第一章 胶体及表面活性剂

当光束照到一般溶液时，由于溶液中粒子 的直径小于10-9米，光在粒子上的散射太弱， 就不容易看到光束通过溶液的途径，但可以用 这种方法鉴别胶体与溶液。
2．布朗运动
1827年，英国植物学家布朗把花粉 悬浮在水里，用显微镜观察，发现花粉 的小颗粒做不停的、无秩序的运动，这 种现象叫做布朗运动。
用超显微镜观察溶胶，可见胶体微 粒也在进行布朗运动。因为水分子(或分 散剂分子)从各方面撞击胶体微粒，而每 一瞬间胶体微粒在不同方向受的力不同， 所以胶体微粒运动的方向每一瞬间都在 改变，因而形成不停的无秩序的运动。
表面活性剂
一、表面活性剂的概念 在许多工业部门中，表面活性剂都是不可
缺少的化学试剂，其优点是用量少而用途多。 特别是第二次世界大战之后，随着石油化学的 发展，新兴的合成表面活性剂的工业，进一步 促进了表面活性剂在各方面的应用。如今，表 面活性剂在洗涤、石油、纺织、农药、医药、 食品等各个领域中都得到了广泛的应用。
电泳现象证明了胶体的微粒是 带有电荷的。由于胶体的微粒有很 大的表面积，所以具有较强的吸附 能力。不同的胶体微粒吸附不同电 荷的离子。有些胶体的微粒吸附阳 离子；有些胶体吸附阴离子。
一般说来，金属氢氧化物、金属氧
化物的胶体微粒吸附阳离子，胶体微粒 带正电荷；非金属氧化物、金属的硫化 物的胶体微粒吸附阴离子，胶体微粒带 负电荷。因为胶体的微粒是带电的粒子， 所以，在电场的作用下，发生了定向运 动，产生了电泳现象。
胶体的种类很多，按照分散剂的不
同，可分为液溶胶、气溶胶和固溶胶。 分散剂是液体的叫做液溶胶(也叫溶胶)， 例如，实验室里制备的Fe(OH)3和AgI 胶体都是液溶胶。分散剂的形态是气体 的，叫做气溶胶，例如，雾、云、烟等 都是气溶胶；分散剂是固体形态的，叫 做固溶胶，例如烟水晶、有色玻璃等都 是固溶胶。
一、胶体
胶体也是一种分散系，在这种分散 系里，分散质微粒直径的大小介于溶质 分子或离子的直径(一般大于10-9米)和悬 浊液或乳浊液微粒的直径(一般小于10-7 米)之间。一般地说，分散质微粒的直径 大小在 10-9 ～ 10-7 米之间的分散系叫做 胶体。
人们常根据胶体粒子大小介于109 ～ 10-7米之间这一特点，把混有离子或 分子杂质的胶体溶液放进用半透膜制成 的容器内，并把这个容器放在溶剂中， 让分子或离子等较小的微粒透过半透膜， 使离子或分子从胶体溶液里分离出来， 以净化胶体。这样的操作叫渗析。应用 渗析的方法可精炼某些胶体。
二、高分子化合物溶液的溶解特征
低分子化合物在不同溶剂中只有溶解或不 溶解两种情况，而高分子化合物在不同溶剂中， 可能山现不溶解、溶胀、溶解三种情况，其中 溶胀是高分子化合物特有的现象。例如：橡胶 在水中不溶解；动物胶在冷水中吸水，体积逐 渐胀大，这就是溶胀；而蛋白质可溶于水，淀 粉可溶于热水。
高分子化合物在溶液里是以单个分 子存在的，而胶体颗粒则是许多分子的 集合体。对胶体溶液，加入少量的电解 质就会发生凝聚。而高分子溶液则较为 稳定，不易凝聚，只有加入大量电解质 才能凝聚析出。当在高分子化合物溶液
第一章 胶体和表面活性剂
第一节 胶 体
在工农业生产和日常生活中遇到的 物质往往并非纯净物，而是一种或几种 物质分散在另一种物质里形成的混合物。 这种混合物叫做分散系。其中分散成微 粒的物质叫做分散质；微粒分布在其中 的物质叫做分散剂。
对溶液来说，溶质是分散质，溶剂 是分散剂，溶液是一种分散系。还有一 种分散系与溶液在性质上有很大的差异， 如水滴分散在空气中形成云雾，某些金 属氧化物分散在玻璃态物质里形成有色 玻璃等，人们称这些体系为胶体体系。
(2)胶体的相互凝聚作用。
将两种电性相反的胶体以适当的量 相互混合时，由于电性相互中和，即能 发生凝聚作用，这种凝聚称为胶体的相 互凝聚。实际上要达到完全凝聚，必须 使其中一种胶体微粒的电荷总量要正好 中和另一种胶体的异电荷总量，否则可 能不发生凝聚或凝聚不完全。
(3)温度的作用。
给胶体加热，也可使胶体发生凝聚 作用。温度升高，分子的布朗运动加剧， 胶体之间碰撞次数也增加，加速它的自 动聚沉作用，使胶体的稳定性降低，发 生凝聚。
人们常把这类“冻”称为冻胶，或 称为凝胶。凝胶不同于通常的沉淀，沉 淀是分散相粒子从分散介质中沉降出来 的，很明显地分为固一液两相。而凝胶 中却带有大量或全部的溶剂，当升高温 度或用力震荡时即可恢复溶液的液的可逆性及粘度大等特点来看，高分 子溶液与胶体溶液在性质上是有很多差 别的。
正是由于分子的这种定向吸附，使 得表面活性剂具有改变表面润湿性能、 乳化、破乳、起泡、消泡、分散、清洁 等多方面的作用。
三、表面活性剂的分类
表面活性剂可以分离子型和非离子 型两大类。当表面活性剂溶于水时，凡 能电离生成离子的，叫做离子型表面活 性剂；凡在水中不电离的就叫做非离子 型表面活性剂。
（一）润湿作用和渗透作用
润湿是最常见的现象，如把衣服或 纸放入水中，衣服或纸慢慢湿了，这就 是润湿。在清洁的玻璃板上滴一滴水， 水立刻铺展开来，这也是润湿。
喷洒农药消灭虫害时，在农药中常
加有少量表面活性剂，以改进药液对植 物表面的润湿程度，使药液在植物叶子 表面上铺展，待水分蒸发后，在叶子表 面上留下均匀的一薄层药剂。假如润湿 性不好，叶面上的药液聚成液滴状就很 容易滚下，或者是水分蒸发后，在叶面 上留下断续续的药剂斑点，影响了杀虫 效果。
冰激凌是我们最喜爱的食物；有了 洗涤剂我们的生活才能如此美好。若没 有表面活性剂，这两样东西都不会有。 这真是太可悲了。但是，如果真的没有 表面活剂，也不会有人为没有冰激凌和 洗涤剂而哭泣。因为没有表面活性剂， 人也没有了。
表面活性剂是能够显著降低水的表
面张力的一类物质。表面活性剂分子会 强烈地吸附在水面上，表面活性剂正因 此而得名。表面活性剂一词来自英文 surfactant。它实际上是短语surface active agent的缩合词。它还有个名字 叫做tenside。
离子型表面活性剂在水中电离时， 与亲油基相连的亲水基带负电荷的，称 为阴离子型表面活性剂，如脂肪醇硫酸 酯钠；与亲油基相连的亲水基带正电荷 的，称为阳离子型表面活性剂，如烷基 三甲基氯化铵。
在同一分子中既存在着阴离子的活 性基团，又存在着阳离子的活性基团， 在碱性溶液中生成阴离子盐，而在酸性 溶液中则生成阳离子盐，这种表面活性 剂被际为两性表面活性剂，如甜菜碱型 两性表面活性剂。
粘度的测定和研究在理论上和工业 应用上都很重要。例如，高分子化合物 它所具有的增粘增稠作用，被广泛应用 于化妆品中，对于乳状液等化妆品来说， 它的粘度是一个重要的质量指标，提高 粘度可增加体系的稳定性。
溶胶或高分子化合物溶液，在适当 条件下，粘度逐渐变大，最后失去流动 性，使整个体系变成半固体状态，这个 过程叫做胶凝作用。如果溶液的浓度足 够大，在放置过程中就会白动地“冻” 起来，像鱼汤放在冰箱里变成鱼冻一样。
二、表面活性剂的结构特点
从结构看，所有表面活性剂分子都 是由两部分组成：一部分是极性的易溶 于水的亲水基，另一部分是非极性的不 溶于水易溶丁油的亲油基(一般是碳氢 链)。表面活性剂分子是一种两亲分子， 既有亲油性又有亲水性。
表面活性剂的这种结构特点使它溶
于水后，亲水基受到水分子的吸引，而 亲油基受到水分子的排斥，力图把分子 拉至溶液的表面，因此溶液中的表面活 性剂分子有从溶液内部移到表面，造成 表面层溶质的浓度比溶液内部的浓度大。 表面活性剂在溶液的表面定向排列，形 成表面活性剂的吸附层，这就是表面吸 附现象。
3．电泳现象
在一个U形管里盛有红褐色Fe(OH)3 胶体，从U形管的两个管口各插入一个电 极。 通直流电后，发现阴极附近的颜色 逐渐变深，阳极附近的颜色逐渐变浅。 这表明Fe(OH)3，胶体带正电荷，在电 场的影响下向阴极移动。
NaCl 溶液
NaCl 溶液
Fe(OH)3 溶胶
Fe(OH)3 溶胶
高分子化合物分子的大小一般在 10-9 ～ 10-7米之间，在胶体粒子大小的范 围之内，所以高分子化合物溶液与胶体 体系有相同之处，同样具有胶体的性质， 如：高分子溶液也存在丁达尔现象，加 入一定量的电解质也能产生凝聚现象。 高分子化合物是由大量的一种或多种单 体聚合而成的。
聚合而成的大分子是由基本链节通过共 价键连接起来的，例如蛋白质分子是由十几种 氮基酸小分子连接起来，结构式很复杂；聚乙 烯分子就是由几千个，甚至上万个乙烯单体打 开双键连接而成。高分子化合物的每个分子的 大小是不一样的，即聚合度以的值不是一定的。 因此高分子化合物的分子量一般是平均分子量， 另外高分子化合物的分子结构上也有差异。
离子表面活性剂
阴离子表面活性剂 阳离子表面活性剂 两性表面活性剂
表面活性剂
非离子表面活性剂
化妆品中表面活性剂应用最多的为 阴离子型和非离子型两类，阳离子型一 般不能和阴离子表面活性剂复配，但可 以和非离子及两性表面活性剂复配，在 香波及护发素中有广泛的应用。
四、表面活性剂的作用
表面活性剂一般在水溶液中使用， 水中溶有表面活性剂时，由于它有能吸 附于界面上使溶液的表面张力下降，表 面亲水性变化，溶液性质突变等现象， 使表面活性剂具有相应的润湿、渗透、 乳化、分散、发泡、消泡、洗涤等作用。
日常生活里经常接触和应用的胶体， 有食品中的牛奶、豆浆、粥，用品中的 塑料、橡胶制品，建筑材料中的水泥等。 化妆品90％以上均为胶体分散系。
雪花膏是一种以油脂、蜡分散于水 中的分散系。
冷霜是将水分散于油脂、蜡中的 分散系。
牙膏是以固体细粉为主悬浮于胶 性凝胶中的一种复杂分散系。
水溶性香水是采取增溶方法将芳 香油分散 于水中的透明液体。
中加入电解质达到某一浓度时，高分子 物质便从溶液中沉淀析出，这种现象称 为盐析。盐析产生的沉淀再用溶剂稀释 后，仍可形成高分子化合物溶液，也就 是说盐析作用是可逆的，而胶体凝聚析 出后即难于再形成溶液。
三、高分子化合物溶液的粘度