一．膠體化學的簡史與內容
膠體這個名詞史由英國科學家 Thomas Graham(1861 年 ) 提出來的。那時近代的分子運動理論才成立，其應用只限於氣體。 Graham 最早將此新理論應用於液體體系，他系統地研究物質在液體中的擴散。他用的儀器極爲簡單，將一塊羊皮紙縛在一個玻璃筒上，筒裏裝着要試驗的溶液，並把筒浸在水中。 Graham 用此種裝置研究許多物質的擴散速度，發現有些物質，如糖、無機鹽、尿素等擴散快，很容易自羊皮紙滲析出來；另一下物質，如明膠、氫氧化鋁、硅酸等擴散很慢，不能或很難透過羊皮紙。前一類物質當溶劑蒸發時易於形成晶體析出，後一類物質則不能結晶，大多成無定形膠狀物質。於是， Graham 把後一類物質稱爲膠體（ Colloid ），其溶液稱之爲溶膠。膠體源自希臘文的 κολλα（膠）。
雖然膠體化學的歷史一般皆以 1861 年爲開始，其實，在此之前已有一些化學家和物理學家作過膠體的研究，只是較爲零星。例如，意大利化學家 Selmi （ 1845 年）曾製備了氯化銀、硫和普魯士藍在水中的假溶液，這些溶液外觀透亮或微呈混濁。他認爲溶液中分散的質點比通常的分子來得大。 Faraday （ 1858 年）曾製得紅色的金溶液，並發現溶膠對光有散射作用，此即所謂的 Tyndall 效應。 Faraday 製備金溶液時，十分強調所用器皿與藥品必須非常乾淨。經他仔細製得的金溶膠保存到 20 世紀二十年代才沉澱出來。
在人類的生產實踐中，膠體的應用可以追溯到更早，幾乎和人類的文明一樣悠久。在有歷史記載以前我們的祖先就會製造陶器；在夏禹之時就會釀酒；至少在周朝初期，人們就和用膠；在漢朝已出現用天然高聚物——纖維造出來的紙；在後漢又發明了墨。這些都是膠體應用的生動實例，也充分說明我們的民族時富於創造性的。在古埃及史中有溼木裂石的記載；中古的煉丹家已知道製備金汁，這是懸於水中的微粒金。和許多古代勞動人民的創造一樣，這些發明者的姓名現在已不可考。
在 Graham 之後四十多年，俄國化學家 Benmaph 用 200 多種物質做實驗，證明無論如何物質既可製成晶體狀態也可製成真溶液，在酒精中則可形成膠體溶液。因此，晶體和膠體並不是不同的兩類物質，而是物質的兩種不同的存在狀態。由擴散慢和不能 透過半透膜這些特性可以推斷，膠體溶液中的質點不是以小分子，而是以大粒子的形式分散在介質中。這些膠體溶液在重力場中不沉降或沉降極慢，表面分散的質點額不會很大。總起來講，膠體質點指的是至少在一個線度上，其大學在 1nm 至 1 μ m 之間的質點，當然這個大小的界線多少帶有點人爲性。簡言之，膠體是指高度分散的分散體，膠體化學則是研究膠體體系的科學。膠體化學與化學的其他分支的不同之處是，後者的研究對象均屬小分子，而膠體化學除了分子之外，更注意膠體大小的質點。
自上述內容可知，膠體的`一個重要特點就是分散的質點和介質之間由很多的相界面。以直徑爲10nm 的球形質點來說（例如金溶膠或者二氧化硅溶膠），當質點總體積爲 1cm 3 時，其面積爲 600m 2 ，這是一個相當可觀的數目。膠體的許多性質，如穩定性和電學性質等，與界面能有密切關係。因此，對界面性質的研究很早就成爲膠體化學的內容。後來表（界）面研究的範圍日益擴大，凡事與界面有關連的體系與過程皆成爲其研究對象，例如從人工造雨、礦石浮選、染色、防毒、水土保持到吸附與催化等，所以有一段時期膠體化學被稱爲表面化學。現在我們知道，二者的關係非常密切，但各有側重。當我們把注意力放在物質的界面特性上，此即表面化學。倘若我們把細分割的物質當成一羣質點構成的分散體加以研究，即爲膠體化學。
雖然膠體質點可以是由許多分子組成的，但這並不意味着質點中不能只有一個分子。將明膠溶於水中或將橡膠溶於甲苯，皆分散成單獨的分子。這些分子的大小合乎膠體質點的標準。由於大小相近，這些大分子溶液（分子溶膠）與膠體溶液（相膠體）有許多相似的性質
和相同的研究方法，例如動力性質、光學性質、流變性等，因爲這些性質往往只和質點的大小、形狀有關，與相界面存在與否卻是無關的。因此，大分子無聊化學（包括蛋白質、核酸、多糖化合物等生物大分子）很自然地成了膠體研究的重要內容。但是，此種體系與經典膠體，如膠狀金、 As 2 S 3 溶膠也有很多不同之處。以金溶膠爲例，金必須加工方能成爲膠體；褶子膠體只是暫時穩定，遲早要沉澱出來；將沉澱再懸浮於水中，不能再得到膠狀金。甲苯中的橡膠卻可長期穩定，不會沉澱；幾時蒸乾溶劑，得到的固體再溶於甲苯中，又可以得到原來的溶液。換言之，金溶膠是不可逆的，橡膠體系則是可逆的。自熱力學觀點，前者是不穩定的，後者是穩定的，是真溶液。自質點與介質的親和性來看，前者爲憎液膠體，後者是親液膠體。
由於高分子材料的迅速發展與日益重要，大分子物理化學已擴展成爲獨立的學科分支。但是，由於歷史的傳統原因和性質上的緊密練習，大分子溶液仍是膠體化學研究的一個重要部分。從德國化學會主辦的歷史悠久的刊物“膠體雜誌“更名爲”膠體與聚合物雜誌 “，讀者當可體會到它們直接的既密切又相對獨立的關係。近年來聚合物膠體有了較大的發展，一是用乳膠聚合製成單分散的、即質點大小均一的膠乳（如聚苯乙烯分散在水中）可以作爲膠體基礎研究的模型分散體；二是製成微晶聚合物分散體（如纖維素在水中），有很大的潛在實用重要性。這些離子還說明，憎液膠體與親液膠體都是物質的一種狀態，是可以相互轉化的。 在液體介質中，膠體質點也可以由許多比較小的兩親分子（分子由沁水的極性基團和親油的碳氫鏈組成）締合而成，此即膠團。膠團有正膠團（裏面爲烴核，外層爲極性基團，分散在非極性介質中）和逆膠團（裏面爲極性基團，外層爲碳氫鏈，分散在非極性介質中）之分。與高聚物的不同之處是此種締合是可逆的。此類膠體叫締合膠體，是熱力學穩定體系。表面活性劑分子具有兩親分子結構，其主要特點是在界面上的吸附和在溶液內部形成膠體。因此，無論自膠體的觀點，還是從界面的角度，表面活性劑是膠體與表面化學的重要研究對象。
許多重要的分散體，如乳狀液、懸浮液、泡沫等，其質點大小雖不合乎經典的膠體標準，單體系具有很大的界面，和憎液膠體一樣屬於熱力學不穩定體系。因此，它們也屬於膠體化學討論的內容。
親液膠體和憎液膠體有着本質上的區別。前者屬於熱力學穩定體系，後者是熱力學不穩定體系。至於在擴散等性質上的相同，僅僅是表觀上的類似，不能因此而混淆二者的本質區別。所以從二十世紀五十年代起，就開始把親液膠體改稱爲大分子溶液，把憎液膠體稱爲膠體分散體系或溶膠。
近年來，隨着分子生物學等氣體學科的發展，對蛋白質一類物質的溶液，有了比較深入的認識。認爲應當把膠體體系分爲以下三大類才比較確切。
（ 1 ）分散體系：包括粗分散體系和膠體分散體系。由於體系有很高的表面自由能，是屬於熱力學不穩定體系。
（ 2 ）大分子物質的真溶液：因爲沒有界面，體系無界面能存在，所以是熱力學穩定體系，與上述分散體系不同，能自動形成大分子溶液。
（ 3 ）締合膠體，即膠體電解質。它也是熱力學穩定體系。現在工業上用得最到的表面活性劑，就屬於締合膠體。
二、膠體化學的發展前景
膠體化學是密切結合實際，並與其它學科息息相關的學科，它涉及的範圍廣，研究的內容豐富。從它的發展歷程也可以看出，膠體化學的內容是不斷深入、面貌在不斷更新，開拓的領域也越來越廣。在自身的發展過程仲，也繁殖出一些新的學科，或豐富了其他學科的內容。可以預期，膠體化學將繼續沿着這個方向發展。
促進膠體化學向前發展的主要因素，歸納有以下幾個方面：
（ 1 ）因爲膠體化學是一門與實際應用密切結合的學科，現代工農業生產爲膠體化學的發展提供了廣闊的前景。可以預期，工農業進一步發展中將會更廣泛地運用膠體化學的基本原理和研究方法，特別是石油的開採和煉製，油漆、印染和選礦，甚至土壤改良和人工降雨等，都需要膠體化學。二工農業生產實踐中所提出來的問題，又進一步推動着膠體化學學科理論的發展。
（ 2 ）現代科學儀器的發展爲膠體化學的研究提供了新的手段。例如，近年來各種波譜研究，如紅外、核磁共振（ NMR ）、電子自旋共振（ ESR ）、電子能譜、拉曼光譜以及穆斯堡爾譜等的發展，對吸附在固體表面上分子狀態的本質，有了更深入的瞭解。又如使用激光光散射、超離心技術研究蛋白質大分子的構型，也取得了驚人的成功。
（ 3 ）近代化學和近代物理上的成就，進一步促進對膠體化學中某些理論的探討。例如以量子力學及固體物理爲基礎研究吸附和催化現象；用統計力學和電子計算機技術研究高分子溶液性質、搞分子在固體表面上細故以及聚沉過程；用示蹤原子驗證某些吸附動力學過程、兩維膜的性質。在這些方面都已取得了良好的結果，開拓了膠體化學研究的新領域。
（ 4 ）近二十多年來，生物物理、生物化學和分子生物學的研究，取得了巨大的成就。衆所周知，它們的發展是吸取了膠體化學的理論和方法的。同時，這些學科的發展，爲膠體化學提供了更廣闊的研究領域和視野，推動了膠體化學的進一步發展。
慣上,把分散介質爲液體的膠體體系稱爲液溶膠,如介質爲水的稱爲水溶膠;介質爲固態時,稱爲固溶膠.
由此可見,膠體體系是多種多樣的.溶膠是物質存在的一種特殊狀態,而不是一種特殊物質,不是物質的本性.任何一種物質在一定條件下可以晶體的形態存在,而在另一種條件下卻可以膠體的形態存在.例如,氯化鈉是典型的晶體,它在水中溶解成爲真溶液,若用適當的方法使其分散於苯或醚中,則形成膠體溶液.同樣,硫磺分散在乙醇中爲真溶液,若分散在水中則爲硫磺水溶膠.
由於膠體體系首先是以分散相顆粒有一定的大小爲其特徵的,故膠粒本身與分散介質之間必有一明顯的物理分界面.這意味着膠體體系必然是兩相或多相的不均勻分散體系.
另外,有一大類物質(纖維素、蛋白質、橡膠以及許多合成高聚物）在適當的溶劑中溶解雖可形成真溶液，但它們的分子量很大（常在1萬或幾十萬以上，故稱爲高分子物質），因此表現出的許多性質（如溶液的依數性、黏度、電導等）與低分子真溶液有所不同，而在某些方面（如分子大小）卻有類似於溶膠的性質，所以在歷史上高分子溶液一直被納入膠體化學進行討論。30多年來，由於科學迅速地發展，它實際上已成爲一個新的科學分支——高分子物理化學，所以近年來在膠體表面專著（特別是有關刊物）中，一般不再過多地討論這方面內容。
——摘自《膠體與表面化學（第三版）》，化學化工出版社
膠體
定義；分散質粒子大小在1nm~100nm的分散系。
膠體與溶液、濁液在性質上有顯著差異的根本原因是分散質粒子的大小不同。
常見的膠體：Fe(OH)3膠體、Al(OH)3膠體、硅酸膠體、澱粉膠體、蛋白質、血液、豆漿、墨水、塗料、肥皂水、AgI、Ag2S、As2S3
分類：按照分散劑狀態不同分爲：
氣溶膠——分散質、分散劑都是氣態物質：如SO2擴散在空氣中
液溶膠——分散質、分散劑都是液態物質：如Fe(OH)3膠體
固溶膠——分散質、分散劑都是固態物質：如有色玻璃、煙水晶
3、區分膠體與溶液的一種常用物理方法——利用丁達爾效應
膠體粒子對光線散射而形成光亮的“通路”的現象，叫做丁達爾現象。
膠粒帶有電荷
膠粒具有很大的比表面積(比表面積=表面積／顆粒體積)，因而有很強的吸附能力，使膠粒表面吸附溶液中的離子。這樣膠粒就帶有電荷。不同的膠粒吸附不同電荷的離子。一般說，金屬氫氧化物、金屬氧化物的膠粒吸附陽離子，膠粒帶正電，非金屬氧化物、金屬硫化物的膠粒吸引陰離子，膠粒帶負電。
膠粒帶有相同的電荷，互相排斥，所以膠粒不容易聚集，這是膠體保持穩定的重要原因。由於膠粒帶有電荷，所以在外加電場的作用下，膠粒就會向某一極(陰極或陽極)作定向移動，這種運動現象叫電泳。
膠體的種類很多，按分散劑狀態的不同可分爲液溶膠、氣溶膠和固溶膠。如：雲、煙爲氣溶膠，有色玻璃爲固溶膠。中學研究的膠體一般指的是液溶膠。膠體的性質體現在以下幾方面：
①有丁達爾效應
當一束光通過膠體時，從入射光的垂直方向上可看到有一條光帶，這個現象叫丁達爾現象。利用此性質可鑑別膠體與溶液、濁液。
②有電泳現象
由於膠體微粒表面積大，能吸附帶電荷的離子，使膠粒帶電。當在電場作用下，膠體微粒可向某一極定向移動。
利用此性質可進行膠體提純。
膠粒帶電情況：金屬氫氧化物、金屬氧化物和AgI的膠粒一般帶正電荷，而金屬硫化物和硅酸的膠粒一般帶負電荷。
③可發生凝聚
加入電解質或加入帶相反電荷的溶膠或加熱均可使膠體發生凝聚。加入電解質中和了膠粒所帶的電荷，使膠粒形成大顆粒而沉澱。一般規律是電解質離子電荷數越高，使膠體凝聚的能力越強。用膠體凝聚的性質可制生活必需品。如用豆漿制豆腐，從脂肪水解的產物中得到肥皂等。
④發生布朗運動
含義：無規則運動（離子或分子無規則運動的外在體現）
產生原因：布朗運動是分子無規則運動的結果
布朗運動是膠體穩定的一個原因
膠體的知識與人類生活有着極其密切的聯繫。除以上例子外還如：
①土壤裏發生的化學過程。因土壤裏許多物質如粘土、腐殖質等常以膠體形式存在。②國防工業的火藥、炸藥常製成膠體。
③石油原油的脫水、工業廢水的淨化、建築材料中的水泥的硬化，都用到膠體的知識。④食品工業中牛奶、豆漿、粥都與膠體有關。
總之，人類不可缺少的衣食住行無一不與膠體有關，膠體化學已成爲一門獨立的學科。Fe(OH)3膠體制備:將25毫升的蒸餾水加熱至沸騰，再逐滴加入1-2毫升的飽和氯化鐵溶液，繼續煮沸至溶液呈紅褐色。
相關化學式：FeCl3 +3H20 = Fe(OH)3(膠體)+3HCl
相關離子式：Al3+ +3H2o=Al(OH)3(膠體)+3H+
膠體電性
（1）正電:
一般來說，金屬氫氧化物、金屬氧化物的膠體粒子帶正電荷，如Fe(OH)3 , Al(OH)3 ,
Cr(OH)3 , H2TiO3 , Fe2O3 , ZrO2 , Th2O3
（2）負電:
非金屬氧化物、金屬硫化物的膠體粒子帶負電荷，如As2S3 , Sb2S3 , As2O3 , H2SiO3 , Au , Ag , Pt
（3）膠體粒子可以帶電荷，但整個膠體呈電中性
膠體的製備
A物理法：如研磨（制豆漿，研墨），直接分散（制蛋白質膠體）
B水解法：
如向煮沸的蒸餾水滴加FeCl3飽和溶液，得紅褐色Fe（OH）3膠體（此法適用於制金屬氫氧化物膠體）
1.不可過度加熱，否則膠體發生聚沉，生成Fe（OH）3沉澱
2.不可用自來水，自來水中有電解質會使膠體發生聚沉，應用蒸餾水
3.複分解+劇烈震盪法
3不能過量，過量的FeCl3也能使膠體發生聚沉
5.書寫製備膠體的化學方程式時，生成的膠體不加沉澱符號“↓”