膠束與加溶作用

表面活性劑的功能及作用加溶作用主講鐘巖亮引言2洗滌去油污，過后水依然透明潤膚水，皮膚滑膩加溶作用課程要點3加溶作用的定義加溶作用的方式加溶作用的主要影響因素什么是加溶作用？4表面活性劑在水溶液能形成膠束，一些水不溶性或微溶性物質(zhì)在膠束溶液中的溶解度可顯著增加并形成透明溶液，這種作用即加溶作用。舉例：常溫下，乙苯基本不溶于水，但在100mL0.3mol/L的十六酸鉀溶液中可溶解3g。5非極性有機物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉（油酸鈉，別名十八烯酸鈉）等表面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加，這稱為增溶作用Attention注意：增溶作用與普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均勻分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的膠束中。6表面活性劑的加溶作用，只有在臨界膠團濃度以上，膠團大量生成后才顯現(xiàn)出來。右圖為25℃時，微溶物2-硝基二苯胺溶解度與表面活性劑溶液濃度曲線。

2-硝基二苯胺在月桂酸鉀水溶液中的溶解度

7加溶與乳化的差異乳化作用：兩種不相溶的液體形成液-液分散體系，有巨大的相界面和界面能，是熱力學不穩(wěn)定體系加溶作用：加溶后沒有兩相界面存在，是熱力學穩(wěn)定體系乳白色，牛奶透明，洗碗后的殘留液8加溶作用的方式（a）非極性分子在膠束內(nèi)部的增溶飽和脂肪烴、環(huán)烷烴及苯等不易極化的非極性有機化合物，一般被加溶于膠團的內(nèi)核中，就像溶于非極性碳氫化合物液體中一樣9（b）增溶于表面活性劑分子間的“柵欄”處長鏈醇、胺等極性有機分子，一般以非極性碳氫鏈插入膠團內(nèi)部，而極性頭處于表面活性劑極性基之間，并通過氫鍵或偶極子相互作用10（c）在膠束表面的吸附加溶一些既不溶于水也不溶于非極性烴的小分子極性有機化合物，如苯二甲酸二甲酯以及一些染料，吸附于膠團的外殼或部分進入表面活性劑極性基層而被加溶11（d）加溶于膠束的極性基層對短鏈芳香烴類的苯、乙苯等較易極化的碳氫化合物，開始加溶時被吸附于膠團-水界面處，加溶量增多后，插入定向排列的表面活性劑極性基之間，進而更深地進入膠團內(nèi)核。在聚氧乙烯基為親水基的非離子表面活性劑膠團溶液中，苯加溶于膠團的聚氧乙烯外殼中12上述四種加溶方式，其增量的規(guī)律：d＞b＞a＞c。加溶作用的本質(zhì)由于膠團的特殊結(jié)構(gòu)，從它的內(nèi)核到水相提供了從非極性到極性環(huán)境的全過渡。因此，各類極性或非極性的難溶有機物都可以找到適合的溶解環(huán)境，而存在于膠團中。由于膠團粒子一般小于0.1μm，加溶后的膠團溶液仍是透明液體。13加溶作用的影響因素加溶能力=S/CsS-加溶物的溶解度Cs-表面活性劑溶液濃度表面活性劑的增溶力表示其對難溶或不溶物增溶的能力，是衡量表面活性劑性能的重要指標之一14表面活性劑結(jié)構(gòu)影響1.表面活因素性劑的類型具有同樣疏水基的表面活性劑，其加溶量有如下次序：非離子型＞陽離子型＞陰離子型。原因：非離子型表面活性劑的cmc比離子型的低，而陽離子型表面活性劑形成的膠團較疏松，使其加溶作用比陰離子型的強。15表面活性劑的鏈長因素在同系物中，碳氫鏈越長，cmc越小，越易形成膠團，且膠團大小隨碳氫鏈增長而增加（聚集數(shù)增加）。隨著表面活性劑碳氫鏈的增長，非極性的烴類和弱極性的苯、乙苯在膠團內(nèi)核的加溶量會增加。16親油基部分帶有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑增溶作用較直鏈的小。原因：直鏈型表面活性劑cmc濃度比支鏈型低，膠束易形成，膠束聚集數(shù)較大。17帶有不飽和結(jié)構(gòu)的表面活性劑，或在活性劑分子上引入第二極性基團時，對烴類的增溶作用減小，而對長鏈極性物增溶作用增加。18加溶物結(jié)構(gòu)因素脂肪烴與烷基芳烴被增溶的程度隨其鏈長的增加而減小，隨不飽和度及環(huán)化程度的增加而增大；帶支鏈的飽和化合物與相應(yīng)的直鏈異構(gòu)體增溶量大致相同。19有機添加劑因素非極性化合物加溶于表面活性劑溶液中，會使膠團脹大，不太大的烴分子會插入定向排列的表面活性劑分子疏水基間，使膠團變得疏松，有利于極性有機物的加溶。與之相反，溶液中加溶了極性有機物，也會有利于非極性有機物的加溶。一般來說，極性有機物碳氫鏈越長、極性越小、越不易形成氫鍵的，使非極性有機物的加溶量越大。20電解質(zhì)因素離子型表面活性劑溶液中加入無機電解質(zhì),可增加烴類化合物的增溶程度，但使極性有機物的增溶程度減少。原因:無機電解質(zhì)的增加抑制離子型表面活性劑的電離，降低其水溶性，使cmc降低、膠團聚集數(shù)變大。在cmc附近，加電解質(zhì)使加溶量增加，這主要是由于增加了膠團尺寸和聚集數(shù)。但是，另一方面，加無機電解質(zhì)使膠團極性基間的排斥作用減弱，使極性基排列更為緊密，導(dǎo)致極性有機物可加溶的位置減少，極性有機物的加溶量降低。21溫度因素溫度對加溶作用的影響與表面活性劑的類型和加溶物的性質(zhì)有關(guān)。對于離子型表面活性劑，升高溫度使熱運動加劇，膠團中能發(fā)生加溶作用的空間變大，使極性和非極性有機物加溶量均增大。對于聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑，溫度升高，聚氧乙烯基的水化作用減弱，cmc降低，膠團更易形成，膠團聚集數(shù)增大。特別是溫度升至表面活性劑濁點時，膠團聚集數(shù)會劇增，膠團變大，內(nèi)核也變大，使非極性碳氫化合物和鹵代烷類有機物的加溶量增加。22極性有機物加溶在膠團的表面活性劑分子之間，其加溶量隨溫度上升先增加后下降，在達到表面活性劑的濁點之前會出現(xiàn)一個最大值。原因：升高溫度使表面活性劑熱運動加劇并增加了膠團聚集數(shù)，使加溶量增加。繼續(xù)升高溫度，則加劇了聚氧乙烯的脫水作用使其容易卷縮，導(dǎo)致加溶空間變小，極性有機物的加溶量減少。對短碳鏈的極性有機