膠體的加溶作用

關(guān)于膠體的加溶作用第1頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三

1概念表面活性劑在水溶液中形成膠束后，能夠使原來不溶或微溶于水的物質(zhì)的溶解度顯著增大。這種現(xiàn)象叫做表面活性劑的加溶作用。

加溶量應(yīng)為體系含有和不含有表面活性劑膠束時，被加溶物的溶解度之差。

第2頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三2加溶作用的特點

（1）表面活性劑濃度大于其臨界膠束濃度即可發(fā)生加溶作用，此時的表面活性劑濃度仍很小，并未導(dǎo)致溶劑的性質(zhì)發(fā)生顯著變化。（2）加溶的發(fā)生是自發(fā)過程，加溶后被加溶物的化學(xué)勢降低，使體系更趨于穩(wěn)定。（3）體系是透明的均相溶液，沒有大的界面存在。（4）通常溶解過程會使溶液的依數(shù)性有很大改變，但加溶體系的依數(shù)性變化小，這說明加溶過程中溶質(zhì)沒有分解成分子或離子而以團簇或碎片形式分散在表面活性劑膠束的某一部位。第3頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三3加溶方式不同加溶劑和加溶物（油），加溶方式必然有所不同。對于加溶物本身而言，極性化合物比非極性化合物容易加溶，例：正庚醇的加溶量比正庚烷大一倍。多環(huán)芳香族化合物比脂肪族化合物難于加溶，例：萘的加溶量小于正癸烷和正丁苯。第4頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三3加溶方式按照相似相溶的原理，加溶方式可分為以下幾種（1）加溶物完全“溶”于膠束內(nèi)部，非極性的碳?xì)浠衔锛尤芫蛯儆谶@一類。這樣就能解釋為什么溶質(zhì)的溶解度雖然增大，而質(zhì)點數(shù)目變化不大的這一事實。（2）加溶物的分子加溶于膠束的柵欄層，凡是有極性基團的有機物（如醇類、胺類等）就以這種方式加溶。（3）加溶物以“吸附”于膠束表面的形式而被加溶，某些不易溶于水又不溶于烴類的有機物以及某些染料，都是以這種形式加溶。（4）加溶物被包于非離子型表面活性劑膠束的聚氧乙烯“外殼”中，酚類化合物以這種形式被加溶。這是非離子表面活性劑膠束的一種特殊的加溶方式。第5頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三4加溶作用的影響因素加溶作用除隨膠束結(jié)構(gòu)的性質(zhì)不同外，還取決于溶液中膠束的數(shù)目。因此它與表面活性劑形成膠束能力的大小，即與臨界膠束濃度有關(guān)。所以在前節(jié)中所討論的影響CMC值的因素，也必然會影響加溶作用。第6頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三5影響加溶作用的幾種情況同系物中，不論離子型還是非離子型的活性劑，疏水基的碳原子數(shù)目越多，CMC值就越低。例（表面活性劑的加溶能力可用其單位濃度所能加溶的被加溶的量來表示）當(dāng)濃度為0.5mol/L時，疏水基碳原子數(shù)為9、11、13的烷基羧酸鉀表面活性劑加溶乙苯能力分別為0.174、0.424和0.855mol/L。加無機鹽于離子型表面活性劑溶液中會使CMC值降低，膠束聚集數(shù)增大，因而也使其對烴類物質(zhì)的加溶能力增強。例在0.001mol/L的活性溶劑中，加入0.1mol/L的氯化鈉，對偶氮苯的加溶能力將提高十倍左右。但是會減少對極性物的加溶。無機鹽會壓縮離子型面活性劑膠束的雙電層，降低膠束柵欄層分子間的斥力，使分子排列的更加緊密，因而減少了對極性物的加溶。第7頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三5影響加溶作用的幾種情況極性有機物加溶于膠束后，可增加膠束對非極性物質(zhì)的加溶量；反之亦然。但若體系中已加溶了一種有機物，會使另一種極性相似的有機物的加溶量降低。大分子的加入也可顯著增加膠束的增溶作用，由于大分子與表面活性劑在cac（臨界聚集濃度）時形成復(fù)合物，因此增溶作用在cac<CMC時即可發(fā)生。第8頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三6加溶作用的應(yīng)用加溶作用的應(yīng)用極為廣泛，最初的加溶作用主要用于染料工業(yè)。加溶在洗滌過程中也起著非常重要的作用，有些生理現(xiàn)象也與加溶作用有關(guān)，例如小腸不能直接吸收脂肪，但能通過膽汁對脂肪的加溶而將其吸收。有些有機反應(yīng)必須在膠束存在下才能進行，膠束起著催化劑的作用，稱為膠束催化。膠束催化不僅可以顯著改變反應(yīng)速率，而且成為模擬酶催化的最佳體系。第9頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三6.7表面活性劑在固體表面上的吸附第10頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三1表面活性劑在固體表面上的三類吸附等溫線第一類，如十二烷基羧酸鈉在硫酸鋇表面上的吸附等溫線。相似于Langmuir單分子層吸附，簡稱L型。但是從實驗結(jié)果得到每個分子所占面積要比分子本身的截面積大得多，這大概是由于分子間的相互排斥所致。一般長鏈烷基羧酸鹽都屬于這種類型。第11頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三1表面活性劑在固體表面上的三類吸附等溫線第二類，為S型如圖上十二烷基溴化吡啶（DPB）和十二烷基硫酸鈉（SDS）在Al2O3上的吸附。此類吸附等溫線的特點是，在表面活性劑濃度低時吸附量很小，且隨濃度增大上升很慢，當(dāng)表面活性劑達(dá)一定濃度后吸附量徒升，然后又趨于極限值。第12頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三1表面活性劑在固體表面上的三類吸附等溫線第三類吸附等溫線為LS型，又稱為雙平臺型，如十二烷基氯化銨（DAC）在Al2O3上的吸附屬于這種類型。特點是在低濃度時吸附量上升很快，達(dá)第一個平臺后，在一定濃度范圍內(nèi)，吸附量隨濃度變化不大；繼續(xù)增大表面活性劑濃度至某一值時吸附量又突然上升，然后又趨于極限吸附量，形成第二吸附平臺。第13頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三1表面活性劑在固體表面上的三類吸附等溫線有些體系的吸附等溫線比較復(fù)雜，如圖所示。開始為多分子層吸附形式，到達(dá)某一濃度后吸附量卻又下降了。有人認(rèn)為這種現(xiàn)象是由于表面活性劑濃度較大時生成膠束的緣故，使表面活性劑單體的有效濃度相對的有所減少，因此吸附量也逐漸降低。也有人認(rèn)為最大值的出現(xiàn)是體系中含有雜質(zhì)所致。第14頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三2影響固體表面吸附的因素（1）溫度的影響對于離子型表面活性劑，當(dāng)溫度升高時，活性劑在固體表面的吸附量降低。這是由于表面活性劑的溶解度隨溫度升高而增大，所以活性劑分子從固-液界面上逃逸的趨勢增加非離子型恰好相反。（2）表面活性劑碳?xì)滏滈L度的影響一般而言，不論離子型或非離子型，也不論吸附劑的本身性質(zhì)如何，碳?xì)滏溳^長的活性劑其吸附量總是比較高。（3）吸附劑極性的影響例如極性固體氧化鋁吸附陽離子型活性劑的能力大于吸附陰離子型活性劑的能力；而在炭黑表面上陰陽離子型活性劑的吸附量相差甚微。第15頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三2影響固體表面吸附的因素（4）溶液的pH和外加鹽類的影響二氧化鈦、氧化鋁、鈦鐵礦等固體吸附劑，當(dāng)pH增加時表面帶負(fù)電，對陽離子型表面活性劑吸附量上升，而陰離子型正好相反。無機鹽的存在會使活性劑的吸附等溫線上的平衡濃度向低濃度區(qū)移動，外加無機鹽濃度越大則移動間距越大。這是由于外加鹽類降低了活性劑的CMC（臨界膠束濃度）之故。（5）大分子的影響由于水溶性大分子與表面活性劑競爭吸附位，因而使其吸附量降低。第16頁，講稿共18頁，2023年5月2日，星期三3表面活性劑在固體表面上吸附的應(yīng)用表面活性劑在固體表面上吸附的最大實際應(yīng)用，是改變固體表面潤濕性。例如在冶煉親水性礦物時，要先提高其品位，考泡沫浮選即可達(dá)到目的。現(xiàn)將含有Mo、Cu等金屬的礦苗研成0.1—0.01um的粉末，傾入大水池中，因其親水性故沉入池底。若加入表面活性劑作為捕集劑，當(dāng)表面活性劑被吸附后，礦物表面變?yōu)樵魉?。通入氣體，礦末即附在氣泡上，升到液面，用薄片刮走，礦