第一章粘土胶体化学

第一章 粘土胶体化学基础(4学时)

第一节

胶体的概念和特征

第二节 常见粘土矿物及性质

第一章 粘土胶体化学基础

第一节 胶体的概念和特征油田化学研究的体系和过程十分复杂，绝大多数体系属于或 涉及胶体分散体系。如原油其实是油和水的乳状液，可归为

胶体，而油藏则是巨大而复杂的高度分散体系。原油开发涉及的钻井液、完井液、调剖堵水液、酸化液、压裂液及提高

采收率的驱替液等等油田化学的工作液无不与胶体体系有关。

1、胶体的概念1)分散体系的分类

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根据分散颗粒的大小不同，将分散体系分成三类，如表1-1。表1-1按颗粒大小分类的分散体系

类型 粗分散体系 (悬浮体、乳状液) 胶体体系 (溶胶、微乳液) 分子与离子分散 体系(溶液)

微粒大小 >100 nm

主要特征 颗粒不能通过滤纸，不扩散，不渗析， 显微镜下可见

100~1 nm 颗粒能通过滤纸，扩散很慢，不渗析， 超显微镜下可见 <1 nm 颗粒能通过滤纸，扩散很快，能渗析， 显微镜和超显微镜下都看不见

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根据分类依据，不同聚集状态分散相的颗粒大小在1~100nm之间，则在 不同状态的分散介质中均可形成胶体体系。气-气除外的其它分散体系 均可形成胶体体系，如表1-2

表1-2 按聚集状态分类的胶体体系

分散 介质气态 液态

分散相 气态 — 泡沫 液态 云雾 乳状液、牛奶 乳化原油 固态 青烟、高空灰尘 金溶胶 墨汁，钻井液

固态

泡沫塑料 沸石、冰淇淋

珍珠 水凝胶

红宝石 合金

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习惯上，把分散介质为液体的胶体体系称为液溶胶或溶胶(sol)。

如油气田开发中常用的水基钻井液体系就是一种将粘土分散在水中形成的胶体悬浮体系；分散介质为固体时，称为固溶胶，如合金； 分散介质为气体时为气溶胶，如烟尘、低压油气田开发用的气基钻

井液等。 由此可见，胶体体系是多种多样的。胶体是物质存在的一种特殊状态，而不是一种特殊的物质，不是物质的本性。

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2)胶体的概念定义：胶体大小的微粒(至少在一个方向为1~100nm之间)分散在 另一种连续介质中所形成的分散体系称胶体体系。

另外，有一大类物质(如纤维素、蛋白质、橡胶以及许多合成高聚物)

在适当的溶剂中溶解虽可形成真溶液，但它们的分子量很大(常在1万或几十万以上，故称为高分子物质),因此表现出的许多性质(如溶液 的粘度、电导等)与低分子真溶液有所不同，而在某些方面(如分子大 小)却有类似于胶体的性质，所以在历史上高分子溶液一般被

纳入胶体 化学进行讨论。

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胶体化学：研究胶体的生成和破坏以及它们的物理化学性质的科学。 有三大分支：胶体物理化学，表面物理化学，高分子物理化学

粘土胶体化学：在一般胶体化学规律指导下，专门研究粘土胶体的生 成、破坏和它们的物理化学性质的科学。 是粘土矿物与胶体化学的边界学科。

由于胶体体系首先是以分散相颗粒有一定的大小为其特征的，故胶粒 本身与分散介质之间必有一明显的物理分界面。这意味着胶体体系必 然是两相或多相的不均匀分散体系。

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3)胶体化学的研究对象 传统胶体化学研究对象：溶胶(憎液胶体)和高分子真溶液(亲液胶体)

20多年前，Shaw把表面活性剂中以肥皂为代表的皂类视为第三类胶体，称其为缔合胶体。

进入二十一世纪，时代在前进，科技在进步，胶体化学也得到较大的 发展，现代胶体化学的分支领域或主要研究内容列于表1-3。

第一章 粘土胶体化学基础 表1-3 现代胶体科学的研究内容

研究对象

研究内容分散体系的 形成与稳定 光学性能 流变性能

体系气溶胶 憎液溶胶 亲液溶胶 粗分散体系(乳状液、 悬浮液) 智能流体，电、磁流体 单分散、单一形状颗粒 的形成 纳米颗粒的有序排列

理论气溶胶理论 成核理论，DLVO与 HVO稳定理论 高聚物溶液理论 胶束理论 光吸收与光散射理论 理论与现象流变学 颗粒相互作用力理论

分散体系

纳米材料 分散体系

续表1-3 研究对象 研究内容 润湿、摩擦、 粘附 吸附现象 界面电现象 界面层结构 体系 气—固界面 液—固界面 气—液界面 液—液界面

第一章 粘土胶体化学基础 理论 表面力理论，表面层 结构，分子定向理论 各种吸附理论 双电层理论 界面光谱学和显微术 能谱扫描探针显微镜 激光拉曼等方法研究， 界面分子定向，界 面化学反应， 界面力的研究 分子间相互作用力 (氢键力、范德华力、 分子形状、弯曲能、相图) 液晶理论，类脂体与 蛋白质的相互作用， 分形理论 增溶现象，胶束催化， 定向合成

界面现象

有序组 合体

溶液中有序 分子组合体 生物膜与仿 生膜 有机无机 混合膜 有序组合体 中的物理化 学反应

胶束、微乳液、泡囊等 BLM膜，LB膜、脂质体， 液晶，分形体等 夹心结构，溶胶—凝胶膜 等

第一章 粘土胶体化学基础

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丁达尔效应

由于溶胶的光学不均匀性，当一束波长大于溶胶分散相 …… 此处隐藏：2140字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……