表面活性剂第2章综述课件

1、 第 二 章表面与界面的性质8/5/20221第1页，共22页。2.1 表面张力与表面活性当任意两相接触时, 两相之间决非是一个没有厚度的纯几何面,而是一个具有相当厚度的过渡区, 这一过渡区通常称之为界面。若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。但由于历史的原因, 这两个概念常常混用。 严格讲表面应是液体、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气的界面称为液体或固体的表面。8/5/20222第2页，共22页。常见的界面有： (1) 气-液界面， (2) 气-固界面， (3) 液-液界面， (4) 液-固界面， (5) 固-固界面。8/5/20223第3页，共22页。2.1 表面张

2、力8/5/20224第4页，共22页。 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。8/5/20225第5页，共22页。（a）（b）8/5/20226第6页，共22页。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，则金属丝不再滑动。 这时 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。表面张力 的单位是N/m。8/5/20227第7页，共22页。2.1.4 表面张力的测试方法1. 滴

3、重法W=2Rf=W/2Rf8/5/20228第8页，共22页。2. 毛细管法 r 毛细管半径 g 重力加速度 h 液柱高 接触角8/5/20229第9页，共22页。3. 环法图2.9 环法表面张力测定原理示意图8/5/202210第10页，共22页。 5. 最大汽泡压力法8/5/202211第11页，共22页。优点：该方法与接触角无关，也不需要液体密度数据，测定迅速， 被广泛使用。8/5/202212第12页，共22页。2.2 表面活性剂的表面活性 2.2.1 临界胶束浓度 CMC Critical Micelle Concentration表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子

4、形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。8/5/202213第13页，共22页。 具有第三类曲线的物质才叫表面活性剂。浓度123 溶液的表面张力随浓度的变化8/5/202214第14页，共22页。 cmc8/5/202215第15页，共22页。 这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。8/5/202216第16页，共22页。 3. 表面活性剂的溶(解)度特性 表面活性剂水溶液不仅具有独特的表面性质

5、，而且具有特殊的溶液性质。这表现在它的溶度特性、各种物理化学性质随溶液浓度变化的特性，以及一定浓度以上的稀溶液能够溶解油的特性。8/5/202217第17页，共22页。离子型表面活性剂的溶度在温度升到一定值时会陡然上升，这个温度叫做该表面活性剂克拉夫特(Krafft)点。图2.17是这种溶度与温度关系的实例。表2.3列出一些离子表面活性剂的Krafft点的数值。非离子型表面活性剂水溶液的溶度则往往随温度上升而降低，在升至一定温度时出现浑浊，经放置或离心可得到两个液相，该温度称为表面活性剂的浊点(cloud point)。表2.4列出几种典型的非离子表面活性剂的浊点。8/5/202218第18页

6、，共22页。 4. 表面活性剂的溶油特性 烃类一般不溶于水，也不溶于浓度很稀的表面活性剂溶液。但当表面活性剂浓度超过cmc后则使烃类溶度剧增，这就是表面活性剂对不溶物的加溶作用(增溶作用)。 这种溶解现象既不同于在混合溶剂中的溶解，也不同于乳化作用。前者是使用大量可以与水混溶的有机溶剂与水形成混合溶剂，而改变了溶剂的性质，使原来不溶于水的有机物在混合溶剂中溶解。如豆油在苯-乙醇混合溶剂中的溶解。此溶解能力一般随有机溶剂加入量增加而逐步增加，不存在一个突变点。8/5/202219第19页，共22页。 乳化作用：两种不相溶的液体(油和水)中的一种，以非常小的粒子均匀地分散到另外一种液体中形成乳状液

7、的过程。 加溶(增溶)作用：当表面活性剂浓度超过某个浓度后，使得原来微溶的烷烃的溶解度突然增大，例如图2.19，2-硝基二苯胺的溶解度存在突变点。 增溶作用与胶束密切相关。8/5/202220第20页，共22页。2.2.2 表面活性的表征溶剂表面张力的降低2.形成胶团的能力(胶团化能力) 效率能力1/cmc, C20 , -lgC20 = pC20 cmc (表面张力)cmccmc越小，越容易形成胶团(表面压力) cmc8/5/202221第21页，共22页。2.2.3 表面活性剂的基本功能1.吸附：在表面(或界面)上吸附，降低了表面张力，改变了体系的表面化学性质，使表面活性剂具有乳化、起泡和消泡、分散和絮凝、润湿、渗透、铺展、润滑、抗静电及杀菌等功能。2.自聚：在溶液内