胶体与界面

胶体是尺寸介于纳米和微米之间的颗粒分散体，其巨大的界面面积和作用于其上的力决定了它们是保持稳定还是发生聚集。

Definition

胶体是非均相体系，其中一种相的颗粒（尺寸介于分子和块状物质之间）分散在另一种相中，而它们之间的界面控制着体系的稳定性和性质。

Scope

本主题涵盖胶体系统及其内部界面：胶体分类，包括溶胶、乳液、泡沫、凝胶和气溶胶；光学和传输性质，如廷德尔效应和布朗运动；以及控制稳定性的力，包括范德华引力、静电双层斥力和空间位阻稳定作用。它阐述了胶体稳定性的DLVO理论、絮凝和聚结过程以及zeta电位的作用。表面活性剂自组装和带电界面的详细结构将在相关主题中讨论。

Core questions

• 胶体是如何分类的，是什么赋予了它们独特的性质？
• 在胶体颗粒之间，通过介质作用的力有哪些？
• DLVO理论如何解释胶体稳定性和絮凝现象？
• 静电和空间位阻机制如何保持分散体的稳定？

Key concepts

• 胶体分类
• 廷德尔效应和布朗运动
• 范德华力和双层力
• DLVO理论
• 絮凝、聚结和zeta电位

Key theories

DLVO理论

带电胶体颗粒之间的相互作用是范德华引力和静电双层斥力贡献的总和；由此产生的能垒决定了颗粒是否聚集，而加盐通过屏蔽斥力来降低能垒。

空间位阻和静电稳定作用

分散体通过颗粒表面上相互排斥的同种电荷或通过抵抗重叠的吸附聚合物层来保持稳定，这是防止胶体聚集的两种主要机制。

Clinical relevance

胶体科学控制着油漆、墨水、食品、化妆品和药物输送系统的稳定性与配方，水的净化和废水处理，粘土和土壤的行为，以及许多生物分散体，其中受控絮凝是分离和纯化的核心。

History

格雷厄姆于1861年创造了“胶体”一词，20世纪早期，爱因斯坦和佩兰确立了胶体布朗运动的分子真实性；DLVO理论由德里亚金和朗道以及费韦和奥弗贝克在20世纪40年代独立发展，为胶体稳定性提供了定量基础。

Key figures

• Thomas Graham
• Boris Derjaguin
• Jan Theodoor Gerard Overbeek

Seminal works

• israelachvili2011
• adamson1997

Frequently asked questions

为什么加盐通常会导致胶体结块？

溶解的离子通过压缩电双层来屏蔽带电粒子之间的静电斥力；一旦斥力屏障降低到足够程度，范德华引力就会占主导地位，颗粒就会絮凝并沉降。

为什么光束穿过胶体时会变得可见？

胶体颗粒足够大，可以散射光线，产生廷德尔效应；真正的溶液，其溶质颗粒是分子大小，散射作用微乎其微，这是区分胶体和溶液的一种方法。