《现代化学基础丛书32:胶体科学》用通俗易懂的语言，引用大量的实例和图示，重点阐述胶体科学的基础知识和基本原理。全书分为如下5个部分：（一）胶体科学基础，包括第1、2、3、4章，这一部分的主要内容为胶体及胶体科学简介、胶体粒子的特点及其质量和尺寸的表征方法、胶体研究中常见的大分子体系的特点；（二）胶体体系的重要性质，包括第5、6、7章，分别阐述胶体粒子的双电层现象、流变性质以及电动性质；（三）胶体的稳定性，包括第8、9两章，主要内容包括憎液胶体的抗聚结稳定性、大分子对胶体稳定性的影响；（四）不同胶体体系的制备及性质，包括第10、11、12章，主要阐述憎液溶胶的制备及生长规律、泡沫及乳状液的稳定性、缔合胶体的形成及胶束形成热力学；（五）习题及参考答案，包括各章思考题、第13章和第14章，其中第13章为附加习题，第14章为各章思考题／习题的参考答案。
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《现代化学基础丛书32:胶体科学》适合作为胶体化学、高分子化学专业的本科生及研究生的参考教材，也适合用作物理化学、材料、食品、制药、生物等领域科技人员的参考书。
目录
序
译者的话
前言
第1章 引言 1
1.1 什么是胶体科学？ 1
1.2 胶体体系的重要特征 2
1.2.1 尺寸 2
1.2.2 界面 3
1.2.3 相互作用 3
1.2.4 时间尺度 3
1.3 胶体科学历史简要回顾 3
1.4 胶体的分类 4
1.4.1 按稳定性划分 4
1.4.2 按相组成划分憎液胶体 5
1.4.3 重要胶体概览 6
1.5 粒子形状 7
1.6 简单气体与溶胶的相似之处 8
思考题 10
第2章 粒子尺寸分布 12
2.1 多分散和单分散胶体 12
2.2 不同的平均方法 12
2.3 有代表性的质量分布 13
2.4 平均相对分子质量 15
2.4.1 数均相对分子质量 16
2.4.2 质均相对分子质量 16
2.4.3 Z均相对分子质量 17
2.5 多分散度 18
2.6 比表面积 18
思考题 18
第3章 粒子质量和大小的测量 20
3.1 渗透压法 20
3.1.1 理想溶液 20
3.1.2 非理想体系的渗透压 21
3.1.3 第二维里系数的物理意义 22
3.1.4 非理想溶液示例 24
3.1.5 渗透压计 24
3.2 显微镜法 24
3.3 库尔特（Coulter)颗粒计数仪 26
3.4 沉降法 27
3.4.1 沉降速度 27
3.4.2 沉降平衡 28
3.4.3 超离心机中的沉降 28
3.4.4 沉降测量技术 29
3.4.5 沉降天平 30
3.5 扩散和布朗运动 31
3.6 光的吸收和散射 33
3.6.1 引言 33
3.6.2 电磁波 34
3.6.3 光的散射 36
3.6.4 光散射法测定粒子摩尔质量 38
3.6.5 瑞利（Rayleigh)公式忽略了干涉效应 39
3.6.6 形状因子F(Q)由粒子内部的干涉引起 39
3.6.7 结构因子S(Q)由粒子间的干涉引起 41
3.7 超显微镜 42
3.8 利用动态光散射测量扩散系数 42
思考题 43
附录 44
3.A 连续沉降曲线 44
3.B 根据Einstein方法推导扩散系数D 44
3.C 折射率增量的引入 45
3.D 由散射计算浊度 45
3.E 波矢量 45
3.F Zimm图 46
3.G 光散射中的噪声分析 47
第4章 大分子 48
4.1 什么是大分子？ 48
4.2 可溶性大分子 48
4.3 溶液中链状分子的构象 51
4.4 理想无规线团 52
4.5 大分子线团是稀薄的 54
4.6 链段间的相互作用导致线团膨胀或收缩 54
4.6.1 致密的大分子 55
4.6.2 溶胀的线团 55
4.7 稀溶液、半稀溶液和浓溶液 56
4.8 很多蛋白质分子可以视为不良溶剂中的链状大分子 58
4.9 聚电解质 58
4.9.1 强电解质举例 58
4.9.2 弱聚电解质举例 59
4.9.3 两性聚电解质 60
4.10 凝聚和复合凝聚 60
4.11 大分子链被溶剂溶胀形成具有网络结构的凝胶 61
思考题 63
附录 63
4.A 理想线团的均方根末端距 63
4.B 具有固定键角和侧链的碳链 64
4.C 高斯熵弹簧 65
第5章 双电层 66
5.1 胶体粒子在水中以反离子的形式释放出电荷 66
5.2 带电的胶体粒子被扩散的电荷所包围 66
5.3 反离子的扩散分布：能与熵的折中 67
5.4 带电表面附近离子的Boltzmann分布 68
5.5 离子吸附造成表面荷电 69
5.6 表面电荷：由离子吸附实验获得 70
5.7 能斯特定律决定表面对离子的吸附 71
5.8 古伊-查普曼（Gouy-Chapman)模型的双电层电势曲线 72
5.9 总的扩散电荷和表面电荷 74
5.10 斯特恩（Stern)模型 76
5.11 双电层中的熵与能 77
5.12 离子的特异性吸附可以使表面电荷发生反转 78
5.13 带电粒子的排盐效应 79
5.14 可视为膜平衡的排盐现象-唐南（Donnan)效应 81
思考题 83
附录 84
5.A 静电作用的相关公式 84
5.B 能斯特（Nernst)定律 87
5.C 泊松-玻耳兹曼（Poisson-Boltzmann)方程的不同求解 88
5.D 斯特恩（Stern)模型 89
5.E 双电层中能量和熵的计算 90
5.F 平板附近的同离子排出效应 90
第6章 流变学 91
6.1 流变学描述物质在外力作用下的流动和形变行为 91
6.2 流动是通过剪切速率和剪切应力之间的关系来表征的 93
6.3 泊肃叶（Poiseuille)定律描述牛顿流体在管中的流动 94
6.4 测量黏度的两种方法 94
6.5 非牛顿行为的分类 95
6.5.1 静态行为 96
6.5.2 非静态行为 97
6.6 分散的粒子增加体系黏度 98
6.7 亲液溶胶的黏度仅取决于粒子的体积分数，而与粒子大小无关 98
6.7.1 非溶胀粒子 99
6.7.2 非溶胀型粒子的浓溶液 100
6.8 溶胀的粒子：低剪切速率下的不带电高分子溶液 100
6.9 低剪切速率下的聚电解质溶液 102
6.10 形变与粒子间相互作用导致非牛顿行为 103
6.11 高剪切速率下的高分子溶液的黏度 103
思考题 104
附录 105
泊肃叶（Poiseuille)方程的推导 105
第7章 电动学 107
7.1 液体通过带电表面时产生电动现象 107
7.2 剪切平面是流动液体和带电表面之间的边界 108
7.3 离子拖动液体：电渗 109
7.4 液体沿着带电表面的流动引起的电流或电压：流动电流或流动电势 110
7.5 胶体粒子在电场中的运动：电泳 111
7.6 电泳速度的测量 113
7.6.1 界面移动法 113
7.6.2 显微电泳法 114
7.6.3 高频方法 115
7.6.4 利用电泳原理的定性测量方法 115
7.7 Zeta电势的解释 116
思考题 116
附录 117
7.A 电渗方程的推导 117
7.B 大粒子的电泳速度 118
7.C 流动电流的计算 118
第8章 憎液胶体的抗聚结稳定性及DLVO理论 119
8.1 憎液胶体的分散状态并不是热力学平衡 119
8.2 当胶体粒子之间的距离小于粒子直径时，van der waals引力很大 120
8.3 同号双电层的重叠导致排斥 123
8.4 总相互作用能有极大值，但在高盐浓度下此值降低 126
8.5 临界絮凝浓度 127
8.6 絮凝开始时的情况 129
8.6.1 絮凝速率的测量 131
8.6.2 聚集体的尺寸分布 132
8.7 分形絮体和粒子凝胶的形成 133
8.8 悬浮液的稳定性 134
8.9 胶体的稳定性在哪些地方起作用？ 135
思考题 136
附录 137
8.A Hamaker公式的推导 137
8.B 静电斥力公式的推导 138
8.C 临界絮凝浓度表达式的推导 139
第9章 高分子对胶体稳定性的影响 140
9.1 憎液溶胶的稳定性可通过加入高分子提高或降低 140
9.2 非吸附高分子的影响：排空作用 140
9.3 胶体粒子表面的厚高分子层具有稳定胶体的作用 141
9.3.1 具有高分子刷的粒子 141
9.3.2 用环与尾吸附的高分子 144
9.3.3 饱和吸附的高分子链提高胶体稳定性 146
9.3.4 不饱和吸附的高分子层通过在粒子间“成桥”降低胶体稳定性 146
9.4 聚电解质可以使憎液溶胶稳定或絮凝 148
9.5 高分子在许多胶体体系中均有应用 149
思考题 149
第10章 憎液溶胶的制备 151
10.1 憎液溶胶是介稳的 151
10.2 由相图得出共存相的组成 151
10.3 分散：从粗糙到精细 153
10.4 凝聚法：从非常精细到精细 154
10.5 由过饱和体系制备粒子（凝聚法) 155
10.6 两种情形 157
10.6.1 成核与生长同步 157
10.6.2 先成核，后生长 157
10.7 溶胶的老化 159
10.8 溶胶的纯化 159
思考题 160
第11章 泡沬和乳状液的稳定性 161
11.1 泡沫和乳状液 161
11.2 气泡和液滴内部的压力高于外部 162
11.3 小气泡或液滴在大气泡或液滴存在时收缩：歧化（Ostwald熟化） 162
11.4 液体由气泡或液滴之间的缝隙流出：排液 164
11.5 DLVO理论适用于界面上有离子型表面活性剂的排液水膜 165
11.6 有关液膜破裂的完全理论尚未建立 166
思考题 167
第12章 缔合胶体 168
12.1 两亲分子缔合为胶体粒子 168
12.2 胶束化可用“封闭缔合”模型来描述 169
12.3 质量守恒定律在胶束化过程中得以充分体现 170
12.4 “停止”机制并非停止胶束在一维或二维空间的生长 173
12.5 微乳 176
12.6 测定CMC的五种方法 176
思考题 180
附录 181
12.A AG与Km之间的关系 181
12.B 关于Gibbs 公式 181
第13章 附加习题 182
13.1 粒子尺寸分布 182
13.2 渗透压 182
13.3 沉降 183
13.4 光散射 184
13.5 大分子 184
13.6 双电层 185
13.7 双电层与Donnan平衡 186
13.8 流变学 187
13.9 电动学 189
13.10 溶胶的制备和稳定性 191
13.11 缔合胶体 193
第14章 参考答案 195
参考书目 228
8.9胶体的稳定性在哪些地方起作用？
溶胶和悬浮液的胶体稳定性在很多过程和现象中有重要的作用。我们仅举几个例子：
（1）土壤结构。好的耕地土壤应具有开放的结构，以允许输运水和空气。即土壤粒子应当不具有胶体稳定性，以形成疏松多孔的絮凝体系。如图8.12中所示，当小土壤颗粒互相排斥时（胶体稳定），形成的沉淀过于紧密，不利于水和空气的交换。因此，在好的土壤体系中，黏土颗粒应互相吸引。当土壤中有足够多的二价Ca2+时，情况通常是这样的。但是，当海水冲击过黏土土壤后，很大一部分Ca2+被Na+所取代。虽然这时黏土粒子尚未达到胶体稳定状态（粒子表面的电荷还不够多），但当这种土壤再次被淡水冲击时，Na+也被滤出，体系中就有足够高的剩余电荷，土壤颗粒就达NT胶体稳定状态，从而形成致密的沉淀。为了修复这样的土壤，补救措施是通过灌溉等方法向土壤中加入含Ca2+的矿物，如CaSO4。
土壤结构也可以在高分子的存在下得到改进（参见第9章）。植物中的多糖可形成天然高分子（腐殖酸），后者对粒子间的相互作用存在有利影响。有时候，合成高分子也用作土壤改进剂。
（2）粒子涂层。电视机的荧光屏和日光灯的灯管从内部涂了一层能在电子撞击下发光的粉末。这种材料是以悬浮液的形式使用的。为了得到致密且均匀的涂层，这一悬浮液必须具有胶体稳定性。
（3）水处理。在废水处理中，一个重要步骤是除掉不易沉降的胶体污染物。这些粒子通常带负电，通过加入多价阳离子（Al盐，Fe盐），我们可以实现这些粒子的絮凝。也可以使用高分子絮凝剂。它们是如何作用的将在第9章中予以解释。当泥沙粒子絮凝时，对这些活性泥沙去水化是非常有意义的。这样会得到非常容易过滤的多孔沉淀。
（4）三角洲的形成。当河流入海时，河水携带的胶体粒子沉降下来。其中一个原因是变慢的流速，此外盐浓度的增加导致絮凝和快速沉降也是一个重要原因。这个现象的一个实例是当南海+封闭时，由伊塞尔河形成的三角洲因失去盐度而变小。
（5）化石化。在死亡的有机质的孔和毛细管中，硅酸盐不断累积，最后形成二氧化硅胶体粒子。经过很长的时间后，这些硅胶体粒子絮凝，就形成了化石，如树化石。
（6）非水体系。有很多在非水溶剂中的胶体分散系，如油漆、煤灰及分散在油中的材料，如油脂等。虽然DLV0理论在这些体系中也适用，但存在很多不同之处。其中一个最重要的方面是非水液体的介电常数通常比水溶液的小得多。很多电解质在这样的介质中根本不电离。这导致的结果是：双电层非常厚，表面电荷很低。屏蔽效应大大降低，CCC的概念失去了意义。为了实现良好的胶体稳定性，通常需要加入高分子。一些强酸（如硫酸）在有机溶剂中溶解得很好，也能够发生解离，从而能够形成一层表面电荷。
（7）油漆。油漆是胶体尺寸的颜料颗粒分散在高分子浓溶液中的分散系。高分子（黏合剂）必须变干以形成均一的光滑薄膜并通过发生化学交联而不溶。在这个过程中，颜料颗粒不应发生聚集，因为聚集会导致形成粒状突起且着色变差。当使用混合颜料时，两种分散系很可能带有相反的电荷，这样的混合物是不稳定的，在一定的组成范围内将发生聚集。
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