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表面活性劑的乳化作用和增溶作用

兩種互不溶的液體,一種以微粒(液滴或液晶)分散于另一種中形成的體系稱為乳狀液。形成乳狀液時由于兩液體的界面積增大,所以這種體系在熱力學上是不穩定的,為使乳狀液穩定需要加入第三組分—乳化劑以降低體系的界面能。乳化劑屬于表面活性劑,其主要功能是起乳作用。乳狀液中以液滴存在的那一相稱為分散相(或內相﹑不連續相),連成一片的另一相叫做分散介質(或外相﹑連續相)。

①乳化劑和乳狀液

常見的乳狀液,一相是水或水溶液,另一相是與水不相混溶的有機物,如油脂﹑蠟等。水和油形成的乳狀液,根據其分散情形可分為兩種:油分散在水中形成水包油型乳狀液,以O/W(油/水)表示:水分散油中形成油包水型乳狀液,以W/O(水/油)表示。此外還可能形成復雜的水包油包水W/O/W型和油包水包油O/W/O型的多元乳狀液。

乳化劑是通過降低界面張力和形成單分子界面膜使乳狀液穩定的。

在乳化作用中對乳化劑的要求:a:乳化劑必須能吸附或富集在兩相的界面上,使界面張力降低;b:乳化劑必須賦予粒子以電荷,使粒子間產生靜電排斥,或在粒子周圍形成一層穩定的﹑黏度特別高的保護膜。所以,用作乳化劑的物質必須具有兩親基團才能起乳化作用,表面活性劑能滿足這種要求。

②乳化液的制備方法和影響乳狀液穩定性的因素

制備乳狀液的方法有兩種:一種是采用機械法使液體以微小的粒子分散于另一種液體中,工業上多采用這種方法制備乳狀液;另一種是將液體以分子狀態溶于另一液體中,然后使其適當地聚集而形成乳狀液。

乳狀液的穩定性是指反抗粒子聚集而導致相分離的能力。乳狀液在熱力學上是不穩定的體系,有較大的自由能。因此所謂乳狀液的穩定性實際上是指體系達到平衡狀態所需要的時間,即體系中一種液體發生分離所需要的時間。

當界面膜中有脂肪醇﹑脂肪酸和脂肪胺等極性有機物分子時,膜強度顯著增高。這是因為,在界面吸附層中乳化劑分子與醇﹑酸和胺等極性分子發生作用形成“復合物”,使界面膜強度增高的緣故。

由兩種以上表面活性劑組成的乳化劑稱為混合乳化劑。混合乳化劑吸附在水/油界面上,分子間發生作用可形成絡合物。由于分子間強烈作用,界面張力顯著降低,乳化劑在界面上吸附量顯著增多,形成的界面膜密度增大,強度增高。

液珠的電荷對乳狀液的穩定性有明顯的影響。穩定的乳狀液,其液珠一般都帶有電荷。當使用離子型乳化劑時,吸附在界面上的乳化劑離子其親油基插入油相,親水基處于水相,從而使液珠帶電。由于乳狀液的液珠帶同種電荷,它們之間相互排斥,不易聚結,使穩定性增高。可見,液珠上吸附的乳化劑離子越多,其帶電量越大,防止液珠聚結能力也越大,乳狀液體系就越穩定。

乳狀液分散介質的黏度對乳狀液的穩定性有一定影響。一般,分散介質的黏度越大,乳狀液的穩定性越高。這是因為分散介質的黏度大,對液珠的布朗運動阻礙作用強,減緩了液珠之間碰撞,使體系保持穩定。通常能溶于乳狀液的高分子物質均能增高體系的黏度,使乳狀液的穩定性增高。此外高分子還能形成堅固的界面膜,使乳狀液體系更加穩定。

在某些情況下加入固體粉未也能使乳狀液趨于穩定。固體粉未處于水﹑油中或界面上,取決于油﹑水對固體粉未的潤濕能力,若固體粉未完全為水潤濕,又能被油潤濕,才會滯留于水油界面上。

固體粉未使乳狀液穩定的原因在于,聚集于界面的粉未增強了界面膜,這與界面吸附乳化劑分子相似,故固體粉未料子在界面上排列得越緊密,乳狀液越穩定。

表面活性劑在水溶液中形成膠束后具有能使不溶或微溶于水的有機物的溶解度顯著增大的能力,且此時溶液呈透明狀,膠束的這種作用稱為增溶。能產生增溶作用的表面活性劑叫做增溶劑,被增溶的有機物稱為被增溶物。

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