把一种物质或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。 在分散体系中被分散的物质叫做分散相(dispersed phase),另一种物质叫做分散介质(dispersing medium)。按分散程度不同把分散体系分成三类。当一种物质溶解在另一种物质中形成溶液时,溶质分子只有几个纳米或几百个皮米,溶质分子的大小与溶剂分子相当。胶体状态则不然,对应于溶质部分的颗粒尺寸远远大于溶剂或连续相。胶体的本质是物质以一定分散程度而存在的一种状态,而不是一种特殊类型物质的固有状态。任何一种物质在一定的条件下可以制备成溶液,而在另一种条件下又可以制备成胶体。高度分散的多相性、动力学稳定性和热力学不稳定性是胶体体系的三大特征。根据分散相和连续相的不同,胶体以下面三种形式存在。
(1)高分子溶液
在高分子溶液的胶体中,溶质分子远远大于溶剂分子。大分子如蛋白质和多糖溶于水中就是一个典型的例子。1861年Graham最早提出胶体“colloid" 一词时,所指的就是多糖 类的胶浆。
(2)缔和胶体
大量的溶质分子通过弱的物理相互作用如范德华力连接起来,所形成的团聚体的尺寸较溶剂分子大得多。肥皂和去污剂溶解在水中就属于这一类型。
(3)溶胶
一种物质在某一溶剂中处于难溶状态,但可以被分散成更小的颗粒,这样的体系也被归属为胶体状态。如氯化银分散在水中是这种形式的一个例子。这种存在形式要求颗粒的尺寸应在 1-lOOOnm的范围里。当颗粒尺寸小于下限1nm时,体系与溶液状态非常类似;而当颗粒尺寸大于1OOOnm时,颗粒表面或界面能量对体相的性质影响不大,失去了胶体的特征。
根据溶解物是否亲液,胶体也被划分成亲液(lyophilic)和疏 液(lyophobic)两种类型,判断的依据是体系经干燥后能否被再次分散,亲液体系为单相而疏液体系以两相存在。如果经过较长时间,胶体颗粒仍能保持彼此分散的状态,我们就说这个体系是稳定的。亲液胶体如大分子化合物的溶液,其分子的大小已经达到胶体 的范围,因此具有胶体的一些特性(例如扩散慢,不透过半透膜, 有丁达尔效应等)。但是它却是分子分散的真溶液。大分子化合物在适当的介质中可以自动溶解而形成均相溶液。若设法使它沉淀,那么在除去沉淀剂重加溶剂后,大分子化合物又可以自动分散,因而它是热力学上稳定、可逆的体系。现在更经常使用“大分子溶液”来描述这一类胶体体系。亲液胶体的稳定性源于溶液是热力学稳定态,即溶液较单独分散的颗粒具有更低的吉布斯自由能。对疏液胶体来说,颗粒之间存在的范德华引力使颗粒连接在一起,只有存在一定的外力破坏这种聚集时,体系才能稳定一段时间,但它们 始终是热力学不稳定体系。亲液胶体的稳定性受盐浓度的影响程度小,而疏液胶体的稳定性则明显受到体系盐浓度的影响:随盐浓度的提高,稳定性迅速下降。如果用水作溶剂,胶体则被分成亲水体 系(hydrophilic)和疏水体系(hydrophobic)。显然,我们要研究 的纳米粉体的分散属于疏水体系,始终具有热力学不稳定性,需要 外力(如超声、搅拌等)的参与使其保持一定的(动力学)稳定 性,而且其稳定程度受体系盐浓度的影响。
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