长时间的胶体转换有哪些特点？

三、胶体矿物

（一）胶体矿物概念

胶体是一种物质的微粒（1.0～100nm）分散在另一种物质微粒中形成的不均匀的细分散体系，二者构成了分散相（质）与分散媒（分散介质）。在分散体系中按二者量比的关系，可划分如下：

（1）胶溶体。分散相的量远小于分散媒的胶体体系，分散相的质点呈悬浮状分布于分散媒中。

（2）胶凝体。分散相的量远大于分散媒的胶体体系，整个胶体呈凝固状。

在自然界，主要形成无机的水胶体。水构成最主要的分散媒，可以形成水胶溶体和水胶凝体。水胶溶体发生在河流地质作用中，主要以河水泥浆或泥石流等液态方式出现。而水胶凝体主要以固态形式出现，分散相是固态的微粒，包括有蛋白石、粘土矿物微粒等结晶、非结晶的物体。由水胶凝体形成的矿物被称为胶体矿物。

（二）胶体矿物性质

1.胶体质点具有带电性

胶体质点带电荷主要由颗粒断键造成的。由于无机胶体的分散相是结晶质的微粒组成，微粒表面由于断键电性不饱和，会首先吸附与自己组成相同或相似的离子在微粒的表面形成一个吸附层，构成带电的微粒，为了平衡吸附层的电荷，带电的微粒还要吸附介质中的其他离子形成胶团，这种离子被吸附得比较松弛，在介质中有一定的迁移能力，会形成一个大的扩散层，如AgBr胶团的结构：

自然界以胶体微粒带有电荷的电性不同，可分为正胶体和负胶体。常见的正胶体比较少，主要为Zr、Ti、Th、Ce、Cd、Cr、Al、Fe³⁺的氢氧化物；负胶体比较多，主要为As、Sb、Cd、Cu、Pb的硫化物，H₂SiO₃、Mn⁴⁺、U⁵⁺、V⁵⁺、Sn⁴⁺、Mo⁵⁺、W⁵⁺的氢氧化物和S、Ag、Au、Pb等自然元素。有时Fe³⁺（OH）也带负电荷。

2.胶体吸附离子的选择性

胶体微粒由于带电，可以吸附介质中与胶体所带电荷相反的一些离子，而对其他相同的离子不吸附或吸附程度很低，这就构成了吸附离子的选择性。一般正胶体会吸附介质中的负离子或离子团，如Fe₂O₃胶体则吸附［VO₄］^3－、［PO₄］^3－、［AsO₄］^3－、［CrO₄］^2－等离子团；负胶体会吸附介质中的正离子，如MnO₂可吸附Cu⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Li⁺、K⁺、Ba²⁺等。在黑色页岩及煤层中常富集Mo、V、U、Co、Ni、Pb等元素，是因为其含有的腐植酸是负胶体而吸附了上述元素的原因。

胶体微粒对离子的吸附选择性还体现在其对一些离子吸附程度的不同，表现为吸附离子之间可以进行交换。最常见的是胶体中的粘土微粒进行离子交换，阳离子电价越高，置换能力则越强，一般被粘土吸附则难置换。在电价相同时，其置换能力随离子半径的增大而增强，因离子半径大，则水化能力小，易与胶体中的O结合。

金属阳离子置换能力的递减顺序，又被称为霍夫曼斯特（Hofmester）顺序。如下：

H+＞Al³⁺＞Ba²⁺＞Sr²⁺＞Ca²⁺＞Mg²⁺＞NH₄₊＞K+＞Na⁺＞Li⁺。

一般用右边离子置换左边的比较困难，但增加离子浓度可改变这个顺序。

3.胶体微粒具有很大的表面能

表面能是胶体微粒表面原子力场遭破坏出现的剩余键力。胶体微粒具有带电性和吸附性正是其表面能的作用和表现。一般随着胶体微粒分散程度的增加，其比表面积增大，其表面能则越大，产生的吸附作用则越强。

一般具有表面能的胶体，总是把能量传导给周围物体，以降低其表面能，吸附过程也是降低表面能的过程。一般胶体矿物经过长时间的转换有变成晶体的趋势，这个过程被称为胶体的老化。由胶体矿物经老化形成的矿物被称为变胶体矿物。

（三）胶体矿物的形成与特性

1.胶体矿物的形成

地壳中的胶体矿物主要形成于表生地质作用下，其形成主要分为两个阶段：

（1）形成水胶体溶液阶段。原生矿物经风化被破坏成微粒或分解成离子或分子，在水中聚集形成胶体分散体系，即形成胶体溶液，如带微粒的河水。

（2）胶体溶液凝聚。胶体溶液在迁移过程中由于电荷中和或水分蒸发等因素而发生凝聚作用而形成胶体矿物，如发育在海滨地带的赤铁矿、硬锰矿、胶磷矿等都是这一作用的产物。胶体凝聚作用可以形成规模巨大的矿床，如辉铜矿、铀黑等矿床都发育在氧化带的胶体作用下。

2.胶体矿物的特性

在胶体矿物中，其胶体微粒颗粒太细小，颗粒之间的排列和分布是不规则、不均匀而呈杂乱无章状态，导致其在外形上不能形成规则的几何多面体图形。各种物理性质具有统计的均一性和各向同性的特征，在光学性质上具有非晶体的特点。但由于其微粒是结晶质，因颗粒太细小，为一种超显微的晶体，在电子显微镜下可以进行观察与研究。