乳状液的制备、鉴别和破坏
一、实验目的
1．制备不同类型的乳状液； 2．了解乳状液的一些制备方法； 3．熟悉乳状液的一些破坏方法。
二、实验原理
乳状液是指一种液体分散在另一种与它不相溶的液体中所形成的分散体系。乳状液 有两种类型,即水包油型(O/W)和油包水型(W/O)。只有两种不相溶的液体是不能形成稳 定乳状液的，要形成稳定的乳状液，必须有乳化剂存在，一般的乳化剂大多为表面活性剂。
表面活性剂主要通过降低表面能、在液珠表面形成保护膜、或使液珠带电来稳定乳状液。
乳化剂也分为两类，即水包油型乳化剂和油包水型乳化剂。通常，一价金属的脂肪酸皂类（例如油酸钠）由于亲水性大于亲油性，所以，为水包油型乳化剂，而两价或三价脂肪酸皂类（例如油酸镁）由于亲油性大于亲水性，所以是油包水型乳化剂。
两种类型的乳状液可用以下三种方法鉴别：
1．稀释法：加一滴乳状液于水中，如果立即散开，即说明乳状液的分散介质为水，故乳状液属水包油型；如不立即散开，即为油包水型。
2．电导法：水相中一般都含有离子，故其导电能力比油相大得多。当水为分散介 质（即连续相）时乳状液的导电能力大；反之，油为连续相，水为分散相，水滴不连续，乳状液导电能力小。将两个电极插入乳状液，接通直流电源，并串联电流表。则电流表显著偏转，为水包油型乳状液；若指针几乎不动，为油包水型乳状液。
3．染色法：选择一种仅溶于油但不溶于水或仅溶于水不溶于油的染料（如苏丹Ⅲ为仅溶于油但不溶于水的红色染料）加入乳状液。若染料溶于分散相，则在乳状液中出现一个个染色的小液滴。若染料溶于连续相，则乳状液内呈现均匀的染料颜色。因此，根据染料的分散情况可以判断乳状液的类型。
在工业上常需破坏一些乳状液，常用的破乳方法有：
1．加破乳剂法：破乳剂往往是反型乳化剂。例如，对于由油酸镁做乳化剂的油包水型乳状液，加入适量油酸钠可使乳状液破坏。因为油酸钠亲水性强，它也能在液面上吸附，形成较厚的水化膜，与油酸镁相对抗，互相降低它们的的乳化作用，使乳状液稳定性降低而被破坏。若油酸钠加入过多，则其乳化作用占优势，油包水型乳化液可能转化为水包油型乳化液。
2．加电解质法：不同电解质可能产生不同作用。一般来说，在水包油型乳状液中加入电解质，可改变乳状液的亲水亲油平衡，从而降低乳状液的稳定性。
有些电解质，能与乳化剂发生化学反应，破坏其乳化能力或形成新的乳化剂。如在油酸钠稳定的乳状液中加入盐酸，由于油酸钠与盐酸发生反应生成油酸，失去了乳化能力，使乳状液破坏。
C17H33COONa+HCl→C17H33COOH+NaCl
同样，如果乳状液中加入氯化镁，则可生成油酸镁，乳化剂由一价皂变成二价皂。当加入适量氯化镁时，生成的反型乳化剂油酸镁与剩余的油酸钠对抗，使乳状液破坏。若加入过量氯化镁，则形成的油酸镁乳化作用占优势，使水包油型的乳状液转化为油包水型的乳状液。
2C17H33COONa+MgCl2→(C17H33COO)2Mg+2NaCl
3.加热法：升高温度可使乳状剂在界面上的吸附量降低；溶剂化层减薄；降低了介质粘度；增强了布朗运动。因此，减少了乳状液的稳定性，有助于乳状液的破坏。 4．电法：在高压电场的作用下，使液滴变形，彼此连接合作，分散度下降，造成乳状液的破坏。
三、仪器与药品
1．仪器
电热恒温水浴锅、电导率仪、60ml具塞锥形瓶2个，试管7只，25ml量筒4个，100ml烧杯2个，胶头滴管2只，等。
2．药品
苯（化学纯），油酸钠（化学纯），3mol/L HCl 溶液，1％油酸钠水溶液，5％油酸钠水溶液，2％油酸镁苯溶液，0.25mol/LMgCl2水溶液，饱和NaCl水溶液，苏丹Ⅲ溶液。
四、实验步骤
1. 乳状液的制备
在 100mL 具塞锥形瓶中加入 15mL 1％油酸钠水溶液，然后分别加入 15mL 苯，（每次 约加 1mL），每次加苯后剧烈摇动，直到看不到分层的苯相。这样制得Ⅰ型乳状液。
在另一个 100mL 具塞锥形瓶中加入 15mL 2％油酸钠苯溶液，然后分别加入15mL 水，（每次约加 1mL），每次加水后剧烈摇动，直到看不到分层的水相。这样制得Ⅱ型乳状液。
2．乳状液类型鉴别
（1）稀释法：分别用小滴管将一滴Ⅰ型和Ⅱ型乳状液滴入盛入自来水的 烧杯中，观察现象。
（2）染色法：取两只干净试管，分别加入 1～2mL Ⅰ型和Ⅱ型乳状液，向每支试管中加入一滴苏丹Ⅲ溶液，观察现象。
（3）导电法：取两个干燥小烧杯，分别加入少许Ⅰ型和Ⅱ型乳状液，按图1连接好线路，依次鉴别乳状液的类型。
图1 导电法线路图
1.直流电源；2.可变电阻；3.毫安表；4.电极；5.乳状液
3．乳状液的破坏和转相
（1）取Ⅰ型和Ⅱ型乳状液1～2mL分别放入两支试管中，逐滴加入3mol/L HCL 溶液，观察现象。
（2）取Ⅰ型和Ⅱ型乳状液1～2mL分别放入两支试管中，在水浴中加热，观察现象。注意，要用绝缘材料将试管取出，避免烫伤。
（3）取2～3mLⅠ型乳状液于试管中，逐滴加入0.25mol/L MgCl2 溶液，每加一滴剧烈摇动，注意观察乳状液的破坏和转相（是否转相用稀释法鉴别，下同）。
（4）取2～3mLⅠ型乳状液于试管中，逐滴加入饱和NaCl溶液，每加一滴剧烈摇动，观察乳状液有无破坏和转相。
（5）取2～3mLⅡ型乳状液于试管中，逐滴加入5％油酸钠溶液，每加一滴剧烈摇动，注意观察乳状液有无破坏和转相。
五、实验数据处理
用表格记录、整理实验所观察到的现象，并分析原因。
表1 乳状液的制备、鉴别和破坏原始记录
乳状液类型鉴别
乳状液类型 鉴别方法 稀释法 染色法 电导法 破坏和转相 乳状液类型 破坏、转相方法 C(HCl)3mol/L 加热法 C(MgCl2)0.25mol/L 饱和NaCl W（油酸钠）5.0×10-2 I（水包油型） 现象 油水分层，乳状液破坏 乳状液破坏，出现分层，气泡产生 分层；振荡染色连续，转相 破坏，出现分层 出现红色液滴，转相，不明显 II（油包水型） 现象 油水分层，乳状液破坏 乳状液破坏，出现分层 I（水包油型） 现象 乳状液立即分散 染料溶于分散相 指针偏转 II（油包水型） 现象 乳状液不分散 染料溶于连续相 指针未偏转 鉴别现象原因： 1) 稀释法：水包油型，水为分散介质，很容易扩散到水中；油包水型，油为连续相，
油不溶于水，在水中聚为一团。
2) 染色法：根据相似相容原理，苏丹III只溶于油相，I中油为分散相，II中水为分散
相。
3) 电导法：水相中含有离子，导电能力强，油导电能力差。水为连续相时外加电压下
易形成电流，水为分散相时，离子受油的阻隔不能移动，无电流产生。 破坏、转相现象原因：
1) 加HCl：油酸钠、油酸镁均可与盐酸反应生成油酸，失去乳化能力，故两种乳状液
都发生破坏。
2) 加热：温度升高可以减少乳化剂的吸附量，减少乳化剂的溶剂化程度，降低分散介
质的粘度，这都有利于分散相聚并分层。又因为I型水为连续相，在90℃时内部蒸发加剧，有气泡产生，生成泡沫；II型油为连续相，水被分散，一定程度上抑制水的蒸发，没有气泡。
3) 加MgCl2：加入少量时，乳状液发生破坏；继续加入，油酸钠大量生成油酸镁，并
发生转相。加入过量时，MgCl2的电解质作用促使乳状液再次破坏。
4) 加饱和NaCl；Na+增加破坏油水界面乳化剂的电荷平衡，减少乳化剂的吸附量，促
使乳状液破坏。
5) 加油酸钠：油酸钠增加，作为反型乳化剂，首先会破坏乳状液，达到优势时，使其
转相。
六、思考题
1．鉴别乳状液的诸方法有何共同点？ 答：均利用油包水乳状液与水包油乳状液的分散相与分散介质的不同加以区分。如：利用稀释鉴别时，水包油型乳状液连续相的水能溶于水，而油包水型连续相的油不能溶于水，根据乳状液滴入水中是否立即散开判断类型。
2．有人说水量大于油量可形成水包油乳状液，反之为油包水，对吗？试用实验结果加以说明。
答：不对，乳状液的类型是由加入其中的乳化剂的类型来决定，而不是根据量的多少来决定的。如：II型乳状液配置时水量就多于油量但II型乳状液为油包水型。
3.是否使乳状液转相的方法都可以破乳?是否可使乳状液的破乳方法都可用来转相? 答：使乳状液转相的方法都可以破乳，因为乳状液的转相都是要先破乳的。但不是所有使乳状液破乳的方法都可以用来转相。如：加热法使乳状液破乳，但不能令其转相。
4．加入乳化剂，两个互不相溶的液体就能自动形成乳状液吗?
答：不能。两种互不相溶的液体在乳化剂存在的情况下，必须经过外力如震荡，使其中一种液体分散成小液滴，形成分散相，才能形成乳状液。
七．实验总结
通过本次实验，加深了对乳状液的制备方法的了解，掌握了乳状液的破乳和转相的更加一步的掌握和理解。
实验中，要严格按照实验步骤和注意事项，仔细观察现象，因为有的现象并不明显，转瞬即逝，同时还要加强同组者之间的配合。
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