*1.6　表面活性物质和乳浊液

1.6.1　表面活性物质

凡是加入少量就能显著降低溶液表面张力的物质，称为表面活性物质，或表面活性剂。

表面活性物质都是一些分子结构不对称的线型分子，整个分子是由极性基团和非极性基团两部分组成。极性基团（又称亲水基团）如—OH、—CHO、—COOH、—NH2、—SO3H等，它们对水的亲和力很强；非极性基团（又称憎水基团）如脂肪烃基（—R）、芳香烃基（—Ar）等，它们对油性物质亲和力较强，因而是憎水的。

表面活性物质种类繁多，有天然物质如磷脂、蛋白质、皂苷等，还有人工合成物质如硬脂酸盐（肥皂C17H35COONa）、磺酸盐（R—SO3Na）、胺盐（R—NH2HCl）等。

当表面活性物质溶于水后，表面活性物质分子中的极性部分力图钻入水中，而非极性的憎水基团则力图逃出水面而钻入非极性的有机相（油）或空气中，结果表面活性物质便浓集于油水互相排斥的界面上，形成有规则的定向排列，即形成一层定向排列的单分子膜，这样一方面可以使表面活性物质的分子稳定；另一方面使界面上的不饱和力场得到某种程度的补偿，从而降低了水的表面张力。

表面活性物质具有广泛的用途，可以作为润湿剂、渗透剂、分散剂、起泡剂、消泡剂、洗涤剂等。

1.6.2　乳浊液

一种液体以细小液滴的形式分散在另一种与它不互溶的液体之中所形成的粗分散系统称为乳浊液。

人类生产及生活中常会遇到乳浊液，如含水石油、煤油厂废水、乳化农药、动植物的乳汁等。人们根据需要，有些乳浊液必须设法破坏，以实现分离的目的，如石油脱水、废水净化；有些乳浊液则应设法使之稳定，如乳化农药、牛奶、化妆品、乳液涂料等。因此，乳浊液研究也有两方面的任务，即乳浊液的稳定和破坏。

有这样的经验，将两种纯的不互溶的液体（如油和水）放在一起振荡，静置后很快就分为两层，即得不到稳定的乳浊液。这是因为当液体分散成许多小液滴后，系统内两液体之间的界面变大，界面自由能增高，是热力学不稳定系统，必然自发地趋于自由能的降低，即小液滴相碰发生聚结成为大液滴，最后分成两层。

要想得到稳定的乳浊液，必须有第三种物质存在，它能形成保护膜，并能显著地降低界面自由能，这种物质称为乳化剂。乳化剂使乳浊液稳定的作用称为乳化作用。乳化剂对形成稳定的乳浊液是极为重要的。常用的乳化剂有三类：①表面活性物质，如肥皂、洗涤剂等；②具有亲水性质的大分子化合物，如明胶、蛋白质、树胶等；③不溶性固体粉末，如铁、铜、黏土、炭黑等。

在乳浊液中，一种液相多半是水，用字母W表示，另一液相为有机物，如苯、苯胺、煤油等，习惯上统称为“油”，用字母O表示。任何一相均可能作为分散相或者分散介质。因此，乳浊液分为两种类型：一种是油分散在水中，称为水包油型，用符号O/W表示；另一种是水分散于油中，称为油包水型，用符号W/O表示。两种溶液究竟形成何种类型乳浊液，与乳化剂的性质有关。

例如，水溶性的一价金属皂，其亲水基一端比亲油基一端的横截面要大，因而亲水部分被拉入水相而将油滴包住形成O/W型乳浊液，如图1-13（a）所示。而高价金属皂，其亲水基一端比具有两三个碳链的亲油基一端横截面小，分子的大部分进入油相而将水滴包住，形成了W/O型乳浊液，如图1-13（b）所示。

图1-13　不同乳化剂对乳浊液类型的影响

乳浊液也有类似于溶胶的聚沉过程。由分散度较高的液珠很快地结合起来，成为一个较大的液滴，这种过程称为聚结。使乳浊液破坏称为破乳或去乳化。

去乳化是一个很重要而又比较复杂的问题，目前还没有一个普遍规律可遵循，乳浊液稳定的原因主要是由于乳化剂的作用，因此在去乳化中，必须消除或减退原乳化剂的保护能力。常用的方法有：①由不能生成牢固膜的表面活性物质来代替原乳化剂。例如用异戊醇，它的表面活性很强，但因碳氢链太短无法形成牢固的界面膜。②用试剂来破坏乳化膜。例如，用无机酸来消除肥皂膜的作用（无机酸使脂肪酸析出）。③加入类型相反的乳化剂来破坏乳化作用。此外，如升高温度以降低乳化剂的吸附性，减小系统的黏度，增加液珠相互碰撞的机会以达到去乳化作用；加入电解质以促进聚结；用机械搅拌来破坏稳定薄膜；用离心机法来浓缩乳浊液（如奶油分离器）以及电泳法加速液珠的聚结等均可使乳浊液发生去乳化作用。