第五节 不溶性表面膜一,不溶性表面膜及其性质很多水不溶性物质（有些需要溶剂的帮助）能在水面上铺展成膜，称 表面膜 （ surface membrane）。
不溶性表面活性物质，在适当的条件下，可以形成一个分子厚度的稳定的膜，分子的极性基在水中，非极性基向外。这种膜被称作 单分子层表面膜 （ monomolecular
film 或 monolayer）。
一,不溶性表面膜及其性质
（一）表面压及其测定表面压,膜对单位长度浮物的压力，用字母?表示，
其数值等于水和油的表面张力之差
=? 0
在水面放置一浮物，在浮物和器壁之间滴入一滴油。
由于水的表面张力较大,?0 > 0，浮物被推向纯水一边。
一,不溶性表面膜及其性质设浮物长度为 l，膜将浮物推动的距离为 dx,则膜对浮物所做的功为? ldx 。
油膜推动浮物移动 dx 距离后，膜面积增加 l dx,同时洁净水面减少了面积 l dx 。
若水和油的表面张力分别为?0 和?,则系统吉布斯能降低了（? 0） ldx 。
设系统表面吉布斯能的降低全部用于扩大油膜表面积做功，
则：
ldx =（? 0） ldx
一,不溶性表面膜及其性质膜天平（ membrane balance）法是最常用的测定表面压的方法。
一,不溶性表面膜及其性质
（二）膜的其它性质
1.表面电势洁净水面和空气之间的电势差与膜表面和空气之间的电势差的差值称膜 表面电势 (surface potential)。
表面活性物质在成膜时，分子的极性端在水中，非极性端向外。
表面压较低?分子在水面上斜躺?表面电势较低表面压的增大?分子逐渐直立?表面电势越来越大?表面电势趋于定值用表面电势可以表征成膜物质分子在水面上的排列状态。
一,不溶性表面膜及其性质
2.表面粘度表面粘度 (surface viscosity)是液体在有膜时的粘度与无膜时粘度之比：
s =?t /?0
式中?s为表面粘度,?t和?0分别为液体有膜和无膜时的粘度。
表面粘度主要用来研究成膜物质分子之间的相互作用，和膜性质的变化有关。
二、不溶性表面膜的应用
（一）分子结构的推定由于不同分子结构的物质形成的膜状态不同，因此可以利用表面膜测试技术作为测定分子结构的辅助方法。
例如，鲨肝醇和鲛肝醇两个二元醇分子就是利用和已知结构的相应二元酸分子所形成的表面膜的?- a数据，继而推测出它们的分子结构。
二、不溶性表面膜的应用
（二）摩尔质量的测定在低表面压时成膜分子所占面积很大，分子间的相互作用较小，膜的行为特征类同气体，其状态方程可表示为：
RT
M
mn R TnAA
m?
用?A对?作图，外推至?= 0处，截距为，即
RTMmA?
lim
0
由此可求出成膜物质的摩尔质量。
二、不溶性表面膜的应用
（三）抑制液体蒸发抑制湖泊和水库中的水分蒸发是单分子膜的又一重要应用。
在热带国家因蒸发引起的湖泊水位下降可达 3米。在水面上覆盖单分子膜可使蒸发速度下降 40～ 90%。
例如在水面上覆盖一层鲸蜡醇的单分子膜，可使水蒸发速度下降 40%。对于干旱缺水地区，膜的这一应用具有很大意义，
同时,在小溪、水沟表面覆盖不溶性表面膜，可以抑制孑孓呼吸，杀灭蚊子。
二、不溶性表面膜的应用
（四）膜的化学反应膜的化学反应：成膜物质和与其接触的其它相物质之间所发生的化学反应。
调整膜压可以控制成膜物质分子的取向，反应过程中膜中分子数量的变化会引起膜区及膜面积的改变。因此，可以通过固定膜压改变膜面积或固定膜面积改变膜压的方法进行化学动力学的研究。
固体表面不均匀，并且表面性质难以重现。利用膜反应来进行复相化学反应动力学的研究可以避免上述困难。
许多在膜上进行的化学反应和生物系统中的反应有相似之处，
可以用单分子膜来模拟生物膜进行研究。
三,其它表面膜
（一）高分子膜高分子和蛋白质分子也可以在液体表面成膜。
高聚物的分子链很长，分子间相互作用力强，这使一些能溶于某一相的高分子也可以在界面上形成稳定的膜。如水溶性高分子聚丙烯酸、聚乙烯醇都可以在油水界面形成稳定的膜。
生命系统中的界面一般是油 -水型的，很多关于蛋白质膜的研究工作是在油 -水界面进行的。对高分子膜的研究可以提供有关分子量、结构、柔性、分子间力等信息。
利用表面膜可以对生物活性大分子的性质、表面膜的生理活性等进行研究。
三,其它表面膜
（二）多分子膜
1920年朗格缪尔将水面上的单分子膜转移至固体表面，
1935年 Blodgett将该工作发展为多分子膜。
将一块干板垂直插入表面覆盖单分子膜的水中，单分子膜就转移到板面上。重复操作，就能在固体表面组建起多分子膜。此种多分子膜称作 LB膜 （ Langmuir-Blodgett
film），也称组建膜。
LB膜提供了在分子水平控制排列方式的手段。
三,其它表面膜
（三）双分子膜在水溶液中放入一块有小孔的疏水性隔板，类脂 (lipid)分子会自动在小孔中形成一个双分子层的隔膜。该膜称 类脂双分子膜 (bilayer lipid membrane)，简称 BLM。
生物膜的骨架结构是类脂双分子膜，对 BLM的研究为生物过程的模拟和研究提供了一个重要手段。
对 BLM膜的研究是是化学、物理、生物、医药等多学科的交叉结合点，这一点对药学工作者具有独特重要意义。
脂质体 （ liposomes）是人工制备的类脂质双分子层膜的小囊，在生物学界作为细胞结构的模拟物用于研究。
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不溶性表面活性物质，在适当的条件下，可以形成一个分子厚度的稳定的膜，分子的极性基在水中，非极性基向外。这种膜被称作 单分子层表面膜 （ monomolecular
film 或 monolayer）。
一,不溶性表面膜及其性质
（一）表面压及其测定表面压,膜对单位长度浮物的压力，用字母?表示，
其数值等于水和油的表面张力之差
=? 0
在水面放置一浮物，在浮物和器壁之间滴入一滴油。
由于水的表面张力较大,?0 > 0，浮物被推向纯水一边。
一,不溶性表面膜及其性质设浮物长度为 l，膜将浮物推动的距离为 dx,则膜对浮物所做的功为? ldx 。
油膜推动浮物移动 dx 距离后，膜面积增加 l dx,同时洁净水面减少了面积 l dx 。
若水和油的表面张力分别为?0 和?,则系统吉布斯能降低了（? 0） ldx 。
设系统表面吉布斯能的降低全部用于扩大油膜表面积做功，
则：
ldx =（? 0） ldx
一,不溶性表面膜及其性质膜天平（ membrane balance）法是最常用的测定表面压的方法。
一,不溶性表面膜及其性质
（二）膜的其它性质
1.表面电势洁净水面和空气之间的电势差与膜表面和空气之间的电势差的差值称膜 表面电势 (surface potential)。
表面活性物质在成膜时，分子的极性端在水中，非极性端向外。
表面压较低?分子在水面上斜躺?表面电势较低表面压的增大?分子逐渐直立?表面电势越来越大?表面电势趋于定值用表面电势可以表征成膜物质分子在水面上的排列状态。
一,不溶性表面膜及其性质
2.表面粘度表面粘度 (surface viscosity)是液体在有膜时的粘度与无膜时粘度之比：
s =?t /?0
式中?s为表面粘度,?t和?0分别为液体有膜和无膜时的粘度。
表面粘度主要用来研究成膜物质分子之间的相互作用，和膜性质的变化有关。
二、不溶性表面膜的应用
（一）分子结构的推定由于不同分子结构的物质形成的膜状态不同，因此可以利用表面膜测试技术作为测定分子结构的辅助方法。
例如，鲨肝醇和鲛肝醇两个二元醇分子就是利用和已知结构的相应二元酸分子所形成的表面膜的?- a数据，继而推测出它们的分子结构。
二、不溶性表面膜的应用
（二）摩尔质量的测定在低表面压时成膜分子所占面积很大，分子间的相互作用较小，膜的行为特征类同气体，其状态方程可表示为：
RT
M
mn R TnAA
m?
用?A对?作图，外推至?= 0处，截距为，即
RTMmA?
lim
0
由此可求出成膜物质的摩尔质量。
二、不溶性表面膜的应用
（三）抑制液体蒸发抑制湖泊和水库中的水分蒸发是单分子膜的又一重要应用。
在热带国家因蒸发引起的湖泊水位下降可达 3米。在水面上覆盖单分子膜可使蒸发速度下降 40～ 90%。
例如在水面上覆盖一层鲸蜡醇的单分子膜，可使水蒸发速度下降 40%。对于干旱缺水地区，膜的这一应用具有很大意义，
同时,在小溪、水沟表面覆盖不溶性表面膜，可以抑制孑孓呼吸，杀灭蚊子。
二、不溶性表面膜的应用
（四）膜的化学反应膜的化学反应：成膜物质和与其接触的其它相物质之间所发生的化学反应。
调整膜压可以控制成膜物质分子的取向，反应过程中膜中分子数量的变化会引起膜区及膜面积的改变。因此，可以通过固定膜压改变膜面积或固定膜面积改变膜压的方法进行化学动力学的研究。
固体表面不均匀，并且表面性质难以重现。利用膜反应来进行复相化学反应动力学的研究可以避免上述困难。
许多在膜上进行的化学反应和生物系统中的反应有相似之处，
可以用单分子膜来模拟生物膜进行研究。
三,其它表面膜
（一）高分子膜高分子和蛋白质分子也可以在液体表面成膜。
高聚物的分子链很长，分子间相互作用力强，这使一些能溶于某一相的高分子也可以在界面上形成稳定的膜。如水溶性高分子聚丙烯酸、聚乙烯醇都可以在油水界面形成稳定的膜。
生命系统中的界面一般是油 -水型的，很多关于蛋白质膜的研究工作是在油 -水界面进行的。对高分子膜的研究可以提供有关分子量、结构、柔性、分子间力等信息。
利用表面膜可以对生物活性大分子的性质、表面膜的生理活性等进行研究。
三,其它表面膜
（二）多分子膜
1920年朗格缪尔将水面上的单分子膜转移至固体表面，
1935年 Blodgett将该工作发展为多分子膜。
将一块干板垂直插入表面覆盖单分子膜的水中，单分子膜就转移到板面上。重复操作，就能在固体表面组建起多分子膜。此种多分子膜称作 LB膜 （ Langmuir-Blodgett
film），也称组建膜。
LB膜提供了在分子水平控制排列方式的手段。
三,其它表面膜
（三）双分子膜在水溶液中放入一块有小孔的疏水性隔板，类脂 (lipid)分子会自动在小孔中形成一个双分子层的隔膜。该膜称 类脂双分子膜 (bilayer lipid membrane)，简称 BLM。
生物膜的骨架结构是类脂双分子膜，对 BLM的研究为生物过程的模拟和研究提供了一个重要手段。
对 BLM膜的研究是是化学、物理、生物、医药等多学科的交叉结合点，这一点对药学工作者具有独特重要意义。
脂质体 （ liposomes）是人工制备的类脂质双分子层膜的小囊，在生物学界作为细胞结构的模拟物用于研究。
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