表面活性剂和液晶
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1.表面活性剂定义:在加入量很少时即能明显降低溶剂表面张力,改变物系的界面状态,能够产生润湿,乳化,起泡,增溶及分散等一系列作用,从而达到实际应用的要求的一类物质。
2.表面活性剂的分类:按离子类型:1.阴离子表面活性剂2.阳离子表面活性剂3.两性表面活性剂按亲水基结构:1.羧酸盐类2.磺酸盐类3.硫酸酯盐类4.磷酸酯眼泪5.胺盐类6.季铵盐7.鎓盐类8.多羟基型9.聚氧乙烯型3.表面活性,表面活性物质,表面活性剂:表面活性:使溶剂表面张力降低的性质表面活性物质:具有表面活性的物质表面活性剂:一类表面活性物质,其在浓度极低时能明显降低溶液表面张力的物质4.表面活性如何表征:溶质在表面发生吸附,使溶液表面张力降低5.表面活性剂的两大性质:1.降低表面张力2.形成胶束6.什么是临界胶束浓度及其测定方法:临界胶束浓度:开始形成胶束的最低浓度测定方法:1.表面张力法2.电导法3.增溶作用法4.染料法5.光散射法7.什么是表面活性剂的HLB值,有什么意义HLB值:亲水亲油平衡值意义:HLB值越大,亲水性越强;HLB只越小,亲油性越强8.影响表面活性剂性能的结构因素包括哪些方面?表面活性剂分子形态,分子量和其润湿去活能力的关系?因素包括:亲水基;疏水基;分子形态;分子大小。
分子形态的影响:1.亲水基位于分子中间时,润湿性能比位于分子末端强,亲水基在末端的去活力强;2.亲油基团中带分子结构的具有较好的润湿和渗透性能,但去活力较小分子大小的影响:分子量大的洗涤,分散,乳化性能好;分子量少的润湿,渗透作用好。
9.表面张力的定义:作用在表面单位长度边缘上的力。
10.表面张力的测定方法:滴重法;毛细管上升法;环法;吊片法;最大气泡法;滴外形法。
11.表面活性剂的结构特征:由一部分疏水基团和一部分亲水基团构成,这两部分处于表面活性剂分子两端形成不对称的结构,疏水基团由疏水亲油的非极性碳氢链构成,亲水基团由亲水疏油的极性基团构成。
一、名词解释1.表面与界面:界面是指物质的相与相之间的交界面(约几个分子厚的过渡区)。
若其中一项为气体,这种界面通常称为表面。
2.表面活性剂:表面活性剂是这样一种物质,它活跃于表面和界面上,具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。
在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体,从而具有一系列应用功能。
3.表面活性:这种因表面正吸附而使液体表面张力降低的性质称为表面活性。
表面活性剂所具有的润湿和反润湿,渗透和防水,乳化和破乳,分散和凝聚,起泡和消泡,洗涤,抗静电,润滑以及增溶等一系列作用称为表面活性。
4.临界胶束浓度(cmc):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(critical micelle concentration, cmc)。
5.Krafft点与浊点:对离子型表面活性剂,在温度较低时,表面活性剂的溶解度一般都较小,当达到某一温度时,表面活性剂的溶解度突然增大,这一温度被称为Krafft点。
对非离子型表面活性剂则不同,它存在浊点(cloud point),即一定浓度的表面活性剂溶液在加热过程中,表面活性剂突然析出使溶液浑浊的温度点。
6.特劳贝(Traube)规则:在稀水溶液中,当c很小时,γ-c略成直线,每增加一个一CH2一基团时,其负斜率约为原来的三倍。
7.效率和有效值:表面活性剂的效率(efficiency)由测定表面活性剂使水的表面张力明显下降至一定值时的所需浓度来度量的。
有效值(effectiveness) 是表面活性剂能使溶液的表面张力降低到可能达到的(一般在cmc附近)最小值(γcmc)。
8.酸值:是指中和1克脂肪中的游离脂肪酸所需的氢氧化钾的毫克数。
9.皂化值:是指水解1克油脂所需要氢氧化钾的克数。
10.冰山结构(iceberg sturcture):表面活性剂溶于水后,使水中原来的氢键结构重新排列,亲油基周围也形成一“整齐结构”,即所谓“冰山结构”。
表面活性剂的七大作用!1润湿作用要求:HLB:7-9所谓润湿即固体表面吸附的气体为液体所取代的现象, 能增强这一取代能力的物质称为润湿剂。
润湿一般分为三类∋接触润湿一沾湿( 浸入润湿一浸湿( 铺展润湿一铺展。
其中铺展是润湿的最高标准, 常以铺展系数) 作为体系之间润湿性能的指标。
此外, 接触角大小也是润湿好坏的判据使用表面活性剂可以控制液、固之间的润湿程度。
农药行业中在粒剂及供喷粉用的粉剂中,有的也含有一定量的表面活性剂,其目的是为了提高药剂在受药表面的附着性和沉积量,提高有效成分在有水分条件下的释放速度和扩展面积,提高防病、治病效果。
在化妆品行业中,做为乳化剂是乳霜、乳液、洁面、卸妆等护肤产品中不可或缺的成分。
2胶束与增溶作用要求:C>CMC ( HLB13~18)表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。
当其浓度高于CMC值时,表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。
增溶体系为热力学平衡体系;CMC越低、缔合数越大,增溶量(MAC)就越高;温度对增溶的影响:温度影响胶束的形成,影响增溶质的溶解,影响表面活性剂的溶解度离子型表面活性剂的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft点, Krafft点越高,其临界胶束浓度越小。
对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂,温度升高到一定程度时,溶解度急剧下降并析出,溶液出现混浊,这一现象称为起昙,此温度称为昙点。
在聚氧乙烯链相同时,碳氢链越长,浊点越低;在碳氢链相同时,聚氧乙烯链越长则浊点越高。
非极性有机物如苯在水中溶解度很小, 加入油酸钠等表面活性剂后, 苯在水中的溶解度大大增加, 这称为增溶作用。
增溶作用与普通的溶解概念是不同的, 增溶的苯不是均匀分散在水中, 而是分散在油酸根分子形成的胶束中。
经X射线衍射证实, 增溶后各种胶束都有不同程度的增大, 而整个溶液的的依数性变化不大。
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。
绪论1.表面活性物质:凡是能降低溶剂表面张力的物质——有机酸、醇、醛溶液2.非表面活性物质:不能降低溶剂表面张力的物质——NaCl、Na2SO4等3.表面活性剂:在浓度很低时能大大降低溶剂的表面张力,在浓度达到一定值时,随浓度的增加,表面张力不再变化或变化不明显的物质——C8以上有机酸、有机胺盐、磺酸盐、苯磺酸盐4.表面活性剂的功能:①在表(界)面上吸附,形成吸附膜②在溶液内部自聚,形成胶团5.表面活性剂分类:⑴阴离子型:极性基带负电——羧酸盐(RCOO-M+)、磺酸盐(RSO3-M+)、硫酸酯盐(ROSO3-M+)、磷酸盐(RPO4-M+)⑵阳离子型:极性基带正电——季铵盐(RN+R’3 A-)、胺盐(RnNHm+A-,m=1~3,n=1~3)⑶两性型:正电性基团主要为氨基、季铵基,负电性基团主要是羧基和磺酸基。
氨基酸型:R-NH(CH2)n-CH2COO- 甜菜碱型:RN+(CH3)2CH2COO-咪唑啉型:N----CH2----CH2|| |R——C————-N+——CH2CH2OH|CH2COO-⑷非离子型:极性基不带电①多元醇类化合物(蔗糖酯型、甘油酯型、失水山梨醇脂肪酸酯——司盘)②聚乙二醇型(OP型——烷基酚聚氧乙烯醚平平加型——脂肪醇聚氧乙烯醚吐温型——聚山梨酯)⑸混合型:两种亲水基团,一种带电,一种不带电醇醚硫酸盐 R(C2H4O)nSO4Na6.表面张力:作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力(N/m)第一章表面活性剂的功能及其作用1.临界溶解温度(Tk 克拉夫特点):离子型表面活性剂在水中的溶解度随温度的上升逐渐增加,当达到某一特定温度时,溶解度急剧陡升,该温度称为临界溶解温度2.Sa的浊点:非离子表面活性剂在水中的溶解度随温度的上升而降低,升至某一温度,溶液出现浑浊,经放置或离心可得到富胶团和贫胶团两个液相,这个温度称为该Sa的浊点(Tp)亲水基相同时,亲水基增加,亲水性升高,浊点升高;亲水基加成数固定,碳增加,亲油性升高,浊点降低。
液晶乳化剂和液晶化妆品一、液晶化妆品的定义液晶是介于液体和固体之间的中间态,又被称为介晶态。
具有热力学稳定性,是一种不完全溶解状态,具有结构上的有序性和流动性。
含有液晶结构的O/W 化妆品乳液即所谓的液晶化妆品,化妆品乳液中的水和表面活性剂间的微弱相互作用可以使得乳液中形成一定量和具有一定顺序的离液型液晶,这样的液晶结构常常有强烈的双折射性且对温度敏感。
[1] 液晶可分为:热致变性液晶和离液型液晶。
热致变性液晶,通过加热某组分,使之从固体晶体到不稳定;离液型液晶,利用水和表面活性剂的相互作用控制,在一定范围和浓度内得到。
最常见的溶致液晶是由水和“双亲”性分子所组成。
双亲分子缔合使体系自由能减小,极性基团靠电性的相互作用被此缔合形成层状结构的亲水层,非极性基团因范德华力缔合形成非极性碳氢层,这样即构成层状液晶结构。
随着溶致液晶组成的变化,分子进一步组成聚集体(胶束),周围的溶剂(水、有机物)参与缔合,可以构成各种溶致液晶相。
[2-3] 表面活性剂在水中形成介晶态的整个过程如下所示:固体晶态—层状液晶(净相)—≥立方状液晶(立方型)—≥六方状液晶(中间态) —胶束溶液二、乳液中液晶结构乳液中主要有两种层状液晶结构:封闭的球状液晶结构olcosomes(即油脂体)和非封闭带状或片状hydrosomes(水相液晶),在不同的2种溶液中共存,如下图。
[4]三、液晶乳液的优点1)增加乳状液的稳定性油滴周围的多层结构在流变性上起到了阻碍凝聚的作用,而且两个油滴之间的V anderwaalS力变得很低,由于液晶高度的塑变性,层状胶网也可减缓油滴的移动。
[3]2)增强保湿性油滴周围的层状液晶相和水中的胶网状结构都含有溶胀了水的多层结构,O/W乳状液中高达总水量的50%的水存在于这样的结构中。
当涂用在皮肤上时,这样的水分不容易立即挥发从而达到充实长久的效果。
Suzuki通过活体试验法证明了这样的结构表现出比没有这种结构的乳状液有增加3倍的皮肤保湿效果。
大 学 化 学Univ. Chem. 2024, 39 (4), 114收稿:2023-09-10;录用:2023-10-30;网络发表:2023-11-22*通讯作者,Emails:**************.cn(马莹);************.cn(杜娜)基金资助:山东省本科教学改革研究项目(Z2021039)•专题• doi: 10.3866/PKU.DXHX202309033 表面活性剂溶致液晶的表征及相图绘制姜渝凯,王一涵,张云恺,尉云平,马莹*,杜娜*山东大学化学与化工学院,胶体与界面化学教育部重点实验室,济南 250100摘要:该实验以离子型表面活性剂C 14TAB-水二元体系为研究对象,通过偏光显微镜和目视观察法详细研究体系的各向同(异)性、双折射、偏光织构等光学性质和相行为,利用小角X 射线散射(SAXS)技术表征溶致液晶相的结构和参数,并绘制其二元相图。
该实验在原有综合化学实验的基础上拓展研究体系,降低实验成本,提升实验准确性,可帮助学生在了解溶致液晶表观性质的基础上,进一步认识其微观结构,掌握表征技术的原理和方法,激发学生对物理化学实验的兴趣,有助于学生科学逻辑思维的拓展和实验技能的提高。
关键词:溶致液晶;表面活性剂;双折射;小角X 射线散射中图分类号:G64;O6Characterization and Phase Diagram of Surfactant LyotropicLiquid CrystalYukai Jiang, Yihan Wang, Yunkai Zhang, Yunping Wei, Ying Ma *, Na Du *Key Laboratory of Colloid and Interface Chemistry (Ministry of Education), School of Chemistry and Chemical Engineering, Shandong University, Jinan 250100, China.Abstract: Based on the binary system of ionic surfactant C 14TAB and water, the optical properties and phase behavior of them including isotropy/anisotropy, birefringence, and optical texture are studied by polarized light microscopy and visual observation. The structure and parameters of the lyotropic liquid crystal phase are characterized by small angle X-ray scattering (SAXS), and the binary phase diagram is constructed. This experiment expands the research system, reduces the experimental cost, and improves the experimental accuracy based on the original comprehensive chemistry experiment. It is helpful to understand the microstructure and properties of lyotropic liquid crystals; master the principles and methods of characterization techniques; stimulate the interests of students in physical chemistry. Further, it contributes to help students expand their scientific logic and improve their experimental skills.Key Words: Lyotropicliquid crystal; Surfactant; Birefringence; Small angle X-ray scattering表面活性剂溶致液晶的表征及相图绘制[1]是我们在近期实验教学中设计和改进的一个实验项目,适用于物理化学实验或综合化学实验。