乳状液和胶体
《胶体和乳状液》课件
不同点
胶体的分散相粒子大小在1-100nm之间，而乳状液中的液滴 大小通常在微米级别；胶体的稳定性相对较低，容易发生聚 沉，而乳状液的稳定性较高，可以在一定条件下保持稳定。
02
胶体的制备和性质
胶体的制备方法
01
02
03
研磨法
将固体物质研磨成细小颗 粒，然后分散在液体介质 中，形成胶体。
溶解法
将物质溶解在适当的溶剂 中，然后通过控制溶液的 浓度和温度等条件，制备 出胶体。
超声波法
利用超声波的振动能量将液体 破碎成微小液滴，形成乳状液
。
蒸馏法
将两种不相溶的液体加热至沸 腾，通过蒸馏作用分离出纯液
体。
化学反应法
通过化学反应生成两种不溶性 物质，再经过搅拌或研磨形成
乳状液。
乳状液的性质
分散相和分散介质
乳状液由分散相和分散介质组 成，分散相是小的液滴，分散
介质是连续的液体。
胶体和乳状液的破乳方法
物理破乳法
通过加热、搅拌、离心、电场、超声 波等物理手段，使胶体或乳状液中的 水滴或油滴发生聚结，从而破坏其稳 定性。
化学破乳法
通过添加化学试剂，如电解质、聚合 物、表面活性剂等，改变胶体或乳状 液的界面性质，使其失去稳定性。
破乳剂的应用与选择
破乳剂的应用
破乳剂广泛应用于石油、化工、制药、食品等领域，用于将油水分离，提高油品质量，回收油品等。
活性剂，可以增加分散相的稳定性。这些稳定剂可以提供电荷屏蔽、空
间位阻或增加界面张力等作用。
02
控制粒子或乳滴大小
通过控制制备过程中的条件，如搅拌速度、温度和时间，可以控制粒子
或乳滴的大小，从而影响其稳定性。较小的粒子或乳滴通常具有更高的
第六章乳状液
二、乳状液的类型 油包水型乳状液（W/O）：内相是水，外相 为油的乳状液称之为油包水型乳状液。 水包油型乳状液（O/W）：内相呈油，外相 是水的乳状液称之为水包油型乳状液。 乳状液一般外观呈乳白色，似牛奶状，因此 得名为乳状液。
三、乳状液的制备及形成机理 1 、乳状液的制备 （1）分散介质投入到分散相中 （2）分散相投入到大量分散介质中 （3）机械乳化法 用人工或机械搅拌或用胶体磨使分散质 分散到分散介质中形成乳状液。这种方法 最常见。例如：钻井液体系配制，乳液消 泡剂配制等。
3 、电导法 用电导率仪测定乳状液的电导率，电导率高 者为O/W型，电导率低者为W/O型。 4 、荧光法 发光者为W/O型，否则为O/W型。 5、 滤纸湿润法 此方法对用重油制成的乳状液的鉴别十分有 效。将一滴乳状液放在滤纸上，若液滴快 速向外铺开，在中心留下一小滴油，则为 O/W型，若铺展展不开则为W/O型。
2、 HLB值法和其它方法相结合 （1）考虑乳化剂的离子类型 如被乳化物与乳化剂带同种电荷，乳化剂就 不易吸附 在被乳化物上。 （2）用疏水基和被乳化物结构相似的乳化剂 例如：乳化石蜡时，选择乳化剂时，亲油 基一端碳链较长，且为直链，乳化效果会 更好些。即直链烷基磺酸盐或直链烷基硫 酸盐较支链的好
（4）乳状液分散介质的黏度 ）
根据Stocks公式，液滴的运动速度v 根据Stocks公式，液滴的运动速度v可表示为 Stocks公式
2r ( ρ1 − ρ 2 ) v= 9η
2
可见分散介质黏度越大，液滴布朗运动的速度越慢， 可见分散介质黏度越大，液滴布朗运动的速度越慢，减 少了液滴之间相互碰撞的概率，有利于乳状液的稳定。 少了液滴之间相互碰撞的概率，有利于乳状液的稳定。
选择两种乳化剂：主乳化剂为失水山梨醇棕 榈酸脂聚氧乙烯醚tw－80，HLB＝15.6； 辅乳化剂失水山梨醇硬脂酸酯sp－65， HLB＝2.1。 设辅乳化剂用量为1份，主乳化剂用量为x份 混合乳化剂值＝
乳状液的稳定性理论
乳状液的稳定性理论乳状液是一种多相分散体系，液珠与介质之间存在着很大的相界面，体系的界面能很大，属于热力学不稳定体系。
关于乳状液的形成和稳定性，直到现在为止还没有一个完整的理论。
因此，在某种意义上讲，乳状液的稳定理论还停留在解释乳状液性质的阶段。
所谓稳定，是指所配制的乳状液在一定条件下，不破坏、不改变类型。
根据乳化剂的作用，乳状液的形成、稳定原因可归纳为以下几个方面：界面张力的降低；界面膜的形成；扩散双电层的建立；固体的润湿吸附作用等。
低界面张力乳状液是多相粗分散物系，界面总面积及界面能是很大的，是热力学不稳定体系，加入乳化剂(一般为表面活性剂)能降低界面张力，促使乳状液稳定。
例如，煤油与水的界面张力一般为49mN/m，加入适当的乳化剂(如聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚类表面活性剂)后界面张力可降至1mN/m以下，此时可形成比较稳定的乳状液。
但是，油水界面间仍然还有界面能，还是不稳定。
由此看来，只靠降低界面张力和界面能，还不足以维持乳状液的稳定。
并非任何一种表面活性剂都能形成稳定的乳状液。
乳化剂对稳定乳状液有一定的选择性，最常用的判断方法是根据HLB值(HydropHile-LipopHile Balance)作出选择。
表7–2为各种体系所要求的HLB值范围。
一般地讲，HLB值有加合性，因而可以据此预测一种混合乳化剂的HLB值。
表7–2 HLB值范围及其应用HLB值应用3~6 W/O乳化剂7~9 润湿剂8~18 O/W乳化剂13~15 洗涤剂15~18 加溶剂界面膜的性质在油–水体系中加入表面活性剂后，在降低界面张力的同时，根据Gibbs吸附定理，表面活性剂必然在界面发生吸附，形成界面膜，膜的强度和紧密程度是乳状液稳定的决定因素。
若界面膜中吸附分子排列紧密，不易脱附，则膜具有一定的强度和粘弹性，对分散相液珠起保护作用，使其在相互碰撞时不易聚结，从而形成稳定的乳状液。
界面膜与不溶性膜相似，当表面活性剂浓度较低时，界面上吸附的分子较少，膜中分子排列松散，膜的强度差，形成的乳状液不稳定。
胶体和乳状液
高分子溶液
均匀、单相 单个高分子 稳定（粒子不自动聚集）
不敏感 丁达尔现象弱
大
第四章 胶体和乳状液 第二节 高分子溶液
第二节 高分子溶液
（三）高分子溶液稳定的原因
1.原因
主要是含有大量亲水基团，能形成致密水化膜。
亲水基团： OH
COOH
NH2
2.盐析
加入大量电解质使高分子物质从溶液中聚沉析出的过程。
胶核 许多分散相分子聚集在一起形成的溶胶粒子的核心。 胶粒 胶核与吸附层合在一起就构成了胶粒。 胶团 胶粒与扩散层合在一起就构成了胶团。
第四章 胶体和乳状液 第一节 溶胶
第一节 溶胶
三、溶胶的相对稳定因素和聚沉 (一)溶胶的相对稳定因素
溶胶能够相对较长时间稳定存在的性质。 原因： 1.胶粒带电 同种带相同电胶粒，相互排斥，阻止聚沉； 2.溶剂化膜-水化膜的存在 增加水化膜厚度。
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医用化学
第四章 胶体和乳状液
第四章 胶体和乳状液
【学习目标】
1.掌握 溶胶的电学性质；溶胶稳定存在的原因；表 面活性剂结构特征；乳化作用。
2.熟悉 溶胶光学及动力学性质；溶胶聚沉方法；乳 状液和微乳液的形成、类型及其医学意义。
第四章 胶体和乳状液
曹月欣 山东省医学高等专科学校
第一节 溶胶
一、溶胶的基本性质 二、溶胶的结构 三、溶胶的相对稳定因素和聚沉
第四章 胶体和乳状液
曹月欣 山东省医学高等专科学校
第一节 溶胶
一、溶胶的基本性质 二、溶胶的结构 三、溶胶的相对稳定因素和聚沉
第四章 胶体和乳状液
乳化的概念——精选推荐
乳化的概念：乳化是液-液界面现象，两种不相溶的液体，如油与水，在容器中分成两层，密度小的油在上层，密度大的水在下层。
若加入适当的表面活性剂在强烈的搅拌下，油被分散在水中，形成乳状液，该过程叫乳化。
乳化理论：乳状液是化妆品中最广泛的剂型，从水样的流体到粘稠的膏霜等。
因此，乳状液的讨论对化妆品的研究和生产及保存和使用有着极其重要的意义。
一、乳状液概述乳状液（或称乳化体）是一种（或几种）液体以液珠形式分散在另一不相混容的液体之中所构成的分散体系。
乳状液中被分散的一相称作分散相或内相；另一相则称作分散介质或外相。
显然，内相是不连续相，外相是连续相。
乳状液的分散相液珠直径约在0.1－10μm，故乳状液是粗分散体系的胶体。
因此，稳定性较差和分散度低是乳状液的两个特征。
两个不相混容的纯液体不能形成稳定的乳状液，必须要加入第三组分（起稳定作用），才能形成乳状液。
例如，将苯和水放在试管里，无论怎样用力摇荡，静置后苯与水都会很快分离。
但是，如果往试管里加一点肥皂，再摇荡时就会形成象牛奶一样的乳白色液体。
仔细观察发现，此时苯以很小的液珠形式分散在水中，在相当长的时间内保持稳定，这就是乳状液。
这里称形成乳状液的过程为乳化。
而称在此过程中所加入的添加物（如肥皂）为乳化剂。
在制备乳状液时，通常乳状液的一相是水，另一相是极性小的有机液体，习惯上统称为“油”。
根据内外相的性质，乳状液主要有两种类型，一类是油分散在水中，如牛奶、雪花膏等，简称为水包油型乳状液，用O/W表示；另一种是水分散在油中，如原油、香脂等，简称为油包水型乳状液，用W/O表示。
这里要指出的是，上面讲到的油、水相不一定是单一的组分，经常每一相都可包含有多种组分。
第五章 胶体(collidal) 和乳状液(emulsion)
乳状液的类型的鉴别
稀释法：加水稀释后稳定的是O/W 染色法：加油溶性苏丹Ⅲ，显微镜下看到红 色颗粒的是O/W 电导率法：电导率大的是O/W
小结
溶胶的稳定性因素、胶团结构、电动电位 和聚沉 高分子化合物溶液和凝胶 表面活性剂和胶束 乳离子
nFeO
+
(n-x)Cl
- x+
xCl-
吸附层
扩散层
AgNO3 + KI → AgI + KNO3
AgNO3过量
胶核 (AgI)m 吸附离子？ Ag+ [(AgI)m· nAg+· (n-x)NO3-]x+· x NO3－
KI过量？
[(AgI)m· nI-· (n-x) K+]x-· x K+
胶粒带电原因之二
胶核表面分子的解离也可造成胶粒带电： 硅酸(SiO2· H2O, 即H2SiO3)溶胶的表面 解离为SiO32－和H+
H2SiO3 HSiO3－ HSiO3－＋H+ SiO32－ ＋H+
四、溶胶的相对稳定因素及聚沉
1、胶粒带电 2、溶胶表面的水合膜 3、Brownian运动 4、高分子化合物对溶胶的保护作用
金属氢氧化物为正溶胶，电泳时胶粒泳向 负极
金属硫化物、硅胶、金、银为负溶胶，电泳时胶 粒泳向正极
（四）溶胶不能透过半透膜
三、胶团结构——（一）带电原因：吸附
FeCl3 + H2O → Fe(OH) 3 +HCl FeOCl → FeO+ + Cl吸附离子 组成相似
[Fe(OH) 3]m
胶核 胶粒 胶团
（二）溶胶的动力学性质
溶胶粒子时刻处于无规则的运动状态，因而表 现出扩散、渗透、沉降等与溶胶粒子大小及形状 等属性相关的运动特性，称为动力学性质。 1. 布朗运动
第05章胶体
颗粒越大、越多；折光率相差越大散射越强。
（二）动力学性质——Brownian movement
1 Brownian movement：显微镜下可见胶体粒 子作不断改变速度和方向的无规则运动
颗粒越小， 温度越高， 布朗运动 越剧烈。
布朗运动 并不是胶 体特有的 性质。
2 扩散与沉降平衡 当溶胶中的胶粒存在浓度差时，胶粒从浓度 大的区域向浓度小的区域迁移，这种现象叫 扩散。
（一）溶胶的光学性质
当一束强光透过胶体时，可以看到一条光亮的 通路，这种现象叫做丁达尔现象。
用这种方法可以区别溶液和胶体。
产生原因：当颗粒大小d小于入射光波长入时 ，光环绕颗粒除入射光方向外，还向各方向散 射，即每个颗粒又作为一个光源，向各方向发 射光，散射出来的光称乳光。
产生条件： ①颗粒大小合适，d<λ（1-100nm之间） ②分散相折光率(n1)与分散介质折光率（n2）不 同。
氨基酸的 带电状态和在电场中的状况： 等电点
pH = pI pH < pI pH > pI
净电荷为零 带正电荷 带负电荷
在电场中不移动
在电场中移向负极
在电场中移向正 极
4 蛋白质在等电点时的性质
5 溶解度、黏度、渗透压、膨胀性最小 三 高分子溶液稳定性的破坏
加入高浓度无机盐，使蛋白质沉淀析出叫盐析。 实质是使蛋白质脱水，破坏水化膜，而析出。 盐析与溶胶聚沉不同： ①盐析用量大，聚沉用量少 ②盐析时正、负离子均起作用，聚沉时只与胶 粒电性相反的离子起作用。 ③除去电介质，蛋白质可以重新溶解即具可逆 性，而溶胶聚沉是不可逆的。
在胶体溶液中加入电解质，迫使一部分反离子 进入吸附层，使扩散层变薄，当电解质浓度加 大时，扩散层厚度可趋于零，在电场中不泳动
2013M-07胶体与界面化学-乳状液和泡沫
高。故O/W型乳状液中的油珠多数是带负电的，而
W/O型乳状液中的水珠则往往带正电。反离子形成
扩散双电层，热力学电势及较厚的双电层使乳状液
稳定。
22
乳状液的制备
转相乳化法
（1）将乳化剂先溶于油中加热，在剧烈搅拌下慢慢加入温
水，加入的水开始以细小的粒子分散在油中，是W/O型乳状
液，再继续加水，随着水的增加，乳状液变稠，最后转相变
理 向分散相，截面积大的一头留在
论 分散介质中。
2011
11
影响乳状液类型的因素
乳化剂分子构型
一价碱金属皂类，形状是：
水
亲水端为大头，作为乳化剂时，
油
容易形成O/W型乳状液。
二价碱金属皂类，极性基团 为：
亲水端为小头，作为乳化剂， 容易形成W/O型乳状液
油 水
例外：一价银肥皂，作为乳化剂形成W/O型乳状液12
27
乳状液的转型与破坏
乳状液的破坏
1.加热破乳
升温加速乳状液液珠的布朗运动使絮凝速率加快， 同时使界面粘度迅速降低，使聚结速率加快，有利于 膜的破裂。
2.高压电破乳
高压电场的破乳较复杂不能只看作扩散双电层
的破坏，在电场下液珠质点可排成一行，呈珍珠项
链式，当电压升到某一值时，聚结过程在瞬间完成。
2011
因为反应物分散成小液滴后，在每个液滴中反 应物数量较少，产生热量也少，并且乳状液对象界 面面积大，散热快，容易控制温度。
高分子化学中常使用乳液聚合反应，以制得较 高质量的反应物。
31
乳状液的应用
沥青乳状液
沥青的黏度很大，不便于在室温下直
接用于铺路面。若用阳离子型乳化剂将其
制成O/W型乳状液，则表观黏度大大降低，
胶体化学乳状液
乳状液: 一种或几种液体以液珠形式分散在另 一种与其不互溶(或部分互溶)液体中所形成的 分散系统. 如牛奶, 含水石油, 炼油厂的废水, 乳化农药等. 乳化作用: 油水互不相溶,只有加入乳化剂才 能得到比较稳定的乳状液, 乳化剂的这种作用 称为乳化作用. 常用的乳化剂多为表面活性剂, 某些固体也能起乳化作用.
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×100/5
例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。
其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。
HLB值愈大, 亲水性愈强. 该值可作为选择表面 活性剂的参考.
• 表面活性物质的HLB值与应用的对应关系
表 面 活 性 物 质 加 水 后 的 性 质 HLB 值
1.乳状液的类型与鉴别
乳状液的类型: •水包油型, 微小油滴分散在水中, 符号O/W. •油包水型, 微小水滴分散在油中, 符号W/O. (1)染色法 用水溶性染料,被染的相为水相. (2)稀释法 如能被水稀释为O/W;能被油稀释 为W/O. (3)导电法 非离子型乳化剂, O/W型导电性远 好于W/O型.
(4)界面膜的稳定作用
乳化过程也可以理解为分散相液滴表面的 成膜过程, 界面膜的厚度, 特别是膜的强度和韧 性, 对乳状液的稳定性起着举足轻重的作用.
(5)固体粉末的稳定作用
油
水
•固体颗粒在油-水界面上的三种润湿情况
以 , 及 表示 油 OW OS
乳状液分层不是真正的破坏，而是分为两个乳状液，在一层中分散相比原来的多，在另一层中则相反。
(右) < 90, 颗粒能被水润湿而更多地进入水中. (右) < 90 , 颗粒能被水润湿而更多地进入水中.
胶体和乳状液
乳状液的类型
乳状液的类型有两类：
油分散在介质水中形成水包油型(O/W)乳状液
水分散在油介质中形成油包水型(W/O)乳状液
水 油 水
油
水包油型(O/W)乳状液
油包水型(W/O)乳状液
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乳状液医学上的应用
青霉素注射液
乳白鱼肝油 脂肪乳剂：牛奶 消毒和杀菌的药剂
三、微乳液
高分子化合物溶液和溶胶的性质比较
性质 分散相颗粒 特征 通透性 扩散速度 高分子化合物溶液 粒径1～100nm； 不能透过半透膜 慢 溶胶 粒径1～100nm； 不能透过半透膜 慢
胶团由胶核与吸附层、扩 分散相组成 单个水合分子均匀分散 散层组成 均一性 单相系统 多相系统
稳定性
粘度
稳定系统
大
不稳定系统
均相、稳定系统、 NaCl水溶 小分子或离 分散相粒子扩散 子 液等 快 胶粒 多相、热力学不 稳定系统、有相 Fe(OH)3 对稳定性、分散 溶胶等 相粒子扩散较慢 均相、稳定系统、 蛋白质溶 分散相粒子扩散 液等 慢
胶 溶胶 体 1～100nm 分 散 系 高分子 溶液 ＞100nm 粗分散系
高分子
要下沉，这一现象称为沉降
(sedimentation)
沉降速率等于扩散速率，溶胶系统
处于沉降平衡
3 溶胶的电学性质——电泳和电渗
用惰性电极在溶胶两端施加直流电场，可观察到胶 粒向某一电极方向运动。这种在电场作用下，带电粒 子在介质中的定向运动称为电泳(electrophoresis)
电泳实验说明溶胶粒子是带电的，由电泳的方向 可以判断胶粒所带电荷的性质
小
外加电解质 不敏感，加入大量造成 敏感，加入少量引起聚沉 离子的影响 盐析
《胶体和乳状液》课件
胶体制备和应用
1
制备
胶体可以通过溶胶-凝胶法、电沉积法等方法制备。
2
应用
胶体在涂料、化妆品和医药等领域中有广泛应用。
3
图像OCR
胶体有助于改善图像识别和文字识别的准确性。
乳状液的基本定义和特点
1 乳状液
乳状液是由液滴分散在液体介质中形成的混合物。
2 特点
乳状液具有微乳化、稳定和流动性。
1 电荷
胶体颗粒在溶液中带有电荷，影响胶体的稳定性。
2 电动势
胶体颗粒在电场中受到作用，产生移动现象。
乳状液与胶体的区别
乳状液 胶体
由液滴分散在液体中。 由固体颗粒分散在液体中。
乳状液的分类和性质
乳状液分类
1. 水包油型 2. 油包水型 3. 多重乳型
乳状液性质
• 乳化稳定性 • 体积分数 • 粒径分布
乳状液制备和应用
1
应用
2
乳状液在食品、化妆品和制药等领域中
有广泛应用。
3
制备
乳状液可以通过乳化剂和物理搅拌等方 法制备。
《胶体和乳状液》PPT课 件
探索胶体和乳状液的世界。了解它们的基本定义、特点和分类。探讨它们在 化学和生物领域中的应用。一起来揭开胶体化学的奥秘吧！
什么是胶体和乳状液
胶体
胶体是由细小颗粒分散在介质中形成的一种混合物。
乳状液
乳状液是由液滴分散在液体介质中形成的混合物。
胶体的基本定义和特点
1 粒子大小
• 黏度 • 光学性质 • 电导率
胶体中的溶剂和溶质
溶剂 溶质
为溶质提供分散介质。 在溶剂中分散的物质。
胶体的表观性质和真实性质
实验：胶体与乳液的制备及性质
实验：胶体与乳液的制备及性质一、实验目的1. 了解溶胶的制备及基本性质。
2. 了解乳状液制备原理。
3. 掌握乳状液以及鉴别其性质的方法二、实验原理 (此部分不用全抄，主要意思有就行)胶体分散系是分散相粒径为1~100nm的一种分散体系。
它主要包括溶胶和高分子化合物溶液。
溶胶的分散相粒子与分散剂之间存在相界面，它是一种高分散度的多相分散系，因而胶粒有聚集的趋势，是热力学不稳定体系；溶胶胶粒对光有散射作用，因而具有明显的丁铎尔（Tyndall）效应；溶胶胶粒带电，因而在电场中向与其电性相反的一极泳动，这种现象称为电泳；胶粒在溶剂分子热运动的推动下作布朗运动，所以说溶胶是动力学稳定体系。
实验室制备溶胶一般采用凝聚法，即通过水解或复分解反应生成难溶物，在适当的浓度、温度等条件下使生成物分子聚集成较大颗粒的胶核而形成溶胶。
为克服其聚集的趋势，胶核选择吸附与其组成相关的离子作为第一吸附层，后者又吸附带相反电荷的离子形成电荷总数少一些的第二吸附层。
胶核和其吸附的双电层构成了带电的胶粒，它们带同种电荷、互相排斥，加之对水分子的吸引，形成水化膜，使溶胶得以稳定。
例如用水解反应制Fe(OH)3溶胶，其反应如下沸腾FeCl3 + 3H2O === Fe(OH)3 + 3HCl△Fe(OH)3 + HCl === FeOCl + 2H2OFeOCl === FeO+ + Cl-氢氧化铁溶胶的胶粒结构为[{Fe(OH)3}m·nFeO+·(n-x)Cl―]x+，胶粒带正电荷，称正溶胶。
又如用复分解反应制AgI溶胶，其反应如下AgNO3+KI===AgI+KNO3当AgNO3过量则胶核选择吸附Ag+，第二吸附层为NO3―，胶粒带正电荷，若为KI过量，则胶核选择吸附I―，第二吸附层为K+，胶粒带负电荷。
但若电解质离子过多，则与胶粒带相反电荷的离子再进入第二吸附层，中和胶粒的电荷，促使溶胶聚沉；若将正、负溶胶混合则会互相中和电荷导致聚沉。
胶体基本理论—胶体体系概述
现代胶体科学的研究特点
其中，两个根本的问题始终是胶体和界面科学工作者研究的中心
（1）分子间力和界面力的性质问题，主要是弱相互作用。在分散体系中， 分散相的相互作用，分散相与分散介质的相互作用，分散相与吸附物的相互 作用，分散介质与吸附物的相互作用，以及吸附层中吸附物的相互作用等都 受到这种力的作用。
《表面活性剂、胶体与界面化学基础》
考试考核
平时成绩：考勤+课堂表现 线上考核、互动、评价：50% 期末考试：50%
基本理论
界面和分散体系 胶体体系概述 胶体的基本性质 表面活性剂结构和定义 表面张力和表面特性 表面活性剂在界面的吸附 表面活性剂溶液性质 乳状液HLB值、PIT理论
在胶核同周围介质的界面区域就形成所谓双电层，内层是胶核固相的电位离子层， 外层是液相中的反离子层。
这些异号离子，其中紧靠电位离子的部分
胶核
被牢固的吸引着，当胶核运动时，它也随着
一起运动，形成固定的离子层，称为吸附层。
而其它的异号离子，距离电位离子较远，受
到的引力较弱，不随胶核一起运动，并有向
水中扩散的趋势，形成了扩散层。
胶体与界面化学的研究内容
宏观物质
亚微观结构
分 子 原 子 基本粒子
物理
胶体
化学
物理
胶体与界面化学主要是研究胶体分散体系和界面现象的一门科学，是 物理化学的重要分支。既要研究胶体化学的问题，有必然涉及表面化 学的问题，两者相互联系、相辅相成。
分散体系 纳米材料
分散体系的形成与稳定
光学性能、流变性能 智能流体、电磁流变体
胶体的结构
胶 团
内
胶核
离扩 子
层
散
层 胶体构造示意图
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粗粒分散系 粗粒子 (乳状液、 悬浮液)
11.1 乳状液
乳状液（emulsion）是一种液体的液滴分散在另一种 不相溶的液体中所形成的粗分散体系。 11.1.1 表面张力
单位表面上的表面分 子比相同数量的内部分子 多出的部分能量，称为比 表面能，单位J/m2 ； 物理学也称表面张力， 单位N/m；符号 。
胶体按稳定性分类： •憎液溶胶（简称：溶胶，如Fe(OH)3溶胶） •亲液溶胶（又称：大分子化合物溶液、
分子溶胶，如明胶等）
表11-1 分散系按分散相离子大小不同的分类
分散相 分散系统类 分散相 粒子直 型 粒子的 径/nm 组成
<1nm 真溶液 低分子 或离子
一般性质
实例
均相；热力学稳定系统；分散 相粒子扩散快、能透过滤纸和 半透膜；形成真溶液
亲脂性端
亲水性端
简图
图11-2 表面活性物质示意图
11.1.3 乳状液
能使乳浊液稳定的的表面活性物质称为乳化剂， 乳化剂所起的作用称为乳化作用。
水包油型乳状液
油包水型乳状液
图11-3是两种乳状液的示意图
11.2、溶 胶 的 性 质
溶胶的基本特性：
1. 高度分散性：
粒子的大小在10 9 ~ 10 7m 之间，因而扩散较慢，不能透过 半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性和乳光现象。 2. 不均匀（多相性）： 胶粒与介质之间存在明显的物理分界面，所以溶胶是一种
2）分散相粒子 入射光波长（r ） 主要发生光的散射； 散射：光波绕过粒子向各方向传播——产生乳光（散射 光）。 — 这属于溶胶体系。 大分子横截面直径很小，主要发生透射，散射光微弱，无丁 达尔现象 3）分散相粒子 入射光波长 （ r ） 主要发生光的透射，散射很微弱。 — 这属于真溶液或纯 液体体系。
氯化钠，氢氧 化钠，葡萄糖 等水溶液
1~100n 溶胶 m 胶 体 分 散 系 高分子 溶液 >100n m
胶粒 非均相；热力学不稳定系统； 氢氧化铁、硫 （分子、 分散相粒子扩散慢、能透过滤 化砷、碘化银 离子、 纸，不能透过半透膜 及金、银、硫 等单质溶胶 原子的 聚集体） 高分子 均相；热力学稳定系统；分散 相粒子扩散慢、能透过滤纸， 不能透过半透膜；形成溶液 非均相；热力学不稳定系统； 分散相粒子不能透过滤纸和半 透膜 蛋白质、核酸 等水溶液，橡 胶的苯溶液 乳汁、泥浆等
Tyndall现象 是判别溶胶与其它分散系的最简便方法。
2. 溶胶的动力学性质
胶粒的不规则运动导致：扩散、渗透压、外力场中
的定向运动等动力性质。
（1）布朗运动
※1827年，英国植物学家Brown发现，在显微镜下能观察到悬 浮在液面（水）上的花粉末不断地作不规则的运动。 ※后来人们发现溶胶也具有这种无规则运动。 ※实验证明：粒子越小，温度越高，介质黏度越小，布朗运动 越剧烈；
分子在表面和内部受力情况
从量纲上来看：N· m/m2= N/m(牛顿／米),所以比表面 能在数值上等于表面张力，但二者的物理意义不同 。 表面张力理解为作用于液体表面每单位长度上的力。液体收 缩表面的倾向常以表面张力来量度。
系统表面自由能和表面积 的关系可表示为 ：
dG表 dA
式中:
气 液
• 通电后，粘土粒子朝正极方向运动。其他实
3 溶胶的电学性质
电 泳：在外加 电场 下， 胶体粒子在分散介 质 中 定向移 动 的 现 象叫 电 泳。
（2）扩散
※当溶胶存在浓度差时，胶粒自发地由浓度大的区域
向浓度小的区域迁移，这种过程称为扩散
高浓度
扩散
低浓度
※ 在生物体内，扩散是物质的输送或物质的分子、离
子透过细胞膜的一种动力。
水泵最高能将水送到10.33米的相对高度， 而扩散可以将水送到 40 米或更高处。
（3）沉降
溶胶是高度分散体系，胶
粒一方面受到重力吸引而下降，
把一种或几种物 质分散在另一种物质 中就构成分散体系。 其中，被分散的物质 称为分散相 （dispersed phase）， 另一种物质称为分散 介质（dispersing medium)。例源自：云，牛奶，珍珠分散体系分类
•小分子(离子)分散系 分散系 •胶体分散系 按分散相粒子的大小分为： •粗分散系 •液溶胶 胶体分散系 按分散相和介质的聚集状态分类： •固溶胶 •气溶胶
另一方面由于布朗运动促使浓 度趋于均一。 当这两种效应相反的力相 等时，粒子的分布达到平衡，
粒子的浓度随高度不同有一定
的梯度，如图所示。 这种平衡称为沉降平衡。
一、电动现象 溶胶粒子的运动与电性能之间的关系。 1．电动现象的发现：电泳
1803年，俄国的 Peǔcc 实验 (如图)：
验也证明一些悬浮粒子也有这种在电场中作 定向运动的现象。
超微不均匀相（尽管用肉眼看是均匀的）；
3. 聚结不稳定性：
界面能大，胶粒处于不稳定状态，有相互聚结成较大颗粒而
聚沉的趋势。
11.2.1 溶胶的性质（由基本特性引起的）
1、溶胶的光学性质 2、溶胶的动力学性质 3、溶胶的电学性质
一、溶胶的光学性质
溶胶具有丰富多彩的光学性质，这与其对光的
散射和吸收有关。也是溶胶的高度分散性及多 相不均匀性特点的反映。
←→ ↑ ↓ ← → ↓
表面
G表 为系统的表面自由能，A为系统的表面积，
为表面张力。
要降低表面能，可通过两种途径：一是缩小物体的表面积； 二是降低表面张力或是两者都减小。
11.1.2 表面活性剂
向水中加入表面张力比水小的物质，该物质在表 面层的浓度大于在溶液内部的浓度，这种吸附叫做正 吸附。 能产生正吸附的物质称为表面活性剂（surfactant, surface active agent）。表面活性剂能显著降低水 表面张力。 表面活性剂的结构特点是：
本节着重讨论胶体的光散射，可以得到质点的
分子量、体积大小等信息。光散射方法已成为 研究胶体与大分子溶液的有力工具。
1. 溶胶的光学性质
1869 年，Tyndall 发现： 令一束会聚光通过溶胶，则从侧面可以看到一个乳
光柱（即明显的光的路径），这就是 Tyndall 效应；
当光线射入分散体系时，有三种情况： 1）分散相粒子 > 入射光波长（r ） 主要发生光的反射，体系呈现混浊（不同于乳光柱，柔和 的发光体） — 这属于粗分散体系。