《表面活性剂综述》word版

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1、文献综述：表面活性剂实验1201Schen前言简介：表面活性剂(surfactant):是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。原理：通过分子中不

2、同部分分别对于两相的亲和，使两相均将其看作本相的成分，分子排列在两相之间，使两相的表面相当于转入分子内部。从而降低表面张力。由于两相都将其看作本相的一个组分，就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就降低了表面张力和表面自由能。临界胶束浓度（CMC）：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度高于CMC值时，表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。【注】：通过对表面活性剂学习和了解，本文就其部分性能和应用进行了如下简单综述。一：表面活性剂的胶束及其应用：1.1胶束：是指在水溶液中表面活性剂的分子

3、或离子的浓度超过cmc时缔合形成的亲水基向外、疏水基向内的聚集体!表面活性剂随其水溶液的浓度变化形成胶束的过程如图-1所示.1.2胶束的基本结构：包括内核和外层2部分。对于离子型表面活性剂的胶束，内核由彼此靠近的疏水基构成，外层包括由表面活性剂离子#反离子及水化水组成的固定层以及由反离子在溶剂中扩散分布形成的扩散层，如图2a所示。非离子型表面活性剂的胶束无电荷，水化层较厚，如图2b所示。内核是表面活性剂胶束溶液的非极性区域。通常，表面活性剂在cmc附近形成的胶束多为球形。溶液浓度达到cmc的10倍附近或更高时，胶束可变为椭球、扁球形或棒状，甚至形成层状胶束!胶束的

4、形状取决于表面活性剂分子的几何形状，特别是亲水基和疏水基横截面积的相对大小。为表征表面活性剂分子的几何特性，Israelachvili等在1976年定义了临界排列参数P：式中v是表面活性剂分子疏水基体积;l是疏水链长度;a是亲水基紧密排列的单层中的平均占有面积。根据P的大小，可以大致判断胶束的形状。当P≤0.33时，易于形成球形或椭球形胶束;0.331.0的表面活性剂分子易形成反胶束。1.3胶束的增溶作用表面活性剂在水中形成胶束后，胶束内部为非极性或极性较小的区域，这使得原本

5、不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增大，这种作用称为增溶作用或加溶作用。表面活性剂由于其双亲结构，在水中自发形成亲水基向外、疏水基向内的胶束结构!胶束提供了从非极性到极性全过渡的微环境，对各类物质均有不同程度的增溶作用，为其应用打下了基础。二：表面活性剂的反胶束及其应用：2.1反胶束：表面活性剂是既含有亲水基又含有亲油基(或疏水基)的两亲分子。在水中，当表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度cmc时，亲水基朝外疏水基向内靠近形成胶束。类似地，在极性较小的非水溶剂中，表面活性剂分子随着浓度增加会自发形成亲水基向里"疏水基朝向溶剂的聚集体，这种聚集体的构型与水中的胶束刚

6、好相反，因此被称为反胶束。非水溶剂中，表面活性剂反胶束的内核溶入水后形成“水池”，其形成的动力不是熵效应，而是水和亲水基彼此结合或者形成氢键的结合能。在水中形成的非极性内核可以溶解各种油污，达到去污的效果。与水中形成的胶束相反，反胶束的极性内核可以溶解某些极性小分子，而且还可以溶解一些原来不能溶解的大分子物质。2.2结构：反胶束的独特结构提供了非极性溶剂中的极性微水环境，反胶束内“水池”的存在使得反胶束具有溶解亲水性极性物质的能力，如蛋白质"核酸"氨基酸"无机金属盐等。基于此，反胶束可以用于萃取极性物质，也可以为酶促反应提供场所，为纳米材料提供制备环境。在极性较小

7、的有机溶剂中，表面活性剂自发形成与水溶液中相反构型的聚集体——反胶束，其亲水基朝内"疏水基朝向非极性溶剂，内核可以溶解水形成“水池”。表面活性剂对“水池”有一定的屏蔽作用。这种独特的结构为反胶束的广泛应用奠定了基础。三：表面活性剂的囊泡及其应用3.1囊泡：表面活性剂分子具有结构上的不对称性，同时具有亲水基和疏水基，即具有两亲性，在水和非极性溶剂中均有一定的溶解度。在水中，表面活性剂分子在疏水作用的驱动下自发形成疏水基朝内、亲水基朝外的有序结构，其中一种是双分子层结构，双层结构封闭起来即形成囊泡(vesicle)。囊泡是由封闭双分子层形成的球形或近球形结构，内部含有

8、一个或多个