(16)-4.1表面活性剂的性质与应用录课讲稿

知识点四：第四章表面活性剂的性质P1：同学们好，今天我们学习《表面活性剂的性质》P2：表面活性剂在我们的生活中无处不在，比如洗涤剂、化妆品、药品食品等领域，起着非常重要作用。表面活性剂的作用非常神奇，本节课我们就来学习一下表面活性剂具有哪有独特的性质。本节的内容主要包括五个方面：表面活性剂对表面张力的影响、形成胶束、温度对表面活性剂溶解特性的影响、亲水亲油平衡值、以及表面活性剂的毒性。P3：先看一下学习要求。我们需要掌握胶束的形成、亲水亲油平衡值；熟悉表面活性剂对表面张力的影响及其毒性；了解温度对表面活性剂溶解特性的影响。P4：首先看表面活性剂的第一个性质：对表面张力的影响。我们知道，水与空气接触的表面存在着表面张力。加入表面活性剂后，它可以聚集于水溶液表面，形成单分子层，并发生定向排列，亲水基朝内，疏水基朝外。这样表面水分子就被表面活性剂中的碳氢键或其他非极性基团代替，由于水分子和非极性疏水基团间的作用力小于水分子间的作用力，因此表面收缩力降低，从而降低表面张力。也就是说，加入表面活性剂，可以事水溶液的表面张力下降。P5：表面活性剂的第二个性质是：可以形成胶束。这是非常重要的一个特性。在低浓度时，表面活性剂会在液体界面发生定向排列，形成亲水基朝内、疏水基向外的单分子层，因为疏水基团不能跟水互溶，它必须离开水性环境。那么随着表面活性剂浓度的增加，表面活性剂太多了，液体表面容纳不了那么多的表面活性剂分子了，那剩余的怎么办呢？疏水基团部分是不能与水共溶的，这时候这些分子就会自发的形成一种亲水基向水，疏水基在内的缔合物，把疏水部分保护起来，不接触水分子，那么这种缔合物就是胶束。P6：关于表面活性剂的胶束有一个非常重要的概念，临界胶束浓度，简称为CMC。是指表面活性剂在溶液中形成胶束的最低浓度。也就是说，只有超过某个浓度，才足以使这些分子聚合成胶束的形式，浓度太低的话是形成不了的。P8：接下来，我们看一下胶束的形态，同学们需要摆正一个概念，表面活性剂聚合成胶束是可以形成不同形状的，并不一定必须是球形。当浓度接近CMC时，胶束主要呈球形或类球形，浓度增加到CMC的20%时，呈圆柱形或六角束状，当浓度继续增加，达到CMC的10倍以上时，由于胶束的尺寸或缔合数增加，形成具有缔合体的棒状与板层状。P9：那么CMC怎么测定呢，主要是根据表面活性剂在溶液中的浓度达到临界时，溶液的一系列物理性质会急剧地发生突变，比如渗透压、溶解度、表面张力、摩尔导电率等。那么根据这些突变的现象，就可以测定出体系的CMC值。此外，关于影响胶束形成的因素，简单了解一下即可，主要有：表面活性剂的分子结构、电解质、氢离子浓度、温度等。P10：表面活性剂的第三个性质是，温度会影响表面活性剂的溶解特性。这儿有两个重要的概念：Krafft点和昙点。Krafft点是针对离子型表面活性剂来说的。低温时，离子型表面活性剂在水溶液中的溶解度随温度升高而缓慢增加，当温度升至某一值后，溶解度迅速增加，该温度称为Krafft点。其对应的表面活性剂浓度为该温度的CMC。Krafft点越高，表面活性剂的亲油性越好，反之亲水性越强。概括的讲，Krafft点是离子型表面活性剂的特征值，它是离子型表面活性剂可使用的温度的下限。那么昙点是针对非离子型表面活性剂来讲的，尤其是聚氧乙烯型的非离子表面活性剂。对该类表面活性剂的溶液进行加热升温时，可导致表面活性剂析出，出现浑浊，甚至产生分层，这种现象称为“起浊”或“起昙”，此时的温度称为“昙点”或“浊点”。需要注意的是，起昙是一种可逆现象，当温度降到昙点以下时，溶液又重新变澄清。简要来说，昙点是非离子型表面活性剂的特征值，它是非离子表面活性剂可使用的温度的上限。对于Krafft点和昙点，大家可以对比着来记忆。P11：下面介绍表面活性剂的另一个重要性质——双亲性，也就是表面活性剂同时具有水溶性和油溶性。亲水和亲油的强弱，主要取决于分子结构中亲水基与亲油基的强弱。这儿需要引入一个亲水亲油平衡值的概念，简称HLB值。它是衡量表面活性剂亲水亲油能力的一个重要参数。HLB数值范围一般在0~40之间，数值越大，代表亲水性越强；数值越小，代表亲油性越强。那么一个良好的表面活性剂，在亲水性和亲油性之间应该有一种适宜的平衡关系，也就是说应该有一个合适的HLB值。P12：下面学习一下HLB值的计算。HLB值的计算方法与表面活性剂的类型有关，对于离子型表面活性剂，一般采用戴维斯法，HLB等于亲水基团HLB之和减去亲油基团HLB之和再加上7。但是这种方法有一定的局限性，因为提供HLB值的亲水、疏水基团不多。P13：对于非离子型表面活性剂，可采用格里芬法计算，HLB=亲水基质量的20倍与亲水基质量和亲油基质量质量之和的比值，HLB的范围是：0~20，一般规定，无亲水基的石蜡，HLB值为0，不含疏水基的聚乙二醇，HLB值为20。P14：对于非离子型表面活性剂，HLB值具有一个重要性质，就是加和性：HLBa和HLBb分别是两种表面活性剂的HLB值，那么混合之后的HLB值，就可以用这个公式，根据二者的质量分数求出来。P15：还有一点需要大家注意，不同HLB值的表面活性剂，具有不同的适用范围。我们可以看一下这个轴线图，HLB值在1.5~3可用作消泡剂，HLB值在3.5~6可用作W/O型乳化剂，HLB值在7~9W/O可用作润湿剂。P16：最后我们再简要学习一下表面活性剂的毒性。表面活性剂在药剂学中发挥着重要的作用，我们选择辅料的时候一定要关注它的毒性。一般来讲，表面活性剂毒性大小顺序为：阳离子型>阴离子型>非离子型；口服给药呈慢性毒性，静脉给药与口服相比毒性较大；此外，离子型的表面活性剂，有较强溶血作用，非离子型表面活性剂溶血作用较小，比如吐温类，吐温80的溶血性相对较低，但是，在静脉给药时还是仍需非常谨慎。P18：好，以上就是本节的内容，我们来总结一下。水溶液中加入表面活性剂，表面张