胶体化学第五章乳状液及微乳状液优秀课件
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《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
《应用胶体与界面化学》05乳状液及微乳状液
三. 乳化剂选择方法
1. HLB： hydrophilic-lipophile balance， 亲水亲油平衡 HLB值越大，亲水性越强，反之，亲油性越强
用途 油酸钠 18HLB值水溶液外观
水包油型乳化剂 13
10 润湿剂 8
6 油包水型乳化剂
3
油酸 1
透明
半透明至透明 稳定乳状液分散 搅拌后形成乳状液分散 不良分散 不分散
γ12 A1
微乳形成
γ12 A2
∆G=∆Aγ12-T∆S
三. 微乳液的相性质（了解）
S
S
S
O/W
W/O
W
O
W
OW
O
四. 微乳液的一般应用 微乳液的特性：
1. 有高度分散的小液滴 2. 有大的界面面积和特殊的微环境 3. 低的界面张力和对水和油的大的增溶能力
应用：
化妆品、三次采油、超细粒子的制备、催化
固体粉末乳化剂：金属碱性盐、炭黑、SiO2、粘土 特点：尺寸小，比表面积大，吸附在油-水界面形成固体颗 粒单层膜或多层膜
二. 乳化剂选择的一般原则
(1) 降低界面张力，并能在界面上吸附
(2) 在分散相周围形成保护膜，使界面膜具有较高的 黏度和力学性能
(3) 根据用途和欲得的乳状液类型选择
(4) 要能用最小的浓度和最低的成本达到乳化效果； 乳化工艺简单
多重乳状液的液膜
介于被包封内相和连续外相间的中间相称为液膜
水相 油相 W/O/W 液相， 油膜
多重乳状液的制备
W/O/W：先用HLB值低的乳化剂制备W/O型稳定的初级乳状液 再将初级乳状液分散于溶有HLB值高的乳化剂的水相中
图5.12 W/O/W型多重乳状液的液滴结构和各组分的作用
《胶体溶液》课件
沉降：密度＞分散介质的胶粒，在重力作用下 下沉而与流体分离的过程。
沉降平衡：当V沉降 = V扩散，系统达平衡， 形成一个稳定的浓度梯度的状态。
二、溶胶的基本性质
4．溶胶的电学性质 （1）电泳：在外电场作用下，带电胶粒在介质中
定向移动的现象。
+
–
泥土 胶粒带负电
二、溶胶的基本性质
（2）电渗：
在外电场作用下，分散介质通过多孔膜作 定向移动的现象。
表面活性物质（表面活性剂）
一、表面活性剂
2．正吸附和负吸附
溶液自发降低σ的方式：改变表面层的浓度。
σ
I 无机酸,
碱, 盐等.
σ0
Ⅱ 有机酸, 醇,
酯, 醚, 酮等.
Ⅲ 肥皂, 合成 c 洗涤剂等.
Ⅰ：c表＜c本： 负吸附
Ⅱ：c表＞c本： 正吸附 Ⅲ：c表>>c本： 正吸附
一、表面活性剂
小结：
正吸附 表面活性物质 溶质的加入σ↓ c(表面) > c(内部)
例如：制备氢氧化铁溶胶： FeCl3 + 3H2O(沸) → Fe(OH)3 + 3HCl
溶液中部分Fe(OH)3与 HCl作用： Fe(OH)3 + 3HCl → FeOCl + 2H2O FeOCl → FeO+ + Cl-
三、胶团结构及溶胶的稳定性
（2）胶核表面分子的离解
硅酸溶胶的胶核由许多xSiO2·yH2O分子组成
四、溶胶的稳定与聚沉
2. 溶胶的聚沉
胶粒从介质中析出的现象。 电解质的聚沉作用 溶胶的相互聚沉 高分子物质对溶胶的作用
四、溶胶的稳定与聚沉
电解质的聚沉作用 (1) 聚沉原理：
沉降平衡：当V沉降 = V扩散，系统达平衡， 形成一个稳定的浓度梯度的状态。
二、溶胶的基本性质
4．溶胶的电学性质 （1）电泳：在外电场作用下，带电胶粒在介质中
定向移动的现象。
+
–
泥土 胶粒带负电
二、溶胶的基本性质
（2）电渗：
在外电场作用下，分散介质通过多孔膜作 定向移动的现象。
表面活性物质（表面活性剂）
一、表面活性剂
2．正吸附和负吸附
溶液自发降低σ的方式：改变表面层的浓度。
σ
I 无机酸,
碱, 盐等.
σ0
Ⅱ 有机酸, 醇,
酯, 醚, 酮等.
Ⅲ 肥皂, 合成 c 洗涤剂等.
Ⅰ：c表＜c本： 负吸附
Ⅱ：c表＞c本： 正吸附 Ⅲ：c表>>c本： 正吸附
一、表面活性剂
小结：
正吸附 表面活性物质 溶质的加入σ↓ c(表面) > c(内部)
例如：制备氢氧化铁溶胶： FeCl3 + 3H2O(沸) → Fe(OH)3 + 3HCl
溶液中部分Fe(OH)3与 HCl作用： Fe(OH)3 + 3HCl → FeOCl + 2H2O FeOCl → FeO+ + Cl-
三、胶团结构及溶胶的稳定性
（2）胶核表面分子的离解
硅酸溶胶的胶核由许多xSiO2·yH2O分子组成
四、溶胶的稳定与聚沉
2. 溶胶的聚沉
胶粒从介质中析出的现象。 电解质的聚沉作用 溶胶的相互聚沉 高分子物质对溶胶的作用
四、溶胶的稳定与聚沉
电解质的聚沉作用 (1) 聚沉原理：
第五章 胶体
(2)同价反离子的聚沉能力虽相差不大， 但也有所不同。 如:一价正离子(对负溶胶)聚沉能力： H+﹥ Cs+﹥ Rb+﹥ NH4+﹥ K+﹥ Na+﹥ Li+
一价负离子(对正溶胶)聚沉能力：
F- ﹥Cl- ﹥Br- ﹥I -﹥CNS-
(3)一些有机物离子具有非常强的聚沉能 力。特别是一些表面活性剂(脂肪酸盐)和聚酰 胺类化合物的离子,能有效地破坏溶胶使之聚 沉,这可能是有机物离子能被胶核强烈吸附的 缘故。 2.溶胶的相互聚沉：带相反电荷的溶胶有 相互聚沉能力。例如，用明矾净水*。
2.表面自由能(surface free energy) 任何两相的界面分子与其相内分子所处状况
不同,它们的能量也不同（图5-1）。 等温等压下的表面能称为表面自由能。 系统表面自由能和表面积的关系为
气相
液相
图5-1 液体内部及表层分子 受力情况示意图
dG表=dS (13.1) S ---系统表面积， ---比表面自由能，简称 比表面能（specific surface energy) 若dG表＜0，则dS＜0， 即：表面积缩小过程是自发过程。 故：液体呈球形是自发过程。 此结论对固体物质(dS＜0)同样适用*。 高度分散的溶胶比表面大，所以表面能也大， 它们有自动聚积成大的颗粒而减小表面积的趋势， 称为聚结不稳定。 是热力学不稳定体系。
沸腾 FeCl 3 +3H 2 O F e(O H ) 3 +3H C l
部分Fe(OH)3与HCl作用：
Fe (O H ) 3 + H C l
Fe O C l+ 3 H 2 O
FeOCl
FeO +Cl
+
一价负离子(对正溶胶)聚沉能力：
F- ﹥Cl- ﹥Br- ﹥I -﹥CNS-
(3)一些有机物离子具有非常强的聚沉能 力。特别是一些表面活性剂(脂肪酸盐)和聚酰 胺类化合物的离子,能有效地破坏溶胶使之聚 沉,这可能是有机物离子能被胶核强烈吸附的 缘故。 2.溶胶的相互聚沉：带相反电荷的溶胶有 相互聚沉能力。例如，用明矾净水*。
2.表面自由能(surface free energy) 任何两相的界面分子与其相内分子所处状况
不同,它们的能量也不同（图5-1）。 等温等压下的表面能称为表面自由能。 系统表面自由能和表面积的关系为
气相
液相
图5-1 液体内部及表层分子 受力情况示意图
dG表=dS (13.1) S ---系统表面积， ---比表面自由能，简称 比表面能（specific surface energy) 若dG表＜0，则dS＜0， 即：表面积缩小过程是自发过程。 故：液体呈球形是自发过程。 此结论对固体物质(dS＜0)同样适用*。 高度分散的溶胶比表面大，所以表面能也大， 它们有自动聚积成大的颗粒而减小表面积的趋势， 称为聚结不稳定。 是热力学不稳定体系。
沸腾 FeCl 3 +3H 2 O F e(O H ) 3 +3H C l
部分Fe(OH)3与HCl作用：
Fe (O H ) 3 + H C l
Fe O C l+ 3 H 2 O
FeOCl
FeO +Cl
+
第五章 乳状液 PPT
水
水
油
油
水
水
油
油
2、乳状液的特点
多相体系，相界面积大，表面自由能高，热力学 不稳定系统。
稳定乳状液的因素
乳化剂 固体粉末 天然物质
在分散相周围形成坚固的保护膜； 降低界面张力； 形成双电层。
乳化剂(emulsifier)： 能使乳状液较稳定存在的物质。 乳化作用：乳化剂能使乳状液比较稳定存在的作用。
剂。这些化合物的分子量大，在界面上不能整齐排列，虽然 降低界面张力不多，但它们能被吸附在油水界面上，既可以 改进界面膜的机械性质，又能增加分散相和分散介质的亲和 力，因而提高了乳状液的稳定性。 常用的高聚物乳化剂有聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠盐以及聚 醚型非离子表面活性物质等。其中有些分子量很大，能提高 O/W型乳状液水相的粘度，增加乳状液的稳定性。
工业上，为提高乳状液的黏度，常加入某些特殊组 分，如天然或合成的增稠剂。
5、 液滴大小及其分布
乳状液液滴的大小及其分布对乳状液的稳定性有 很大的影响，液滴尺寸范围越窄越稳定。当平均粒子 直径相同时，单分散的乳状液比多分散的稳定。
6、粉末乳化剂的稳定作用
许多固体粉末如黏土、炭黑等是良好的乳化剂。粉 末乳化剂和通常的表面活性剂一样，只有当它们处在 内外相界面上时才能起到乳化剂的作用。
油 水
W/O型
例外：一价银肥皂，作为乳化剂形成W/O型乳状液。
液滴聚结速度
将油、水、乳化剂共存的体系进行搅拌时，乳 化剂吸附于油水界面，形成的油滴、水滴都有自发聚 结减小表面能的趋势。在界面吸附层中的乳化剂，其 亲水基有抑制油滴聚结的作用，其亲油基则阻碍水滴 聚结。
乳化剂溶解度
定温下，将乳化剂在水相和油相中的溶解度之比定 义为分配系数。
第5章 胶体
被分散的物质称为分散相(dispersed phase)或分 散质，而容纳分散相的连续介质称为分散介质 (dispersed medium)或分散剂。
按照分散相粒子的大小，可以把分散系分为真溶 液、胶体分散系和粗分散系。表5-2
分散相 粒子 大小
分散系 真溶液
分散相的 粒子组成
低分子， 离子
胶粒（分子， 原子或离子 聚集体）
如:As2S3溶胶加热至沸,析出淡黄色沉淀。
4.高分子物质对溶胶的保护作用和敏化作用 在溶胶中加入一定量的高分子，能显著提高溶 胶的稳定性，这种现象称为高分子对溶胶的保护作
用。
图5-7 高分子物质对溶胶保护作用（a） 和敏化作用（b）示意图
三、气溶胶（aerosol）
气溶胶：由极小的固体或液体粒子悬浮在气体 介质中所形成的分散系统。 例如：烟、粉尘、雾等。 预防医学中很重视气溶胶问题。在工农业生产
性
质*
小于
1nm
1~ 100 nm
均相，能透过半透膜， 热力学稳定
胶 体 分 散 系
溶胶
高分子 溶液 缔合 胶体
非均相，不能透过半透 膜，热力学不稳定
均相，不能透过半透膜， 热力学稳定，透明
高分子
胶束
粗粒子*
均相，不能透过半透膜， 热力学稳定，透明
非均相，不能透过半透 膜，热力学不稳定
大于 100 nm
－水合双电层，水合双电层犹如一层弹性膜，阻碍
了胶粒间相互碰撞，使胶粒彼此隔开，不易聚集。
水合膜越厚，胶粒越稳定。 3.布朗运动也是溶胶稳定因素之一。
(四)溶胶的聚沉现象
当溶胶的稳定因素遭到破坏，胶粒碰撞时合并
变大，胶粒就从介质中析出而下沉，称为聚沉
第05章胶体
散射现象的强弱：
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
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
胶体化学乳状液泡沫PPT课件
要有效地稳定一个乳液，胶态粒子的表面性质必须有“合适的”平衡 (a)假若粒子优先被连续相润湿，它们的吸附性差容易从界面解吸，因此稳定作 用差； (b)假若它们优先被分散相吸附，它们在界面的吸附性也差，同样稳定作用差； (c)最好的效力是粒子同时被两个相部分地润湿以确保它们在界面的定位
第5页/共79页
似液体；
固态乳化剂在水中分散和加热超过Krafft点温度以上时，转变为类似液体的状
态。这时，水渗入到乳化剂的亲水基团之间。形成介晶相。乳化剂/水体系的介
晶相特征见下表：
第13页/共79页
介晶相类型
结构
光学结构
层状 六角柱形Ⅰ
六角柱形Ⅱ
立方形
双分子类脂层于水交替
各向异性、纤维状结构
类脂分子的圆柱聚集体，极性基朝向 各向异性、片状结构
第19页/共79页
H3C H3C H3C H3C H3C
O
O CH2 O C
C H3
C O CH O
C H3
CH2 O P O CH2 CH2 N CH2
O
C H3
O
O CH2 O C
C H3
C O CH O
CH2 O P OH OH
O
O CH2 O C
C H3
C O CH O
CH2 O P O CH2 CH2 NH3 O
第10页/共79页
2．乳化方式
除乳化剂类型外，乳化方式和加料顺序也影响乳状液的类型和性能。 ⑴剂在水中法——乳化剂溶于水中，在激烈搅拌下将油相加入，可得O/W型乳 状液。 特点：乳状液颗粒胶粗，大小不均，需胶体磨或均浆器处理。继续加 油，直至变型，可得W/O型乳状液。 ⑵剂在油中法——乳化剂溶于油中，在加水，直接制得W/O型乳状液。继续加 水，直至变型，可得O/W型乳状液。得到的O/W型乳状液颗粒度小，稳定性高。 ⑶轮流加液法——将水和油交替加入乳化剂中，每次少量。食品乳状液可用此 法。 ⑷瞬间成皂法——脂肪酸溶于油相，碱溶于水相，在剧烈搅拌下将两相混合， 在界面上瞬间形成脂肪酸盐，从而得到稳定的乳状液。 ⑸界面复合物生成法——使用复合乳化剂时，将亲油性乳化剂溶于油相，亲水 性乳化剂溶于水相。两相混合时，界面上两种乳化剂形成复合物，从而使乳状液 稳定。 ⑹自发乳化法——不需机械搅拌，把油、水和乳化剂加在一起就自发地形成乳 状液。如十二烷基胺盐和不饱和胺盐的混合溶液就能自动乳化二甲苯。机理不清 ⑺多重乳液的制备——分一步法和二步法。如W/O/W型， 一步法：先在油相中加入少量水制成W/O型乳状液，然后继续加水使之相转变 得到W/O/W型多重乳液。转相时要强力搅拌。 二步法：一先用亲油性强的乳化剂制备W/O型乳状液；二将它加入含亲水性乳 化剂的水相中，得到W/O/W型多重乳液。此法最可靠。
微乳液PPT课件
• 表活剂用量= 0.4% 采出量为72.6ml（油）/g（表活剂）， 成本太高 • 表活剂用量= 0.25% 采油量只占水驱残余油的37.4%，效果不好 • 表活剂用量= 0.4% 采出量为127ml/g，驱油效果好
• 胶囊和微胶囊技术
–
胶囊以延迟破胶剂在油田中应用，改善裂缝导流能力，提高 33
油气井产量。
3
乳状液的结构
• 简单乳状液 • 双重或多重乳状
液：相当于简单乳
液的分散相（内相） 中又包含了尺寸更 小的分散质点，通 称包胶相，常用作 活性组分的贮器。
4
乳状液的制备 —— 混合方式
• 机械搅拌：以4000~8000r/min速度，设备简单、 操作方便；但分散度低、不均匀，易溶入空气。
• 胶体磨：国产设备可制取10mm左右的液滴。 • 超声波乳化器： • 均化器（homogenizer）：是机械加超声波的复
中相微乳状液的特点：
•同时增溶油和水，可达60%～70%
•存在两个界面且界面张力均很低，约<10-2 mN/m
•大部分表面活性剂存在于中相微乳状液相中
在石油工业中，中相微乳状液的驱油效率最高，可达90%。
通过测定相图和界面张力，来研究影响因素。
26
水-表面活性剂-助表面活性剂三元系一般相图
各向异性 单相区
– 当盐量增加时，表活剂和油受到“盐析”，压缩 双电层，使O/W型微乳液的增溶量增加，油滴密 度下降而上浮，形成“新相”。
– 也可改变其它组分，来寻找匹配关系。
28
微乳状液的应用
• 石油工业：三次采油（?） • 能 源：提高辛烷值等 • 生化工程： • 日用工业：化妆品等
29
微乳状液的研究现状
基础化学(第3版)课件：第六章 胶体和乳状液
[(Au)m·nAuO2－·(n-x)Na+]x－·x Na+ 胶粒带负电荷，在电场中向正极方向迁移。
2021年6月24日星期四
第五章 胶体和乳状液
32
【例5-1】利用 AgNO3 溶液和KI 溶液制备AgI 溶胶 的反应为
AgNO3 + KI → AgI + KNO3
若将24.0 mL 0.0200mol·L-1 的KI溶液和200 mL 0.050 0 mol·L-1AgNO3 溶液混合，制备AgI 溶胶，写出该溶胶的 胶团结构式，并判断其在电场中的电泳方向。
胶核 (colloidal nucleus)与吸 附层合称为胶粒 (colloidal particle)，把胶粒与 扩散 层 合称为 胶团 (colloidal micell)，溶胶就是指所有胶团和胶团间液构成 的整体。
2021年6月24日星期四
第五章 胶体和乳状液
31
【例】金溶胶的胶团结构式为
（2）KI过量时，AgI胶核吸附过量的I-离子而带 负电荷，其胶团结构式为
[(AgI)m·nI-·(n-x)Ag+]x-·x Ag+
2021年6月24日星期四
第五章 胶体和乳状液
35
2．胶核表面分子的离解
例如，硅胶的胶核是由许许多多xSiO2.yH2O分子组 成的，其表面的 H2SiO3 分 子可以离解成SiO32-和H+。
2021年6月24日星期四
第五章 胶体和乳状液
27
三、胶团结构
（一）胶粒带电的原因与胶团的结构 1．胶核界面的选择性吸附
FeCl3+3H2O→Fe(OH)3+3HCl Fe(OH)3+HCl→FeOCl+2H2O
2021年6月24日星期四
第五章 胶体和乳状液
32
【例5-1】利用 AgNO3 溶液和KI 溶液制备AgI 溶胶 的反应为
AgNO3 + KI → AgI + KNO3
若将24.0 mL 0.0200mol·L-1 的KI溶液和200 mL 0.050 0 mol·L-1AgNO3 溶液混合，制备AgI 溶胶，写出该溶胶的 胶团结构式，并判断其在电场中的电泳方向。
胶核 (colloidal nucleus)与吸 附层合称为胶粒 (colloidal particle)，把胶粒与 扩散 层 合称为 胶团 (colloidal micell)，溶胶就是指所有胶团和胶团间液构成 的整体。
2021年6月24日星期四
第五章 胶体和乳状液
31
【例】金溶胶的胶团结构式为
（2）KI过量时，AgI胶核吸附过量的I-离子而带 负电荷，其胶团结构式为
[(AgI)m·nI-·(n-x)Ag+]x-·x Ag+
2021年6月24日星期四
第五章 胶体和乳状液
35
2．胶核表面分子的离解
例如，硅胶的胶核是由许许多多xSiO2.yH2O分子组 成的，其表面的 H2SiO3 分 子可以离解成SiO32-和H+。
2021年6月24日星期四
第五章 胶体和乳状液
27
三、胶团结构
（一）胶粒带电的原因与胶团的结构 1．胶核界面的选择性吸附
FeCl3+3H2O→Fe(OH)3+3HCl Fe(OH)3+HCl→FeOCl+2H2O
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2021/3/7
4．滤纸润湿法
由于滤纸容易被水所润湿，将O/W型 乳状液滴在滤纸上后会立即辅展开来，而 在中心留下一滴油；如果不能立即辅展开 来，则为W/O型乳状液。
三、乳状液的物理性质
1.黏度性质 乳状液的黏度取决于组成、浓度、内相与外相
的黏度以及乳化剂的性质。 2.电性质 乳状液的电导取决于分散介质即外相的电导，
外相
水包油，O/W，油分散在水中 油包水，W/O，水分散在油中
内相
O/W (水包油型)
W/O (油包水型)
2021/3/7
乳状液的类型
在适当的乳化剂条件下，可形成O/W (水包油型)或W/O (油包水型)乳状液。
O/W型: 牛奶、鱼肝油乳剂、农药乳剂等；
W/O型: 油剂青霉素注射液、原油等。
2021/3/7
O/W型
W/O型
染色法微观示意图(以苏丹Ⅲ为例）
2021/3/7
乳状液类型
检验水包油 乳状液
加入水溶性染料 如亚甲基蓝，说 明水是连续相。
加入油溶性的 染料红色苏丹 Ⅲ，说明油是 不连续相。
2021/3/7
3．电导法 通常O/W型乳状液有较好的导电性
能，而W/O型乳状液的导电性能却很差。 （但若乳状液中有离子型乳化剂，也有 较好导电性）。
2021/3/7
§5.3 乳状液的稳定性
一、乳状液不稳定性的表现
2021/3/7
乳状液不稳定性的表现
分层—在重力场中，无论是否有絮凝作用发 生，因分散相与分散介质的密度不同，分散相 液滴可以上浮（或下沉），使得分散相液珠不 再成均匀分布。
絮凝（聚沉）--在某些条件下分散相粒子 间相互聚集，形成聚集体；若聚集体较为紧密， 易于与分散介质分离，则为聚沉；若聚集体较 为松散，常可经搅动后再分散，称为絮凝。
因此O/W型乳状液的电导明显高于W/O乳状液的电导 3.光学性质 乳状液属于粗分散体系，由于分散相的尺寸处
于胶体粒子大小上限以上，通常为0.1～10μm或更 大，而可见光波波长介于0.4～0.8 μm之间，因此 有较强的光反射行为，故一般的乳状液是不透明的 乳白色液体。
2021/3/7
§5.2 决定和影响乳状液类型的因素
2021/3/7
二、乳化剂分子构型 乳化剂分子的空间构型（分子中极性基 团和非极性基团截面积之比）对乳状液的类 型起重要作用。
将乳化剂比喻为两头大小不等的楔子， 若要楔子排列的紧密且稳定，截面积小的 一头总是指向分散相，截面积大的一头留 在分散介质中，此即为楔子理论。
2021/3/7
乳化剂分子构型
例外：一价银肥皂，作为乳化剂形成W/O型乳状液
2021/3/7
三、乳化剂溶解度
Bancroft提出，油水两相中，对乳化 剂溶解度大的一相成为外相。
例如：碱金属的皂类是水溶性的，故 形成O/W型乳状液，二价与三价金属皂是 油溶性的，它们都形成W／O型乳状液。
2021/3/7
乳化剂溶解度
以固体粉末为乳化剂时，若要使固体微 粒在分散相周围排列成紧密固体膜，固体粒 子大部分应当在分散介质中。
如水的体积占总体积的26~74%时O/W 型、W/O型两种乳状液都有形成的可能性。 若小于26%只能形成W/O型乳状液，若大 于74%只能形成O/W型乳状液。此理论有 一定的实验基础。
2021/3/7
相体积 一些乳状液的内相浓度可以超过74%
很多，却并不发生变型。
（a） 不均匀液珠形成的密堆积乳状液示意图 （b） 形成多面体后密堆积乳状液示意图
与水相都破裂成液滴，形成图(a)与(b)中 左半边所示的情形。
2021/3/7
聚结动力学因素
乳化剂吸附在液滴的界面上，以后发展 成何种乳状液，则取决于两类液滴的聚结 速度：
（1）如果水滴的聚结速度远大于油滴的， 则形成O/W型乳状液；
（2）如果油滴的聚结速度远大于水滴的， 则形成W/O型乳状液；如果二者的聚结速 度相近，则相体积大者构成外相。
容易被水润湿的固 体，如粘土、Al2O3 ，可形成O/W乳状 液。
油 水水
2021/3/7
乳化剂溶解度
容易被油润湿的炭黑、石墨粉等，可作 为W/O型乳状液的/7
四、聚结动力学因素 1957年Davies提出了一个关于乳状液
类型的定量理论： 在乳化剂、油、水一起摇荡时，油相
乳状液是一种液体以直径大 于100nm 的细小液滴(分散相)在另 一种互不相溶的 液体(分散介质)中所形成的粗粒分散系。
如牛奶，含水石油，乳化农药等。 仅仅两种不相容的纯液体（如油和水） 并不能形成乳状液，它们必须在乳化剂 （如肥皂）的作用下才能稳定。
2021/3/7
乳状液的类型
乳状液 可分为 两大类型
一、相体积 乳状液的分散相被称为内相，分散介
质被称为外相。 在1910年，Ostward根据立体几何的观
点提出“相体积理论”，他指出：如果分散 相均为大小一致的，根据液珠不变型的球型 立体几何计算，任何大小的球形最紧密堆积 的液珠体积只能占总体积的74%。
2021/3/7
相体积
若分散相相体积大于74%, 乳状液就 会变型。
胶体化学第五章乳 状液及微乳状液
第五章
1 乳化作用及乳状液的类型
2 影响乳状液类型的因素
3 乳状液的稳定性和选择
4
乳化剂的制备
5
乳状液的应用
6
微乳状液
§5.1 乳化作用及乳状液的类型
一、乳化作用 乳化作用是在一定条件下使不相
混溶的两种液体形成有一定稳定性的 液液分散体系的作用。
2021/3/7
二、乳状液的类型
一价碱金属皂类，形状是：
亲水端为大头，作为乳化剂时 ，容易形成O/W型乳状液。
二价碱金属皂类 形状为： 亲水端为小头，作为乳化剂， 容易形成W/O型乳状液
2021/3/7
乳化剂分子构型
注：定向楔理论做为一种假说尚存在不足之处， 其中之一就是一价金属皂的极性头并不一定比非极 性尾粗大，因此有许多例外情况。
W/O型和O/W型两类乳状液通常可用以下 几种方法鉴别：
1．稀释法 水加到O/W乳状液中，乳状液被稀
释；若水加到W/O型乳状液中，乳状液 变稠甚至被破坏。 如牛奶能被水稀释所以它是O/W型乳状液。
2021/3/7
2．染色法
将极微量的油溶性染料加到乳状液中， 若整个乳状液带有染料颜色的是W/O型乳 状液，如果只有液滴带色的是O/W型乳状 液。若用水溶性染料其结果恰好相反。
4．滤纸润湿法
由于滤纸容易被水所润湿，将O/W型 乳状液滴在滤纸上后会立即辅展开来，而 在中心留下一滴油；如果不能立即辅展开 来，则为W/O型乳状液。
三、乳状液的物理性质
1.黏度性质 乳状液的黏度取决于组成、浓度、内相与外相
的黏度以及乳化剂的性质。 2.电性质 乳状液的电导取决于分散介质即外相的电导，
外相
水包油，O/W，油分散在水中 油包水，W/O，水分散在油中
内相
O/W (水包油型)
W/O (油包水型)
2021/3/7
乳状液的类型
在适当的乳化剂条件下，可形成O/W (水包油型)或W/O (油包水型)乳状液。
O/W型: 牛奶、鱼肝油乳剂、农药乳剂等；
W/O型: 油剂青霉素注射液、原油等。
2021/3/7
O/W型
W/O型
染色法微观示意图(以苏丹Ⅲ为例）
2021/3/7
乳状液类型
检验水包油 乳状液
加入水溶性染料 如亚甲基蓝，说 明水是连续相。
加入油溶性的 染料红色苏丹 Ⅲ，说明油是 不连续相。
2021/3/7
3．电导法 通常O/W型乳状液有较好的导电性
能，而W/O型乳状液的导电性能却很差。 （但若乳状液中有离子型乳化剂，也有 较好导电性）。
2021/3/7
§5.3 乳状液的稳定性
一、乳状液不稳定性的表现
2021/3/7
乳状液不稳定性的表现
分层—在重力场中，无论是否有絮凝作用发 生，因分散相与分散介质的密度不同，分散相 液滴可以上浮（或下沉），使得分散相液珠不 再成均匀分布。
絮凝（聚沉）--在某些条件下分散相粒子 间相互聚集，形成聚集体；若聚集体较为紧密， 易于与分散介质分离，则为聚沉；若聚集体较 为松散，常可经搅动后再分散，称为絮凝。
因此O/W型乳状液的电导明显高于W/O乳状液的电导 3.光学性质 乳状液属于粗分散体系，由于分散相的尺寸处
于胶体粒子大小上限以上，通常为0.1～10μm或更 大，而可见光波波长介于0.4～0.8 μm之间，因此 有较强的光反射行为，故一般的乳状液是不透明的 乳白色液体。
2021/3/7
§5.2 决定和影响乳状液类型的因素
2021/3/7
二、乳化剂分子构型 乳化剂分子的空间构型（分子中极性基 团和非极性基团截面积之比）对乳状液的类 型起重要作用。
将乳化剂比喻为两头大小不等的楔子， 若要楔子排列的紧密且稳定，截面积小的 一头总是指向分散相，截面积大的一头留 在分散介质中，此即为楔子理论。
2021/3/7
乳化剂分子构型
例外：一价银肥皂，作为乳化剂形成W/O型乳状液
2021/3/7
三、乳化剂溶解度
Bancroft提出，油水两相中，对乳化 剂溶解度大的一相成为外相。
例如：碱金属的皂类是水溶性的，故 形成O/W型乳状液，二价与三价金属皂是 油溶性的，它们都形成W／O型乳状液。
2021/3/7
乳化剂溶解度
以固体粉末为乳化剂时，若要使固体微 粒在分散相周围排列成紧密固体膜，固体粒 子大部分应当在分散介质中。
如水的体积占总体积的26~74%时O/W 型、W/O型两种乳状液都有形成的可能性。 若小于26%只能形成W/O型乳状液，若大 于74%只能形成O/W型乳状液。此理论有 一定的实验基础。
2021/3/7
相体积 一些乳状液的内相浓度可以超过74%
很多，却并不发生变型。
（a） 不均匀液珠形成的密堆积乳状液示意图 （b） 形成多面体后密堆积乳状液示意图
与水相都破裂成液滴，形成图(a)与(b)中 左半边所示的情形。
2021/3/7
聚结动力学因素
乳化剂吸附在液滴的界面上，以后发展 成何种乳状液，则取决于两类液滴的聚结 速度：
（1）如果水滴的聚结速度远大于油滴的， 则形成O/W型乳状液；
（2）如果油滴的聚结速度远大于水滴的， 则形成W/O型乳状液；如果二者的聚结速 度相近，则相体积大者构成外相。
容易被水润湿的固 体，如粘土、Al2O3 ，可形成O/W乳状 液。
油 水水
2021/3/7
乳化剂溶解度
容易被油润湿的炭黑、石墨粉等，可作 为W/O型乳状液的/7
四、聚结动力学因素 1957年Davies提出了一个关于乳状液
类型的定量理论： 在乳化剂、油、水一起摇荡时，油相
乳状液是一种液体以直径大 于100nm 的细小液滴(分散相)在另 一种互不相溶的 液体(分散介质)中所形成的粗粒分散系。
如牛奶，含水石油，乳化农药等。 仅仅两种不相容的纯液体（如油和水） 并不能形成乳状液，它们必须在乳化剂 （如肥皂）的作用下才能稳定。
2021/3/7
乳状液的类型
乳状液 可分为 两大类型
一、相体积 乳状液的分散相被称为内相，分散介
质被称为外相。 在1910年，Ostward根据立体几何的观
点提出“相体积理论”，他指出：如果分散 相均为大小一致的，根据液珠不变型的球型 立体几何计算，任何大小的球形最紧密堆积 的液珠体积只能占总体积的74%。
2021/3/7
相体积
若分散相相体积大于74%, 乳状液就 会变型。
胶体化学第五章乳 状液及微乳状液
第五章
1 乳化作用及乳状液的类型
2 影响乳状液类型的因素
3 乳状液的稳定性和选择
4
乳化剂的制备
5
乳状液的应用
6
微乳状液
§5.1 乳化作用及乳状液的类型
一、乳化作用 乳化作用是在一定条件下使不相
混溶的两种液体形成有一定稳定性的 液液分散体系的作用。
2021/3/7
二、乳状液的类型
一价碱金属皂类，形状是：
亲水端为大头，作为乳化剂时 ，容易形成O/W型乳状液。
二价碱金属皂类 形状为： 亲水端为小头，作为乳化剂， 容易形成W/O型乳状液
2021/3/7
乳化剂分子构型
注：定向楔理论做为一种假说尚存在不足之处， 其中之一就是一价金属皂的极性头并不一定比非极 性尾粗大，因此有许多例外情况。
W/O型和O/W型两类乳状液通常可用以下 几种方法鉴别：
1．稀释法 水加到O/W乳状液中，乳状液被稀
释；若水加到W/O型乳状液中，乳状液 变稠甚至被破坏。 如牛奶能被水稀释所以它是O/W型乳状液。
2021/3/7
2．染色法
将极微量的油溶性染料加到乳状液中， 若整个乳状液带有染料颜色的是W/O型乳 状液，如果只有液滴带色的是O/W型乳状 液。若用水溶性染料其结果恰好相反。