膠體和乳狀液

1、第四章第四章 膠體和乳狀液膠體和乳狀液 藥物制備、使用和保管過程中應(yīng)用到大量膠體及乳藥物制備、使用和保管過程中應(yīng)用到大量膠體及乳狀液方面的知識。（胰島素、疫苗、乳白魚肝油、脂狀液方面的知識。（胰島素、疫苗、乳白魚肝油、脂肪乳劑等）肪乳劑等） 從膠體觀點而言，整個從膠體觀點而言，整個人體人體就是一個典型的膠體系就是一個典型的膠體系統(tǒng)，人的皮膚、肌肉、血液和毛發(fā)等都是膠體系統(tǒng)。統(tǒng)，人的皮膚、肌肉、血液和毛發(fā)等都是膠體系統(tǒng)。 生物體類發(fā)生的許多生理和病理變化都與膠體和乳生物體類發(fā)生的許多生理和病理變化都與膠體和乳狀液等性質(zhì)密切相關(guān)。狀液等性質(zhì)密切相關(guān)。 第一節(jié)第一節(jié) 分散系分散系分散系：分散系：一種

2、或幾種物質(zhì)分散在另一種介質(zhì)一種或幾種物質(zhì)分散在另一種介質(zhì) 中中 所形成的體系稱為分散體系。所形成的體系稱為分散體系。 被分散的物質(zhì)稱為被分散的物質(zhì)稱為分散相，分散相， 容納分散相的物質(zhì)稱為容納分散相的物質(zhì)稱為分散介質(zhì)。分散介質(zhì)。 舉例舉例: :食鹽水溶液、蛋白質(zhì)水溶液、淀粉溶液、食鹽水溶液、蛋白質(zhì)水溶液、淀粉溶液、 懸懸濁液、乳濁液、空氣、海水等等。濁液、乳濁液、空氣、海水等等。根據(jù)分散相粒子大小分類根據(jù)分散相粒子大小分類分散相粒分散相粒子大小子大小分散系類型分散系類型分散相粒子分散相粒子性質(zhì)性質(zhì)實例實例1nm真溶液真溶液小分子或離小分子或離子子均相、穩(wěn)定系統(tǒng)、均相、穩(wěn)定系統(tǒng)、分散相粒子擴散分

3、散相粒子擴散快快NaCl水溶水溶液等液等1100nm膠膠體體分分散散系系溶膠溶膠膠粒膠粒多相、熱力學不多相、熱力學不穩(wěn)定系統(tǒng)、有相穩(wěn)定系統(tǒng)、有相對穩(wěn)定性、分散對穩(wěn)定性、分散相粒子擴散較慢相粒子擴散較慢Fe(OH)3溶膠等溶膠等高分子高分子溶液溶液高分子高分子均相、穩(wěn)定系統(tǒng)、均相、穩(wěn)定系統(tǒng)、分散相粒子擴散分散相粒子擴散慢慢蛋白質(zhì)溶蛋白質(zhì)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、不穩(wěn)定非均相、不穩(wěn)定系統(tǒng)、易聚沉或系統(tǒng)、易聚沉或分層分層泥漿、乳泥漿、乳汁等汁等第二節(jié)第二節(jié) 溶膠溶膠溶膠：難溶解性固體分散在介質(zhì)中所形成的膠體分散系。溶膠介質(zhì)：液溶膠、固溶膠、氣溶膠（分散介質(zhì)定義）

4、溶膠分散相：小分子、原子或離子形成的聚焦體溶膠：熱力學不穩(wěn)定性（多相、高分散、聚集不穩(wěn)定） 于暗室中用一束聚焦強可見光源照射溶膠，在于暗室中用一束聚焦強可見光源照射溶膠，在與光束垂直的方向觀察，可見一束光錐通過，這種與光束垂直的方向觀察，可見一束光錐通過，這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為Tyndall效應(yīng)（效應(yīng)（Tyndall effect）。）。 1 溶膠光學效應(yīng)溶膠光學效應(yīng)樹林中的丁達爾現(xiàn)象樹林中的丁達爾現(xiàn)象丁達爾現(xiàn)象的產(chǎn)生與膠粒大小及入射光的波丁達爾現(xiàn)象的產(chǎn)生與膠粒大小及入射光的波長有關(guān)：長有關(guān)： 分散相粒子直徑接近入射光波長分散相粒子直徑接近入射光波長,光散射光散射,產(chǎn)生產(chǎn)生乳光乳光 若分散相粒子

5、直徑大于入射光波長若分散相粒子直徑大于入射光波長,光被光被粒子表面反射粒子表面反射,體系體系混濁混濁 若分散相粒子直徑遠遠小于入射光波長若分散相粒子直徑遠遠小于入射光波長,光透過光透過溶膠溶膠直徑接近直徑接近, ,有光散射有光散射, ,有有乳光乳光真溶液真溶液直徑很小直徑很小, ,對光的散射非常弱對光的散射非常弱, ,無無乳光乳光粗分散系粗分散系直徑很大直徑很大, ,只有反射而無散射只有反射而無散射, ,混濁混濁高分子溶液高分子溶液, ,無界面存在無界面存在, ,乳光很弱乳光很弱可以此來區(qū)分溶膠、真溶液、懸濁液可以此來區(qū)分溶膠、真溶液、懸濁液和大分子溶液和大分子溶液臨床應(yīng)用：臨床應(yīng)用：注射用真

6、溶液的注射用真溶液的燈檢燈檢光通過顆粒直徑略小于光通過顆粒直徑略小于其波長的物質(zhì)時，發(fā)生其波長的物質(zhì)時，發(fā)生散射散射 Tyndall效應(yīng)實效應(yīng)實際上已成為判別溶際上已成為判別溶膠與分子真溶液的膠與分子真溶液的最簡便的方法。最簡便的方法。1 1） 布朗運動布朗運動 因為介質(zhì)分子不斷碰撞這些粒子，碰撞的合力不因為介質(zhì)分子不斷碰撞這些粒子，碰撞的合力不斷改變其運動方向和位置，成為無規(guī)則的運動斷改變其運動方向和位置，成為無規(guī)則的運動2 溶膠動力學效應(yīng)溶膠動力學效應(yīng)（分子熱運動）（分子熱運動）2 2） 擴散與沉降擴散與沉降膠粒從分散密度大膠粒從分散密度大(溶度高）的區(qū)溶度高）的區(qū)域向分散密度?。ㄈ芏刃。?/p>

7、的區(qū)域域向分散密度?。ㄈ芏刃。┑膮^(qū)域遷移，這種現(xiàn)象稱為遷移，這種現(xiàn)象稱為擴散擴散(diffusion) （透析原理（透析原理-血透）血透）在重力場中，膠粒受重力的作用而在重力場中，膠粒受重力的作用而要下沉，這一現(xiàn)象稱為沉降要下沉，這一現(xiàn)象稱為沉降(sedimentation) 沉降速率等于擴散速率，溶膠系統(tǒng)沉降速率等于擴散速率，溶膠系統(tǒng)處于處于沉降平衡沉降平衡3 3 溶膠的電學性質(zhì)溶膠的電學性質(zhì)電泳和電滲電泳和電滲 用惰性電極在溶膠兩端施加直流電場，可觀察到膠用惰性電極在溶膠兩端施加直流電場，可觀察到膠粒向某一電極方向運動。這種在電場作用下，粒向某一電極方向運動。這種在電場作用下，帶電粒帶電粒

8、子在介質(zhì)中的子在介質(zhì)中的定向定向運動運動稱為稱為電泳電泳(electrophoresis) 電泳實驗說明電泳實驗說明溶膠粒子是帶電的溶膠粒子是帶電的，由電泳的方向，由電泳的方向可以判斷可以判斷膠粒膠粒所帶電荷的性質(zhì)所帶電荷的性質(zhì)應(yīng)用：應(yīng)用： 蛋白質(zhì)、氨基酸和核酸等物質(zhì)的分離和蛋白質(zhì)、氨基酸和核酸等物質(zhì)的分離和鑒定方面有重要的應(yīng)用。鑒定方面有重要的應(yīng)用。 例如在臨床檢驗中，應(yīng)用電泳法分離血例如在臨床檢驗中，應(yīng)用電泳法分離血清中各種蛋白質(zhì)，為疾病的診斷提供依據(jù)。清中各種蛋白質(zhì)，為疾病的診斷提供依據(jù)。電電 滲滲 在外電場作用下，在外電場作用下，分散介質(zhì)通過多孔性物質(zhì)定向移動分散介質(zhì)通過多孔性物質(zhì)定向

9、移動的現(xiàn)象的現(xiàn)象稱為稱為電滲電滲(electroosmosis) 由電滲實驗中由電滲實驗中分散介質(zhì)的移動分散介質(zhì)的移動方向也可判斷膠粒所方向也可判斷膠粒所帶電荷的性質(zhì)帶電荷的性質(zhì)溶膠凈化、海水淡化三、膠團結(jié)構(gòu)三、膠團結(jié)構(gòu)（一）膠粒帶電的原因（一）膠粒帶電的原因v 膠粒在形成過程中，膠粒在形成過程中，膠核優(yōu)先吸附與膠核中相同膠核優(yōu)先吸附與膠核中相同的某種離子的某種離子，使膠粒帶電。，使膠粒帶電。Fe(OH)3 + HClFeOCl + 2H2OFeOClFeO+ + Cl-（二）膠團結(jié)構(gòu)（二）膠團結(jié)構(gòu)(Fe(OH)3m膠核膠核吸附層吸附層擴散層擴散層膠粒膠粒膠團膠團Fe(OH)3m nFeO+

10、(n-x)Cl-x+ xCl-膠核膠核吸附層吸附層膠粒膠粒擴散層擴散層膠團膠團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- 膠團結(jié)構(gòu)中膠團結(jié)構(gòu)中帶電荷帶電荷的部分：的部分： 膠粒、吸附層、擴散層膠粒、吸附層、擴散層 膠團結(jié)構(gòu)中膠團結(jié)構(gòu)中不帶電荷不帶電荷的部分：的部分： 膠核膠核 、膠團、膠團 膠體溶

11、液亦不帶電荷！膠體溶液亦不帶電荷！Fe(OH)m nFeO+ (n-x)Cl-x+ xCl-膠核膠核吸附層吸附層膠粒膠粒擴散層擴散層膠團膠團 用用AgNO3和和KI制備制備AgI 溶膠，溶膠，KI過量過量時，時，AgI膠膠團結(jié)構(gòu)示意圖及膠團結(jié)構(gòu)團結(jié)構(gòu)示意圖及膠團結(jié)構(gòu)的簡式：的簡式：(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制備制備AgI 溶膠，溶膠，AgNO3過量過量時，時，AgI膠團結(jié)構(gòu)示意圖及膠膠團

12、結(jié)構(gòu)示意圖及膠團結(jié)構(gòu)的簡式：團結(jié)構(gòu)的簡式：(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、溶膠的相對穩(wěn)定因素及聚沉四、溶膠的相對穩(wěn)定因素及聚沉（一）溶膠的相對穩(wěn)定因素（一）溶膠的相對穩(wěn)定因素1. 膠粒帶電膠粒帶電2. 溶膠表面的水合膜溶膠表面的水合膜3. 布朗運動布朗運動 （二）溶膠的聚沉現(xiàn)象（二）溶膠的聚沉現(xiàn)象 當溶膠的穩(wěn)定因素受到破壞，膠粒碰撞時會合當溶膠的穩(wěn)定因素受到破壞，膠粒碰撞時會合并變大，從介質(zhì)中析出而

13、下沉。此現(xiàn)象稱為并變大，從介質(zhì)中析出而下沉。此現(xiàn)象稱為聚沉聚沉（coagulation）。）。 1. 電解質(zhì)的聚沉作用電解質(zhì)的聚沉作用 電解質(zhì)對溶膠的聚沉作用主電解質(zhì)對溶膠的聚沉作用主要是改變膠粒的吸附層的結(jié)構(gòu)。電解質(zhì)加入后，要是改變膠粒的吸附層的結(jié)構(gòu)。電解質(zhì)加入后，使擴散層中的反離子更多地進入吸附層，膠核表使擴散層中的反離子更多地進入吸附層，膠核表面所帶電荷被反離子中和，吸附層隨之變薄，溶面所帶電荷被反離子中和，吸附層隨之變薄，溶膠的穩(wěn)定性下降，最終導(dǎo)致聚沉。膠的穩(wěn)定性下降，最終導(dǎo)致聚沉。電解質(zhì)對溶膠的聚沉作用，有如下規(guī)律：電解質(zhì)對溶膠的聚沉作用，有如下規(guī)律： （1 1）反離子的價數(shù)愈高，聚

14、沉能力愈強。聚）反離子的價數(shù)愈高，聚沉能力愈強。聚沉值與反離子價數(shù)六次方成反比沉值與反離子價數(shù)六次方成反比 （2）同價離子的聚沉能力雖然接近，但也有）同價離子的聚沉能力雖然接近，但也有不同。如用一價正離子聚沉負溶膠時，其聚沉不同。如用一價正離子聚沉負溶膠時，其聚沉能力次序為能力次序為H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+一價負離子聚沉正溶膠時，其聚沉能力次序為一價負離子聚沉正溶膠時，其聚沉能力次序為 FClBrICNS 2. 加入帶相反電荷的溶膠有相互聚沉能力加入帶相反電荷的溶膠有相互聚沉能力。 當當 正、負溶膠按適當比例混合致使膠粒所帶電正、負溶膠按適當比例混合致使膠粒所帶電荷恰被中和時，

15、就可發(fā)生荷恰被中和時，就可發(fā)生聚沉聚沉。 例如污水中的膠狀懸浮物一般帶負電，加入明礬例如污水中的膠狀懸浮物一般帶負電，加入明礬后，明礬中的后，明礬中的Al3+可水解成可水解成Al(OH)3正溶膠使懸浮物發(fā)正溶膠使懸浮物發(fā)生聚沉，達到凈水目的。生聚沉，達到凈水目的。3.加熱加熱 加熱增加了粒子的運動速度和粒子間的碰撞機會，加熱增加了粒子的運動速度和粒子間的碰撞機會，同時削弱了膠粒的溶劑化作用，使同時削弱了膠粒的溶劑化作用，使膠粒聚沉膠粒聚沉。如：。如：煮沸煮沸AsAs2 2S S3 3溶膠，會有溶膠，會有AsAs2 2S S3 3的黃色沉淀。的黃色沉淀。第三節(jié)第三節(jié) 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穩(wěn)定性一、高分子化合物溶液及其穩(wěn)定性 高分子化合物高分子化合物(polymer)指相對分子質(zhì)量指相對分子質(zhì)量大于大于1萬萬的化的化合物合物 高分子化合物在液態(tài)的分散介質(zhì)中形成的單相分子、高分子化合物在液態(tài)的分散介質(zhì)中形成的單相分子、離子分散系統(tǒng)稱為高分子化合物溶液。離子分散系統(tǒng)稱為高分子化合物溶液。 高分子化合物溶液的分散粒徑在高分子化合物溶液的分散粒徑在1100nm的膠體分的膠體分散系范圍內(nèi)，所以也有一些膠體分散系共有的性質(zhì)。散系范圍內(nèi)，所以也有一些膠體分散系共有的性質(zhì)。高分子化合物溶液和溶膠的性質(zhì)比較高分子化合物溶液和溶膠的性質(zhì)比較性質(zhì)性質(zhì)高分子化合物溶液高分子

17、化合物溶液溶膠溶膠分散相顆粒分散相顆粒特征特征粒徑粒徑1100nm；粒徑粒徑1100nm；通透性通透性不能透過半透膜不能透過半透膜不能透過半透膜不能透過半透膜擴散速度擴散速度慢慢慢慢分散相組成分散相組成單個水合分子均勻分散單個水合分子均勻分散膠團由膠核與吸附層、擴膠團由膠核與吸附層、擴散層組成散層組成均一性均一性單相系統(tǒng)單相系統(tǒng)多相系統(tǒng)多相系統(tǒng)穩(wěn)定性穩(wěn)定性穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)不穩(wěn)定系統(tǒng)不穩(wěn)定系統(tǒng)粘度粘度大大小小外加電解質(zhì)外加電解質(zhì)離子的影響離子的影響不敏感，加入大量造成不敏感，加入大量造成鹽析鹽析敏感，加入少量引起聚沉敏感，加入少量引起聚沉（二）高分子化合物溶液對溶膠的保護作用（二）高分子化合物溶

18、液對溶膠的保護作用 高分子化合物分子將溶膠膠粒包裹起來，在膠高分子化合物分子將溶膠膠粒包裹起來，在膠粒表面形成保護膜，削弱了膠粒聚集的可能性粒表面形成保護膜，削弱了膠粒聚集的可能性意義：意義：保護作用在生命體中非常重要。保護作用在生命體中非常重要。 例：例： 1. 醫(yī)用胃腸道造影醫(yī)用胃腸道造影的硫酸鋇合劑是阿拉伯膠的硫酸鋇合劑是阿拉伯膠保護的硫酸鋇溶膠。保護的硫酸鋇溶膠。 2. 如微溶電解質(zhì)如微溶電解質(zhì)MgCO3或或Ca3(PO4)2等，在血等，在血液中的濃度比在體外純水中的濃度高了近液中的濃度比在體外純水中的濃度高了近5倍，這倍，這是因為它們在血液中被蛋白質(zhì)保護的緣故。當保是因為它們在血液中

19、被蛋白質(zhì)保護的緣故。當保護蛋白質(zhì)減少時，這些溶膠狀態(tài)的微溶就會因聚護蛋白質(zhì)減少時，這些溶膠狀態(tài)的微溶就會因聚沉而形成結(jié)石。沉而形成結(jié)石。 鹽析鹽析：加入大量的電解質(zhì)，使高分子化學物：加入大量的電解質(zhì)，使高分子化學物溶液中聚沉吸出的過程。溶液中聚沉吸出的過程。分離蛋白質(zhì)：分離蛋白質(zhì)：例例 在血清中分別加入溶度為在血清中分別加入溶度為2.0mol/L、3.5mol/L硫酸銨?？墒寡逯械那虻鞍?、清蛋白分步沉淀硫酸銨?？墒寡逯械那虻鞍?、清蛋白分步沉淀而分離。而分離。 第五節(jié)第五節(jié) 表面活性劑和乳狀液表面活性劑和乳狀液一、表面活性劑一、表面活性劑（一）表面能與表面張力（一）表面能與表面張力 將相內(nèi)部

20、的分子移到表面上，就必須克服向內(nèi)的將相內(nèi)部的分子移到表面上，就必須克服向內(nèi)的引力而作功，所做的功轉(zhuǎn)化為移到表面層的分子的引力而作功，所做的功轉(zhuǎn)化為移到表面層的分子的位能，稱為位能，稱為表面能表面能，用，用 Es 表示。表示。 Es = A表面能表面能表面張力表面張力表面積表面積只要有界面存在，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討論討論通常自發(fā)降低表面張力有兩條途徑：通常自發(fā)降低表面張力有兩條途徑： 液滴形成球狀或分散的微小液滴聚集在一起自發(fā)液滴形成球狀或分散的微小液滴聚集在一起自發(fā)降低表面積降低表面積； 自發(fā)吸附自發(fā)吸附(adsorbate)周圍介質(zhì)中能降低其表面張周圍介質(zhì)中

21、能降低其表面張力的其它物質(zhì)粒子填入表面層，使表層粒子的濃度力的其它物質(zhì)粒子填入表面層，使表層粒子的濃度大于液體內(nèi)部粒子的濃度，以大于液體內(nèi)部粒子的濃度，以降低表面張力降低表面張力。一切物質(zhì)都有自動降低其勢能的趨勢（二）吸附現(xiàn)象（二）吸附現(xiàn)象 吸附：固體或液體表面吸附其他物質(zhì)、分子、原吸附：固體或液體表面吸附其他物質(zhì)、分子、原子或離子聚焦在其表面的過程。（物質(zhì)在子或離子聚焦在其表面的過程。（物質(zhì)在相界面相界面上上的的濃度自動發(fā)生變化濃度自動發(fā)生變化的過程）的過程） 吸附可發(fā)生在任何兩相的界面上吸附可發(fā)生在任何兩相的界面上 固體表面的吸附固體表面的吸附 固體表面積無法自動變小，常常吸附其他物質(zhì)以降

22、固體表面積無法自動變小，常常吸附其他物質(zhì)以降低表面能。（活性炭、硅膠、活性氧化鋁和分子篩等）低表面能。（活性炭、硅膠、活性氧化鋁和分子篩等） 液體表面的吸附液體表面的吸附 液體表面會因為溶質(zhì)的加入而產(chǎn)生吸附，液體的液體表面會因為溶質(zhì)的加入而產(chǎn)生吸附，液體的表面張力因此發(fā)生相應(yīng)的變化。表面張力因此發(fā)生相應(yīng)的變化。(硬脂酸納鹽、合成硬脂酸納鹽、合成洗滌劑）洗滌劑）（三）表面活性劑v表面活性劑：凡是能顯著降低溶液的表面張力，產(chǎn)生正吸附的物質(zhì)（表面活性物質(zhì)）表面活性劑的結(jié)構(gòu)特征表面活性劑的結(jié)構(gòu)特征 表面活性劑表面活性劑分子結(jié)構(gòu)上的特征分子結(jié)構(gòu)上的特征： 既含有親水的極性基團既含有親水的極性基團親水基親

23、水基，如，如OH、COOH、NH2、 SH、SO3H等；等； 又含有疏水的非極性基團又含有疏水的非極性基團疏水基疏水基，一些直，一些直鏈的或帶側(cè)鏈的有機烴基鏈的或帶側(cè)鏈的有機烴基常見表面活性劑v1.長鏈脂肪酸鹽（硬脂酸納）、合成洗滌劑（十二烷基磺酸鈉）v2.構(gòu)成細胞膜的脂類（磷脂、糖脂）、血液中的某些蛋白質(zhì)人體中表面活性劑的作用：1.磷脂：使細胞保持一定的形態(tài)，有利于物質(zhì)的交換2.血漿蛋白：使脂溶性物質(zhì)形成穩(wěn)定的膠體，有利于之類物質(zhì)的運輸3.膽汁酸鹽：乳化脂肪形成穩(wěn)定的乳狀液，有利于脂類物質(zhì)的吸收和消化二、乳狀液二、乳狀液 將一種液體以直徑大于將一種液體以直徑大于100 nm 的液滴作為分散相，的液滴作為分散相，分散在另一種與之不相溶的液體中，形成的分散系統(tǒng)分散在另一種與之不相