表面活性剂作用原理第一章-绪论

1、表面活性剂的绪论2013.08.09目录表面活性剂科学表面活性剂3表面张力与表面自由能4弯曲液面两侧压力差5表面活性与表面活性剂结构特征6表面活性剂溶液特性7疏水效应21.表面活性剂现象：我们观察到处于空气中的液体通常为滴状，散落在桌子上水银球、荷叶上的露珠，以及毛细管现象。1、什么是表面活性剂？表面活性剂:surface active agengt;缩写：SAA表面活性剂是活跃于表面和界面，具有较高的降低表界面张力的能力和效率；在一定浓度以上的溶液中能形成有序组合体，从而具有一系列如（润湿、分散、乳化和洗涤）等应用功能的物质。表面活性剂的这些功能和特性不仅在生产和生活中有重要应用，而且与生命

2、本身活动密切相关，成为研究生命现象的奥秘和发展仿生技术及其重要的体系，因而受到广泛的重视。1.表面活性剂42.表面活性剂科学1.表面活性剂科学分为：表面活性剂合成化学和表面活性剂物理化学表面活性剂合成化学：研究各种表活的合成方法和生产技术。表面活性剂物理化学：研究表活性能、作用的规律与原理；表活溶液结构与性能。关于表活性能、作用的规律与原理：有如下发展历史19世纪中 发现及有了多种表张测试的方法20世纪初 表面活性物质水溶液表张随浓度变化关系式19世纪末 Gibbs吸附公式关于表活溶液结构与性能：有如下发展历史1899Krafft提出Krafft点（表活特殊溶度现象）20世纪20-30年代 M

3、cBain和他的学生们提出了胶团假说，创造了全新的科学名词：胶团和加溶1.表面张力的物理意义液膜会收缩，要使液膜保持，必须施加力F,忽视摩擦力，F=U.2lU表面张力系数2因为液膜有两个表面U即为表面张力（surface tension），其物理意义是：垂直通过液体表面上的任一单位长度与液面相切的收缩的表面张力，单位常用mN/m2.表面张力的产生体相内部每个分子所受其周围分子作用力对称。气液界面上液体分子所受液相分子的引力比气相分子对它的引力强，结果产生了表面分子受到指向液体内部并垂直于界面的引力。表面的分子有向液体内部迁移的趋势，产生液体表面有自动收缩现象。这种引起液体表面自动收缩的力就称之

4、为表面张力。3.表面自由能为使液体增加单位表面所需做的可逆功，或恒温恒压条件下增加单位表面积时体系自由能的增值。4.表面张力与表面自由能的关系3.表面张力与表面自由能表面张力与表面自由能分别是用力学方法和热力学方法研究液体表面现象时采用的物理量，具有不同的物理意义，且又有相同的量纲1.液面的曲率曲面上任一点的曲率为曲面在此点的一对正交法平面与该曲面截口（P1OP2和Q1OQ2）的曲率的平均值。而曲线在任一点的曲率则用他的法线与坐标轴的交角随线长的改变率da/ds来度量。所以曲线的曲率等于与该点相切之圆的半径R的倒数。R就叫做曲线在该点的曲率半径。所以曲面上某点的曲率即为：1/R=(1/R1+1

5、/R2 ）/2 注：凸液面的曲率为正值，凹液面的曲率为负值，平液面的曲率为0；2.Laplace公式设在一恒温恒容箱中有一表张为r的液滴。箱内可逆的发生一过程：液滴改变体积dVl,气相体积变化dVg,气液界面面积改变dA。因为可逆，此过程体系总能量不变dF=-PgdVg-PldVl+rdA=0dVl与dVg大小相等，方向相反Pl-Pg=r(dA/dV) 若液滴是半径为R的球形 则：P=2r/R若液滴非球形 则：P=r(1/R1+1/R2 ) 这是Laplace公式的一般形式4.弯曲液面两侧压力差 5.表面活性剂结构特征1.溶质使溶剂表面张力降低的性质叫做表面活性，以dr/dc值描述。此值小于0

6、的溶质具有表面活性，反之无表面活性，值越小者表面活性越强。一般按水溶液表张曲线的特性将溶质分为表面非活性物质（A型），表面活性物质（B、C型），表面活性剂（C型）A类：无机盐类等，B类：低C（8）的醇、酸、脂、醛等2. 下图曲线的转折点的表张与浓度值用rcmc与cmc表示；分别指示此表活溶液可达到的最低表张与为此所需浓度，及表活的能力与效率。 3.表活结构 1.溶度特性离子型表活的溶度在温度升至一定值时会陡然上升，该温度为该表活的Kraffa点。非离子表面活性剂水溶液的溶度随温度上升而降低，一定浓度下澄清的表面活性剂水溶液，升温至某一温度，溶液出现浑浊，一经冷却即恢复成清亮的均相，浑浊液变为清

7、亮均相时的温度为浊点。2.加溶现象：NW342产品1%测试浊点溶液：澄清 0.1%水溶液浑浊说明：NW342在更高浓度时（1%或0.1%-1%）发生了加溶；加溶发生在一定浓度以上的表活溶液中；加溶：胶团学说可解释；表活在一定浓度时，会缔合成肉眼看不见的聚集体，聚集体以非极性集团为内核，以极性基团为外层，该浓度为临界胶束浓度。胶团形成后，内核相当于碳氢油微滴。一些不溶于水的物质分子便可存身其中。因聚集体为肉眼不可见，所以加溶后溶液仍清亮。实际上，此时溶液已非单体溶液，而是胶团溶液。3.产生浊点的原因：在表面活性剂溶液中，水分子借助氢键能与亲水性乙氧基上的醚氧松弛地结合，从而使表面活性剂溶于水（如下图），温度升高不利于氢键形成。 6.表面活性剂溶液特性1、疏水效应:疏水基逃离水环境2.疏水基逃离水环境的途径一.表面吸附 表