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浅谈胶体化学的发展史

时间: 2024-03-13

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  由于高分子材料的迅速发展与日益重要,大分子物理化学已扩展成为独立的学科分支。但是,由于历史的传统原因和性质上的紧密练习,大分子溶液仍是胶体化学研究的一个重要部分。从德国化学会主办的历史悠久的刊物“胶体杂志“更名为”胶体与聚合物杂志 “,读者当可体会到它们直接的既密切又相对独立的关系。近年来聚合物胶体有了较大的发展,一是用乳胶聚合制成单分散的、即质点大小均一的胶乳(如聚苯乙烯分散在水中)可以作为胶体基础研究的模型分散体;二是制成微晶聚合物分散体(如纤维素在水中),有很大的潜在实用重要性。这些离子还说明,憎液胶体与亲液胶体都是物质的一种状态,是可以相互转化的。 在液体介质中,胶体质点也可以由许多比较小的两亲分子(分子由沁水的极性基团和亲油的碳氢链组成)缔合而成,此即胶团。胶团有正胶团(里面为烃核,外层为极性基团,分散在非极性介质中)和逆胶团(里面为极性基团,外层为碳氢链,分散在非极性介质中)之分。与高聚物的不同之处是此种缔合是可逆的。此类胶体叫缔合胶体,是热力学稳定体系。表面活性剂分子具有两亲分子结构,其主要特点是在界面上的吸附和在溶液内部形成胶体。因此,无论自胶体的观点,还是从界面的角度,表面活性剂是胶体与表面化学的重要研究对象。

  许多重要的分散体,如乳状液、悬浮液、泡沫等,其质点大小虽不合乎经典的胶体标准,单体系具有很大的界面,和憎液胶体一样属于热力学不稳定体系。因此,它们也属于胶体化学讨论的内容。

  亲液胶体和憎液胶体有着本质上的区别。前者属于热力学稳定体系,后者是热力学不稳定体系。至于在扩散等性质上的相同,仅仅是表观上的类似,不能因此而混淆二者的本质区别。所以从二十世纪五十年代起,就开始把亲液胶体改称为大分子溶液,把憎液胶体称为胶体分散体系或溶胶。

  近年来,随着分子生物学等气体学科的发展,对蛋白质一类物质的溶液,有了比较深入的认识。认为应当把胶体体系分为以下三大类才比较确切。

  ( 1 )分散体系:包括粗分散体系和胶体分散体系。由于体系有很高的表面自由能,是属于热力学不稳定体系。

  ( 2 )大分子物质的真溶液:因为没有界面,体系无界面能存在,所以是热力学稳定体系,与上述分散体系不同,能自动形成大分子溶液。

  ( 3 )缔合胶体,即胶体电解质。它也是热力学稳定体系。现在工业上用得最到的表面活性剂,就属于缔合胶体。

  二、胶体化学的发展前景

  胶体化学是密切结合实际,并与其它学科息息相关的学科,它涉及的范围广,研究的内容丰富。从它的发展历程也可以看出,胶体化学的内容是不断深入、面貌在不断更新,开拓的领域也越来越广。在自身的发展过程仲,也繁殖出一些新的学科,或丰富了其他学科的内容。可以预期,胶体化学将继续沿着这个方向发展。

  促进胶体化学向前发展的主要因素,归纳有以下几个方面:

  ( 1 )因为胶体化学是一门与实际应用密切结合的学科,现代工农业生产为胶体化学的发展提供了广阔的前景。可以预期,工农业进一步发展中将会更广泛地运用胶体化学的基本原理和研究方法,特别是石油的开采和炼制,油漆、印染和选矿,甚至土壤改良和人工降雨等,都需要胶体化学。二工农业生产实践中所提出来的问题,又进一步推动着胶体化学学科理论的发展。

  ( 2 )现代科学仪器的发展为胶体化学的研究提供了新的手段。例如,近年来各种波谱研究,如红外、核磁共振( NMR )、电子自旋共振( ESR )、电子能谱、拉曼光谱以及穆斯堡尔谱等的发展,对吸附在固体表面上分子状态的本质,有了更深入的了解。又如使用激光光散射、超离心技术研究蛋白质大分子的构型,也取得了惊人的成功。

  ( 3 )近代化学和近代物理上的成就,进一步促进对胶体化学中某些理论的探讨。例如以量子力学及固体物理为基础研究吸附和催化现象;用统计力学和电子计算机技术研究高分子溶液性质、搞分子在固体表面上细故以及聚沉过程;用示踪原子验证某些吸附动力学过程、两维膜的性质。在这些方面都已取得了良好的结果,开拓了胶体化学研究的新领域。

  ( 4 )近二十多年来,生物物理、生物化学和分子生物学的研究,取得了巨大的成就。众所周知,它们的发展是吸取了胶体化学的理论和方法的。同时,这些学科的发展,为胶体化学提供了更广阔的研究领域和视野,推动了胶体化学的进一步发展。

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