表面活性剂第四章
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第四章表面活性剂第一节概述一、表面活性剂的概念一定条件下的任何纯液体都具有表面张力,20℃时,水的表面张力为72.75mN·m-1。
当溶剂中溶入溶质时,溶液的表面张力因溶质的加入而发生变化,水溶液表面张力的大小因溶质不同而改变,如一些无机盐可以使水的表面张力略有增加,一些低级醇则使水的表面张力略有下降,而肥皂和洗衣粉可使水的表面张力显著下降。
使液体表面张力降低的性质即为表面活性。
表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。
此外,作为表面活性剂还应具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡和起泡等应用性质,这是与一般表面活性物质的重要区别。
二、表面活性剂的结构特征表面活性剂分子一般由非极性烃链和一个以上的极性基团组成,烃链长度一般在8个碳原子以上,极性基团可以是解离的离子,也可以是不解离的亲水基团。
极性基团可以是羧酸及其盐、磺酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐﹑磷酸酯基﹑氨基或胺基及它们的盐,也可以是羟基、酰胺基、醚键﹑羧酸酯基等。
如肥皂是脂肪酸类(R-COO-)表面活性剂,其结构中的脂肪酸碳链(R-)为亲油基团,解离的脂肪酸根(COO-)为亲水基团。
三、表面活性剂的吸附性1.表面活性剂分子在溶液中的正吸附表面活性剂在水中溶解时,当水中表面活性剂的浓度很低时,表面活性剂分子在水-空气界面产生定向排列,亲水基团朝向水而亲油基团朝向空气。
当溶液较稀时,表面活性剂几乎完全集中在表面形成单分子层,溶液表面层的表面活性剂浓度大大高于溶液中的浓度,并将溶液的表面张力降低到纯水表面张力以下。
表面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为正吸附。
正吸附改变了溶液表面的性质,最外层呈现出碳氢链性质,从而表现出较低的表面张力,随之产生较好的润湿性、乳化性、起泡性等。
如果表面活性剂浓度越低,而降低表面张力越显著,则表面活性越强,越容易形成正吸附。
因此,表面活性剂的表面活性大小,对于其实际应用有着重要的意义。
第四章表面活性剂溶液中的分子有序组合体一、选择题1. 表面活性剂在溶液中形成分子有序组合体的结果不包括以下哪项?()A. 溶液粘度增加B. 溶液导电性增加C. 溶液表面张力降低D. 溶液的透明度增加2. 胶束是由表面活性剂分子在溶液中自发形成的球形结构,其亲水基团通常位于()。
A. 内部B. 外部C. 表面D. 内部和外部3. 下列哪种因素是影响胶束形成的主要因素?()A. 温度B. pH值C. 表面活性剂的浓度D. 所有上述因素4. 反胶束与胶束的主要区别在于:()A. 反胶束在水中形成,胶束在油中形成B. 反胶束的亲水基团在外,胶束的亲油基团在外C. 反胶束的尺寸比胶束大D. 反胶束的形状是球形的,胶束的形状是棒状的5. 在表面活性剂溶液中,分子有序组合体的形成通常会导致以下哪种现象?()A. 溶液的透明度增加B. 溶液的透明度降低C. 溶液的折射率增加D. 溶液的折射率降低二、填空题1. 表面活性剂在溶液中形成的分子有序组合体包括______、______和______等结构。
2. 胶束的形成是表面活性剂分子在溶液中达到一定浓度后,其______部分相互吸引,形成______结构的过程。
3. 反胶束是一种特殊的分子有序组合体,其______部分朝向溶剂,而______部分朝向内部空腔。
4. 分子有序组合体的形成受多种因素影响,其中______和______是两个关键因素。
5. 胶束的临界胶束浓度(CMC)是指表面活性剂在溶液中开始形成______的______浓度。
三、简答题1. 简述表面活性剂在溶液中形成分子有序组合体的过程,包括形成的原因、条件和结构类型。
2. 解释胶束的形成机制及其对溶液性质的影响,包括表面张力、粘度和导电性的变化。
3. 简述反胶束的结构特点及其在药物输送中的应用,包括其内部空腔的大小、形状和表面活性剂的选择。
4. 影响分子有序组合体形成的主要因素有哪些?请分别说明这些因素是如何影响吸附过程的。