表面活性劑作用

1、第二章第二章 表面活性劑表面活性劑的作用原理的作用原理表面活性劑產(chǎn)生的特殊作用主表面活性劑產(chǎn)生的特殊作用主要來源于要來源于兩個方面兩個方面： 1. 1.降低體系的表面張力；降低體系的表面張力； 2. 2.膠束的形成膠束的形成從從力的角度力的角度：作用于表面單位長：作用于表面單位長度邊緣的力；度邊緣的力；從從能量角度能量角度：單位表面的表面自：單位表面的表面自由能由能影響表面張力的因素影響表面張力的因素表面張力是一種強度性質(zhì)，純液體的表面張力通表面張力是一種強度性質(zhì)，純液體的表面張力通常是指液體與飽和了本身蒸氣的空氣而言。常是指液體與飽和了本身蒸氣的空氣而言。影響表（界）面張力的因素主要有：影響

2、表（界）面張力的因素主要有： 液體本身的性質(zhì)有關(guān)外，還與共存的另一相液體本身的性質(zhì)有關(guān)外，還與共存的另一相的性質(zhì)有關(guān)；的性質(zhì)有關(guān)； 溫度：溫度增加，表面張力降低。溫度：溫度增加，表面張力降低。 壓力：壓力增加，表面張力降低。壓力：壓力增加，表面張力降低。表面張力測定方法表面張力測定方法滴重法：精確簡便滴重法：精確簡便毛細管上升法：精確度高毛細管上升法：精確度高環(huán)法環(huán)法吊片法吊片法最大氣泡壓力法最大氣泡壓力法滴外形法：表面吸附速率很慢的溶液滴外形法：表面吸附速率很慢的溶液表面活性的表征表面活性的表征l 通常用加入表面活性劑后溶液表面張力的降低通常用加入表面活性劑后溶液表面張力的降低及其形成膠團的

3、能力（膠團化能力）來表征。及其形成膠團的能力（膠團化能力）來表征。l 溶液表面張力降低包含：溶液表面張力降低的溶液表面張力降低包含：溶液表面張力降低的效率和溶液表面張力降低的能力兩方面。效率和溶液表面張力降低的能力兩方面。l 膠團化能力用臨界膠束濃度表示。膠團化能力用臨界膠束濃度表示。一、性質(zhì)一、性質(zhì)疏水基逃離水環(huán)境的性質(zhì)稱為疏水作用。疏水基逃離水環(huán)境的性質(zhì)稱為疏水作用。兩種傾向的結(jié)果是表面活性劑在表面富集，親兩種傾向的結(jié)果是表面活性劑在表面富集，親水基伸向水中，疏水基伸向空中。水基伸向水中，疏水基伸向空中。表面活性劑在界面上的吸附一般為單分子層，當(dāng)表面吸附表面活性劑在界面上的吸附一般為單分子

4、層，當(dāng)表面吸附達到飽和時，表面活性劑分子不能繼續(xù)在表面富集，但疏達到飽和時，表面活性劑分子不能繼續(xù)在表面富集，但疏水基的疏水作用仍促使其逃離水環(huán)境，滿足這一條件的方水基的疏水作用仍促使其逃離水環(huán)境，滿足這一條件的方式是表面活性劑在溶液內(nèi)部自聚，形成多種類型的自聚體。式是表面活性劑在溶液內(nèi)部自聚，形成多種類型的自聚體。表面活性劑的這種自聚體稱為分子有序聚集體。表面活性劑的這種自聚體稱為分子有序聚集體。當(dāng)達到飽和吸附時，表面活性劑分子在水溶液緊密而有當(dāng)達到飽和吸附時，表面活性劑分子在水溶液緊密而有規(guī)則地定向排列著，水的表面就像覆蓋一層薄的表面膜，規(guī)則地定向排列著，水的表面就像覆蓋一層薄的表面膜，稱

5、之為稱之為單分子膜單分子膜（monomolecular filmmonomolecular film）。）。表面活性劑溶液表面吸附的作用表面活性劑溶液表面吸附的作用（1 1）降低表面張力。）降低表面張力。表面吸附最直接結(jié)果是降低了水的表面張力。一般來講，表面吸附最直接結(jié)果是降低了水的表面張力。一般來講，表面吸量越大，表面張力降低越多。表面吸量越大，表面張力降低越多。（2 2）吸附與界面穩(wěn)定性）吸附與界面穩(wěn)定性表面活性劑形成的表面吸附層，由于吸附層中有疏水基表面活性劑形成的表面吸附層，由于吸附層中有疏水基和疏水基、親水基和親水基的橫向相互作用，使得表面和疏水基、親水基和親水基的橫向相互作用，使得

6、表面膜具有一定強度，能夠承受一定的外力而不被破壞，從膜具有一定強度，能夠承受一定的外力而不被破壞，從而使所形成的氣液界面起穩(wěn)定作用。而使所形成的氣液界面起穩(wěn)定作用。表面活性劑的許多功能，如潤濕、乳化、起泡和消泡等都表面活性劑的許多功能，如潤濕、乳化、起泡和消泡等都依賴與它的降低表面張力的能力和形成表面吸附的強度。依賴與它的降低表面張力的能力和形成表面吸附的強度。二、在水中的聚集狀態(tài)二、在水中的聚集狀態(tài)1. 1. 臨界膠束濃度臨界膠束濃度開始形成大量膠束時的表面活性劑濃度稱為臨界膠束濃度，也叫開始形成大量膠束時的表面活性劑濃度稱為臨界膠束濃度，也叫cmccmc。cmccmc越小，表示該表面活性劑

7、形成膠團所需的濃度越低，其活性也越小，表示該表面活性劑形成膠團所需的濃度越低，其活性也就越大。就越大。通常認為形成球形膠束時的濃度為第一臨界膠束濃度通常認為形成球形膠束時的濃度為第一臨界膠束濃度，球形膠束轉(zhuǎn)變球形膠束轉(zhuǎn)變?yōu)榘魻钅z束時的濃度為第二臨界膠束濃度。為棒狀膠束時的濃度為第二臨界膠束濃度。 表面活性劑表面活性劑水溶液其濃度水溶液其濃度只有稍高于其只有稍高于其CMC值時，才值時，才能充分顯示其能充分顯示其作用。作用。00.20.40.60.81.0界面張力表面張力臨界膠束濃度去污作用密度改變電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率滲透壓濃度表面活性劑溶液的性質(zhì) 表面活性劑水溶液的表面張力開始時隨溶液濃度增加而急劇

8、下降，到達一定濃度（即cmc）后則變化緩慢或不再變化。因此常用表面張力-濃度對數(shù)圖確定cmc。 具體做法：測定一系列不同濃度表面活性劑溶液的表面張力，作出-lgc曲線，將曲線轉(zhuǎn)折點兩側(cè)的直線部分外延，相交點的濃度即為此體系中表面活性劑的cmc。 這種方法可以同時求出表面活性劑的cmc和表面吸附等溫線。 1.1.表面張力法表面張力法 優(yōu)點：簡單方便；優(yōu)點：簡單方便； 對各類表面活性劑普遍適用；對各類表面活性劑普遍適用； 靈敏度不受表面活性劑類型、活性高低、濃度靈敏度不受表面活性劑類型、活性高低、濃度高低、是否有無機鹽等因素的影響。高低、是否有無機鹽等因素的影響。 一般認為表面張力法是測定表面活性

9、劑一般認為表面張力法是測定表面活性劑cmccmc的標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)方法。準(zhǔn)方法。 最低值現(xiàn)象最低值現(xiàn)象：在有少量高表面活性雜質(zhì)（如高碳醇、：在有少量高表面活性雜質(zhì)（如高碳醇、胺、酸等物質(zhì)）存在時，曲線會出現(xiàn)最低點，不易確胺、酸等物質(zhì)）存在時，曲線會出現(xiàn)最低點，不易確定定cmccmc，而且所得結(jié)果往往存在誤差。而且所得結(jié)果往往存在誤差。 最低點的出現(xiàn)能說明表面活性劑含有高表面活性雜最低點的出現(xiàn)能說明表面活性劑含有高表面活性雜質(zhì)，因而此法又可作為表面活性劑純度的鑒定方法。質(zhì)，因而此法又可作為表面活性劑純度的鑒定方法。 測定測定cmccmc的經(jīng)典方法的經(jīng)典方法 優(yōu)點：簡便；優(yōu)點：簡便； 局限性：只限于測定局

10、限性：只限于測定離子型離子型表面活性劑。表面活性劑。 確定確定cmccmc時可用電導(dǎo)率對濃度或時可用電導(dǎo)率對濃度或摩爾電導(dǎo)率對濃度摩爾電導(dǎo)率對濃度的平方根的平方根作圖，轉(zhuǎn)折點的濃度即為作圖，轉(zhuǎn)折點的濃度即為cmccmc。2.2.電導(dǎo)法電導(dǎo)法影響因素影響因素 對具有較高活性的表面活性劑準(zhǔn)確性高靈敏度較好；對具有較高活性的表面活性劑準(zhǔn)確性高靈敏度較好； 對對cmccmc較大的表面活性劑靈敏度較差；較大的表面活性劑靈敏度較差； 無機鹽的存在會影響測定的靈敏度。無機鹽的存在會影響測定的靈敏度。3. 3. 增溶作用法增溶作用法4. 4. 染料法染料法5.5.光散射法光散射法表面活性劑類型的影響表面活性劑類型的影響碳氫鏈的長度碳