胶体和乳状液

1、第四章第四章 胶体和乳状液胶体和乳状液 药物制备、使用和保管过程中应用到大量胶体及乳药物制备、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、脂状液方面的知识。（胰岛素、疫苗、乳白鱼肝油、脂肪乳剂等）肪乳剂等） 从胶体观点而言，整个从胶体观点而言，整个人体人体就是一个典型的胶体系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。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。状液等性质密切相关。 第一节第一节 分散系分散系分散系：分散系：一种

2、或几种物质分散在另一种介质一种或几种物质分散在另一种介质 中中 所形成的体系称为分散体系。所形成的体系称为分散体系。 被分散的物质称为被分散的物质称为分散相，分散相， 容纳分散相的物质称为容纳分散相的物质称为分散介质。分散介质。 举例举例: :食盐水溶液、蛋白质水溶液、淀粉溶液、食盐水溶液、蛋白质水溶液、淀粉溶液、 悬悬浊液、乳浊液、空气、海水等等。浊液、乳浊液、空气、海水等等。根据分散相粒子大小分类根据分散相粒子大小分类分散相粒分散相粒子大小子大小分散系类型分散系类型分散相粒子分散相粒子性质性质实例实例1nm真溶液真溶液小分子或离小分子或离子子均相、稳定系统、均相、稳定系统、分散相粒子扩散分

3、散相粒子扩散快快NaCl水溶水溶液等液等1100nm胶胶体体分分散散系系溶胶溶胶胶粒胶粒多相、热力学不多相、热力学不稳定系统、有相稳定系统、有相对稳定性、分散对稳定性、分散相粒子扩散较慢相粒子扩散较慢Fe(OH)3溶胶等溶胶等高分子高分子溶液溶液高分子高分子均相、稳定系统、均相、稳定系统、分散相粒子扩散分散相粒子扩散慢慢蛋白质溶蛋白质溶液等液等100nm粗分散系粗分散系粗分散粒子粗分散粒子非均相、不稳定非均相、不稳定系统、易聚沉或系统、易聚沉或分层分层泥浆、乳泥浆、乳汁等汁等第二节第二节 溶胶溶胶溶胶：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）

4、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） 于暗室中用一束聚焦强可见光源照射溶胶，在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，这种与光束垂直的方向观察，可见一束光锥通过，这种现象称为现象称为Tyndall效应（效应（Tyndall effect）。）。 1 溶胶光学效应溶胶光学效应树林中的丁达尔现象树林中的丁达尔现象丁达尔现象的产生与胶粒大小及入射光的波丁达尔现象的产生与胶粒大小及入射光的波长有关：长有关： 分散相粒子直径接近入射光波长分散相粒子直径接近入射光波长,光散射光散射,产生产生乳光乳光 若分散相粒子

5、直径大于入射光波长若分散相粒子直径大于入射光波长,光被光被粒子表面反射粒子表面反射,体系体系混浊混浊 若分散相粒子直径远远小于入射光波长若分散相粒子直径远远小于入射光波长,光透过光透过溶胶溶胶直径接近直径接近, ,有光散射有光散射, ,有有乳光乳光真溶液真溶液直径很小直径很小, ,对光的散射非常弱对光的散射非常弱, ,无无乳光乳光粗分散系粗分散系直径很大直径很大, ,只有反射而无散射只有反射而无散射, ,混浊混浊高分子溶液高分子溶液, ,无界面存在无界面存在, ,乳光很弱乳光很弱可以此来区分溶胶、真溶液、悬浊液可以此来区分溶胶、真溶液、悬浊液和大分子溶液和大分子溶液临床应用：临床应用：注射用真

6、溶液的注射用真溶液的灯检灯检光通过颗粒直径略小于光通过颗粒直径略小于其波长的物质时，发生其波长的物质时，发生散射散射 Tyndall效应实效应实际上已成为判别溶际上已成为判别溶胶与分子真溶液的胶与分子真溶液的最简便的方法。最简便的方法。1 1） 布朗运动布朗运动 因为介质分子不断碰撞这些粒子，碰撞的合力不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，成为无规则的运动断改变其运动方向和位置，成为无规则的运动2 溶胶动力学效应溶胶动力学效应（分子热运动）（分子热运动）2 2） 扩散与沉降扩散与沉降胶粒从分散密度大胶粒从分散密度大(溶度高）的区溶度高）的区域向分散密度小（溶度小）

7、的区域域向分散密度小（溶度小）的区域迁移，这种现象称为迁移，这种现象称为扩散扩散(diffusion) （透析原理（透析原理-血透）血透）在重力场中，胶粒受重力的作用而在重力场中，胶粒受重力的作用而要下沉，这一现象称为沉降要下沉，这一现象称为沉降(sedimentation) 沉降速率等于扩散速率，溶胶系统沉降速率等于扩散速率，溶胶系统处于处于沉降平衡沉降平衡3 3 溶胶的电学性质溶胶的电学性质电泳和电渗电泳和电渗 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，粒向某一电极方向运动。这种在电场作用下，带电粒带电粒

8、子在介质中的子在介质中的定向定向运动运动称为称为电泳电泳(electrophoresis) 电泳实验说明电泳实验说明溶胶粒子是带电的溶胶粒子是带电的，由电泳的方向，由电泳的方向可以判断可以判断胶粒胶粒所带电荷的性质所带电荷的性质应用：应用： 蛋白质、氨基酸和核酸等物质的分离和蛋白质、氨基酸和核酸等物质的分离和鉴定方面有重要的应用。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。清中各种蛋白质，为疾病的诊断提供依据。电电 渗渗 在外电场作用下，在外电场作用下，分散介质通过多孔性物质定向移动分散介质通过多孔性物质定向

9、移动的现象的现象称为称为电渗电渗(electroosmosis) 由电渗实验中由电渗实验中分散介质的移动分散介质的移动方向也可判断胶粒所方向也可判断胶粒所带电荷的性质带电荷的性质溶胶净化、海水淡化三、胶团结构三、胶团结构（一）胶粒带电的原因（一）胶粒带电的原因v 胶粒在形成过程中，胶粒在形成过程中，胶核优先吸附与胶核中相同胶核优先吸附与胶核中相同的某种离子的某种离子，使胶粒带电。，使胶粒带电。Fe(OH)3 + HClFeOCl + 2H2OFeOClFeO+ + Cl-（二）胶团结构（二）胶团结构(Fe(OH)3m胶核胶核吸附层吸附层扩散层扩散层胶粒胶粒胶团胶团Fe(OH)3m nFeO+

10、(n-x)Cl-x+ xCl-胶核胶核吸附层吸附层胶粒胶粒扩散层扩散层胶团胶团FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl- 胶团结构中胶团结构中带电荷带电荷的部分：的部分： 胶粒、吸附层、扩散层胶粒、吸附层、扩散层 胶团结构中胶团结构中不带电荷不带电荷的部分：的部分： 胶核胶核 、胶团、胶团 胶体溶

11、液亦不带电荷！胶体溶液亦不带电荷！Fe(OH)m nFeO+ (n-x)Cl-x+ xCl-胶核胶核吸附层吸附层胶粒胶粒扩散层扩散层胶团胶团 用用AgNO3和和KI制备制备AgI 溶胶，溶胶，KI过量过量时，时，AgI胶胶团结构示意图及胶团结构团结构示意图及胶团结构的简式：的简式：(AgI)m nI- (n-x)K+x- xK+(AgI)mI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+ 用用AgNO3和和KI制备制备AgI 溶胶，溶胶，AgNO3过量过量时，时，AgI胶团结构示意图及胶胶团

12、结构示意图及胶团结构的简式：团结构的简式：(AgI)m nAg+ (n-x)NO3-x+ xNO3-(AgI)mAg+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-四、溶胶的相对稳定因素及聚沉四、溶胶的相对稳定因素及聚沉（一）溶胶的相对稳定因素（一）溶胶的相对稳定因素1. 胶粒带电胶粒带电2. 溶胶表面的水合膜溶胶表面的水合膜3. 布朗运动布朗运动 （二）溶胶的聚沉现象（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

13、下沉。此现象称为并变大，从介质中析出而下沉。此现象称为聚沉聚沉（coagulation）。）。 1. 电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用 电解质对溶胶的聚沉作用主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，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。胶的稳定性下降，最终导致聚沉。电解质对溶胶的聚沉作用，有如下规律：电解质对溶胶的聚沉作用，有如下规律： （1 1）反离子的价数愈高，聚

14、沉能力愈强。聚）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）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，其聚沉不同。如用一价正离子聚沉负溶胶时，其聚沉能力次序为能力次序为H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+一价负离子聚沉正溶胶时，其聚沉能力次序为一价负离子聚沉正溶胶时，其聚沉能力次序为 FClBrICNS 2. 加入带相反电荷的溶胶有相互聚沉能力加入带相反电荷的溶胶有相互聚沉能力。 当当 正、负溶胶按适当比例混合致使胶粒所带电正、负溶胶按适当比例混合致使胶粒所带电荷恰被中和时，

15、就可发生荷恰被中和时，就可发生聚沉聚沉。 例如污水中的胶状悬浮物一般带负电，加入明矾例如污水中的胶状悬浮物一般带负电，加入明矾后，明矾中的后，明矾中的Al3+可水解成可水解成Al(OH)3正溶胶使悬浮物发正溶胶使悬浮物发生聚沉，达到净水目的。生聚沉，达到净水目的。3.加热加热 加热增加了粒子的运动速度和粒子间的碰撞机会，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，使同时削弱了胶粒的溶剂化作用，使胶粒聚沉胶粒聚沉。如：。如：煮沸煮沸AsAs2 2S S3 3溶胶，会有溶胶，会有AsAs2 2S S3 3的黄色沉淀。的黄色沉淀。第三节第三节 高分子化合物溶液高分子化合物

16、溶液一、高分子化合物溶液及其稳定性一、高分子化合物溶液及其稳定性 高分子化合物高分子化合物(polymer)指相对分子质量指相对分子质量大于大于1万万的化的化合物合物 高分子化合物在液态的分散介质中形成的单相分子、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。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高分子化合物溶液的分散粒径在1100nm的胶体分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。散系范围内，所以也有一些胶体分散系共有的性质。高分子化合物溶液和溶胶的性质比较高分子化合物溶液和溶胶的性质比较性质性质高分子化合物溶液高分子

17、化合物溶液溶胶溶胶分散相颗粒分散相颗粒特征特征粒径粒径1100nm；粒径粒径1100nm；通透性通透性不能透过半透膜不能透过半透膜不能透过半透膜不能透过半透膜扩散速度扩散速度慢慢慢慢分散相组成分散相组成单个水合分子均匀分散单个水合分子均匀分散胶团由胶核与吸附层、扩胶团由胶核与吸附层、扩散层组成散层组成均一性均一性单相系统单相系统多相系统多相系统稳定性稳定性稳定系统稳定系统不稳定系统不稳定系统粘度粘度大大小小外加电解质外加电解质离子的影响离子的影响不敏感，加入大量造成不敏感，加入大量造成盐析盐析敏感，加入少量引起聚沉敏感，加入少量引起聚沉（二）高分子化合物溶液对溶胶的保护作用（二）高分子化合物溶

18、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粒表面形成保护膜，削弱了胶粒聚集的可能性意义：意义：保护作用在生命体中非常重要。保护作用在生命体中非常重要。 例：例： 1. 医用胃肠道造影医用胃肠道造影的硫酸钡合剂是阿拉伯胶的硫酸钡合剂是阿拉伯胶保护的硫酸钡溶胶。保护的硫酸钡溶胶。 2. 如微溶电解质如微溶电解质MgCO3或或Ca3(PO4)2等，在血等，在血液中的浓度比在体外纯水中的浓度高了近液中的浓度比在体外纯水中的浓度高了近5倍，这倍，这是因为它们在血液中被蛋白质保护的缘故。当保是因为它们在血液中

19、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。沉而形成结石。 盐析盐析：加入大量的电解质，使高分子化学物：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。溶液中聚沉吸出的过程。分离蛋白质：分离蛋白质：例例 在血清中分别加入溶度为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、清蛋白分步沉淀硫酸铵。可使血清中的球蛋白、清蛋白分步沉淀而分离。而分离。 第五节第五节 表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液一、表面活性剂一、表面活性剂（一）表面能与表面张力（一）表面能与表面张力 将相内部

20、的分子移到表面上，就必须克服向内的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引力而作功，所做的功转化为移到表面层的分子的位能，称为位能，称为表面能表面能，用，用 Es 表示。表示。 Es = A表面能表面能表面张力表面张力表面积表面积只要有界面存在，就一定有表面能存在只要有界面存在，就一定有表面能存在讨论讨论通常自发降低表面张力有两条途径：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降低表面积； 自发吸附自发吸附(adsorbate)周围介质中能降低其表面张周围介质中

21、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，以大于液体内部粒子的浓度，以降低表面张力降低表面张力。一切物质都有自动降低其势能的趋势（二）吸附现象（二）吸附现象 吸附：固体或液体表面吸附其他物质、分子、原吸附：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。（物质在子或离子聚焦在其表面的过程。（物质在相界面相界面上上的的浓度自动发生变化浓度自动发生变化的过程）的过程） 吸附可发生在任何两相的界面上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的吸附 固体表面积无法自动变小，常常吸附其他物质以降

22、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）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的吸附 液体表面会因为溶质的加入而产生吸附，液体的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。表面张力因此发生相应的变化。(硬脂酸纳盐、合成硬脂酸纳盐、合成洗涤剂）洗涤剂）（三）表面活性剂v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的结构特征 表面活性剂表面活性剂分子结构上的特征分子结构上的特征： 既含有亲水的极性基团既含有亲水的极性基团亲水基亲

23、水基，如，如OH、COOH、NH2、 SH、SO3H等；等； 又含有疏水的非极性基团又含有疏水的非极性基团疏水基疏水基，一些直，一些直链的或带侧链的有机烃基链的或带侧链的有机烃基常见表面活性剂v1.长链脂肪酸盐（硬脂酸纳）、合成洗涤剂（十二烷基磺酸钠）v2.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二、乳状液二、乳状液 将一种液体以直径大于将一种液体以直径大于100 nm 的液滴作为分散相，的液滴作为分散相，分散在另一种与之不相溶的液体中，形成的分散系统分散在另一种与之不相