【實驗一】：觀察十二烷基硫酸鈉在油中(或水中)的溶解情形
溶劑 十二烷基硫酸鈉 溶解情形 攪拌時間 100mL水 2.884克 完全溶解 2.5分鐘 100mL沙拉油 0.003克 尚未溶完 360分鐘 表一：十二烷基硫酸鈉在油中(或水中)的溶解情形
【實驗二】：觀察不同醇類在油中(或水中)的溶解情形
甲醇 乙醇 異丙醇 第三丁醇 正丙醇 第二丁醇 異丁醇 正丁醇 正戊醇 正己醇
與沙拉油互溶
√ √ √ √ √ √
與水互溶
√ √ √ √ √
表二：不同醇類在油中(或水中)的溶解情形
• 除了與水任意比例互溶的醇類外，我們還觀察到其他醇類的對水溶解度為二級醇＞一級醇
→二級碳為較強推電子基，可使醇類分子羥基中氧的孤電子對電子密度較大
→較易與水分子的氫形成氫鍵
⇒推論主要是用醇類分子羥基上氧的孤電子對與水分子的氫形成醇與水之間的氫鍵
• 我們先觀察第二丁醇所形成的兩相微胞
⇒選擇一元醇來進行後面的實驗
→不利於逆微胞產生
• 十二烷基硫酸鈉(SDS)難溶於沙拉油(表一)
3
【實驗三】：比較固定水量和油量，達最低光強值時界面活性劑所需的體積
界面活性劑 使用體積(mL)
1.0M十二烷基硫酸鈉水溶液 0.40
甲醇 ※
乙醇 ※
正丙醇 1.15
異丙醇 1.40
正丁醇 0.45
第二丁醇 1.20
第三丁醇 ※
異丁醇 0.25
正戊醇 ※
正己醇 ※
圖三： 圖四：
加入1.0M(SDS)(aq)之光強值變化 加入正丁醇之光強值變化
表三：使0.1mL油完全乳化所需界面活性劑體積
• 正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、第二丁醇皆有發揮界面活性劑的功用
• 正丁醇和異丁醇與1.0M十二烷基硫酸鈉水溶液所使用之體積接近
⇒使用正丁醇、異丁醇、1.0M十二烷基硫酸鈉水溶液來進行實驗四
• 為使實驗溶液均有油層、水層、乳化層，故加入溶液總體積1/10的界面活性劑來進行實驗
註：圖三、圖四之箭頭處為加入界面活性劑瞬間
註：表三中※為加了1.5mL(30次的0.05mL)醇類至油水混合液中，
發現光強值仍未下降
研究結果與討論
4【實驗四】：十二烷基硫酸鈉、正丁醇、異丁醇在不同水油比例下所形成之微胞型態
※觀察方式
• 以倒立螢光照相顯微鏡觀察，透過CCD(感光耦合元件)將影像傳送到電腦，使用Toup View軟體拍照
• 實驗使用的D8A1染劑是油溶性，照紫外光會發出螢光，實驗圖中較亮的部分為油，暗的部分為水
⇒辨別微胞或逆微胞
兩層雙面膠 (厚度:0.16mm)
蓋玻片 載玻片
圖五：觀察正逆微胞之玻片
圖六：倒立螢光照相顯微鏡
※實驗結果
• 十二烷基硫酸鈉(SDS)
僅觀察到微胞 微胞
圖七： 圖八：
研究結果與討論
5• 正丁醇
油/水比值為2以上時，會形成逆微胞；
油/水比值為2以下時，則形成微胞；
油/水比值為2時，微胞及逆微胞同時存在。
• 異丁醇
油/水比值大於1.25時，會形成逆微胞；
油/水比值為1.25以下時，會形成微胞。
微胞
逆微胞
圖九：
(油0.80mL+水0.10mL) +正丁醇0.10mL
(200X)(逆微胞)
圖十：
(油0.60mL+水0.30mL) +正丁醇0.10mL
(200X)(微胞)
微胞
逆微胞
圖十一：
(油0.55mL+水0.35mL) +異丁醇0.10mL
(200X)(逆微胞)
圖十二：
(油0.45mL+水0.45mL) +異丁醇0.10mL
(200X)(微胞)
【實驗四】：十二烷基硫酸鈉、正丁醇、異丁醇在不同水油比例下所形成之微胞型態
※實驗結果
研究結果與討論
6【實驗四】：十二烷基硫酸鈉、正丁醇、異丁醇在不同水油比例下所形成之微胞型態
• 觀察到微胞均較逆微胞大
→推測雖然水分子之間有氫鍵，但油的分子量接近水分子量的50倍大
研究結果與討論
7※討論
• 混合溶液中的乳化層，可能因為油水比例不同而有 油基(Oil Base)和水基(Water Base)的差別
油多 →油基乳化層
→逆微胞(圖十三) 乳化層
油少 →水基乳化層
→微胞(圖十四)
圖十三：三相逆微胞
圖十四： 三相微胞
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• 觀察到正丁醇、異丁醇形成微胞的狀況如下 正丁醇
界面活性劑
異丁醇 逆微胞
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 逆微胞0.7 0.8
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
微胞
微胞
油(mL) 水(mL)
• 正丁醇較異丁醇容易形成微胞
液滴小(逆微胞) →總表面積大 →所需界面活性劑多 液滴大(微胞) →總表面積小 →所需界面活性劑少
油太少 →界面活性劑濃度過高(達臨界微胞濃度CMC)
→形成團簇
→游離態界面活性劑少
→形成微胞
⇒推測正丁醇在油中較異丁醇容易達到臨界微胞濃度(即正丁醇之CMC較低)
【實驗四】：十二烷基硫酸鈉、正丁醇、異丁醇在不同水油比例下所形成之微胞型態
※討論
研究結果與討論
【實驗五】：乙醇和正己醇在不同添加順序下所形成之微胞型態
圖十五：在乙醇油溶液中加入水之氫鍵示意圖 (紅圈內為預先混合之二種成分)
• 乙醇與油先混合
→乙醇分子羥基的H與油分子的酯基形成氫鍵(較難)
→再加入水
→乙醇分子羥基的氧與水分子形成氫鍵(較易)
→將水分子拉到油層中 ⇒產生乳化現象
研究結果與討論
圖十六： 在正己醇水溶液中加入油之
分子間作用力示意圖(紅圈內為預先混合之二種成分)
• 正己醇與水先混合
→正己醇分子的羥基與水分子形成氫鍵(較難)
→再加入油
→油分子與正己醇分子的碳鏈因凡得瓦力互相靠近 或用酯基與正己醇分子羥基的H形成氫鍵
→將油分子拉到水層中 ⇒產生乳化現象
• 乙醇與正己醇可形成乳化層之添加順序
界面活性劑 混合順序 相同處
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十二烷基硫酸鈉(不溶於油)的HLB值=40 →僅觀察到微胞 正己醇(不溶於水)的HLB值=6.05 →微胞和逆微胞均有
⇒推測如欲僅形成逆微胞，該界面活性劑的HLB值應小於3
→以大衛法換算，應使用碳數大於12的一元醇
研究結果與討論
【實驗五】：乙醇和正己醇在不同添加順序下所形成之微胞型態
乙醇 界面活性劑
正己醇
逆微胞
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
微胞
油(mL) 水(mL)
逆微胞 微胞
• 實驗三原本判斷乙醇與正己醇不會使油水混合液產生乳化現象
→改變添加順序後，二者皆有觀察到微胞與逆微胞
• 觀察到乙醇、正己醇形成微胞的狀況如下
2 4 6 8 10 12 14 16
W/O(油包水)乳化劑 O/W(水包油)乳化劑
• 文獻四資料顯示： 逆微胞 微胞
HLB值
10
一、本實驗觀察到的微胞均較逆微胞大。
二、正丁醇在油/水比值2以上時，會形成逆微胞；異丁醇在油/水比值大於1.25時，會形成逆微胞。
三、在乙醇油溶液中加入水可以形成乳化層，且在油/水比值為1.25以上時，會形成逆微胞。
四、在正己醇水溶液中加入油可以形成乳化層，且在油/水比值為1.25以上時，會形成逆微胞。
五、在乙醇與正己醇的實驗中，必須先將界面活性劑與互溶性較差的液體混合，才會產生乳化現象。