胶体和乳状液
《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
乳状液和胶体
2.溶胶的聚沉
（1）电解质的聚沉作用
影响最大，主要影响胶粒的带电情况，使电
位下降，促使胶粒聚结。
（2）加热聚沉 温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加。
（3）溶胶的相互聚沉 带不同电荷的胶粒互吸而聚沉。
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 。
气 液
←↑↓→←↓→ 表 面
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 。
溶胶 胶 体 分 散 系 高分子
溶液
分散相 粒子的 组成
一般性质
低分子 或离子
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
胶粒 非均相；热力学不稳定系统； （分子、 分散相粒子扩散慢、能透过滤 离子、 纸，不能透过半透膜 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
于R-COO Na+的离解，则整个胶束表面带负电荷。
2．吸附离子作用
•胶粒在形成过程中，胶核优先吸附与其组成相似的某
种离子，使胶粒带电。 例如：在AgI溶胶的制备过程中，如果AgNO3过量，
则胶核优先吸附Ag+离子，使胶粒带正电；如果KI过量， 则优先吸附I -离子，胶粒带负电。
三、胶团的结构
稳定剂：由于溶胶的聚结不稳定性，需在溶 胶中加入少量电解质（即稳定剂），其离子 吸附在分散相颗粒表面上形成双电层结构， 由于带电和溶剂化作用，胶体粒子可相对稳 定地存于介质中。
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
第八章 胶体和乳状液要点
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临床医学专业《基础化学》
作者及主讲：张国林
2.液体表面上的吸附 (1)液体的表面张力
一类表面张力随浓度的
增加而略有上升。
二类表面张力随浓度的
增加缓慢下降。
三类表面张力随浓度的
增加先急剧下降，当浓度 超过一定值后，下降变慢，
水溶液表面张力与浓度的关系
直至不再变化。
2018年10月5日
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临床医学专业《基础化学》
作者及主讲：张国林
第二节 表面自由能与吸附作用
一、比表面和表面自由能 二、吸附现象
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临床医学专业《基础化学》
作者S0)
表面现象与物质的表面积密切相关。一定体 积或一定量物质的分散程度愈大，表面积就愈 大。通常用比表面S0表示多相分散系统的分散 程度。 A A S0 或 So V m 当固体或液体分散的愈细小，比表面愈大，表 面现象愈显著。例如半径为r的球形体，其比表面为
粗分散系
＞100nm
悬浊液 溶胶
胶体分 散 系
1～100nm
大分子 溶液 ＜1nm 真溶液 高分子
分子分 散 系
小分子 或离子
均相、稳定、透明、分 散相扩散快、不沉降
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临床医学专业《基础化学》
作者及主讲：张国林
二、胶体分散系
胶体是分散系的一种，其分散相粒子的直径在 1～100 nm范围内，即一种或几种物质以１～１00 nm的粒径分散于另一种物质中所构成的分散系统 称为胶体分散系 。 溶胶 胶体分散系 大分子溶液 缔合胶体
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临床医学专业《基础化学》
光盘5-3胶体
第五章胶体和乳状液1、胶粒为何会带电？何种情况带正电荷？何种情况带负电荷？【答】胶核吸附与其组成类似的离子而带电荷，所带电荷与吸附离子电荷性质一致。
有的溶胶表面分子会解离，如硅胶，这样也会使胶粒带电。
2、汞蒸气易引起中毒，若将液态汞①盛于烧杯中；②盛于烧杯中，上面覆盖一层水；③散落成直径为2×10-6m的汞滴，问哪一种情况引起中毒的危险性最大？为什么？【答】第（3）种情况引起汞中毒的危险性最大。
这是因为液态汞分散成微小汞液滴后，比表面增大，处于表面上的高能量汞原子的数目增加，更易挥发成汞蒸气，与人体各器官接触的机会增多，更易引起汞中毒。
3、对于As2S3(负溶胶)，聚沉能力最强的是？A. K2SO4B. CaCl2C. AlCl3D. Na3PO4【答】选C。
因为对于负溶胶，正离子起主要作用。
4、设有未知带何种电荷的溶胶A和B两种，A种只需加入0.69 mmol·L-1的BaCl2或51 mmol·L-1的NaCl，就有同样的聚沉能力；B种加入0.22 mmol·L-1的Na2SO4或9.3 mmol·L-1的NaCl，也有同样的聚沉能力，问A和B两种溶胶原带有何种电荷？【答】A和B两种溶胶原分别带有负电荷和正电荷。
【答】选D。
5、（1）由FeCl3水解制备的Fe（OH）3溶胶；（2）向H3AsO3稀溶液中通入H2S气体制备的As2S3溶胶。
写出胶团的结构式。
若将两溶胶等体积混合将产生什么现象？【答】（1）[(Fe(OH)3)m·n FeO+·(n-x) Cl-]x+·x Cl-；（2）[(As2S3)m·n HS-·(n-x) H+]x-·x H+由于两溶胶带相反电荷，因此将两溶胶等体积混合将会产生沉淀。
6、已知用H2O2还原HAuCl4溶液制备金溶胶的反应为2HAuCl4 + 3H2O2 →2Au + 8HCl + 3O2并在系统中加入适量NaOH产生稳定剂成分AuO2－HAuCl4 + 5OH－→4Cl－+ 3H2O + AuO2－写出溶胶的胶团结构式并判断其在电场中的迁移方向。
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。
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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
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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，
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一、溶胶的基本性质
（三）溶胶的电学性质一一电泳
外电场下，胶体粒子向阳极或阴极定向移动的现象称为电泳 （electrophoresis）。
胶粒带电荷的原因是胶粒电离或胶粒吸附离子。 规律：一般来讲，金属氢氧化物、金属氧化物等胶体微粒吸 附阳离子，带正电荷；非金属氧化物、金属硫化物等胶体微粒吸 附阴离子，带负电荷。
悬浊液：固体分散质以微小颗粒分散在液体物质中形成的分散 系，如混浊的泥浆水、外用皮肤杀菌剂硫黄合剂等。
乳浊液：分散相以小液滴分散在另一种互不相溶的液体物质中 所形成的粗分散系，如松节油搽剂。
二、分散系的分类 （一）按分散相粒子的大小分类
3. 胶体分散系 分散相粒子的直径在1~100 nm之间的分散系称为 胶体分散系，主要包括溶胶和高分子溶液。其中把固态分散相分散在 液态分散介质中形成的分散系，称为胶体溶液，简称溶胶。
（二）溶胶的光学性质一一丁铎尔(Tyndall)现象 将溶胶置于暗处，用一束强光照射溶胶，从侧面（即与光束
垂直的方向）可以看到溶胶中有一束混浊发亮的光柱，这种现象 是由英国物理学家丁铎尔发现的，称为丁铎尔现象或乳光现象。
一、溶胶的基本性质
（二）溶胶的光学性质一一丁铎尔(Tyndall)现象
1. 当颗粒直径>>入射光波长（如粗分散系），光在粒子表面发生反射， 使体系呈现混浊现象。
目录
第一节 分散系 第二节 溶胶 第三节 高分子溶液 第四节 表面活性剂和乳状液
第一节 分散系
一、基本概念 二、分散系的分类
一、基本概念
一种或几种物质的微粒，分散在另一种物质中所形成的体系称 为分散系。被分散的物质是分散相（分散质），容纳分散相的物质 是分散剂（分散介质）。
分散介质：空气。分散相：水
撞机会，同时还降低了胶粒对离子的吸附作用，减少胶粒所带电 荷，从而削弱胶粒的溶剂化作用，使胶粒易于聚沉。 如：将硫化砷溶胶加热至沸，可以使黄色的硫化砷沉淀析出。
二、分散系的分类 （一）按分散相粒子的大小分类
1.分子或离子分散系 分散相粒子的直径小于1nm的体系，又 称为真溶液，简称溶液。通常把溶液中的分散相称为溶质，把分 散介质称为溶剂。
葡萄糖溶液和硫酸铜溶液
二、分散系的分类 （一）按分散相粒子的大小分类
2.粗分散系 分散相粒子的直径大于100 nm的分散系。根据分 散相状态不同，粗分散系分为悬浊液和乳浊液。
一、溶胶的基本性质
(一)溶胶的动力性质一一布朗（Brown）运动 1827年，植物学家Brown用显微镜观察到悬浮在液面上的花
粉在不断地做不规则的运动，这种现象叫作布朗运动。
布朗运动轨迹示意图
水分子对胶体离子的冲击
布朗运动是胶体粒子本身的热运动和分散介质的分子对它碰撞的总结果。
一、溶胶的基本性质
一、溶胶的基本性质
（三）溶胶的电学性质一一电泳
在U形管中加入红棕色Fe(OH)3溶 胶，然后在溶胶液面上小心加入 NaCl溶液（主要起导电作用），使溶胶与NaCl溶液间保持清晰的界面。将 两个电极插入管口，通入直流电后，观察现象。
现象：阴极附近红棕色逐渐变深，阳极附近颜色逐渐 变浅。这表明氢氧化铁胶粒带正电荷，在电场作用下 向阴极移动。
分散介质
名称
液
泡沫
液
乳状液
液 溶胶、悬浮体、软膏
固
固溶胶
固
固溶胶
固
固溶胶
气
气溶胶
气
气溶胶
气
气溶胶
实例 肥皂泡沫 石油、牛奶 金溶胶、油漆、眼膏 活性炭、泡沫塑料 湿泥土、珍珠 合金、有色玻璃、有色宝石 空气、爆鸣气 云、雾、水气 烟、灰、尘
第二节 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
[(AgI)m·nAg+·（n-x）NO3- ]x+ ·xNO3-
三、溶胶的相对稳定因素和聚沉
1.溶胶稳定因素
主要因素：胶粒带电和溶剂化作用
次要因素：分子较小和具有布朗运动
2.聚沉：胶粒相互聚集成较大颗粒而沉淀的过程
促使溶胶聚沉的方法主要有：
加入少量电解质 加入胶粒带相反电荷的溶胶 加热
2.聚沉
透明、均匀、稳定、不 聚沉，能透过滤纸，不能 透过半透膜
氢氧化铁溶 胶
蛋白质溶液
混浊、不透明、不均匀、 泥膜
松节油搽剂
（二）按分散相和分散介质的聚集状态
按分散介质的不同可分为三类，即液溶胶（溶胶）、气溶胶、固溶胶。
分散相 气 液 固 气 液 固 气 液 固
（1）加入少量电解质：电解质电离的离子能将胶粒所带电荷中
和，胶粒的溶剂化作用也随之消失或变薄，从而使溶胶聚沉。 聚沉能力取决于与胶粒带相反电荷的离子即反离子的电荷数，反 离子的电荷数相同，聚沉能力几乎相等；反离子的电荷数越大， 聚沉能力越强。 电解质对Fe(OH)3溶胶的聚沉能力从大到小为
Na3PO4> Na2SO4> NaCl
2. 颗粒直径<入射光波长，但相差不大（如溶胶），就发生散射。胶粒本 身像一个新的光源，向各个方向发射光线，产生乳光，可以看见明亮的光柱。
3. 若颗粒直径<<入射光波长(如分子或离子分散系)，则光的散射极弱，所 以光线通过真溶液时基本上是发生透射作用。
结论：利用丁铎尔现象可以区别真溶液、胶体溶液和粗分散系。
二、溶胶的结构
在搅拌下将极稀的AgNO3溶液和KI溶液缓慢混合，并使 KI过量，即可制得AgI溶胶。其反应如下： AgNO3 + KI(过量） AgI（胶体溶液）+ KI
胶团结构式：
二、溶胶的结构
思考：保持其他条件都不变，而用略过量的AgNO3作稳 定剂，则胶核优先吸附的是Ag+，而胶粒带正电荷。其胶 团结构如何？
2.聚沉 （2）加入与胶粒带相反电荷的溶胶 ：当两种胶粒带有相反电
荷的溶胶按适当比例混合时，由于胶粒所带电荷相互中和而发生 聚沉。
明矾净水就是溶胶相互聚沉的实际应用，明矾中的Al3+离子水 解产生的Al(OH)3正溶胶与天然水中带负电的胶体杂质相互聚 沉。
2.聚沉 （3）加热：加快了胶粒的运动速度，因而增加了胶粒相互碰
二、分散系的分类
分散系的分类及主要性质
分散系类型
分子或离 子分散系
真溶液
溶胶
胶体溶液
高分子 溶液
悬浊液 粗分散系
乳浊液
分散相粒子 低分子 或离子 胶粒的 聚集体
单个高分子
固体颗粒 液体小液滴
粒子直 径/nm
主要特征
实例
＜1
透明、均匀、稳定、能 透过滤纸及半透膜
葡萄糖溶液
透明度不一、不均匀、 相对稳定、不易聚沉，能 透过滤纸，不能透过半透 1～ 100 膜