第一章 表面活性剂基础2
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第一章 表面活性剂概述一、表面张力和表面活性剂液体的表面有自动收缩的倾向,表现在当重力可以忽略时液体总是趋向于成球形。
液体表面自动收缩的力源于分子在液体内部和表面所受引力场的不同,如图所示。
空气分子在液体内部和表面所受引力示意图液体内部,每个分子所受周围分子的作用力是对称的,而气/液界面上液体分子所有液相分子的引力比气相分子对它的引力强,分子所受的力是不对称的,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。
因此,表面上的分子有向液体内部迁移的趋势,使得液体表面有自动收缩的现象,这种引起液体表面自动收缩的力即表面张力(用γ表示)。
任何液体,在一定条件下均有一定的表面张力,如在20℃下,水的表面张力为72.75mN/m ,液体石蜡为33.1mN/m ,乙醚为17.1mN/m 。
溶液和纯液体不同,它含有溶剂和溶质两种不同的分子。
将各种物质分别溶解于水中,测定不同浓度(c )下水溶液的表面张力(γ),结果如图所示。
不同物质水溶液的表面张力1是随溶质浓度增大表面张力稍显增加且接近于直线,如氯化钠、硫酸钠、氢氧化钾、硝酸钾、氯化铵等无机物类,蔗糖、甘露醇等多羟基有机物溶于水时也是此种情况;2是表面张力随溶质浓度增大而逐渐降低,绝大部分醇、醛、脂肪酸等有机化合物溶于水时是这种情况;3是表面张力在低浓度时随溶质浓度增加而急剧下降,达到一定浓度后缓慢下降或不再下降,当溶质中含有某些杂质时,可能出现表面张力最低值(图中虚线)如肥皂、高级脂肪醇硫酸盐或磺酸盐、烷基苯磺酸盐等水溶液均属这类情况。
上述物质1无表面活性,称非表面活性物质;物质2和3能降低水的表面张力,具有表面活性,称表面活性物质。
但后两类物质的表面活性又不相同,通常将物质3称表面活性剂,即在水中加入少量时就能够显著降低其表面张力,改变体系的界面状态,从而产生润湿、乳化、发泡、增溶等作用,以达到实际应用的要求。
因此,表面活性剂是一类易吸附集于界面、并对界面性质及相关工艺过程产生明显影响的物质。
表面活性剂作业题答案第一章绪论1.表面活性剂的结构特点及分类方法。
答:表面活性剂的分子结构包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。
由于它的分子中既有亲油基又有亲水基,所以,也称双亲化合物表面活性剂一般按离子的类型分类,即表面活性剂溶于水时,凡能离解成离子的叫做离子型表面活性剂,凡不能离解成离子的叫做非离子型表面活性剂。
而离子型表面活性剂按其在水中生成的表面活性离子种类,又可分为阴离子、阳离子和两性离子表面活性剂三大类。
此外还有一些特殊类型的表面活性剂,如元素表面活性剂、高分子表面活性剂和生物表面活性剂等。
2.请解释表面张力、表面活性剂、临界胶束浓度、浊点、Krafft点等概念。
表面张力是指垂直通过液体表面上任一单位长度、与液体面相切的,收缩表面的力。
表面活性剂是指在加入很少量时就能显著降低溶液的表面张力,改变体系界面状态,从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等一系列作用,以达到实际应用要求的物质。
表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度,称为临界胶团浓度或临界胶束浓度。
浊点(C. P值):非离子表面活性剂的溶解度随温度升高而降低,溶液由澄清变混浊时的温度即浊点。
临界溶解温度(krafft点):离子型表面活性剂的溶解度随温度的升高而增加,当温度增加到一定值时,溶液突然由浑浊变澄清,此时所对应的温度成为离子型表面活性剂的临界溶解温度。
3.表面活性剂有哪些基本作用?请分别作出解释。
1)润湿作用:表面活性剂能够降低界面张力,使接触角变小,增大液体对固体表面的润湿的这种作用。
2)乳化作用:表面活性剂能使互不相溶的两种液体形成具有一定稳定性的乳状液的这种作用。
3)分散作用:表面活性剂能使固体粒子分割成极细的微粒而分散悬浮在溶液中的这种作用,叫作分散作用。
4)起泡作用:含表面活性剂的水溶液在搅拌时会产生许多气泡,由于气体比液体的密度小,液体中的气泡会很快上升到液面,形成气泡聚集物(即泡沫),而纯水不会产生此种现象,表面活性剂的这种作用叫发泡作用。