表面活性剂的作用原理1

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1、第二章表面活性剂的作用原理主要内容表面张力与表面活性表面活性剂胶束表面活性剂结构与性能的关系掌握：表面张力的定义、表面活性剂与表面张力及表面活性的关系；胶束的概念、形成过程及胶束的作用；表面活性剂结构与性能的关系。表面活性剂具有润湿、乳化、去污、分散等作用，主要是因为：降低表面张力、形成胶束第一节表面张力与表面活性回忆概念表面：凝聚体与气体之间的接触面界面：凝聚体与凝聚体之间的接触面表面张力：作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力（mN/m）表面与界面也可统称为表面。表面现象:表面分子与内部分子所处的状态不同，因此会产生很多特殊现象，即表面现象，如水银珠、露珠等都为球形。一、表面张力和表面

2、自由能1.表面张力由图可以看出，液体表面分子总是处在向液体内部拉入的引力作用之下，因此，液体总要自动收缩，此力即为表面张力。定义：作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力（mN/m）或垂直通过液面上任一单位长度、与液面相切的收缩表面的力称为表面张力。根据f=2γl→γ常见液体表面张力见P9表2-1，其中，水的表面张力为72.8mN/m(20℃)全氟戊烷9.9乙醇22.4汞486.5铁1880（熔点）2.表面自由能液体自动收缩，降低自由能，若产生新的表面则需对其做功。dG=γdAγ为单位液体表面的表面自由能。可见，γ从力的角度讲是作用于表面单位长度边缘的力；从能量角度讲，是单位表面的表面自由能

3、，是增加单位表面积液体时自由能的增加值。3.表面张力的测定（介绍5种方法）（1）滴重法也叫滴体积法原理：利用毛细管滴头滴下液体时，液体表面张力越高，则液滴越大。利用公式w=2πRγf→γ或体积γ=Fvρg/R,（F=1/2πf，可查得）读出v,求出γ（2）毛细管上升法(此法较常用)γ=RΔρg(h+r/3)/2（3）环法将一圆环平置于液面上，测量将环拉离液面所需的最大力，再利用公式计算。（4）吊片法：将一薄片（如铂金片）悬浮于液面上，使其刚好与液面接触，则需有向上的拉力P，此力与表面张力大小相同，方向相反。再用公式求得γ。（5）最大气泡压力法将一毛细管端与液面接触，然后在管内逐渐加压，直至

4、一最大值时，管端突然吹出气泡后压力降低，由测得的最大压力计算表面张力。二、表面活性与表面活性剂纯液体的表面张力在恒温恒压下是定值，而溶液的表面张力则随溶液的组成不同而不同。通过实验人们发现，各种物质的水溶液的表面张力与浓度的关系主要有以下三种情况：Cγ123CMCCriticalmicelleconcentration1.稍有上升，无机盐（氯化钠、硫酸钠）及多羟基有机物（蔗糖、甘露醇）2.逐渐降低，低分子极性有机物（醇、醛、酮、酯、醚等）3.低浓度时，显著降低，后变化不大（含有8个碳以上的碳氢链的羧酸盐、磺酸盐等）定义：通常把2、3类物质称为表面活性物质，而把第1类物质称为非表面活性物质。

5、而第3类称为表面活性剂，即加入少量即能大幅度降低溶液的表面张力，而随着浓度继续增大表面张力降低不再明显的物质。三、表面活性剂的结构特点表面活性剂能够降低溶液的表面张力主要由其结构的特殊性决定的。表面活性剂分子通常由两部分组成，疏水基、亲水基。即双亲结构。定向排列：2.正吸附现象：3.胶束：第二节表面活性剂胶束形成胶束是表面活性剂的重要性质之一，也是产生增溶、乳化、洗涤、分散和絮凝等作用的根本原因。一、胶束的形成（以水溶液为例）1.形成过程2.形成原因：双亲结构3.组成：内核-外壳两部分，离子型表面活性剂，外壳的外侧有扩散双电层。胶束的内核由疏水的C-H链构成，类似于液态烃，外壳为亲水基。离

6、子型带电。非离子型：外壳为厚厚的、柔顺的聚氧乙烯层，聚氧乙烯层会与水分子结合成氢键而一个O原子可结合20-30个水分子，形成“冰山”结构，即一个非离子表面活性剂分子外部包含有许多水分子而具有了亲水性。4.作用：表面活性剂分子的存储仓库。当表面活性剂分子有损失时，胶束中的表面活性剂分子会迅速得以补充，从而使溶液表面的表面张力始终保持最低。在油溶液中，胶束与水中相反，称为“反胶束”。二、临界胶束浓度1.定义：临界胶束浓度是表面活性剂的一个重要参数，它是指表面活性剂分子或离子在溶液中开始形成胶束的最低浓度，简称cmc。即cmc为临界胶束浓度，达到cmc后即有胶束形成。胶束中的表面活性剂分子可随时

7、补充表面分子膜中分子的损失，从而使表面活性得以充分发挥。2.性质：当溶液中表面活性剂达到cmc后，由于胶束的存在，而使溶液的诸多性能发生明显的突变，如表面张力、高频电导、渗透压、电导率等。cmc越小，则表明此种表面活性剂形成胶束和达到表面吸附饱和所需的浓度越低，从而改变溶液表面性质产生诸多作用的浓度也越低。3.cmc的测定方法(1)表面张力法：随着表面活性剂分子在溶液中浓度的增加，溶液的表面张力急剧下降，当达到一定浓度后