胶体和乳状液

Cl FeO + FeO+ + F eO + O Fe O+ Fe
Cl-
胶粒 吸附层 胶团
Cl-
Cl
Fe
-
Cl -
ClCl -
Cl -
Cl-
扩散层
-
Cl -
胶粒
胶团
扩散层
{[Fe(OH)]m · nFeO+ · (n-x)Cl-}x+ · xCl
胶核 吸附层
胶粒
胶团
扩散层
胶团结构中带电荷的部分： 胶粒、吸附层、扩散层
（三）表面活性剂
表面活性剂：凡是能显著降低溶液的表面张
力，产生正吸附的物质（表面活性物质）
表面活性剂的结构特征
表面活性剂分子结构上的特征：
既含有亲水的极性基团——亲水基，如－OH、 －COOH、－NH2、 －SH、－SO3H等；
又含有疏水的非极性基团——疏水基，一些直 链的或带侧链的有机烃基
位能，称为表面能，用 Es 表示。 表面积 表面能 Es = γ△A
表面张力 只要有界面存在，就一定有表面能存在
讨论
一切物质都有自动降低其势能的趋势
通常自发降低表面张力有两条途径： 液滴形成球状或分散的微小液滴聚集在一起自发 降低表面积； 自发吸附(adsorbate)周围介质中能降低其表面张 力的其它物质粒子填入表面层，使表层粒子的浓度 大于液体内部粒子的浓度，以降低表面张力。
胶团结构中不带电荷的部分：
胶核 、胶团
胶体溶液亦不带电荷！
K+
用AgNO3和KI制备AgI 溶胶，KI过量时，AgI胶
K
+
K
+
K+
K+ - I- I I I -
团结构示意图及胶团结构
的简式：
K+
K+ K - I- I-I -I - K + I (AgI)m
+
K+ K+
I I II - I
K+ - - K
K+ K+
K+ K+
{(AgI)m · - · nI (n-x)K+}x- · + xK
+
- I- I I I -I -
K
+
K+
NO3-
用AgNO3和KI制备AgI 溶胶，AgNO3过量时，
NO3-
NO3-
NO
N
NO3-
{(AgI)m · nAg+ · (n-x)NO3-}x+ · xNO3-
3 + NO Ag Ag +
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
（二）高分子化合物溶液对溶胶的保护作用
高分子化合物分子将溶胶胶粒包裹起来，在胶 粒表面形成保护膜，削弱了胶粒聚集的可能性
意义：保护作用在生命体中非常重要。
例： 1. 医用胃肠道造影的硫酸钡合剂是阿拉伯胶 保护的硫酸钡溶胶。 2. 如微溶电解质MgCO3或Ca3(PO4)2等，在血 液中的浓度比在体外纯水中的浓度高了近5倍，这 是因为它们在血液中被蛋白质保护的缘故。当保 护蛋白质减少时，这些溶胶状态的微溶就会因聚 沉而形成结石。
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
第四章 胶体和乳状液
从胶体观点而言，整个人体就是一个典型的胶体系
统，人的皮肤、肌肉、血液和毛发等都是胶体系统。 生物体类发生的许多生理和病理变化都与胶体和乳 状液等性质密切相关。 药物制备、使用和保管过程中应用到大量胶体及乳 状液方面的知识。（胰岛素、疫苗、乳白鱼肝油、脂 肪乳剂等）
第一节 分散系
煮沸As2S3溶胶，会有As2S3的黄色沉淀。
第三节 高分子化合物溶液
一、高分子化合物溶液及其稳定性 高分子化合物(polymer)指相对分子质量大于1万的化 合物
高分子化合物在液态的分散介质中形成的单相分子、 离子分散系统称为高分子化合物溶液。 高分子化合物溶液的分散粒径在1～100nm的胶体分 散系范围内，所以也有一些胶体分散系共有的性质。
2 溶胶动力学效应 1） 布朗运动
（分子热运动） 因为介质分子不断碰撞这些粒子，碰撞的合力不 断改变其运动方向和位置，成为无规则的运动
2） 扩散与沉降
胶粒从分散密度大(溶度高）的区 域向分散密度小（溶度小）的区域
迁移，这种现象称为扩散(diffusion)
（透析原理---血透）
在重力场中，胶粒受重力的作用而
用量多， 一定范 需要一定 围内可 的助表面 与油水 活性剂 混合 用量相对 不混溶 少，不需 要助表面 活性剂
微乳液特征：
1.
具有超低的表面活性
稳定
2.有很大的增容量
W/O型油增量5%，O/W型油增量60%
3.粒子直径小 4.热力学稳定
（二）吸附现象
吸附：固体或液体表面吸附其他物质、分子、原 子或离子聚焦在其表面的过程。（物质在相界面上 的浓度自动发生变化的过程） 吸附可发生在任何两相的界面上 固体表面的吸附
固体表面积无法自动变小，常常吸附其他物质以降 低表面能。（活性炭、硅胶、活性氧化铝和分子筛等）
液体表面的吸附 液体表面会因为溶质的加入而产生吸附，液体的 表面张力因此发生相应的变化。(硬脂酸纳盐、合成 洗涤剂）
三、胶团结构
（一）胶粒带电的原因
胶粒在形成过程中，胶核优先吸附与胶核中相同 的某种离子，使胶粒带电。
Fe(OH)3
+
HCl
FeOCl + FeO + +
2H 2O Cl-
FeOCl
ClClClCl
（二）胶团结构
Cl
-
Cl-
Cl-
ຫໍສະໝຸດ Baidu
胶核
Cl-
Cl -
Cl -
Fe O+ Fe O + FeO+ + FeO + O
微乳液：由水、油、表面活性剂和助表面活
性剂等物质按适当比例混和，自发形成一种 同性、透明、低粘度、稳定的特殊乳状液
助表面活性剂：短链醇、胺或其他极性物质
类型 微乳 液
分散性
透光性
稳定性
乳化剂
溶解性
液滴直 半透明或 热力学 径10透明 稳定， 100nm， 离心难 分层 分布均 匀 乳状 液滴100- 不透明 热力学 液 500nm， 不稳定， 分布不 易离心 均匀 分层
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
39
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
Cl Cl-
-
Fe O+ FeO
Cl
-
Cl-
Cl
-
Cl-
{[Fe(OH)3]m · nFeO+ · (n-x)Cl-}x+ · xCl 胶核 吸附层
Cl
FeO FeO++ FeO + O Fe
Cl
F F e eO + O+ FeO + [(Fe(OH)3]m FeO+ + F eO + O Fe
+ +
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
二、乳状液
将一种液体以直径大于100 nm 的液滴作为分散相， 分散在另一种与之不相溶的液体中，形成的分散系统 称为乳状液(emulsion)。 一相是水
另一相统称为油（包括极性小的有机溶剂，如苯）
乳化剂和乳化作用：稳定性 1. 降低界面张力和界面能 2. 形成单分子保护膜，阻止乳状液的 分散粒子间的相互聚集合并
常见表面活性剂
1.长链脂肪酸盐（硬脂酸纳）、合成洗涤剂
（十二烷基磺酸钠） 2.构成细胞膜的脂类（磷脂、糖脂）、血液 中的某些蛋白质
人体中表面活性剂的作用： 1. 磷脂：使细胞保持一定的形态，有利于物质的交换 2. 血浆蛋白：使脂溶性物质形成稳定的胶体，有利于 之类物质的运输 3. 胆汁酸盐：乳化脂肪形成稳定的乳状液，有利于脂 类物质的吸收和消化
盐析：加入大量的电解质，使高分子化学物 溶液中聚沉吸出的过程。 分离蛋白质： 例 在血清中分别加入溶度为2.0mol/L、3.5mol/L 硫酸铵。可使血清中的球蛋白、清蛋白分步沉淀 而分离。
第五节 表面活性剂和乳状液
一、表面活性剂
（一）表面能与表面张力 将相内部的分子移到表面上，就必须克服向内的 引力而作功，所做的功转化为移到表面层的分子的
应用： 蛋白质、氨基酸和核酸等物质的分离和 鉴定方面有重要的应用。 例如在临床检验中，应用电泳法分离血 清中各种蛋白质，为疾病的诊断提供依据。
电 渗
在外电场作用下，分散介质通过多孔性物质定向移动 的现象称为电渗(electroosmosis)
溶胶净化、海水淡化
由电渗实验中分散介质的移动方向也可判断胶粒所 带电荷的性质
2. 加入带相反电荷的溶胶有相互聚沉能力。
当 正、负溶胶按适当比例混合致使胶粒所带电 荷恰被中和时，就可发生聚沉。 例如污水中的胶状悬浮物一般带负电，加入明矾 后，明矾中的Al3+可水解成Al(OH)3正溶胶使悬浮物 发生聚沉，达到净水目的。
3.加热
加热增加了粒子的运动速度和粒子间的碰撞机会， 同时削弱了胶粒的溶剂化作用，使胶粒聚沉。如：
非均相、不稳定 泥浆、乳 粗分散粒子 系统、易聚沉或 汁等 分层
第二节 溶胶
溶胶：难溶解性固体分散在介质中所形成的胶 体分散系。
溶胶介质：液溶胶、固溶胶、气溶胶（分散介 质定义） 溶胶分散相：小分子、原子或离子形成的聚焦 体 溶胶：热力学不稳定性（多相、高分散、聚集 不稳定）
1 溶胶光学效应
于暗室中用一束聚焦强可见光源照射溶胶，在 与光束垂直的方向观察，可见一束光锥通过，这种 现象称为Tyndall效应（Tyndall effect）。
分散系：一种或几种物质分散在另一种介质 中 所形成的体系称为分散体系。 被分散的物质称为分散相， 容纳分散相的物质称为分散介质。
举例:食盐水溶液、蛋白质水溶液、淀粉溶液、 悬 浊液、乳浊液、空气、海水等等。
根据分散相粒子大小分类
分散相粒 子大小 ＜1nm 分散系类型 分散相粒子 真溶液 性质 实例
树林中的丁达尔现象
左边是溶胶，右边不是溶胶
丁达尔现象的产生与胶粒大小及入射光的波 长有关：
分散相粒子直径接近入射光波长,光散射, 产生乳光
若分散相粒子直径大于入射光波长,光被 粒子表面反射,体系混浊 若分散相粒子直径远远小于入射光波长, 光透过
可以此来区分溶胶、真溶液、悬浊液 注 临 射床 和大分子溶液
溶胶直径接近,有光散射,有乳光
真溶液直径很小,对光的散射非常弱,无 乳光
粗分散系直径很大,只有反射而无散射, 混浊 高分子溶液,无界面存在,乳光很弱
用应 真用 溶： 液 的 灯 检
光通过颗粒直径略小于其 波长的物质时，发生散射
Tyndall效应实 际上已成为判别溶 胶与分子真溶液的 最简便的方法。
电解质对溶胶的聚沉作用，有如下规律：
（1）反离子的价数愈高，聚沉能力愈强。聚 沉值与反离子价数六次方成反比 （2）同价离子的聚沉能力虽然接近，但也有 不同。如用一价正离子聚沉负溶胶时，其聚沉 能力次序为 H+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+ 一价负离子聚沉正溶胶时，其聚沉能力次序为 F－>Cl－>Br－>I－>CNS－
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
O3
团结构的简式：
NO3-
Ag
AgI胶团结构示意图及胶
+A
g+
Ag
+ Ag+
NO3-
3
Ag +
(AgI)m
NO 3 + + Ag AgA g+
-
NO3-
NO3-
四、溶胶的相对稳定因素及聚沉
（一）溶胶的相对稳定因素 1. 胶粒带电 2. 溶胶表面的水合膜
3. 布朗运动
（二）溶胶的聚沉现象
当溶胶的稳定因素受到破坏，胶粒碰撞时会合 并变大，从介质中析出而下沉。此现象称为聚沉 （coagulation）。 1. 电解质的聚沉作用 电解质对溶胶的聚沉作用主 要是改变胶粒的吸附层的结构。电解质加入后， 使扩散层中的反离子更多地进入吸附层，胶核表 面所带电荷被反离子中和，吸附层随之变薄，溶 胶的稳定性下降，最终导致聚沉。