表面活性剂应用导论表面活性剂概述学习教案

1、会计学1表面活性剂应用导论表面活性剂概述表面活性剂应用导论表面活性剂概述第一页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第1页/共66页第二页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-131.表面活性剂概述 6.两性表面活性剂2.表面活性剂的基本原理 7.非离子表面活性剂3.表面活性剂的功能与应用 8.特殊类型的表面活性剂4.阴离子表面活性剂 9.表面活性剂的复配5.阳离子表面活性剂目 录：第2页/共66页第三页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13轻化工程专业课丁斌第3页/共66页第四页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第4页/共66页第五页，编辑于星期日：二十点 分

2、。2022-4-13肥皂洗涤剂润湿剂乳化剂破乳剂分散剂泡沫助推器消泡剂增溶剂第5页/共66页第六页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13n防止静电稳定泡沫第6页/共66页第七页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第7页/共66页第八页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第8页/共66页第九页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13 界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。 常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。 严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空

3、气的界面称为液体或固体的表面。第9页/共66页第十页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13常见的界面有：(液体表面)第10页/共66页第十一页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13(固体表面)第11页/共66页第十二页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第12页/共66页第十三页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第13页/共66页第十四页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第14页/共66页第十五页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13 对于单组分系统，这种特性主要来自于同一物质在不同相中的密度不同；对于多组分系统，则特性来自于界面层的组

4、成与任一相的组成均不相同。 表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境不同。 体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是对称的，各个方向的力彼此抵销； 但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物质分子的作用，其作用力未必能相互抵销，因此，界面层会显示出一些独特的性质。第15页/共66页第十六页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13 最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。 液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力。 这种作用力使表面有自动收缩到

5、最小的趋势，并使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。第16页/共66页第十七页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13 从图看：分子在液相内部移动不需要作工，分子受到液相分子对它的引力要比气相分子对它的引力强，结果就产生了表面层液相分子受到指向液体内部并垂直于界面的引力，我们把单位面积上的引力称之为表面张力。B分子A分子1.2.2 液体的表面张力第17页/共66页第十八页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13 如果在活动边框上挂一重物，使重物质量W2与边框质量W1所产生的重力F（F=（W1+W2）g）与总的表面张力大小相等方向相反，则金属丝不再

6、滑动。 这时 2Fl l是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边界总长度为2l， 就是作用于单位边界上的表面张力。第18页/共66页第十九页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13 在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，它垂直于表面的边界，指向液体方向并与表面相切。 将一含有一个活动边框的金属线框架放在肥皂液中，然后取出悬挂，活动边在下面。由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用，可滑动的边会被向上拉，直至顶部。 把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用 表示，单位是Nm-1。第19页/共66页第二十页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13如果在金属线框中间系一线圈，一起浸

7、入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。(a)(b)由于以线圈为边界的两边表面张力大小相等方向相反，所以线圈成任意形状可在液膜上移动，图(a)。如果刺破线圈中央的液膜，线圈内侧张力消失，外侧表面张力立即将线圈绷成一个圆形，图(b)，清楚的显示出表面张力的存在。第20页/共66页第二十一页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13 由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服系统内部分子之间的作用力，对系统做功。 温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加dA所需要对系统作的可逆功，称为表面功。用公式表示为：AWdd第21页/共66页第二十

8、二页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13 此可逆功也就是体系自由能的增量 ，因此 也就是说， 为使液体增加单位表面所需做的可逆功，或恒温恒压下增加单位表面积体系自由能的增值，或单位表面上的分子比体积内部同量分子所具有的自由能过剩值，称为表面过剩自由能，简称表面自由能。pTG,dpTpTAGAWAG,dddddd第22页/共66页第二十三页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-132)表面张力（通常）指纯物质的表面层分子间实际存在着的（收缩）张力。单位：N / m，dyn / cm。 s22GJ / merg / cm ， 单单 位位 ：，1)表面自由能表示形成单位新表面使体系自由

9、能的增加，可表示为：3)表面张力和表面自由能分别是用力学方法和热力学方法研究表面现象时采用的物理量，具有不同的物理意义，却又具有相同的量纲。当采用适宜的单位时二者相同。第23页/共66页第二十四页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13l f 为修正系数，用已知 的液体来校正； 界面边界线：圆周长 2 R1.滴重法第24页/共66页第二十五页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13l R为毛细管半径；为界面两相的密度差；g为重力加速度。 1.2.5 表面张力的测定第25页/共66页第二十六页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13PW4 R 环环f（ f 为修正系数，用已知

10、的液体来校正） P = W环 2 R内 2 R外 = W环 4 R平均1.2.5 表面张力的测定第26页/共66页第二十七页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13l用毛细管插入液相表面，向内吹气（调节压力P 使气泡逐步形成，越慢越好并破裂）。1.2.5 表面张力的测定第27页/共66页第二十八页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-130PP2 R f（ f 为修正系数，用已知 的液体来校正） PS P P0 = 2R f此时， P 应该略大于 P0 + PS P P0 + PS1.2.5 表面张力的测定第28页/共66页第二十九页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13l对

11、于表面吸附速率很慢的溶液只能采取滴外形法，上述五种常用的测定表面张力的方法则不适用。1.2.5 表面张力的测定第29页/共66页第三十页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第30页/共66页第三十一页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第31页/共66页第三十二页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13A） 随浓度 c 增加而增加（近乎直线）。解释：溶液中离子间静电引力的增加使增加体系表面积消耗的表面功增大。第32页/共66页第三十三页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13B） 随浓度 c 增加而下降，开始下降快一些，逐渐减慢。第33页/共66页第三十四页，编

12、辑于星期日：二十点 分。2022-4-13盐等。盐等。 C）初始低浓度时， 随浓度增加急剧下降，但到一定浓度后几乎不再变化。第34页/共66页第三十五页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13 就降低界面张力这一特性而言，我们把能使溶剂界面张力降低的性质，称之为表面活性。 上述2、3类物质是具有表面活性的物质。第35页/共66页第三十六页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13能，称为能，称为表面正吸附表面正吸附，反之为，反之为表表面负吸附面负吸附。第36页/共66页第三十七页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13物质加入溶液中非表面活性物质表面负吸附表面活性物质表面正吸附

13、表面活性剂（浓度极低时、分子能发生缔合，形成“胶团） 非表面活性剂第37页/共66页第三十八页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-131.3.4 特劳贝（Traube）经验规则l对于直链同系物，每增加一个 -CH2-，其表面活性可增加约 倍；第38页/共66页第三十九页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第39页/共66页第四十页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第40页/共66页第四十一页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第41页/共66页第四十二页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-131.4 表面活性分子结构特征极性基团非极性基团 亲水基（憎

14、油基、疏油基）憎水基(亲油基、疏水基)第42页/共66页第四十三页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-131.4 表面活性分子结构特征第43页/共66页第四十四页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第44页/共66页第四十五页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第45页/共66页第四十六页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13按离子类型分类按亲水基的结构分类按疏水基的结构分类表面活性剂的特殊性1.5.1 表面活性剂分类方法第46页/共66页第四十七页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13 表面活性剂通常采用按化学结构来分类，分为离子型和非离子型两大类，

15、离子型中又可分为阳离子型、阴离子型和两性型表面活性剂。显然阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用，否则可能会发生沉淀而失去活性作用。1.离子型2.非离子型阳离子型阴离子型两性型表面活性剂第47页/共66页第四十八页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13憎水基亲水基憎水基亲水基第48页/共66页第四十九页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13阴离子表面活性剂RCOONa羧酸盐R-OSO3Na硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐第49页/共66页第五十页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13憎水基亲水基憎水基亲水基第50页/共66页第五十一页，编辑于星期日

16、：二十点 分。2022-4-13阳离子表面活性剂R-NH2HCl伯胺盐 CH3 |R-N-HCl仲胺盐 | H CH3 |R-N-HCl叔胺盐 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺盐 | CH3第51页/共66页第五十二页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13憎水基亲水基第52页/共66页第五十三页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13两性表面活性剂R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3 |R-N+-CH2COO-甜菜碱型 | CH3第53页/共66页第五十四页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13憎水基亲水基第54页/共66页第五十五页，编辑于星

17、期日：二十点 分。2022-4-13R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚第55页/共66页第五十六页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13氟表面活性剂 表面活性剂硅表面活性剂 聚氧丙烯 碳氢表面活性剂 第56页/共66页第五十七页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13高分子表面活性剂表面活性剂硅表面活性剂 生物表面活性剂碳氟表面活性剂 冠醚性表面活性剂第57页/共66页第五十八页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第58页/共66页第五十九页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第59页/共66页第六十页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第60页/共66页第六十一页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13第61页/共66页第六十二页，编辑于星期日：二十点 分。2022-4-13