胶体——定义、类型、性质、应用

小时候，您可能已经准备好悬浮液，例如泥浆和水、面粉和水，或者蛋彩画，这是一种纯色在水中的悬浮液。这些悬浮液是相当大的可见颗粒（或者可以用放大镜看到的）的异质混合物。它们是朦胧的，混合后，悬浮的颗粒会沉淀出来。另一方面，当我们形成溶液时，我们会产生一种均匀的混合物，其中不会发生沉降，溶解的物质是分子或离子。暂停的行为与解决方案大不相同。溶液可以着色，但很清楚，分子或离子是不可检测的，并且它们在静置时不会沉降。

胶体（或胶体分散体）是一类具有介于悬浮液和溶液之间的特性的混合物。胶体的颗粒比大多数简单分子的大；然而，胶体颗粒足够小，它们在站立时不会沉降。

胶体

A solution in which the size of solute particles is intermediate between those in true solution and suspension is called Colloids. Simply, colloids are the mixtures where one substance is split into minute particles which are dispersed throughout a second substance. e.g. Soap solution, milk, blood, etc are some of the examples of colloids.

胶体（也称为胶体溶液或胶体系统）是一种漂浮在另一种材料中的微观分布的不溶性颗粒的混合物。胶体的悬浮颗粒的尺寸范围为 1 到 1000 纳米（或 10 ^-9米）。

组合中的悬浮颗粒不得沉降，以便将它们归类为胶体（以悬浮颗粒在不受干扰的情况下沉降在容器底部的方式）。众所周知，胶体溶液会表现出廷德尔效应，这是一种现象，在这种现象中，由于光和胶体成分之间的相互作用，撞击胶体的光束会分散。

胶体类型

胶体主要有两种：

1. 多分子胶体：当物质的较小分子或许多原子溶解并结合形成一种大小在胶体大小范围内的物质时，称为多分子胶体。例如具有数千个 S ₈粒子的硫溶液。
2. 大分子胶体：将酶或蛋白质等生物分子浸入适当分散液中后尺寸较大的称为大分子胶体。例如橡胶、纤维素、淀粉等。

胶体溶液的制备

稳定的胶体被称为亲液溶胶，在这些胶体中，分散相和分散介质之间发生了强大的吸引力。制备胶体的一些主要方法如下：

(1) 冷凝法

在这个过程中，小的溶质颗粒被凝聚形成分散相颗粒。

• 通过氧化：我们可以通过将氧气通过硫化氢溶液来获得胶体硫。 HNO ₃ 、H ₃ Br ₂等在此过程中用作氧化剂。

2H ₂ S + O ₂ ⇢ 2H ₂ O + 2S

• 还原：在此过程中，合适的还原剂如甲醛、双氧水、氯化亚锡等与这些盐的水溶液反应，得到胶体状态的金、银、铂等金属。

2AuCl ₃ + 3SnCl ₂ ⇢ 3SnCl ₄ + 2Au

• 通过双重分解：在这个过程中，硫化氢通过冷的氧化砷水溶液，得到硫化砷溶液。

As ₂ O ₃ + 3H ₂ S ⇢ As ₂ S ₃ + 3H ₂ O（砷溶液）

• 通过水解：盐溶液通过煮沸它们各自的稀溶液来水解。例如，氢氧化铁是通过其相应的盐的水解获得的。

FeCl ₃ + 3H ₂ O ⇢ Fe(OH) ₃ + 3HCl（氢氧化铁胶体溶液）

(2) 分散方法

使用这些程序将材料的大颗粒（悬浮液）分解成更小的颗粒。使用下列程序：

• 机械分散：在这种方法中，将物质研磨成粗颗粒，然后与分散介质混合以获得悬浮液。然后，它在胶体磨中研磨，该胶体磨由两种相反方向旋转的金属染料组成。该方法用于获得黑色墨水油漆清漆染料等的胶体溶液。

• 电法或 Bredig'S Arc 法：在这种方法中，将要变成溶液的金属制成双电极，浸入分散介质中。在电极和冰之间使用电弧以保持分散介质冷却。这里，过量的热量产生胶体溶质物质。
• 胶溶：将新鲜制备的沉淀变为胶体溶液的过程称为胶溶。加入少量电解质作为胶溶剂。一些重要的胶溶剂是电解质和糖凝胶。例如，将新鲜制备的氢氧化铁与含有 FeCl _{3 的水一起摇晃，即可通过这种方法变成胶体溶液。}

Fe(OH) ₃ + FeCl ₃ → (Fe(OH) ₁ Fe) ⁺³ + 3Cl ^–

胶体溶液的物理性质

• 过滤性：胶体需要专门的过滤器，称为超滤器进行过滤。它们很容易流过标准过滤片而不会留下任何痕迹。
• 稳定性：胶体在性质上相对稳定。分散相的颗粒不断运动并悬浮在溶液中。
• 异质性：胶体本质上是异质的，因为它们具有两相，即分散相和分散介质。
• 均匀的外观：尽管胶体包括悬浮颗粒并且本质上是不均匀的，但它们似乎是一种均匀的溶液。这是因为悬浮颗粒非常小，肉眼无法看到。

廷德尔效应：胶体溶液的光学性质

胶体表现出一种称为廷德尔效应的现象，廷德尔在 1869 年发现了这一现象。当我们通过黑暗的胶体溶液照射一束明亮的会聚光束时，光束的路径会发出蓝光。胶体粒子对光的散射称为廷德尔效应，发光路径称为廷德尔锥。分布的胶体粒子散射落在它们身上的光，产生类似于紫外线和可见辐射的发射。这些分散的辐射被点亮。

布朗运动：胶体粒子的机械性能

布朗运动是胶体溶液中分散粒子的一个非常显着的特征。当通过超显微镜检查胶体溶液时，可以看到胶体颗粒以锯齿形图案移动。胶体粒子不断地被分散介质的运动分子从各个方向轰击。

因此，这为粒子提供了动量，导致它们向前移动并与另一个粒子碰撞。碰撞导致胶体粒子以随机的锯齿形模式行进。

胶体的应用

胶体在工业、医疗和家庭应用中以多种方式广泛应用，例如：

• 在食品中：糖浆、Halwa 和汤是烹饪中胶体系统的例子。
• 药物：胶体银，也称为 Argyrols，可用作眼部感染的防腐剂。
• 在 Cottrell 除尘器空气净化中：该技术包括溶液颗粒的凝结。当灰尘或烟雾流过带有中央电板的带电室的入口时，该电板带有与凹痕或烟雾颗粒相反的电荷，颗粒凝结，清洁空气通过另一个出口通过。
• 皮革修补：动物皮非常柔软；当浸入与动物皮肤带相反电荷的单宁溶液中时，颗粒会聚集在一起，皮肤会变硬；这被称为皮革鞣制。

示例问题

问题1：物质或物质可能发生的变化是什么？

解决方案：

The changes that occur in the matter are physical and chemical changes. The physical changes are about changes in the state of matter and other external factors whereas, chemical changes are concerned with the chemical composition of the matter.

问题2：透析过程中应注意哪些事项？

解决方案：

During the process of dialysis, the distilled water in the container should be frequently changed to prevent the accumulation of crystalloids. Otherwise, the impurities will get diffused back.

问题3：胶体在工业产品中的应用是什么？

解决方案：

The application of colloid in industrial products are as follows:

1. Colloids are used as a thickening agent for the products like lubricants, lotions, toothpaste, etc.
2. It is also used in manufacturing inks and paints.
3. It is used in medicines as an antiseptic.
4. And, as stabilizers in food industries to manufacture foods items like jam, ice cream, etc.

问题4：金属溶胶的制备方法适用于哪一种？

解决方案：

Bredig’s Arc dispersion method is used for the preparation of metallic sols. In this method, metallic particles are broken into tiny-sized sol particles and immersed in a dispersion medium accordingly.

问题5：超滤用什么物质来减小滤纸的孔径？

解决方案：

As filter paper have a large pore size which is not efficient for the filtration of colloid so, to reduce the size of pores collodion solution (cellulose nitrate solution) is used.