问题

油是胶体吗?

回答
油是否属于胶体,这个问题其实并不像表面看起来那么简单。简单来说,绝大多数情况下,纯净的油本身不是胶体,但是很多我们日常生活中接触到的“油”的形态,或者油与其他物质混合形成的体系,却常常是胶体或者包含胶体性质的。

要深入理解这一点,我们得先搞清楚“胶体”到底是什么。

什么是胶体?

胶体是一种介于溶液和悬浊液之间的分散体系。它指的是分散相的粒子直径在1纳米到1微米(1000纳米)之间,均匀地分散在连续相(分散介质)中。这些分散的粒子虽然比溶液中的分子或离子大,但又足够小,不足以被肉眼或普通显微镜观察到,也不会在重力作用下沉降。

胶体的几个关键特征包括:

粒径大小: 这是区分胶体最核心的指标。
稳定性: 胶体粒子通常带有表面电荷,粒子之间由于静电斥力而保持分散,不易聚集沉降。
布朗运动: 胶体粒子会受到周围介质分子的随机碰撞,表现出不规则的运动,称为布朗运动。
丁达尔效应: 当一束光通过胶体时,胶体粒子会散射光线,使光路可见,这就是丁达尔效应(就像阳光穿过有灰尘的空气一样)。

纯净的油是胶体吗?

让我们回到油本身。我们通常说的油,比如食用油(花生油、橄榄油、菜籽油等),它们主要成分是各种甘油三酯。甘油三酯是分子非常大的有机物,但它们是真正的分子或小分子团,并不是我们上面定义的胶体粒径范围内的分散相。

在纯净的油中,这些甘油三酯分子或小分子团以分子形式溶解在彼此之间,或者形成非常均匀的液体混合物。你可以想象成一杯糖水,糖溶解在水里,糖的尺度比胶体粒子小得多,所以糖水是溶液,而不是胶体。纯净的油,在不考虑杂质的情况下,也类似于这种状态。

所以,纯粹的、没有经过任何处理的液体油,其分子或小分子团的尺寸远远小于胶体粒子的尺寸,因此它本身不是一个胶体。 它更接近于一种分子溶液或者均匀的真溶液。

那么,为什么我们会觉得油“像”胶体,或者与胶体有关联呢?

这里就牵扯到油在实际生活中的各种形态和应用了:

1. 乳化液(最常见的“油”胶体):
我们喝的牛奶、吃的蛋黄酱、化妆品中的乳液,或者某些药物的输液,很多都是油水乳液。如果油和水混合在一起,它们是不会均匀混合的,会分层。但是,如果我们加入乳化剂(比如卵磷脂、肥皂、蛋白质等),这些乳化剂的分子会一边亲油一边亲水,它们会包裹住油滴,形成非常小的油滴(直径在1纳米到1微米之间),并且这些小油滴由于表面的乳化剂分子带有电荷或形成保护层,会互相排斥,稳定地分散在水中。

这种油滴分散在水中的体系,正是典型的胶体——油包水型乳胶体(O/W型乳胶体)。 相反,如果水滴分散在油中,则称为水包油型乳胶体(W/O型乳胶体)。

所以,我们喝的牛奶,其中脂肪球分散在水里,就是一种天然的乳胶体。你看到油和醋混合,如果摇晃得足够剧烈且有乳化剂(比如芥末酱),也能形成临时的乳液,其中油就是以胶体粒子的形式存在的。

2. 油的悬浮液/分散系:
在某些情况下,油的某些衍生物或者与油相关的物质,也可能形成胶体。例如,某些油溶性染料在水中分散时,如果粒径合适,也可能形成胶体。或者,在一些工业过程中,油类物质被分散成极细小的液滴,如果粒径控制在胶体范围内,也会表现出胶体的性质。

3. 油的“质感”和“外观”:
一些含有油性成分的物质,例如某些清洁剂、洗发水中的油性柔顺剂,它们经过配方设计,也可能以胶体颗粒的形式存在,从而提供顺滑的触感或特殊的增稠效果。

总结一下:

纯粹的油本身,作为一种由甘油三酯等分子构成的液体,不是胶体。 它的分子尺寸远远小于胶体粒子的尺寸。
但是,当油与水等不相溶的介质以极小的液滴形式稳定分散时,并且这些液滴的粒径在1纳米到1微米之间,它就形成了胶体(主要是乳胶体)。
我们日常生活中接触到的许多“油”的形态,如牛奶、某些食品、化妆品等,实际上是含有油的乳液,而这些乳液中的油部分,是以胶体粒子的形式存在的。

所以,当人们问“油是胶体吗?”时,更准确的回答应该是:油本身不是胶体,但很多含有油的体系,尤其是乳液,其油性成分是以胶体形式存在的。 我们常说的“油”往往是指含有这些胶体体系的产物,所以会产生油是胶体的误解。理解的关键在于,是油分散成特定粒径后,才具有了胶体的性质。

网友意见

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纯净的油不是胶体,也不能被照出光路,你看到的视频里被照出光路的的油不纯。

空气和水也一样,夜晚用高功率激光笔照天空能看见一道光束,说明空气里含有低浓度的颗粒物。(可造成散射的颗粒也许比胶体的颗粒大了一两个数量级,但显然不符合 “均相” 定义)。

另外,丁达尔效应是一种效应而不是一种判据,胶体可以发生丁达尔效应,但能发生的不都是胶体。

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油当然不是胶体。但食用油什么的里面总归有些颗粒物杂质,它们的散射可以显示出激光光路。

此外,现在的激光笔功率都很高,尤其是绿色 532nm 的激光笔。它们发出的激光足以产生分子的瑞利散射和拉曼散射。我博士时候带本科生实验,其中有一个就是用激光笔照射苯,采集拉曼光谱。中学课本中讲丁达尔现象区分胶体的时候,用的都是无机盐的例子,什么氯化钠硫酸铜,它们在水里完全电离了,是没有瑞利/拉曼散射的。但油不一样,都是有机分子,这些散射很强的。既然是散射,自然人眼就也能看到光路。

所以,胶体会显示激光光路,但能显示激光光路的不全是胶体。

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当然不是。

这个问题也不是异想天开,现在经常被问,原因是某些版本的高中化学教材的编者可能没考虑周全,提出用激光笔去照射,判断有没有丁达尔现象。

很早就有老师质疑这个方案,因为用高亮度的激光光源去照一般的分散系都能看到“光路”,给学生演示的时候会被质疑。

可能在写书的年代激光笔的功率很小,而现在的激光器功率高,方向性好,丁达尔效应引起的光路不是那么明显了。总之这个实验方案现在做有问题。

另外你看这实验,空气盐水里都有光路,总不能都是胶体吧。

丁达尔效应的解释知乎上不少,比如:

什么是「丁达尔效应」?它主要用来解释什么现象?

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