胶体溶液的性质
胶体溶液，也称为胶体悬浮液，是化合物以规则模式悬浮在流体中的混合物。胶体是一种非常小的颗粒，始终分布在另一种物质中。
胶体系统可以存在于物质的所有三个相中：气体、液体和固体。另一方面，胶体溶液通常是指液体混合物。组成元素的大小是真实溶液和胶体溶液之间的主要区别特征。
A colloidal suspension is another name for a colloidal solution. It’s characterised as a mixture of particles from a variety of different substances. Colloidal solutions are made up of particles of a size intermediate to that of a real solution, ranging from 1 nm to 500 nm. In many situations, it is classified as a two-phase, heterogeneous system or a homogeneous system.
胶体溶液的性质
- 依数性：由于胶体粒子是较大的聚集体，胶体溶液中的粒子数低于真溶液中的粒子数。因此，当与相同浓度的真实溶液值相比时，依数性质的值是低阶的。
- 廷德尔效应：将均匀溶液置于黑暗中，在光的方向上观察，它显得清澈；当从与光束方向成直角的方向观察时，它看起来完全黑暗。胶体溶液在与光通道成直角观察时可能看起来相当透明或半透明，但当与光通道成直角观察时，它们会呈现出轻微至强烈的乳光。这被称为廷德尔效应。廷德尔锥是明亮的光锥的名称。这是因为胶体粒子在空间中向各个方向散射光。在胶体色散中，这种光散射照亮了光束的路径。
- 颜色：被分散粒子散射的光的波长决定了胶体溶液的颜色。光的波长也受颗粒大小和性质的影响。胶体溶液的颜色根据观察者接收光的方式而变化。例如，牛奶和水的混合物在反射光下呈现蓝色，而在透射光下呈现红色。最好的金溶胶是红色的；随着粒径的增加，它变成紫色、蓝色，最后变成金色。
- 布朗运动：当通过强大的超显微镜观察胶体溶液时，胶体颗粒似乎在整个视野中以连续的锯齿形移动。这被称为布朗运动，它与胶体的性质无关，但受颗粒大小和溶液粘度的影响。运动越快，尺寸越小，粘度越低。布朗运动被解释为粒子被分散介质的分子不平衡地轰击的结果。布朗运动具有搅拌作用，可防止颗粒沉降，因此对溶胶的稳定性负责。
- 胶体粒子上的电荷：胶体粒子总是带电的。这种电荷在给定胶体溶液中的所有粒子上都是相同的，可以是正电荷或负电荷。
- 电泳：电泳实验证实胶体颗粒上存在电荷。当在浸入胶体溶液中的两个铂电极上施加电位差时，胶体颗粒会被吸引到其中一个电极上。电泳是胶体颗粒在外加电势下的运动。带正电的粒子被吸引到阴极，而带负电的粒子被吸引到阳极。当电泳或粒子运动被阻止时，分散介质开始在电场中运动。这被称为电渗。
- 凝结或沉淀：胶体颗粒上存在电荷说明了疏液溶胶的稳定性。如果以某种方式去除电荷，粒子将靠得更近，形成聚集体（或凝结）并在重力作用下沉淀下来。
凝结（或溶胶沉淀）
The process of settling colloidal particles is known as coagulation or sol precipitation.
疏液溶胶的凝结可以通过以下方式完成：
- 通过电泳：胶体颗粒在向带相反电荷的电极移动时被放电和沉淀。
- 通过混合两种带相反电荷的溶胶：当带相反电荷的溶胶以几乎相等的部分混合时，它们的电荷被中和并部分或完全沉淀。当水合氧化铁和硫化砷混合时，它们会沉淀。相互凝固是这种凝固的名称。
- 通过沸腾：当溶胶沸腾时，由于与分散介质分子的碰撞增加，吸附层受到干扰。这减少了颗粒上的电荷，导致它们以沉淀物的形式沉降。
- 通过持续透析：在长时间的透析过程中，溶胶中存在的微量电解质几乎被完全去除，导致胶体变得不稳定并最终凝结。
- 通过添加电解质：当过量添加电解质时，胶体颗粒会沉淀。其原因是胶体与具有与胶体相反电荷的离子相互作用。这会导致中和，从而导致凝血。凝聚离子是负责中和粒子上的电荷的离子。带负电的离子导致带正电的溶胶沉淀，反之亦然。
乳液
Emulsions are colloidal liquid-liquid systems that consist of finely divided droplets dispersed in another liquid. When two immiscible or partially miscible liquids are shaken together, a coarse dispersion of one liquid in the other is obtained, which is known as an emulsion.
在大多数情况下，两种液体中的一种是水。乳液分为两种类型。
- 水分散油（O/W型）
- 水分散在油中（W/O型）
水在第一系统中用作分散介质。牛奶和雪花膏就是这种乳液的例子。液态脂肪分散在牛奶中的水中。油在第二个系统中用作分散介质。黄油和奶油是这种类型的两个常见例子。水包油乳液不稳定，有时静置时会分离成两层。通常将称为乳化剂的第三种成分添加到乳液中以使其稳定。在悬浮颗粒和介质之间，乳化剂形成界面膜。
任何量的分散介质都可以用来稀释乳液。当分散的液体混合时，它会形成一个单独的层。乳液液滴经常带负电，可被电解质沉淀。他们还展示了布朗运动和廷德尔效应。乳液可以通过加热、冷冻、离心和其他方法分离成成分液体。
我们身边的胶体
我们日常生活中遇到的大部分物质都是胶体。胶体构成了我们吃的食物、穿的衣服、使用的木制家具、住的房子和阅读的报纸的很大一部分。
胶体的例子
- 天空的蓝色：悬浮在空气中的尘埃颗粒和水散射蓝光，到达我们的眼睛，使天空在我们看来是蓝色的。
- 雾、雾和雨：当大量含有尘粒的空气冷却到其露点以下时，水分会凝结在尘粒的表面。这些胶体液滴继续以雾或雾的形式漂浮在空气中，因为它们本质上是胶体的。云是由悬浮在大气中的小水滴组成的气溶胶。由于高层大气的凝结，胶体水滴的尺寸越来越大，最终像雨一样落下。当两片带相反电荷的云碰撞时，就会下雨。
- 血液：它是一种白蛋白化合物的胶体溶液。明矾和氯化铁溶液的止血作用是由血液凝固引起的，它会形成阻止进一步出血的凝块。
- 土壤：腐殖质作为保护胶体贫瘠的土壤，本质上是胶体的。土壤因其胶体性质而吸收水分和养分。
- 三角洲的形成：河水是一种胶体粘土溶液。海水中含有多种电解质。当河水遇到海水时，海水中的电解质会凝结粘土的胶体溶液，使其沉积并形成三角洲。
示例问题
问题一：胶体溶液的种类有哪些？
回答：
Colloids are classified into sol, emulsion, foam, and aerosol. Sol is a colloidal suspension of solid particles suspended in liquid. Emulsion is a mixture of two liquids. When a large number of gas particles are trapped in a liquid or solid, foam is formed. Aerosol is made up of small liquid or solid particles dispersed in a gas.
问题2：什么是布朗运动？
回答：
When colloidal solutions are viewed through a powerful ultramicroscope, the colloidal particles appear to move in a continuous zig-zag pattern across the entire field of view. This is called Brownian movement.
问题3：写出涂料的分散相和分散介质。
回答：
The dispersed phase is solid, and the dispersion medium is liquid.
问题4：写出黄油的分散相和分散介质。
回答：
In solidified butter, liquid is dispersed in solid. As a result, liquid is the dispersion medium and solid is the dispersed phase.
问题 5：给出物理吸附随温度升高而降低的原因。
回答：
Physisorption decreases as temperature rises due to weak van der Waals forces of attraction that weaken as temperature rises.
问题 6：解释电泳。
回答：
Electrophoresis is the movement of colloidal particles in an electric field towards a positive or negative electrode. It happens when colloids have a positive or negative charge.