表面活性劑作用原理第一章-緒論

1、表面活性劑的緒論2013.08.09目錄表面活性劑科學(xué)表面活性劑3表面張力與表面自由能4彎曲液面兩側(cè)壓力差5表面活性與表面活性劑結(jié)構(gòu)特征6表面活性劑溶液特性7疏水效應(yīng)21.表面活性劑現(xiàn)象：我們觀察到處于空氣中的液體通常為滴狀，散落在桌子上水銀球、荷葉上的露珠，以及毛細(xì)管現(xiàn)象。1、什么是表面活性劑？表面活性劑:surface active agengt;縮寫(xiě)：SAA表面活性劑是活躍于表面和界面，具有較高的降低表界面張力的能力和效率；在一定濃度以上的溶液中能形成有序組合體，從而具有一系列如（潤(rùn)濕、分散、乳化和洗滌）等應(yīng)用功能的物質(zhì)。表面活性劑的這些功能和特性不僅在生產(chǎn)和生活中有重要應(yīng)用，而且與生命

2、本身活動(dòng)密切相關(guān)，成為研究生命現(xiàn)象的奧秘和發(fā)展仿生技術(shù)及其重要的體系，因而受到廣泛的重視。1.表面活性劑42.表面活性劑科學(xué)1.表面活性劑科學(xué)分為：表面活性劑合成化學(xué)和表面活性劑物理化學(xué)表面活性劑合成化學(xué)：研究各種表活的合成方法和生產(chǎn)技術(shù)。表面活性劑物理化學(xué)：研究表活性能、作用的規(guī)律與原理；表活溶液結(jié)構(gòu)與性能。關(guān)于表活性能、作用的規(guī)律與原理：有如下發(fā)展歷史19世紀(jì)中 發(fā)現(xiàn)及有了多種表張測(cè)試的方法20世紀(jì)初 表面活性物質(zhì)水溶液表張隨濃度變化關(guān)系式19世紀(jì)末 Gibbs吸附公式關(guān)于表活溶液結(jié)構(gòu)與性能：有如下發(fā)展歷史1899Krafft提出Krafft點(diǎn)（表活特殊溶度現(xiàn)象）20世紀(jì)20-30年代 M

3、cBain和他的學(xué)生們提出了膠團(tuán)假說(shuō)，創(chuàng)造了全新的科學(xué)名詞：膠團(tuán)和加溶1.表面張力的物理意義液膜會(huì)收縮，要使液膜保持，必須施加力F,忽視摩擦力，F(xiàn)=U.2lU表面張力系數(shù)2因?yàn)橐耗び袃蓚€(gè)表面U即為表面張力（surface tension），其物理意義是：垂直通過(guò)液體表面上的任一單位長(zhǎng)度與液面相切的收縮的表面張力，單位常用mN/m2.表面張力的產(chǎn)生體相內(nèi)部每個(gè)分子所受其周圍分子作用力對(duì)稱。氣液界面上液體分子所受液相分子的引力比氣相分子對(duì)它的引力強(qiáng)，結(jié)果產(chǎn)生了表面分子受到指向液體內(nèi)部并垂直于界面的引力。表面的分子有向液體內(nèi)部遷移的趨勢(shì)，產(chǎn)生液體表面有自動(dòng)收縮現(xiàn)象。這種引起液體表面自動(dòng)收縮的力就稱之

4、為表面張力。3.表面自由能為使液體增加單位表面所需做的可逆功，或恒溫恒壓條件下增加單位表面積時(shí)體系自由能的增值。4.表面張力與表面自由能的關(guān)系3.表面張力與表面自由能表面張力與表面自由能分別是用力學(xué)方法和熱力學(xué)方法研究液體表面現(xiàn)象時(shí)采用的物理量，具有不同的物理意義，且又有相同的量綱1.液面的曲率曲面上任一點(diǎn)的曲率為曲面在此點(diǎn)的一對(duì)正交法平面與該曲面截口（P1OP2和Q1OQ2）的曲率的平均值。而曲線在任一點(diǎn)的曲率則用他的法線與坐標(biāo)軸的交角隨線長(zhǎng)的改變率da/ds來(lái)度量。所以曲線的曲率等于與該點(diǎn)相切之圓的半徑R的倒數(shù)。R就叫做曲線在該點(diǎn)的曲率半徑。所以曲面上某點(diǎn)的曲率即為：1/R=(1/R1+1

5、/R2 ）/2 注：凸液面的曲率為正值，凹液面的曲率為負(fù)值，平液面的曲率為0；2.Laplace公式設(shè)在一恒溫恒容箱中有一表張為r的液滴。箱內(nèi)可逆的發(fā)生一過(guò)程：液滴改變體積dVl,氣相體積變化dVg,氣液界面面積改變dA。因?yàn)榭赡?，此過(guò)程體系總能量不變dF=-PgdVg-PldVl+rdA=0dVl與dVg大小相等，方向相反Pl-Pg=r(dA/dV) 若液滴是半徑為R的球形 則：P=2r/R若液滴非球形 則：P=r(1/R1+1/R2 ) 這是Laplace公式的一般形式4.彎曲液面兩側(cè)壓力差 5.表面活性劑結(jié)構(gòu)特征1.溶質(zhì)使溶劑表面張力降低的性質(zhì)叫做表面活性，以dr/dc值描述。此值小于0

6、的溶質(zhì)具有表面活性，反之無(wú)表面活性，值越小者表面活性越強(qiáng)。一般按水溶液表張曲線的特性將溶質(zhì)分為表面非活性物質(zhì)（A型），表面活性物質(zhì)（B、C型），表面活性劑（C型）A類：無(wú)機(jī)鹽類等，B類：低C（8）的醇、酸、脂、醛等2. 下圖曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的表張與濃度值用rcmc與cmc表示；分別指示此表活溶液可達(dá)到的最低表張與為此所需濃度，及表活的能力與效率。 3.表活結(jié)構(gòu) 1.溶度特性離子型表活的溶度在溫度升至一定值時(shí)會(huì)陡然上升，該溫度為該表活的Kraffa點(diǎn)。非離子表面活性劑水溶液的溶度隨溫度上升而降低，一定濃度下澄清的表面活性劑水溶液，升溫至某一溫度，溶液出現(xiàn)渾濁，一經(jīng)冷卻即恢復(fù)成清亮的均相，渾濁液變?yōu)榍?/p>

7、亮均相時(shí)的溫度為濁點(diǎn)。2.加溶現(xiàn)象：NW342產(chǎn)品1%測(cè)試濁點(diǎn)溶液：澄清 0.1%水溶液渾濁說(shuō)明：NW342在更高濃度時(shí)（1%或0.1%-1%）發(fā)生了加溶；加溶發(fā)生在一定濃度以上的表活溶液中；加溶：膠團(tuán)學(xué)說(shuō)可解釋；表活在一定濃度時(shí)，會(huì)締合成肉眼看不見(jiàn)的聚集體，聚集體以非極性集團(tuán)為內(nèi)核，以極性基團(tuán)為外層，該濃度為臨界膠束濃度。膠團(tuán)形成后，內(nèi)核相當(dāng)于碳?xì)溆臀⒌?。一些不溶于水的物質(zhì)分子便可存身其中。因聚集體為肉眼不可見(jiàn)，所以加溶后溶液仍清亮。實(shí)際上，此時(shí)溶液已非單體溶液，而是膠團(tuán)溶液。3.產(chǎn)生濁點(diǎn)的原因：在表面活性劑溶液中，水分子借助氫鍵能與親水性乙氧基上的醚氧松弛地結(jié)合，從而使表面活性劑溶于水（如下圖），溫度升高不利于氫鍵形成。 6.表面活性劑溶液特性1、疏水效應(yīng):疏水基逃離水環(huán)境2.疏水基逃離水環(huán)境的途徑一.表面吸附 表