111年:藥學三(第2次)
依據 Gibbs自由能公式,表面積 100 cm2的油要形成穩定 o/w 型乳劑,乳劑中每個油滴表面積為 1x10-10 cm2共4x1012個,則界面張力所須降低的倍數至少約為若干?
A4
B40
C400
D4,000
詳細解析
本題觀念:
本題考查的是**藥劑學(Physical Pharmacy)中關於乳劑(Emulsion)形成的熱力學原理,特別是Gibbs 表面自由能(Gibbs Surface Free Energy)**的概念。
根據 Gibbs 自由能公式,表面(或界面)的自由能變化 () 與界面張力 () 及表面積變化 () 的關係為: 或者以總表面自由能表示:
乳化過程是將連續相的液體分散成無數微小液滴的過程,這會導致總表面積 () 急劇增加。由於 ,表面積增加會導致體系自由能大幅上升,這也是乳劑在熱力學上不穩定、容易發生合併(Coalescence)的原因。
為了形成「穩定」的乳劑(或使乳化過程更容易進行),必須加入乳化劑(Surfactant)來降低界面張力 (),以抵銷表面積增加帶來的能量上升。本題假設在理想狀況下(或為了維持相同的表面能狀態),界面張力的降低倍數應與表面積增加的倍數相對應。
選項分析
我們首先計算乳化前後的總表面積,再求出表面積增加的倍數,即為界面張
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