物质三态,昨天我们讲了固体,今天就讲讲液体。化学当中最经常用到的两个液体模型就是溶液和乳液,非牛顿流体不在讨论范围内。
今天讲到乳液,我还挺兴奋的。毕竟从毕业之初做的就是日化乳液,包括之后的消泡剂,纺织乳液等,那会儿常常被乳化,转相点,分层,漂油折磨的不轻,导致谈“乳”色变。十几年过去了,终于能平常心的谈一谈,虽然它的亚稳态依然是个难解之题。但正因为一直和它打交道,真的要从科学层面来阐释它,却又并不是一两句话就能说得清。
首先我们还是宏观层面的看一看,什么是溶液,什么又是乳液呢?下图基本上所有人都能答出来,第一张是溶液,第二张是乳液。那大家是根据什么来判断的呢?只能是颜色。溶液一般是透明的,乳液是乳白色的。
首先,不管是溶液还是乳液,都是混合物。水是纯净物,而盐水,糖水就是溶液,牛奶,鱼汤,化妆品都是乳液。可是502胶水是透明的吧?它也是一种乳液。那仅仅用颜色来区别就不严谨了。
我们从微观层面再来看看吧。官方是这么定义的:溶液是两种或以上的物质以分子或离子形式分散于另一种物质中形成的均一、稳定的混合物,是均相体系。这里分散质的粒子直径<1nm。一般是透明而稳定的。
乳液是两种或以上互不相溶的液体分散形成的混合物,是非均相体系。乳液粒径远比溶液粒径大,约为100nm-10μm。一般是乳白色,而且稳定性不如溶液强。
二者之间从微观层面上最核心的区别,在于混合的层级是不是分子级别,通俗点说,溶液之间的混合是分子,离子,甚至电子级别上的交融(下面两张图是电子溶液,很美),将碱金属投入液氨之中,碱金属失去一个s轨道的电子,形成稳定阳离子。而该电子迅速被周围的氨分子溶剂化并稳定住,形成了一个溶质为碱金属离子和电子的深蓝色溶液体系。就是下图的东西,这玩意是个神奇的还原剂,还能还原氧化石墨烯。
而乳液之间的混合不是分子级别的,是聚集体,因互不相溶而各自为政。有人可能会问,既然乳液中几种液体互不相溶,那怎么还能形成一个看上去稳定存在的乳白色液体呢?比如牛奶,我们说牛奶,其实是奶油和水的混合物,油水不相容,连接他们的核心纽带就是牛奶里的乳化剂-磷脂。它也是一种表面活性剂,一端亲水,一端亲油,从而使得奶油在它的作用下在水里形成了胶束团而得以稳定存在。
我们日常喝的鱼汤也是一种乳液,为什么它是乳白色的呢?因为炸鱼的时候,鱼体内的磷脂分子释放出来,将鱼的脂肪乳化在了水中,变成了一种乳液。
上面讲的牛奶,鱼汤都是水包油的乳液,也就是油分散在水里;像我们日常所用的化妆品乳霜,就是油包水的乳液,是水分散在油里。
其实从上面溶液的定义来看,均相体系可以不仅仅是液体,空气是一种溶液,合金也是一种溶液,只不过我们今天讨论的是液体罢了。
乳液是我的老本行,假如说开去,能够展开很多,但这一讲是基本概念的模型,我们点到为止,如有机会和篇幅,后面我们在材料一章里再讲讲它的实际应用的一些情况吧。
好,那这一讲就到这里了。再回顾一下溶液和乳液模型的区别,宏观层面看,溶液透明均一稳定,乳液乳白不稳定;微观层面看,溶液的溶质是分子级别,均相体系;而乳液的溶质是聚集体,互不相溶靠着乳化剂这个纽带才形成的看似稳定的,实际还是非均相的体系。
联系客服