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膠態(tài)（膠態(tài)）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-23

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膠態(tài)

混合物所含各種分子團(tuán)粒的大小介于分子和懸浮液微粒之間時(shí)，稱為膠態(tài)懸浮液，膠態(tài)分散體，或簡稱膠體。牛奶和血液是常見的膠體。雖然膠體是呈均勻狀態(tài)的，但個(gè)別微粒還可用光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡看到。膠體通常是不透光的，但溶液卻總是透光的。在膠態(tài)物系中的膠體微粒，通稱為分散相，在其中產(chǎn)生的膠體微粒的介質(zhì)，就稱為分散介質(zhì)。

基本信息

外文名	colloidal
實(shí)質(zhì)	物質(zhì)存在的一種狀態(tài)
學(xué)科	化學(xué)等
應(yīng)用	膠態(tài)成型、膠態(tài)二氧化硅等

簡介

什么是膠體？一般人認(rèn)為膠體是一種粘糊的膠狀的物質(zhì)，例如動(dòng)物膠、瓊脂等，這是一種片面的認(rèn)識。“膠體”這個(gè)名詞首先是由英國科學(xué)家Graham于1861年提出的。他在研究物質(zhì)的擴(kuò)散性和滲透性時(shí)發(fā)現(xiàn)，有些物質(zhì)如蔗糖、食鹽和無機(jī)鹽類在水中擴(kuò)散很快，能透過羊皮紙；而另一類物質(zhì)如明膠、蛋白質(zhì)和氫氧化鋁等在水中擴(kuò)散很慢，很堆或甚至不能透過羊皮紙。前者在溶劑蒸發(fā)后成晶體析出，后者則不成晶體而成粘糊的膠狀物質(zhì)。因此，當(dāng)時(shí)Graham根據(jù)這些現(xiàn)象，將物質(zhì)分成兩類，前者稱晶體（crystal），后者稱膠體（colloid）。后來經(jīng)過大量的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)Graham將物質(zhì)絕對地分成晶體和膠體兩類的做法是不合適的。俄國科學(xué)家Веймарн于1905年間先后用了近200多種物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果證明任何典型的晶體物質(zhì)在適當(dāng)條件下，例如降低其溶解度或選用適當(dāng)介質(zhì)，也能制得具有上述特性的膠體。例如，食鹽是典型的晶體物質(zhì)，溶在水中則成溶液，其中氯化鈉分子（離解成鈉離子和氯離子）具有擴(kuò)散快，易透過羊皮紙的特性，但是食鹽也可設(shè)法被分散在適當(dāng)有機(jī)溶劑中（如酒精或苯等），則所形成的體系中的氯化鈉粒子具有擴(kuò)散慢，不能透過羊皮紙的特性。因此，實(shí)質(zhì)上，膠體只是物質(zhì)以一定分散程度存在的一種狀態(tài)，稱為膠態(tài)（colloidal state），猶如氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，而不是一種特殊類型的物質(zhì)。

膠態(tài)性質(zhì)

蛋白質(zhì)是高分子化合物，由于其粒子大小已達(dá)到1~100mμ的范圍，所以與水生成膠態(tài)溶液。人體內(nèi)的蛋白質(zhì)與水和其它許多化學(xué)成分構(gòu)成了復(fù)雜的膠態(tài)體系。例如，在血液、淋巴液和消化液中的蛋白質(zhì)都是以溶解的狀態(tài)存在，能夠自由流動(dòng)，在各種器官中的蛋白質(zhì)是以半固體狀態(tài)存在，因而使各種器官具有一定的形狀及彈性，至于象骨，毛發(fā)和指甲中的蛋白質(zhì)，則接近于固體狀態(tài)。

蛋白質(zhì)在水溶液中，由于本身顆粒很大，不能透過半透膜，但是一般分子量較小的無機(jī)物和有機(jī)物都能透過半透膜，通常我們就是利用蛋白質(zhì)不能透過半透膜的這一膠態(tài)性質(zhì)來提純蛋白質(zhì)。方法是用半透膜制，成一個(gè)小袋，把含有低分子雜質(zhì)的蛋白質(zhì)溶液放進(jìn)袋中，再將它浸于流動(dòng)的水中，經(jīng)相當(dāng)時(shí)間后，低分子的雜質(zhì)滲出到半透膜的外面，高分子的蛋白質(zhì)仍留在半透膜里面，從而達(dá)到分離雜質(zhì)，提純蛋白質(zhì)的目的。這種方法稱為透析法。

膠態(tài)分散體

膠態(tài)分散體由兩相或更多相組成，其界面積與體積之比較大。在兩相體系組成的分散體中，分散相以小粒子形式分布在稱之為分散介質(zhì)（或連續(xù)相）中。在分散相和連續(xù)相中，固體，液體和氣體之間存在著不同的結(jié)合方式，本次討論內(nèi)容僅涉及固體在液體中的分散。另外，為了方便起見，將蠟和聚合物熔融體皆看作為液體。

固體粒子分散在液體中形成“懸浮體”當(dāng)固體粒子的大小范圍為1nm～1μm時(shí)，溶于或分散于液體介質(zhì)組成的體系稱為“膠體”。粒子可以是原子分子等的聚集體，只要其大小范圍符合膠體的特性。膠體具有簡單的真溶液或塊狀材料所不具有的特性。

按分子大小，即小分子分子聚集體或分子簇以及大分子膠體可分為3類；①膠態(tài)分散體；②締合膠體；③大分子溶液。用于膠乳配合物的氧化鋅或硫在水中的分散體是膠態(tài)分散體的例子。皂或表面活性劑溶液乃是締合膠體的實(shí)例這些物質(zhì)在特定濃度下締合形成膠狀聚集體，締合粒子大小為4nm到1μm以上。大分子溶液則由聚合物分子組成其大小與膠體的尺寸相符。芳烴溶脹橡膠形成的凝膠便是一例。

Herman Staudinger（1881-1965）指出由大分子構(gòu)成的橡膠其重復(fù)單元系由主價(jià)鍵結(jié)合在一起。當(dāng)線型聚合物溶解于低分子量的溶劑時(shí)它們具有與膠體特征相反的分子特性。然而，這樣的溶液并不是理想的它們不遵循拉烏爾定律，其偏差源于聚合物-溶劑的相互作用。但是，溶液粘度仍然是測定聚合物分子量有用的方法。

膠體可按膠體粒子對介質(zhì)的親和性分類，例如：

疏液的——具有憎液性；

親液的——對液體有親和性；

疏水的——具有憎水性；

親水的——對水有親和性；

大分子溶液屬于親液類型。表面活性材料的分子兼有親水和親液（對油親和）鏈段。

膠態(tài)氧化硅

L.Mc Donald提出一種含有膠態(tài)氧化硅的洗滌劑組成來提高其去污能力，水溶性的或分散性的堿金屬硅酸鹽同各種陰離子洗滌劑有機(jī)酸（如C~C的脂肪酸或烷基芳基磺酸）反應(yīng)成溶膠。膠態(tài)氧化硅的堿性氧化物同二氧化硅之比為1:4~1:2000或更多一些。這樣形成的溶膠有助于提高洗滌劑組成抗污垢再沉淀的能力。膠態(tài)二氧化硅還有可以替代磷酸鹽的優(yōu)點(diǎn)。

堿金屬硅酸鹽如鋰、鈉和鉀的結(jié)晶性和水溶性無定形硅酸鹽多年來已用作清潔劑成分之一，經(jīng)常作為助劑。它們具有防腐蝕和緩沖作用，即在洗滌時(shí)維持穩(wěn)定的pH直至耗盡。這種硅酸鹽在清潔組成中能提供堿度，活化固-液界面的污垢促使其與織物脫離，還能幫助污垢絮散和防止污垢再沉積，然而為了維持這種硅酸鹽的活化形式而pH大多限制在11.2以上。

一般膠態(tài)氧化硅是難溶于水或分散于堿金屬脂肪酸皂或有機(jī)的無皂洗滌劑的水溶液中的，然而按上述那樣處理而形成的膠態(tài)氧化硅溶膠就能同洗滌劑組成配合，而顯示其優(yōu)異的性能。由于膠態(tài)堿金屬硅酸鹽粒子大部分是二氧化硅組成，因此這種膠態(tài)粒子有時(shí)就作為膠態(tài)氧化硅。

堿金屬硅酸鹽同上述的有機(jī)酸反應(yīng)形成膠態(tài)氧化硅溶膠，在pH7.2~11.0范圍內(nèi)是穩(wěn)定的。另外，溶膠的二氧化硅在洗滌劑組成中含量高達(dá)7%或以上亦是穩(wěn)定的。膠態(tài)氧化硅一般含有非水組成5~25%。堿金屬硅酸鹽同有機(jī)酸之間認(rèn)為是復(fù)分解反應(yīng)，包含從水溶性硅酸鹽中去除部分堿金屬。這些堿金屬同有機(jī)酸結(jié)合成鹽類，膠態(tài)氧化硅溶膠連續(xù)形成而膠體氧化硅的氧化鈉含量降低，二氧化硅含量增加。氧化鈉和二氧化硅之比為1:4~1:2000，膠態(tài)氧化硅粒子大部分是聚合狀態(tài)的。

O.W.Burke開發(fā)了一種含有水合氧化硅色素沉淀和堿金屬碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的混合組成，可與肥皂和/或其他陰離子和/或非離子洗滌劑和/或聚合乳化劑配用。通過濃縮干燥可成為濃縮液、漿狀、條狀和粉狀（最好用噴霧干燥）的洗滌劑組分。

膠態(tài)成型

膠態(tài)成型是首先將陶瓷粉末采用各中穩(wěn)定機(jī)制制成固相含量盡可能高，流動(dòng)性好、穩(wěn)定性高的陶瓷漿料，再釆用不同的辦法使其固化而獲得陶瓷坯體的成型工藝；古老的注漿成型工藝就屬膠態(tài)成型，在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的離心注漿成型和壓力注漿成型，以及最近幾年誕生的凝膠澆注成型、直接凝固成型等均屬膠態(tài)成型方法。

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