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第六章 表面活性物质

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环境化学复习资料第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 名词术语

环境化学复习资料第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 名词术语

第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应名词术语1.持久性有毒化学污染物（Persistent toxic substances(PTS)）持久性有毒化学污染物是指在全球普遍存在的、具有生物累积性、难以降解、可远距离传输、致癌致突变性和内分泌干扰等特性的一类物质。

这些化合物所引起的污染问题已经引起国际环境保护组织、各国政府和民众的高度关注。

联合国UNEP制订的持久性有毒化学污染物（PTS）目前包括27种有毒化学污染物：1.艾氏剂（Aldrin）；2.氯丹（Chlordane）；3.滴滴涕（DDT）；4.狄氏剂（Dieldrin）；5.异狄氏剂（Endrin）；6.七氯（Heptachlor）；7.六氯代苯（Hexachlorobenzene）；8. 灭蚁灵（Mirex）；9.毒杀芬（Toxaphene）；10.多氯联苯（PCBs）；11.二恶英（Dioxins）；12.多氯代苯并呋喃（Furans）；13.十氯酮（Chlordecone）；14.六溴代二苯（Hexabromobiphenyl）；15.六六六（HCH）；16.多环芳烃（PAHs）；17.多溴代二苯醚（PBDE）；18.氯化石蜡（Chlorinated Paraffins）；19.硫丹（Endosulphan）；20.阿特拉津（Atrazine）；21.五氯酚（Pentachlorophenol）；22.有机汞（Organic Mercury compounds）；23.有机锡（Organic Tin compounds）；24.有机铅（Organic Lead compounds）；25.酞酸酯（Phthalates）；26.辛基酚（Octylphenols）；27.壬基酚（Nonylphenols）。

2.挥发性氯代烃（Volatile chlorinated hydrocarbons）指正常状态下(20 ℃，760 mmHg)，蒸汽压大于0.1 mmHg以上的氯取代烃类化合物，它是重要的化工原料和有机溶剂，广泛的应用于化工、医药、制革、电子等行业。

表面活性物质

表面活性物质


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影响水生生物的行为
表面活性物质可能改变水生生物的行为，如 影响其觅食、迁移或躲避天敌的能力。
对土壤的影响
改变土壤的理化性质
表面活性物质可能会改变土壤的pH值、电导率、水分保持能力等， 从而影响土壤的肥力和微生物活性。
影响土壤生态平衡
表面活性物质可能对土壤中的微生物和植物产生不利影响，打破土 壤生态平衡，影响土壤的健康。
胶束是由多个表面活性分子聚集而成 ，其形状和大小取决于表面活性分子 的性质和浓度。
增溶作用
表面活性物质能够增加其他物质在水中的溶解度，这一作用对于提高化学反应速率、促进物质传递等 具有重要意义。
增溶作用的大小取决于表面活性物质的性质和被增溶物质的性质。
润湿和渗透作用
表面活性物质能够改善固体表面的润 湿性，促进液体在固体表面的铺展和 渗透。
化妆品
润肤霜
表面活性物质能够保持皮肤湿润，同时帮助其 他成分渗透到皮肤深层。
口红
表面活性物质能够使口红均匀涂抹在嘴唇上， 同时保持嘴唇的湿润。
睫毛膏
表面活性物质能够使睫毛膏均匀涂抹在睫毛上，同时保持睫毛的卷曲和浓密。
油漆和涂料
乳胶漆
表面活性物质能够使乳胶漆均匀 涂抹在墙面上，同时保持墙面的 光滑和平整。
多元醇酯类
这类物质是由多元醇和长链脂肪酸反应生成的酯类，如山梨醇酯、丙二醇酯等。
特殊类型的表面活性物质
氟碳表面活性剂
这类物质以氟或含氟基团为主链，具有极高的表面活性和稳定性。
高分子表面活性剂
这类物质是由高分子化合物和低分子量表面活性剂复合而成的，具有较好的乳化、分散和增稠作用。
03
第六章 表面活性物质,表面活性剂

第六章 表面活性物质,表面活性剂


6）聚氧乙烯烷基胺
x、y较小时，不溶于水而溶于油，但因有机胺结构， 可溶于低pH值的酸性水溶液。也因于此，它同时具有非 离子及阳离子活性剂的一些特性，如耐酸，不耐碱，可 杀菌等。x、y数目较大时，非离子特性上升，阳离子特 性下降，可与阴离子表活剂混合使用，常用于人造丝生 产中，改进纤维丝的强度，并保持喷丝孔结。
的洗涤剂、乳化。
4）苯酚聚氧乙烯醚（P型表活剂），n=1-30 5）Pluronic型表面活性剂 聚丙二醇与环氧乙烷加成物，最初以“聚醚”的商品 名出现，故称之为聚醚型非离子表面活性剂。
工业上习惯于用4个数字表示这一类活性剂，如 “2070”其分子式中a=c=53，b=34，4个数字中的头丙位 数20代表分子量约为2000，后两位数70代表聚氧乙烯部分 的分子量，占整个分子量的70%。
④磷酸酯盐 与硫酸酯盐相似，但有单酯盐和双酯盐两种。如：
用途：乳化剂，抗静电剂及抗蚀剂
优点：低泡，抗电解质及抗硬水性较强,
应用不多，生产较少。
2、阳（或正）离子表面活性剂 铵 盐 型
通式：[RNH3]+·CL- 或 RNH2·HAc
用途：酸性介质中作乳化、分散、润湿剂、浮选剂。
局限性：PH较高时（pH>7），自由胺易析出，失去表面活性
如月桂醇聚氧乙烯醚的合成
由于这类表面活性剂的亲油基不同，种类较多，可进一 步分类： 1）脂肪醇聚氧乙烯醚，R―O(C2H4O)nH 平平加型Perqqal R中的C原子数8-18 n=1-45 稳定性较好，较易生物降解，较好的水溶性，润滑性好。
2）脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(C2H4O)nH
制备：a与EO缩合 b与聚乙二醇脂化
第六章 表面活性物质
物质溶于水后，对水的表面张力的影响大致有三种情 况，如图6-1所示：
两性表面活性剂

两性表面活性剂


17.09.2019
表面活性剂化学
21
6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成
CH 3 R N+ (C H2)n O S O3
CH 3
N=2-3
17.09.2019
表面活性剂化学
22
1 叔胺 + 氯醇
引入羟基 再硫酸酯化
CH 3
HSO3Cl，2NaOH
R N +Cl(CH2)nOH
CH 3
CH 3
R N+ (C H2)n O S O3
17.09.2019
表面活性剂化学
14
6.3 两性表面活性剂的合成
6.3.1 羧酸甜菜碱的合成
17.09.2019
表面活性剂化学
15
1 氯乙酸钠法
叔胺 + 氯乙酸钠
17.09.2019
表面活性剂化学
16
2 卤代烷和氨基酸钠 3 卤代烷和氨基酸酯 4 α-溴代脂肪酸与叔胺 5 烷基氯甲基醚与氨基酸 6 不饱和羧酸与叔胺
17.09.2019
表面活性剂化学
28
3 高级脂肪胺 + 氯乙酸钠 R - NH2 + ClCH2COONa
NaOH R – N+H – CH2 – COO - Na
17.09.2019
表面活性剂化学
29
6.4 两性表面活性剂的应用
6.4.1 洗涤剂及香波组分 6.4.2 杀菌剂 6.4.3 纤维柔软剂 6.4.4 缩绒剂 6.4.5 抗静电剂
17.09.2019
表面活性剂化学
35
5 “八重美白” 的诱惑
最近有的电视广告在不停地播出几分钟就能让人 看到肤色神奇变白的产品：
表面活性物质,表面活性剂详解(课堂PPT)

表面活性物质,表面活性剂详解(课堂PPT)


2020/4/29
8
琥珀酸脂磺酸钠（
）为一类优良的表
面活性剂，R的C原子数为4-8，二辛脂（2-乙基已脂）化
合物可溶于水及有机溶剂，故可用于干洗溶剂中，其水溶
液的表面张力较低，为良好的润湿剂。
SO3与直链α烯烃作用，可得烯基烷磺酸盐与羟基烷磺酸 盐的混合物。
2020/4/29
9
4）石油磺酸盐
用途：切削油，农药中作乳化剂，燃料油中作分散剂
C12H25(NC5HR5B)+r·+NCl(-CH3)3→RN+(CH3)
合成：季铵化反应
3BrRBr+NC5H5→R(NC5H5)+B
特点：抗酸、抗硷、杀r 菌，易吸附于固体表面。
用途：杀菌剂，矿物乳选剂，柔软剂，抗静电剂，
涂料工业中的分散剂，石油工业中的粘土稳定剂
缺点：价格高，洗涤性差。
3、非离子表面活性剂
2020/4/29
3
表6-1 表面活性剂的主要亲油基和亲水基
R：石蜡烃链，C原子数8-18。
应当注意的是，当C原子数在8-20之间时，才具有明显的表面活性剂特征 ，当C原子数太大时，由于形成不溶于水的化合物，又失去活性剂的作用。
2020/4/29
4三、表面活性剂的分类1、阴（或负）离子表面活性剂
注意比例（酸：醇），易生成双酯。 酸、硷性热溶液中易水解，起泡性差，乳化性好。 3）烷基苯酚聚氧乙烯醚（OP）
、防蚀剂，三采中提高采收率。
制备：①提炼、纯化白矿油的副产品（石油磺酸）；
②合成，平均分子量400-500，复杂的烷基苯磺酸或烷
基萘磺酸盐。
③硫酸脂盐
用途：乳化、起泡
代表产品：硫酸十二烷基（或月桂基）钠（或称十二烷
大学表面活性剂复习资料（考试用）

大学表面活性剂复习资料（考试用）

大学表面活性剂复习资料（考试用）表面活性剂化学复习资料名词解释题目第一章表面活性剂的概述1.表面：液体或固体和气体的接触面。

（物质和它产生的蒸汽或者真空接触的面）2. 界面：液体与液体，固体与固体或液体的接触面。

（物质相与相之间的分界面称之为界面）3. 表面张力：指垂直通过液面上任一单位长度、与液面相切的收缩表面的力（N/m）。

4. 表面自由能：指液体增加单位表面上所需做的可逆功，或恒温恒压下增加单位表面积时体系自由能的增值，或单位表面上的分子比体相内部同分子量所具有的自由能过剩值，称为表面自由能（J/m2）。

5. 表面活性：在液体中加入某种物质使液体表面张力降低的性质叫表面活性。

如肥皂中的脂肪酸钠，洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。

6. 表面活性剂：是指在某液体中加入少量某物质时就能使液体表面张力急剧降低，并且产生一系列应用功能，该物质即为表面活性剂。

第二章表面活性剂的作用原理1. 吸附：表面上活性剂这种从水内部迁至表面，在表面富集的过程叫吸附。

2. 低表面能固体：表面活性剂的表面能<100mJ/m2的物质3. 高表面能固体：表面活性剂的表面能>100mJ/m2的物质。

4. 胶束：两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束。

（2）反胶束：表面活性剂在有机溶剂中形成极性头向内，非极性头尾朝外的含有水分子内核的聚集体，称为反胶团。

（3）临界胶束浓度：表面活性剂溶液的表面张力随着活性剂浓度的增加而急剧地降低，但是当浓度增加到一定值后，表面张力随溶液浓度的增加而变化不大，此时表面活性剂从分子或离子分散状态缔合成稳定的胶束，从而引起溶液的高频电导、渗透压、电导率等各种性能发生明显的突变，这个开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC)。

（4）亲水-亲油平衡值（HLB）：系表面活性剂中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。

表面活性物质

表面活性物质

表面活性物质
1、表面活性物质：
表面活性物质是指仅有一层分子与液体表面、固体表面或气体表面接
触时，会形成一层润湿层的物质，有着优异的润湿性。

它们主要是由
分子或聚合物式分子化合物组成，其中有些分子能使水分子、气体分子、其他液体分子等与表面紧密结合，而有些分子能产生一种多层分
子结构。

表面活性物质可以分为非离子型表面活性剂和离子型表面活
性剂。

2、非离子型表面活性剂：
非离子型表面活性剂是一类润湿剂，它们主要是由烃基等分子或聚合
物组成，其能使水分子与表面紧密结合对表面形成一种润湿层，可以
加强表面间的氢键作用，形成无穷小膜。

非离子型表面活性剂在不同
表面上构筑起一种电阻润湿层，它可以大大降低表面之间的滚珠阻力，从而使液体的清洗与分散性能有明显的提高；它还可以防止水分子和
固体表面粘附，延长水对固体表面的稳定接触性，从而使固体表面不
易结垢。

3、离子型表面活性剂：
离子型表面活性剂是一类润湿剂，主要由含盐类物质（如氯化物）衍生的离子组成，其能够把水、油、气体等物质牢牢地结合在一起。

它们可以控制水溶液的表面张力和pH值，加强液体与固体之间的紧密结合，使清洗操作更加简单、富有效率。

由于离子型表面活性剂具有较强的活性，因此能够显著改善其他清洗药剂的清洗效果，使受外界影响的物体迅速、彻底地变得清洁卫生。

《表面活性剂化学》第六章习题

《表面活性剂化学》第六章习题

第六章润湿作用一、选择题1. 下列哪种现象与润湿作用无关？（）A. 液体在固体表面展开B. 液体在固体表面形成薄膜C. 液体在固体表面形成微小气泡D. 液体在固体表面形成稳定接触2. 下列哪种润湿类型描述的是液体在固体表面形成薄膜？（）A. 完全润湿B. 部分润湿C. 不润湿D. 润湿角为0°3. 下列哪种因素会影响润湿作用？（）A. 表面活性剂的浓度B. 溶质的性质C. 溶液的温度D. 所有上述因素4. 下列哪种物质不属于表面活性剂？（）A. 肥皂B. 洗发水中的活性成分C. 食盐D. 洗洁精5. 下列哪种现象是润湿作用的结果？（）A. 液体在固体表面展开B. 液体在固体表面形成薄膜C. 液体在固体表面形成微小气泡D. 液体在固体表面形成稳定接触二、填空题1. 润湿作用是指液体在固体表面展开、形成薄膜或稳定接触的过程，其目的是使液体更容易在固体表面_______、_______或_______。

2. 润湿类型分为完全润湿、部分润湿和不润湿三种，其中完全润湿是指液体在固体表面_______、_______或_______，部分润湿是指液体在固体表面形成薄膜，但不完全展开，不润湿是指液体在固体表面不展开、不形成薄膜。

3. 影响润湿作用的主要因素包括表面活性剂的浓度、溶质的性质和溶液的温度等，其中表面活性剂的浓度对润湿作用的影响最大，其次是溶质的性质和溶液的温度。

4. 表面活性剂可以提高润湿作用的效果，从而使液体更容易在固体表面_______、_______或_______，其原理是表面活性剂在固体表面形成分子层，降低液体与固体之间的表面张力，使液体更容易在固体表面_______、_______或_______。

5. 润湿作用在洗涤剂、化妆品、食品加工和医药等领域有广泛应用，如洗涤剂中的表面活性剂可以提高洗涤效果，化妆品中的表面活性剂可以提高化妆品的使用效果，食品加工中的表面活性剂可以提高食品的加工效果，医药中的表面活性剂可以提高药物的_______和_______效果。

肺表面活性物质及它们的作用

肺表面活性物质及它们的作用


二、二氧化碳的运输 1.物理溶解 5% （一）运输形式 2.化学结合 95% ① 以碳酸氢盐形式运输 88%
第一节 呼吸道与肺泡
一、呼吸道的功能 （一）呼吸道的特殊结构及功能 1、呼吸道的大气管中有软骨支撑，使它经常 保持扩张状态，所以是气体进出的通道。 2、各气管的管壁中都含有平滑肌纤维，能进行 舒缩活动，并可接受神经、体液因素调节， 能改变呼吸道的阻力，控制气体的流量。 3、鼻腔粘膜有丰富的毛细血管；呼吸道中有粘 膜组织，内含大量的粘液细胞和具有纤毛的 上皮细胞。使吸入气体在入肺前被加温、湿 润、净化。对肺组织乃至机体起保护作用。
2、影响肺换气的因素： ① 分压差 分压差 气体扩散的速率 ② 呼吸膜的厚度 扩散面积 呼吸膜的厚度 扩散面积 气体扩散速率 ③ 气体的溶解度和气体分子量 ∵气体扩散速率 = 溶解度 √ 分子量 ∴气体溶解度 气体扩散速率 分子量 气体扩散速率 ④ 肺通气量与血流量的相互关系 每分钟肺泡通气量(V)与肺血流量(Q)的比值 (V/Q)，称为通气/血流比值。
第六章
呼吸
本章重点与难点

重点： 1、肺泡膜的组成、肺泡表面张力和 肺表面活性物质及它们的作用 2、肺通气的动力以及肺通气过程原理 3、肺换气过程 4、呼吸运动的调节 难点： 呼吸节律的形成
1、呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程称 呼吸。 2、呼吸的全过程： ① 外呼吸：又叫肺呼吸 肺通气：肺与外界环境之间的气体交换过程。 肺换气：肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交 换过程。 ② 气体在血液中的运输：O2和CO2的运输 ③ 内呼吸：又叫组织呼吸，组织毛细血管血液与 组织细胞之间的气体交换过程。
1、气体分子的扩散：各种气体分子，都有通过 分子运动而均匀的分布在所在空间的倾向， 这就是气体分子的扩散。 扩散的方向：气体总是由压力高出向压力低 处扩散。 气体与液体之间也有扩散现象 ★ 溶解的气体分子从液体中逸出的力称为张力， 张力就是液体中的气体分压。 （二）气体的物理特性与扩散 溶解度 气体扩散速率D＝
第6章 两性表面活性剂

第6章 两性表面活性剂

第6章两性表面活性剂6.1 两性表面活性剂概述6.1.1 两性表面活性剂的特性两性表面活性剂的特性1.具有等电点；2.可以和所有其他类型的表面活性剂复配；3.毒性低、对皮肤眼睛刺激性小；4.耐水硬性和耐高浓度电解质性好，甚至在海水中也可以有效地使用；5.对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性；6.具有良好的乳化性和分散性；7.具有良好的润湿性和发泡性；8.有一定的杀菌性和抑霉性；9.良好的生物降解性。

6.1.2 两性表面活性剂的分类1.按阴离子部分的亲水基团分类(1)羧酸盐型(2)磺酸盐型(3)硫酸酯盐型(4)磷酸酯盐型(1)羧酸盐型（阴离子结构 -COOM）(2)磺酸盐型（阴离子结构 -SO3M）咪唑啉型结构通式3M）氨基酸型结构通式甜菜碱型结构通式咪唑啉型结构通式2.按整体化学结构分类 (1)甜菜碱型甜菜碱是在分子内以季铵盐基作为阳离子部分、以羧基作为阴离子部分的化合物。

最具代表性的结构：阴离子部分还可以是磺酸基、硫酸酯基；阳离子部分还可以是磷、硫。

(2)咪唑啉型(3)氨基酸型β-氨基丙酸型α-亚氨基羧酸型特点：对环境和生物体的安全性高，对皮肤和头发有亲和性，最好的应用前景是对安全性要求极高的化妆品。

(4)氧化胺型6.2 两性表面活性剂的性质 1.两性表面活性剂的等电点两性界面活性剂的最大特征在于它既能给出质子，又能接受质子。

以β-N-烷基氨基羧酸型两性界面活性剂为例，它在酸性及碱性介质中呈显如下的平衡:又如，甜菜碱在酸性及碱性介质中呈显如下的平衡:可见，两性表面活性剂的所带电荷随其应用介质或溶液的pH 值的变化而引起很大的不同。

在静电场中，由于电荷作用，阴离子形式存在的两性表面活性剂离子将向阳极移动，以阳离子形式存在的离子将向阴极移动。

在一个狭窄的pH值范围内，两性表面活性剂以内盐的形式存在，此时将该表面活性剂的溶液放在静电场中时，溶液中的双离子将不向任何方向移动，即分子内的净电荷为零。

此时溶液的pH值被称为该表面活性剂的等电点，确切讲应为等电区或等电带。

表面活性剂第六章+两性离子表面活性剂.

表面活性剂第六章+两性离子表面活性剂.


pH < 4 阳离子表面活性剂
pH = 4
pH > 4 阴离子表面活性剂
两性表面活性剂最突出的特性之一是它 具有两性化合物所共同具有的等电点的性质 ，这是两性表面活性剂区别于其他类型表面 活性剂的重要特点。
6.2.2临界胶束浓度与pH值的关系
两性表面活性剂的临界胶束浓度随着溶 液pH值的增加而增大。 (?)
CH 3
CH 3 C l C H 2 C O O N a R S C H 2 C H 2 C H 2 N C H 2 C O O
CH 3
二、硫酸酯甜菜碱
1. 脂肪胺（叔胺） + 氯丁醇（卤代醇）
CH 3
CH 3
R N C l(C H 2 )4 O H [R N (C H 2)4O H ]C l
CH 3
CH 3
多元酸甜菜碱衍生物 伯胺 + 过量的氯乙酸
R N H 2 C l C H 2 C O O H R N H C H 2 C O O H C l C H 2 C O O H
R－N
CH2COOH
CH2COOH
C lC H 2 C O O H R － N － C H 2 C O O H
2 阳离子型表面活性 剂
3 两性表面活性剂
非离子型
6.1 两性表面活性剂概述
广义地说：所谓两性表面活性剂，是指同时具有两种离子 性质的表面活性剂。
通常所说的两性表面活性剂，是指由阴离子和阳离子所组 成的表面活性剂。换言之，单就两性表面活性剂结构来讲， 在亲水基一端既有阳离子(+)也有阴离子(-)。
CH 3
CH 3
CH 3 H S O 3 C l R N ( C H 2 )4 O S O 3

表面活性物质

表面活性物质表面活性物质是一类具有特殊化学结构的物质，具有在界面附近改变表面或界面特性的能力。

它们在各种领域都有着重要的应用，从日常生活中的洗涤剂到工业生产中的乳化剂和分散剂。

表面活性物质的分类根据其分子结构和亲水疏水性质，表面活性物质可以分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和缓冲表面活性剂等几种类型。

•阴离子表面活性剂：在表面活性物质中占据主要地位，通常以羧酸和磺酸为基础，具有优良的去污油性能。

•阳离子表面活性剂：相对较少见，具有良好的杀菌、杀真菌和蚊虫驱避作用。

•非离子表面活性剂：由疏水性和亲水性基团组成，常用于乳化、分散和增稠。

•缓冲表面活性剂：由两种不同类型的表面活性剂分子结合而成，具有双重功能。

表面活性物质的应用日常生活中的应用在日常洗涤中，洗衣粉、洗涤液等清洁剂中含有表面活性剂，能够有效降低水的表面张力，使洗涤剂更容易渗入污垢中，实现更好的清洁效果。

工业领域中的应用在油田开采中，表面活性物质被广泛应用于减少原油和井壁之间的粘附力，改善原油开采效率；在颜料工业中，它们被用作分散剂，使颜料分散均匀、稳定；在农业领域，它们可作为农药的增效剂和湿润剂。

表面活性物质在环境中的影响尽管表面活性物质在许多方面都有着重要的应用，但如果不适当使用或排放，它们也可能对环境造成负面影响。

过量使用或非法排放表面活性物质，可能导致水体污染，影响水生生物的健康，甚至破坏生态平衡。

结语综上所述，表面活性物质作为一类具有独特特性的化学物质，在各个领域都扮演着重要的角色。

正确使用和处理表面活性物质，不仅可以带来便利，同时也需要我们对其环境影响进行重视，才能实现可持续发展的目标。

第六章表面现象

（4）吊片法：此法操作简便，其准确度可 达0.1%，所以在数据处理中不需引入校正因 子。基本的观测是；用一个显微镜盖片支持 一个弯月面，此弯月面的重量可用静法或脱 离法测定。原理公式为：W总=W片+σp 式中 p为周长。
17
表面张力的测定方法
表面张力的测定方法除了最大气泡压力法、滴重法、 环法吊片法外，还包括基于静态的方法如悬滴法、 躺滴法和基于动态的方法如流动法和毛细波法等。 悬滴法是一种应用很广的方法，只需要少量的液体， 而且适用于像高温测定或原料有反应活性这样一些 实验较困难的场合。若采用好的光学设备，则精确 度可达千分之几；躺滴法可以测定低的液—液界面 张力，此法对于测定熔融金属的表面张力也是有用 的；若研究极短时间内的表面老化和松弛效应就需 要动态法了。各种脱离法在临界点时发生的表面扩 张是动态的，但很难确定正确的表面老化时间，而 流动法和毛细波法可以解决此问题。
数学公式
σ=F/2L σ=ΔG/ΔA
单位
N·m-1
J·m-2
因为 J=N·m J/m=N
所以 N·m-1 =J·m-2
27
第二节 铺展与润湿 一、液体的铺展
铺展: 一滴液体在另一不相溶的液体表面上自动形成一层薄膜的现象.
8
二、比表面吉布斯函数
液体表面层分子所受合力不为零, 而是受到一个指向液体内 部的拉力, 导致液体表面有自动收缩的趋势, 如下图所示。
g l
• 界面层分子与内部分子 受力不同
9
若将表面积 A 列为体系状态参数之一, 则状态函数G 表示为:
G = f (Ｔ, p, A , n1 , n2 , n3 , …) (仅一个界面积发生变化的情况)
温度升高时物质的体积膨胀, 分子间相互作用减弱, 大多数物质的 表面张力减小. 3. 与相接触的物质有关

表面活性剂1概述、结构特点、分类


Cm 'H 2m '+12Br
C H 3
C H 3
2a:m=m’,Y=CH2,x+y+1=s(m-s-m); 2b: m≠m’,Y= CH2,x+y+1=s(m-s-m’);
2c:m=m’,Y=(OCH2CH2)z,x=2,y=0; 2d:m=m’,Y=CH2,O,S,N(CH3),x=y=2;
2e:m=m’,Y=C≡C,x=y=1;
部分，或称亲水部分
憎水基或亲油基：不易与水分子接近的原子团（如
碳氢链），即非极性部分，或称
疏水部分
实用文档
P390 表6－1
疏水作用（Hydrophobic Effect）
疏水基团不具有与水分子形成氢键的能力，导致其 存在于水溶液中隔断了周围水分子原有的氢键结构。 从而使得体系 ①焓增加 溶解热效应 ②熵减少 iceberg冰山结构形成（高度有序） 此二者都使体系Gibbs自由能上升。
VI．硅表面活性剂
(C H 3 )3 S i－ C H 2 C H 2 C O O N a
硅憎水性强，不长的硅链就可使化合物具有表面活性
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Ⅶ ．Bola型表面活性剂
阿卡菌细胞膜中实用的文B档ola化合物
C H 3
C H 3
Cm H 2m +1 N +
(C H 2)x Y(C H 2)y N +
2f:m=m’,Y=0,x=y=1,疏水链有酯键，以Cl-为反离子;
2g:m=m’,Y=苯乙烯基,x=y=1;
季铵盐类G实e用m文i档ni表面活性剂
Gemini型表面活性剂的特点
1、cmc低，比单链表面活性剂低1－2个数量级 2、吸附量大 3、浓度低于cmc时有时也可聚集 4、在水溶液中有丰富多彩的聚集行为

表面活性物质

• 能够去除污垢
• 能够降低水的表面张力
• 能够稳定泡沫
表面活性物质在洗涤剂中作为助洗剂
• 能够增强洗涤效果
• 能够保护纤维
表面活性物质在化妆品中的应用
表面活性物质在化妆品中作为乳化剂
表面活性物质在化妆品中作为清洁剂
• 能够稳定乳液
• 能够去除皮肤表面的油脂
• 能够包裹有效成分
• 能够保护皮肤
表面活性物质在材料加工中的应用
表面活性物质在材料加工中作为润湿剂
• 能够降低液体的表面张力
• 能够促进液体在固体表面的铺展
表面活性物质在材料加工中作为乳化剂
• 能够稳定乳液
• 能够包裹有效成分
05
表面活性物质在食品工业
中的应用
表面活性物质在食品添加剂中的应用
表面活性物质在食品添加剂中作为乳化剂
• 能够稳定乳液
• 能够包裹有效成分
• 亲水基与水相互作用，疏水基与油相互作用
表面活性物质的种类繁多
• 有阴离子、阳离子、非离子和两性离子表面活性物质
表面活性物质的分类与结构
阳离子表面活
性物质
阴离子表面活性物质
两性离子表面
活性物质
非离子表面活
性物质
• 分子结构中包含硫酸
• 分子结构中包含铵根、
• 分子结构中不含离子
• 分子结构中同时包含
• 如绿色化学、环境友好型材料等发展趋势
• 如提高生物降解性能、降低生态毒性等挑战
• 这些发展趋势有助于提高表面活性物质的应用价值和可
• 解决这些挑战有助于推动表面活性物质的科学研究和产
持续性
业发展
CREATE TOGETHER
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化学物质的表面活性与界面反应

化学物质的表面活性与界面反应化学物质的表面活性与界面反应是化学领域中一个重要的研究方向。

表面活性物质是一类具有特定化学结构的物质，具有在界面附近调控和调整界面特性的能力。

本文将探讨化学物质的表面活性与界面反应的基本概念、表面活性剂的分类和应用以及界面反应对生物和环境的影响。

一、表面活性与界面反应的基本概念1. 表面活性物质的定义与性质表面活性物质是指具有在界面上降低表面张力、改变界面性质的物质。

其分子结构通常包含亲水头基和疏水烃基。

表面活性物质可以在液体和气体、液体和固体、液体和液体的界面上降低界面张力，使其表现出润湿、乳化、稳定分散等特性。

2. 表面活性物质的分子组织表面活性物质在界面上的分子组织可以通过胶束形成来降低表面能。

在适当的浓度下，表面活性物质可以形成胶束结构，疏水烃基相互聚集在一起，亲水头基朝向溶液中心，从而实现界面的稳定和调控。

3. 界面反应的基本原理界面反应是指涉及两个物质相交界面上的化学反应。

在界面上，分子间的相互作用和扩散速率往往与体相反应有所不同。

由于表面活性物质对界面的调控能力，界面反应的速率和反应途径可以发生变化。

界面反应的研究有助于提高反应效率和理解生物、环境等复杂体系中的化学过程。

二、表面活性剂的分类和应用1. 表面活性剂的分类根据亲水性和疏水性基团的不同结构，表面活性剂可以分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂。

不同类型的表面活性剂具有不同的表面活性和应用特性，例如阴离子表面活性剂常用于洗涤剂和乳化剂，而非离子表面活性剂常用于润湿剂和分散剂。

2. 表面活性剂的应用表面活性剂广泛应用于日常生活和工业生产中。

在洗涤剂中，表面活性剂能够降低水的表面张力，使污渍与水更好地接触并去除。

在农业中，表面活性剂可用作农药和肥料的增效剂，提高施药效果。

在药物制剂中，表面活性剂常用于调整药物的生物利用度和稳定性。

三、界面反应对生物和环境的影响1. 界面反应与生物体系在生物体系中，界面反应对于生物分子的相互作用、酶催化反应和细胞信号传递等过程具有重要作用。

5讲 第6章 表面活性物质


降低表面张力能力小，多数不形成胶束； b. 因分子量高，渗透力弱； c. 起泡力差，但形成的泡沫稳定 d. 乳化能力好 e. 分散力（或凝聚力）优良 （5）氟表面活性剂 分子中部分氢原子或全部被氟取代的化学物质，如全氟辛酸 钾CF3(CF2)6COO-K+,特点： a. 比相同碳原子数表面活性大 b. 碳氟链不但憎水且憎油，能降低碳氢化合物液体的表面张力； c. 稳定性好，耐强酸、强碱、强氧化剂和高温，电镀业作铬酸 雾防逸剂。 （6）有机硅表面活性剂 活性剂中亲油基部分的碳氢链被含硅烷、硅亚甲基或硅氧烷链 取代的一类物质。特点： 有良好的润泽和乳化能力，可用于纤维与织物防水。
5. 临界胶束浓度的推算
胶束形成看成是单个分子或离子与胶束处于缔合-解离动态平 衡，于是 （1）阴离子活性剂胶束 形成方程：nA- + (n-z)C+ Anz胶束Anz-，是n个表面活性剂负离子A-和n-z个反离子C+牢固结合 的聚集体，平衡常数为： fA F [ Anz ] Kn n nz F ( f为活度系数) f A fC [ A ] [C ]
nB

def
nB cBV cB V


因气相浓度cB很小，可以忽略，所以表面过剩物质的量B 定义为：
ΓB
def nB
B 单位为molm-2。
As
表面过剩物质的量中的“过剩”可正可负，因为可为正值 即正吸附，亦可为负值即负吸附，故B可为正值也可为负值。
2. Gibbs方程推导
溶液很稀时，可用物质的量浓度cB代替活度aB， 上式变为
c ΓB RT c B T
c 0 (图 中曲线I的情况)，则B < 0，即发生负吸附； B
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jM j z A M j Aj z
z
am cm K j jz j jz a a c c jz RT Gm ln K RT [ln c ln c ] j j

RT ln c
jz 1 j
Hale Waihona Puke 引言Surface inactive substance
Surface active substance
引
表面活性物质的分子结构特征
言
（1）表面活性剂分子结构的特点是具有不对称性，即由一亲水基和另一憎水基 （或称亲油基）组成。棕榈酸钠（C15H31COONa）。双亲分子
（2）碳原子数目8~20的双亲分子，表面活性剂 碳原子数目过少，不具有聚集成胶束的能力。 碳原子数目过多，难溶于水。
6.2 表面活性剂溶液界面上的吸附
4.影响表面吸附的因素
1）分子或离子的截面积
亲水基截面积大，吸附量小。如羧酸盐的亲水基截面积较硫酸盐和 磺酸盐的小，故其吸附量要大。
憎水基结构对吸附量也有影响。由于支链结构使截面积增大，因此 饱和吸附量降低。例如：异构十二烷基苯磺酸钠的饱和吸附量小于 正十二烷基苯磺酸钠的饱和吸附量。 2）分子间相互作用 离子型表面活性剂由于存在着离子间相互排斥，使得分子平均截面 积增加，而加入中性盐后，平均截面积明显降低，这是因为过量的 反离子进入吸附层减少了吸附离子间的排斥作用。 表面活性剂憎水链长增加常使饱和吸附量有所增加，但若碳原子数 过多，饱和吸附量反而减少。这种现象可用憎水链相互作用增强及 长链卷曲来解释。
RT ln c
z 2 j
6.5 表面活性剂胶束热力学
讨论：1、当Z=0，即可有j个反离子皆连接到胶束上，则胶 束的有效电荷为零。上式变为
Gm 2RT ln cmc / 55.5 与相分离模型一致。
2、当z=j，即无反离子与胶束连接，上式变为
Gm RT ln cmc / 55.5 与相分离模型的非离子活性剂结果一致。
1）氟表面活性剂
是指表面活性剂碳氢链中的氢原子被氟原子所取代。其特 点是： 当憎水基的碳数相同，亲水基的分子相同时，其憎水憎 油性均比碳氢链强；碳原子一般不超过10个。 表面活性很高，不但会显著降低水的表面张力，也能降 低其他有机溶剂的表面张力； 化学性质极其稳定，耐强酸、强碱、高温，与强氧化剂 不起作用。可作镀铬槽中的铬酸雾防逸剂，作油类火灾 的灭火剂，作防水、防油的纺织品、纸张及皮革的表面 涂敷剂。如 CF3 CF2 6 COOK,CF3 CF2 8 CF2SO3 Na
6.1 表面活性剂的分类
常用表面活性剂类型
R-NH2· HCl CH3 | R-N-HCl | H CH3 | R-N-HCl | CH3 CH3 | R-N+-CH3Cl| CH3
伯胺盐 仲胺盐
阳离子表面活性剂
杀菌、缓蚀、防腐、织物柔 软和抗静电。
叔胺盐
季胺盐
6.1 表面活性剂的分类
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸
6.3 表面活性剂的CMC
1.CMC的基本特征
6.3 表面活性剂的CMC
6.3 表面活性剂的CMC
表面活性剂效率 使水的表面张力明显降低所需要的表面活性 剂的浓度。显然，所需浓度愈低，表面活性剂的 性能愈好。 表面活性剂有效值 能够把水的表面张力降低到的最小值。显然， 能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有 效。 表面活性剂的效率与有效值在数值上常常是 相反的。例如，当憎水基团的链长增加时，效率 提高而有效值降低。
阳离子型
1.离子型
表面活性剂 2.非离子型
阴离子型 两性型
6.1 表面活性剂的分类
表面活性剂主要亲油基
6.1 表面活性剂的分类
6.1 表面活性剂的分类
常用表面活性剂类型 RCOONa
阴离子表面活性剂 R-SO3Na
羧酸盐
磺酸盐
R-OSO3Na 硫酸酯盐 R-OPO3Na2 磷酸酯盐
如肥皂一般是含碳14～18个的羧酸盐，这类表面活性剂 一般不适用于硬水、酸性溶液和海水。 十二烷基硫酸钠是硫酸酯盐的典型代表。它具有良好的 乳化和起泡性能。 磺酸盐类表面活性剂主要有：烷基苯磺酸盐、烷基磺酸 盐、烷基萘磺酸盐。
6.4 表面活性剂聚集体的微观性质
聚集数
6.4 表面活性剂聚集体的微观性质
聚集数影响因素
6.5 表面活性剂胶束热力学
6.5 表面活性剂胶束热力学
1.相分离模型
6.5 表面活性剂胶束热力学
6.5 表面活性剂胶束热力学
6.5 表面活性剂胶束热力学
2、质量作用模型 此模型将胶束化看作是一种缔合过程，可应 用质量作用定律于此平衡
型
两性表面活性剂
CH3 | R-N+-CH2COO| CH3
甜菜碱型
6.1 表面活性剂的分类
6.1 表面活性剂的分类
6.1 表面活性剂的分类
6.1 表面活性剂的分类
6.1 表面活性剂的分类
常用表面活性剂类型
R-O-(CH2CH2O)nH
脂肪醇聚氧乙烯醚
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
6.5 表面活性剂胶束热力学
两者比较
6.6 胶束的加溶作用
6.6 胶束的加溶作用
增溶方式
6.6 胶束的加溶作用
增溶原理：是由于胶束的特殊结构提供了 从极性到非极性环境。而物质的溶解性要 求溶剂具有适宜的极性即相似相溶原理， 因此，各类极性和非极性有机溶质都可以 在胶束中找到其存身之处。
6.6 胶束的加溶作用
（2）有机物 酸、醇、 胺长链有机物降低离子型 表面活性剂CMC，提高 非离子型表面活性剂 CMC。
6.3 表面活性剂的CMC
（3）表面活性剂复配
同系物复配，CMC处于两者之间。 离子型与非离子型，CMC显著降低。 相反电荷表面活性剂混合，CMC降低效果最大。
（4）水溶性大分子
疏水性大分子，表面张力等温线出现双转折点。 临界聚集浓度cac——临界胶束浓度cmc
6.3 表面活性剂的CMC
2.影响CMC的因素
（1）疏水基相同，直链非离子型表面活性剂的CMC比离子型 表面活性剂小两个数量级。
（2）同系物中，碳原子数越多，CMC越低。
lgCMC=A+Bn
（3）憎水基带有分支结构时，CMC升高。 （4）憎水基的化学组成 碳氟链的CMC比碳氢链小
（5）不同亲水基团对CMC影响较少；
6.2 表面活性剂溶液界面上的吸附
1、非离子型表面活性剂
C2 d 1 d 1 2 ,A RT dC2 RT d ln C2 L 2
2、离子型表面活性剂
d 2 RT d ln C
6.2 表面活性剂溶液界面上的吸附
3.－c曲线 由－c关系曲线及吉布斯吸附关系式可得。
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
6.1 表面活性剂的分类
6.1 表面活性剂的分类
6.1 表面活性剂的分类
琥珀酸酯磺酸钠(OT)
6.1 表面活性剂的分类
特殊类型的表面活性剂
6.4 表面活性剂聚集体的微观性质
预胶束——球状——棒状——盘、层状
6.4 表面活性剂聚集体的微观性质
胶束(micelle)形态
近期的研究表明,胶束的形态除与表面活性剂的浓度有关 外,更多的是取决于表面活性剂的几何形状、亲水基与憎 水基截面积的相对大小。其一般规律是 1）、具有单链憎水基和较大极性基的分子或离子容易 形成球状胶束； 2）、具有单链憎水基和较小极性基的分子或离子容易 形成棒状胶束。对于离子型活性剂，加入反离子将促使 棒状胶束形成； 3）、具有较小极性基的分子或离子容易形成层状胶束。
6.5 表面活性剂胶束热力学
整理可得
nGm ,CH 2 GW k ln 55.5 RT
ln cmc A Bn
RT
B值表示憎水基中一个次甲基由水环境转移到胶束时自由能 的变化。从实验结果得出B皆为负值，说明次甲基是促进胶 束化的，即cmc随憎水链长增加而减少。 A值反映亲水基由水环境转移到胶束时的自由能变化，实验 结果得出A为正值，说明亲水基时对抗胶束化的。
RT ln cmc ln 55.5
Gm GCH GW n 1 GCH G G CH3 W 2 nGCH G G G CH3 CH 2 W 2 nGCH k G W RT ln cmc ln 55.5 2
第六章 表面活性物质
引
溶质对表面张力的影响
a: 溶液的表面张力随浓度增加而缓慢 增大 表面惰性物质：无机酸、碱、 盐和多羟基有机物 (如蔗糖、甘露醇 等) 。 b. 溶液表面张力随浓度增加而逐渐减 小。 表面活性物质：低分子量的极性有机 物，如：醇、醛、 酸、酯、胺等（助 表面活性剂）。 C.当浓度很小时，溶液的表面张力便 急剧减小，但减小到一定值后就不再 随浓度增加而变化。 表面活性剂：具有长碳链（碳原子数 大于8）的极性有机化合物。
3、令k=1-z/j，k称为反离子结合度。当k=1，表示全结合 ；当k=0，表示无结合。
6.5 表面活性剂胶束热力学
z z ln cmc Sm (2 ) R ln cmc-(2- ) RT j j T

z 2 ln cmc H m (2- ) RT j T
6.3 表面活性剂的CMC
3.Krafft点和浊点
6.3 表面活性剂的CMC
6.3 表面活性剂的CMC
6.3 表面活性剂的CMC