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1、關(guān)于膠體的加溶作用第一張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月 1概念表面活性劑在水溶液中形成膠束后,能夠使原來(lái)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(shí),被加溶物的溶解度之差。 第二張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月2加溶作用的特點(diǎn) (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(shí)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(guò)程,加溶后被加溶物的化學(xué)勢(shì)降低,使體系更趨于穩(wěn)定。 (3)體系是透明的均相溶液,沒(méi)有大的界面存在。 (4)通常溶解過(guò)程會(huì)使溶液的依數(shù)性有很大改
2、變,但加溶體系的依數(shù)性變化小,這說(shuō)明加溶過(guò)程中溶質(zhì)沒(méi)有分解成分子或離子而以團(tuán)簇或碎片形式分散在表面活性劑膠束的某一部位。第三張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月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(duì)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。第四張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月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(lèi)。這樣就能解釋為什么溶質(zhì)的溶解度雖然增大,而質(zhì)點(diǎn)數(shù)
3、目變化不大的這一事實(shí)。 (2)加溶物的分子加溶于膠束的柵欄層,凡是有極性基團(tuán)的有機(jī)物(如醇類(lèi)、胺類(lèi)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(lèi)的有機(jī)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(lèi)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。第五張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月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,
4、也必然會(huì)影響加溶作用。第六張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月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(lái)表示)當(dāng)濃度為0.5mol/L時(shí),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(wú)機(jī)鹽于離子型表面活性劑溶液中會(huì)使CMC值降低,膠束聚集數(shù)增大,因而也使其對(duì)烴類(lèi)物質(zhì)的加溶能力增強(qiáng)。例在0.001mol/L的活性溶劑中,加入0.1mol/L的氯化鈉,對(duì)偶氮苯的加溶能力將提高十倍左右。但是會(huì)減少對(duì)極
5、性物的加溶。無(wú)機(jī)鹽會(huì)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(duì)極性物的加溶。第七張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月5影響加溶作用的幾種情況極性有機(jī)物加溶于膠束后,可增加膠束對(duì)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(jī)物,會(huì)使另一種極性相似的有機(jī)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(shí)形成復(fù)合物,因此增溶作用在cacCMC時(shí)即可發(fā)生。第八張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月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(guò)程
6、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(guò)膽汁對(duì)脂肪的加溶而將其吸收。有些有機(jī)反應(yīng)必須在膠束存在下才能進(jìn)行,膠束起著催化劑的作用,稱(chēng)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。第九張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月6.7表面活性劑在固體表面上的吸附第十張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月1表面活性劑在固體表面上的三類(lèi)吸附等溫線(xiàn)第一類(lèi),如十二烷基羧酸鈉在硫酸鋇表面上的吸附等溫線(xiàn)。相似于Langmuir單分子層吸附,簡(jiǎn)稱(chēng)L型。但是從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到每個(gè)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
7、排斥所致。一般長(zhǎng)鏈烷基羧酸鹽都屬于這種類(lèi)型。第十一張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月1表面活性劑在固體表面上的三類(lèi)吸附等溫線(xiàn)第二類(lèi),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(lèi)吸附等溫線(xiàn)的特點(diǎn)是,在表面活性劑濃度低時(shí)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。第十二張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月1表面活性劑在固體表面上的三類(lèi)吸附等溫線(xiàn)第三類(lèi)吸附等溫線(xiàn)為L(zhǎng)S型,又稱(chēng)為雙平臺(tái)型,如十二烷基氯化銨(DAC)在Al2O3上的吸附屬于這種類(lèi)型。特點(diǎn) 是在低濃度時(shí)吸附量上升很快,達(dá)第一個(gè)平臺(tái)后,在一
8、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(shí)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(tái)。第十三張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月1表面活性劑在固體表面上的三類(lèi)吸附等溫線(xiàn)有些體系的吸附等溫線(xiàn)比較復(fù)雜,如圖所示。開(kāi)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(shí)生成膠束的緣故,使表面活性劑單體的有效濃度相對(duì)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。第十四張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月2影響固體表面吸附的因素(1)溫度的影響 對(duì)于離子型表面活性劑,當(dāng)溫度升高時(shí),活
9、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(shì)增加非離子型恰好相反。(2)表面活性劑碳?xì)滏滈L(zhǎng)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(zhǎng)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(yáng)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(yáng)離子型活性劑的吸附量相差甚微。第十五張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月2影響固體表面吸附的因素(4)溶液的pH和外加鹽類(lèi)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(shí)表面帶負(fù)電,對(duì)陽(yáng)離子型表面活性劑吸附量
10、上升,而陰離子型正好相反。無(wú)機(jī)鹽的存在會(huì)使活性劑的吸附等溫線(xiàn)上的平衡濃度向低濃度區(qū)移動(dòng),外加無(wú)機(jī)鹽濃度越大則移動(dòng)間距越大。這是由于外加鹽類(lèi)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(jìng)爭(zhēng)吸附位,因而使其吸附量降低。第十六張,PPT共十八頁(yè),創(chuàng)作于2022年6月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(shí)際應(yīng)用,是改變固體表面潤(rùn)濕性。例如在冶煉親水性礦物時(shí),要先提高其品位,考泡沫浮選即可達(dá)到目的?,F(xiàn)將含有Mo、Cu等金屬的礦苗研成0.10.01um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,礦渣仍留
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