工业与应用化学

表面活性剂、乳化

两亲分子如何降低界面张力、聚集于界面并稳定实用分散体系。

直觉油和水如何保持混合

表面活性剂兼有亲水部分和亲油部分。在油水界面，两部分分别朝向偏好的相，因此更容易形成液滴，也较难合并。

定义: 表面活性剂

吸附于界面并改变单位面积自由能的物质。许多常见表面活性剂是具有亲水头部和疏水尾部的两亲分子。

头基面积与尾链体积的平衡会影响偏好的曲率。分子形状可作有用指引，却不能单独决定结果；水合、盐、温度和混合物也有影响。

形成界面需要自由能。表面活性剂吸附后取代部分不利接触，降低单位面积的能量代价。混合时这使小液滴更易形成，但仍需机械能。

\Delta G = \gamma \Delta A

其中 $\gamma$ 为界面张力， $\Delta A$ 为新增面积。降低 $\gamma$ 可减少自由能代价，但本身不能保证长期稳定。

超过称为临界胶束浓度（CMC）的浓度范围后，新增表面活性剂越来越多地进入胶束等聚集体，而非使单体浓度同比增加。CMC取决于分子结构、温度、电解质及其他溶质。

水包油型将油滴分散于连续水相，油包水型则相反。所需类型取决于用途、使用感、活性成分和加工过程。亲水亲油平衡（HLB）是经验性选择工具之一，并非普适定律。

乳析是液滴在重力下迁移；絮凝是液滴聚集但未合并；聚并是液滴融合；奥斯特瓦尔德熟化则是物质从小液滴转移到大液滴。界面膜、黏度和粒径分布会影响这些不同失稳途径。