较稳定的存在，例如法拉 第所制的红色金溶胶，静置数十年后才聚沉。那么是什么原因可以使溶胶稳定存在？溶胶之 所以具有相对的稳定性，主要有以下三方面原因： 1．布朗运动 由于布朗运动产生的扩散作用能克服重力场的影响而不下沉，使溶胶具有动力稳定性。 2．胶粒带电 在相同条件下，同一种溶胶中的胶粒带同种电荷，同性相斥，可阻止胶粒相互碰撞聚结 成大颗粒沉淀。胶粒带电荷越多，溶胶越稳定。胶粒带电是胶体稳定的一个主要因素。 3．溶剂化膜（水化膜） 吸附在胶粒表面上的离子都是溶剂化离子，对溶剂分子有一定的吸附能力，能在胶粒周 围形成具有一定强度和弹性的溶剂化膜（水化膜），这层溶剂化膜阻止了胶粒之间直接接触， 使胶粒彼此隔开不易相互聚集而沉降。溶剂化膜越厚，溶胶越稳定。 （二）溶胶的聚沉 溶胶的稳定性是相对的、暂时的、有条件的，一旦溶胶的稳定因素被减弱或消除，分散 的胶粒就会相互聚结变大而发生沉淀。这种胶体粒子聚集成较大的颗粒而沉降的过程称为溶 胶的聚沉。能使胶体粒子发生聚沉的方法主要有： 1．加入少量电解质 溶胶对外加电解质十分敏感，加入少量电解质就能使溶胶发生聚沉。这是因为电解质影 响胶粒的扩散双电层结构，电解质的加入使扩散层中的反离子受电解质中相同符号离子的排 斥而进入吸附层，导致胶粒所带的电荷减少甚至被中和，胶粒间的斥力减小，溶剂化膜也随 之变薄，从而使胶粒从溶胶中凝聚而沉淀析出。例如往 Fe(OH)3溶胶加入少量的硫酸钾或硫 酸铵溶液，溶胶会立即发生聚沉作用，析出红棕色的 Fe(OH)3 沉淀。 需要指出的是，只有当外加电解质的浓度达到一定程度，才能使溶胶明显聚沉。不同电 解质对溶胶的聚沉能力不同，通常用聚沉值来表示电解质的聚沉能力。所谓聚沉值是指在一
定条件下使一定量的溶胶完全聚沉所需电解质的最小浓度，单位mmoL',聚沉值是聚沉能 力的倒数，聚沉值越小，聚沉能力越大。研究结果表明，电解质对溶胶的聚沉能力，主要取 决于电解质中与胶粒带相反电荷离子（即反离子）的荷电数，反离子的总价数越高，聚沉能 力越强。例如，对于AlO正溶胶，聚沉能力：KFe(CN%K2SO+>NaCl。而对于As2S,负 溶胶，聚沉能力：AICl>CaCl>NaCl:KSO>NaCL。 2.加热 许多溶胶加热时会发生聚沉，因为温度升高，加快了胶粒的运动速度，增大了相互碰撞 的机会，同时又削弱了胶核对离子的吸附作用，减少了胶粒所带的电荷，间接导致胶粒水化 膜变满，从而胶粒更容易聚集成大颗粒而聚沉。例如将AsS,溶胶加热至沸腾时，就会有黄 色As2S3沉淀析出。 3.加入带相反电荷的溶胶 将胶粒带相反电荷的溶胶相互混合，也会发生聚沉，溶胶的这种聚沉现象称为相互聚沉。 与电解质的聚沉作用不同之处在于它对两种溶胶的用量严格控制，只有两者所带的电荷量恰 能中和时，才能发生聚沉，否则只能发生部分聚沉，甚至不聚沉。例如把F©(O川（正溶胶） 溶胶加到AsS;(负溶胶)溶胶中，两者的电荷相互中和，就会聚沉。明矾净水是溶胶相互 聚沉作用的实例，明矾KA1(SO212HO]在水中水解产生A1(OH3正溶胶与泥水中的SiO: 负溶胶相互聚沉，另外由于A(OH絮状沉淀有吸附作用，两种作用结合就能将污物清除， 达到净水目的 高分子化合物溶液 一般有机化合物的相对分子质量不超过1000，而高分子化合物的相对分子质量可高达 几百万。巨大的分子量是高分子化合物具有独特性质的根源。高分子化合物的相对分子质量 虽然很大，但组成并不复杂，它们的分子往往都是由特定的结构单元通过共价键多次重复连 接而成。由于各类物质的分子链长度和链节的结合方式不同，则形成线状或分枝状结构的高 分子化合物。 高分子化合物又可按来源不同，分为天然的和合成的两类。常见的天然高分子化合物有 蛋白质、明胶、淀粉、核酸、纤维素。常见的合成高分子化合物有合成纤维、橡胶和聚乙烯 塑料等。 一、高分子化合物溶液的特性
定条件下使一定量的溶胶完全聚沉所需电解质的最小浓度，单位 mmol·L-1。聚沉值是聚沉能 力的倒数，聚沉值越小，聚沉能力越大。研究结果表明，电解质对溶胶的聚沉能力，主要取 决于电解质中与胶粒带相反电荷离子（即反离子）的荷电数，反离子的总价数越高，聚沉能 力越强。例如，对于 Al2O3 正溶胶，聚沉能力：K3[Fe(CN)6]>K2SO4>NaCl。而对于 As2S3负 溶胶，聚沉能力：AlCl3> CaCl2> NaCl； K2SO4>NaCl。 2．加热 许多溶胶加热时会发生聚沉，因为温度升高，加快了胶粒的运动速度，增大了相互碰撞 的机会，同时又削弱了胶核对离子的吸附作用，减少了胶粒所带的电荷，间接导致胶粒水化 膜变薄，从而胶粒更容易聚集成大颗粒而聚沉。例如将 As2S3 溶胶加热至沸腾时，就会有黄 色 As2S3 沉淀析出。 3．加入带相反电荷的溶胶 将胶粒带相反电荷的溶胶相互混合，也会发生聚沉，溶胶的这种聚沉现象称为相互聚沉。 与电解质的聚沉作用不同之处在于它对两种溶胶的用量严格控制，只有两者所带的电荷量恰 能中和时，才能发生聚沉，否则只能发生部分聚沉，甚至不聚沉。例如把 Fe(OH)3（正溶胶） 溶胶加到 As2S3 （负溶胶）溶胶中，两者的电荷相互中和，就会聚沉。明矾净水是溶胶相互 聚沉作用的实例，明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在水中水解产生 Al(OH)3 正溶胶与泥水中的 SiO2 负溶胶相互聚沉，另外由于 Al(OH)3 絮状沉淀有吸附作用，两种作用结合就能将污物清除， 达到净水目的。 高分子化合物溶液 一般有机化合物的相对分子质量不超过 1000，而高分子化合物的相对分子质量可高达 几百万。巨大的分子量是高分子化合物具有独特性质的根源。高分子化合物的相对分子质量 虽然很大，但组成并不复杂，它们的分子往往都是由特定的结构单元通过共价键多次重复连 接而成。由于各类物质的分子链长度和链节的结合方式不同，则形成线状或分枝状结构的高 分子化合物。 高分子化合物又可按来源不同，分为天然的和合成的两类。常见的天然高分子化合物有 蛋白质、明胶、淀粉、核酸、纤维素。常见的合成高分子化合物有合成纤维、橡胶和聚乙烯 塑料等。 一、高分子化合物溶液的特性
高分子化合物的分子比较大，单个分子的大小就能达到胶体颗粒大小的范围，在合适的 介质中高分子化合物能以分子状态自动分散成均匀的溶液，并表现出胶体的一些性质，如不 能透过半透膜，扩散速度慢等。但由于高分子在溶液中是以单分子存在的，其结构与胶体颗 粒不同，对分散介质有强烈的亲和能力，和分散介质之间没有界面，所以高分子化合物溶液 与溶胶也有区别，并具有特殊的性质。其特性如下： (一)稳定性大 高分子化合物溶液属于均相、稳定体系。在溶剂不蒸发的情况下，长期放置不沉淀。高 分子化合物溶液的稳定性与其本身的结构有关，由于高分子化合物中常含有大量的-0日、 COOH、-NH,等亲水基团，因此对分散介质有较强的亲合力，属于热力学稳定分散系统。当 高分子化合物溶于水中时，在其表面上吸引水分子形成一层牢周的水化膜，这层水化膜的厚 度和紧密程度都要比溶胶粒子与水形成的水化膜大得多，这是高分子化合物稳定性的重要因 素。 (二)黏度大 高分子化合物溶液的黏度较一般真溶液和溶胶大得多。这种现象与高分子化合物的结构 及质点间的相互作用相关。由于高分子化合物具有线状或分枝状结构，在溶液中能牵引分散 介质使它运动困难，以及高分子化合物高度溶剂化，自由流动的溶剂减少，因而黏度较大。 如，若在苯中溶入1%gg)的橡胶，该溶液黏度要比纯苯的黏度大十多倍。 实验表明，高分子溶液的黏度随着分子的大小与特性、溶剂的性质、溶液的浓度和温度 等不同而不同。当高分子溶液的浓度增加时，其黏度急刷上升。当升高温度时，分子的热运 动加快，消除了分子间力，网状结构受到破坏，则会使其黏度降低。 (三)盐析 加入少量电解质就能使溶胶聚沉。而对于高分子溶液来说，加入少量电解质时，它的稳 定性并不会受到影响，需要加入大量的电解质，才能使它发生聚沉。高分子化合物溶液的这 种聚沉的现象称为盐析。发生盐析作用的主要原因是去水化。 溶胶和高分子化合物溶液发生聚沉对电解质的需求之所以差别很大，是因为二者稳定的 主要因素不同：溶胶稳定的主要因素是胶粒带电，电解质中和电荷的能力很强，只需加入少 量电解质就能中和胶粒所带的电荷：而高分子化合物溶液稳定的主要因素是其表面有一层牢 固致密的水化膜，必须加入大量的电解质破坏水化膜而使高分子化合物聚沉
高分子化合物的分子比较大，单个分子的大小就能达到胶体颗粒大小的范围，在合适的 介质中高分子化合物能以分子状态自动分散成均匀的溶液，并表现出胶体的一些性质，如不 能透过半透膜，扩散速度慢等。但由于高分子在溶液中是以单分子存在的，其结构与胶体颗 粒不同，对分散介质有强烈的亲和能力，和分散介质之间没有界面，所以高分子化合物溶液 与溶胶也有区别，并具有特殊的性质。其特性如下： （一）稳定性大 高分子化合物溶液属于均相、稳定体系。在溶剂不蒸发的情况下，长期放置不沉淀。高 分子化合物溶液的稳定性与其本身的结构有关，由于高分子化合物中常含有大量的–OH、– COOH、–NH2 等亲水基团，因此对分散介质有较强的亲合力，属于热力学稳定分散系统。当 高分子化合物溶于水中时，在其表面上吸引水分子形成一层牢固的水化膜，这层水化膜的厚 度和紧密程度都要比溶胶粒子与水形成的水化膜大得多，这是高分子化合物稳定性的重要因 素。 （二）黏度大 高分子化合物溶液的黏度较一般真溶液和溶胶大得多。这种现象与高分子化合物的结构 及质点间的相互作用相关。由于高分子化合物具有线状或分枝状结构，在溶液中能牵引分散 介质使它运动困难，以及高分子化合物高度溶剂化，自由流动的溶剂减少，因而黏度较大。 如，若在苯中溶入 1%(g/g)的橡胶，该溶液黏度要比纯苯的黏度大十多倍。 实验表明，高分子溶液的黏度随着分子的大小与特性、溶剂的性质、溶液的浓度和温度 等不同而不同。当高分子溶液的浓度增加时，其黏度急剧上升。当升高温度时，分子的热运 动加快，消除了分子间力，网状结构受到破坏，则会使其黏度降低。 （三）盐析 加入少量电解质就能使溶胶聚沉。而对于高分子溶液来说，加入少量电解质时，它的稳 定性并不会受到影响，需要加入大量的电解质，才能使它发生聚沉。高分子化合物溶液的这 种聚沉的现象称为盐析。发生盐析作用的主要原因是去水化。 溶胶和高分子化合物溶液发生聚沉对电解质的需求之所以差别很大，是因为二者稳定的 主要因素不同：溶胶稳定的主要因素是胶粒带电，电解质中和电荷的能力很强，只需加入少 量电解质就能中和胶粒所带的电荷；而高分子化合物溶液稳定的主要因素是其表面有一层牢 固致密的水化膜，必须加入大量的电解质破坏水化膜而使高分子化合物聚沉
不同种类和浓度的电解质，盐析的能力不同。不同的高分子化合物溶液盐析时，要求的 电解质浓度也不同，盐析所需电解质的最小浓度称为盐析浓度。利用这一性质可对蛋白质进 行分离。 (四)溶解过程的可逆性 高分子化合物能自动溶解在溶剂里形成真溶液。用烘干、蒸发或聚沉的方法能将高分子 化合物从它的溶液里分离出来。若再加入溶剂又能自动溶解，得到原来状态的真溶液，即它 的溶解过程是可逆的。而胶体溶液聚沉后，加入溶剂却不能再恢复原来的状态。 高分子化合物溶液和溶胶、小分子溶液主要性质的区别见下表。 表高分子化合物濬液与溶胶、小分子落液的性质对比 性质 溶胶 高分子化合物溶液小分子溶液 胶粒大小 1-100nm 1-100nm <Inm 分散相存在单元 多分子组成 单分子 单分子 扩散速度 慢 慢 快 能否透过半透膜 不能 不能 冬 是否热力学稳定体系 不是 是 是 Tyndall效应 微弱 微弱 黏度 小 大 小 对外加电解质 敏感 不太敏感 不敏感 聚沉后再加分散介质 不可逆 可逆 可逆 二、高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用 (一)高分子化合物对溶胶的絮凝作用 在溶胶中加入极少量的高分子化合物，可导致溶胶迅速沉淀，沉淀呈疏松的棉絮状，这 类沉淀称为絮凝物(oc,这种现象称为絮凝作用(flocculation)。能产生絮凝作用的高分子化 合物称为絮凝剂。 高分子对胶粒的絮凝作用与电解质的聚沉作用完全不同，由电解质所引起的聚沉过程比 较缓慢，所得到的沉淀颗粒紧密、体积小，这是由于电解质压缩了溶胶粒子的扩散双电层所 引起的。高分子的絮凝作用则是由于高分子化合物数量极少，吸附了溶胶粒子以后，高分子 化合物本身的链段旋转和运动，将胶粒聚集在一起而产生沉淀
不同种类和浓度的电解质，盐析的能力不同。不同的高分子化合物溶液盐析时，要求的 电解质浓度也不同，盐析所需电解质的最小浓度称为盐析浓度。利用这一性质可对蛋白质进 行分离。 （四）溶解过程的可逆性 高分子化合物能自动溶解在溶剂里形成真溶液。用烘干、蒸发或聚沉的方法能将高分子 化合物从它的溶液里分离出来。若再加入溶剂又能自动溶解，得到原来状态的真溶液，即它 的溶解过程是可逆的。而胶体溶液聚沉后，加入溶剂却不能再恢复原来的状态。 高分子化合物溶液和溶胶、小分子溶液主要性质的区别见下表。 表 高分子化合物溶液与溶胶、小分子溶液的性质对比 性质 溶胶 高分子化合物溶液 小分子溶液 胶粒大小 1~100nm 1~100nm <1nm 分散相存在单元 多分子组成 单分子 单分子 扩散速度 慢 慢 快 能否透过半透膜 不能 不能 能 是否热力学稳定体系 不是 是 是 Tyndall 效应 强 微弱 微弱 黏度 小 大 小 对外加电解质 敏感 不太敏感 不敏感 聚沉后再加分散介质 不可逆 可逆 可逆 二、高分子化合物对溶胶的絮凝和稳定作用 （一）高分子化合物对溶胶的絮凝作用 在溶胶中加入极少量的高分子化合物，可导致溶胶迅速沉淀，沉淀呈疏松的棉絮状，这 类沉淀称为絮凝物(floc)，这种现象称为絮凝作用(flocculation)。能产生絮凝作用的高分子化 合物称为絮凝剂。 高分子对胶粒的絮凝作用与电解质的聚沉作用完全不同，由电解质所引起的聚沉过程比 较缓慢，所得到的沉淀颗粒紧密、体积小，这是由于电解质压缩了溶胶粒子的扩散双电层所 引起的。高分子的絮凝作用则是由于高分子化合物数量极少，吸附了溶胶粒子以后，高分子 化合物本身的链段旋转和运动，将胶粒聚集在一起而产生沉淀
絮凝作用具有迅速、彻底、沉淀疏松、过滤快、絮凝剂用量少等优点，特别对于颗粒较 大的悬浮体尤为有效。高分子絮凝剂主要用于生活饮用水的净化和工业废水、特殊水质的处 理（如含油污水，印染造纸污水、治炼污水，含放射性特质，含Pb、C等毒性重金属和含 下污水等)，此外在精密铸造、石油钻探以及化工生产流程的沉淀、过滤、洗涤等操作都有 极重要的作用。 （二)高分子化合物对溶胶的稳定作用 在溶胶中加入足够量的高分子化合物，可以显著提高溶胶的稳定性，降低溶胶对电解质 的敏感性，这种作用称为高分子化合物对溶胶的稳定作用。产生稳定作用的原因是许多高分 子化合物吸附在胶粒表面将其包裹，形成一层高分子保护膜。同时高分子化合物的亲水基团 伸向水中，在其表面又形成一层密而厚的水化膜。所以胶粒在接近时的相互吸引力被大大削 弱，而且有了这一层黏稠的高分子膜，胶粒间相互碰撞的机会减少，这些都提高了溶胶的稳 定性，如下图所示。 溶胶杜子 图高分子化合物溶液对溶胶的保护作用 高分子化合物溶液对溶胶的稳定作用在动植物的生理过程中具有重要意义。血液中所含 的微溶性无机盐类，如磷酸钙、碳酸钙等都是以溶胶的形式存在的。由于血液中的蛋白质对 这些盐类溶胶起了稳定作用，所以它们在血液中的含量虽然比在水中的浓度提高了近5倍， 但仍然能稳定存在而不聚沉。胆盐和胆汁蛋白也具有稳定胶体的作用，可以维持微溶的胆固 醇和胆红素钙盐处以悬浮的状态，胆结石可能就是由于这些物质的数量不足而失去保护作 用，以致发生沉淀而引起的。 三、凝胶 (一)凝胶的基本特征和分类 在一定条件下，高分子化合物（如琼脂、明胶等）的溶液或溶胶[如F(OHs、硅酸等] 黏度逐渐增大，最后失去流动性，形成具有空间网状结构、外观均匀并保持一定形态的弹性 半固体，这种半固体物质称为凝胶(g),高分子溶液（或溶胶）形成凝胶的过程称为胶凝 (gelation)。例如：琼脂、动物胶等溶于热水，冷却后即可形成凝胶
絮凝作用具有迅速、彻底、沉淀疏松、过滤快、絮凝剂用量少等优点，特别对于颗粒较 大的悬浮体尤为有效。高分子絮凝剂主要用于生活饮用水的净化和工业废水、特殊水质的处 理（如含油污水，印染造纸污水、冶炼污水，含放射性特质，含 Pb、Cr 等毒性重金属和含 F 污水等），此外在精密铸造、石油钻探以及化工生产流程的沉淀、过滤、洗涤等操作都有 极重要的作用。 （二）高分子化合物对溶胶的稳定作用 在溶胶中加入足够量的高分子化合物，可以显著提高溶胶的稳定性，降低溶胶对电解质 的敏感性，这种作用称为高分子化合物对溶胶的稳定作用。产生稳定作用的原因是许多高分 子化合物吸附在胶粒表面将其包裹，形成一层高分子保护膜。同时高分子化合物的亲水基团 伸向水中，在其表面又形成一层密而厚的水化膜。所以胶粒在接近时的相互吸引力被大大削 弱，而且有了这一层黏稠的高分子膜，胶粒间相互碰撞的机会减少，这些都提高了溶胶的稳 定性，如下图所示。 图 高分子化合物溶液对溶胶的保护作用 高分子化合物溶液对溶胶的稳定作用在动植物的生理过程中具有重要意义。血液中所含 的微溶性无机盐类，如磷酸钙、碳酸钙等都是以溶胶的形式存在的。由于血液中的蛋白质对 这些盐类溶胶起了稳定作用，所以它们在血液中的含量虽然比在水中的浓度提高了近 5 倍， 但仍然能稳定存在而不聚沉。胆盐和胆汁蛋白也具有稳定胶体的作用，可以维持微溶的胆固 醇和胆红素钙盐处以悬浮的状态，胆结石可能就是由于这些物质的数量不足而失去保护作 用，以致发生沉淀而引起的。 三、凝胶 （一）凝胶的基本特征和分类 在一定条件下，高分子化合物（如琼脂、明胶等）的溶液或溶胶[如 Fe(OH)3、硅酸等] 黏度逐渐增大，最后失去流动性，形成具有空间网状结构、外观均匀并保持一定形态的弹性 半固体，这种半固体物质称为凝胶(gel)，高分子溶液（或溶胶）形成凝胶的过程称为胶凝 (gelation)。例如：琼脂、动物胶等溶于热水，冷却后即可形成凝胶。 溶胶粒子