膠體化學
研究由分散相和分散介質組成的分散體系的物理化學性質的學科。在膠體化學中研究最多的分散相一般是固體微粒子,是不連續的相。而分散介質一般是液體,是分散粒子所處的介質,是連續相。根據分散相的分散程度,可把分散體系分為兩類:(1)粗分散體系,指分散相的粒度大于0.1μm的,其粒子在顯微鏡下可以看見,但不能通過濾紙,不發生擴散或滲析,一般含固體粒子的懸浮液屬此類體系,如粘土泥漿、陶瓷料漿和釉料等。
(2)膠體分散體系,指分散相的粒度在0.1μm~1nm的,在普通顯微鏡下看不見,在電子顯微鏡下可以看見,粒子可以通過濾紙,擴散緩慢,如氧化鋁溶膠、氧化硅溶膠等。
此外還有分子分散體系(溶液),指粒子粒徑小于1nm的,在電子顯微鏡下也看不見,粒子能通過濾紙,擴散很快,能滲析。但此類分散體系不存在界面,因此與膠體分散體系有本質上的差別。
分散體系中,分散相的粒子愈小,分散程度愈高,體系內的界面積也愈大,從熱力學觀點來說,此類體系也就愈不穩定。因此,分散相的粒子大小對體系的物理化學性質有顯著的影響。這也說明膠體化學與表面(界面)化學密切相關。
膠體化學所研究的主要內容包括如下幾方面:
(1)分散相的表面現象和其表面層的性質,如表面張力、表面能、表面吸附,以及電解質或表面活性劑物質對分散相界面性質的影響等。
(2)分散體系的穩定性(存在條件)和凝聚(或絮凝)性(聚沉條件),及其影響因素。如電解質或表面活性劑的解膠作用(穩定作用)和凝膠作用(聚沉作用),快速或緩慢聚沉動力學等。
(3)分散體系的物理化學性質。如布朗運動,漲落、擴散與沉降現象,丁達爾效應,光的散射現象,擴散雙電層現象,電泳(電滲)現象等。
(4)分散體系的流變特性。如粘度、流型、觸變性與震凝性、塑性、假塑性、粘彈性等。
膠體化學是密切聯系實際的一門學科,它涉及的范圍廣,研究的內容較豐富。在自然界和許多工業生產工藝過程中,膠體分散體系或粗分散體系(懸浮液)是普遍存在的。在耐火材料、尤其是不定形耐火材料生產工藝中也普遍存在著,如澆注成型用的各種耐火料漿、耐火澆注料、耐火涂料、耐火泥漿等等,都屬由固體粉料一液體(水或結合液體)構成的分散體系,其中有的屬粗分散體系、有的屬膠體分散體系。因此,深入研究膠體或懸浮液的各種物理化學特性,應用膠體化學的基本原理,對改進耐火材料的制備工藝,提高耐火材料理化性能是很有必要的。可以說膠體化學也是耐火材料專業的一門基礎科學。
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