表面活性剂在溶液表界面上的吸附

表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的吸附与吸附动力学表面活性剂的吸附与吸附动力学表面活性剂是一类能够在液体表面或液体与固体界面活跃积聚的分子，它们能够显著降低液体的表面或界面能，改变液体的性能和行为。

在化学教案中，学习表面活性剂的吸附与吸附动力学是非常重要的。

本文将从理论与实际应用两个方面，详细讨论表面活性剂的吸附特性以及相关的吸附动力学过程。

一、表面活性剂的吸附特性1. 表面活性剂的吸附现象在液体表面或液体与固体界面上，表面活性剂能够积聚并形成一个吸附膜。

这种吸附现象是由于表面活性剂分子的两个部分具有亲水性和疏水性，同时受到表面张力和胶束形成的影响。

表面活性剂的亲水性基团能够与水分子形成氢键，而疏水性基团则倾向于与油脂分子或固体表面发生疏水作用。

2. 吸附等温线与吸附量吸附等温线是描述表面活性剂吸附过程的一种图形表示。

它反映了吸附剂浓度与吸附剂在界面上的浓度之间的关系。

吸附等温线可以分为不可逆吸附、可逆吸附和亲和吸附等几种类型。

吸附量指的是单位面积或体积上表面活性剂的质量或摩尔浓度。

3. Langmuir吸附模型Langmuir吸附模型是最常用的描述表面活性剂吸附特性的模型之一。

该模型假设吸附在固体表面上的表面活性剂分子与其他表面活性剂分子无相互作用，并且吸附速率与脱附速率相等。

根据该模型，吸附等温线呈现出一个饱和吸附的曲线。

二、表面活性剂的吸附动力学1. 吸附速率与扩散表面活性剂吸附动力学过程中，吸附速率和脱附速率是非常重要的参数。

吸附速率受到扩散的影响，它可以通过Fick扩散定律来表达。

Fick扩散定律描述了物质在浓度梯度下的传输速率，即吸附剂分子自由扩散到界面上的速度。

2. 吸附动力学理论Michaelis-Menten动力学模型是描述表面活性剂吸附动力学过程的一种常用模型。

该模型假设表面活性剂在界面上的吸附速率与吸附剂分子浓度之间存在一个饱和性关系，且吸附速率正比于吸附剂分子与界面的亲和力。

实验二表面活性剂在固-液界面吸附量的测定一、实验目的：1.了解固体-溶液界面的吸附作用。

2.掌握测定十二烷基苯硫酸钠在高龄土上的吸附量的方法。

二、基本原理：多孔性、比表面较大的固体吸附剂。

入高龄土、活性炭、硅胶在溶液中皆有较强的吸附能力。

这种吸附能力常用吸附量来表示，吸附量可以根据吸附前后溶液浓度的变化来计算。

即：mV CCO )(-=Γ式中Γ为吸附量，通常指每克吸附剂上吸附物质的摩尔数；C O为吸附前溶液的浓度；C为吸附平衡时溶液的浓度V为溶液的体积；m为吸附剂的重量。

本实验所采用的方法是静吸附实验的方法，所谓静吸附实验。

是把一定量的吸附剂固体颗粒与一定体积的表面活性剂溶液(通常是硫酸盐溶液)一起放在玻璃烧杯中或三角烧瓶中，在规定的温度下振荡一定时间。

当达到吸附平衡后结束振荡，并把溶液连同固体一起在离心机中离心一段时间，然后将矿物层以上的液体取出并彻底混合后，分析上层清液中硫酸盐的浓度。

最后，根据最初和最后的浓度差计算表面活性剂的吸附量。

测定表面活性剂浓度的方法是对抗作用滴定法。

这种滴定法取决于滴定剂阳离子表面活性剂与亚甲基兰指示剂-阴离子表面活性剂的络合物的定量反应。

阴离子表面活性剂与碱性染料(如亚甲基兰)易形成色络合物，这种络合物溶于有机溶剂(如氯仿)并使之着色。

当滴入阳离子表面活性剂如溴代-十六烷基三甲基铵时，它与这种络合物的反应生成阳离子表面活性剂-阴离子表面活性剂的络合物，而游离出亚甲基兰。

这些游离的亚甲基兰转入水相并使之着色，当两相色密度相同时取为滴定终点。

三、仪器和药品：1.仪器：振荡机、离心机、250ml具塞锥形瓶一个；150ml具塞锥形瓶二个；25ml、20ml和15ml移液管各一支。

2.药品：亚甲基兰指示剂；溴代十六烷基三甲基铵溶液(0.005M)；十二烷基苯硫酸钠溶液；高龄土；氯仿(CHCl3)四、实验步骤：1.称取一克高龄土，放入干燥的250ml具塞锥形瓶中，加入100ml十二烷基苯硫酸钠溶液，摇匀后，在振荡机上振荡15分钟达到吸附平衡。

表面活性剂水溶液的特性1、表面活性剂在界面上的吸附表面活性剂分子中具有亲油基和亲水基，为两亲分子。

水是强极性液体，当表面活性剂溶于水中时，根据极性相似相引﹑极性相异相斥原理，其亲水基与水相引而溶于水，其亲油基与水相斥而离开水，结果表面活性剂分子（或离子）吸附在两相界面上，使两相间的界面张力降低。

表面活性剂分子（或离子）在界面上吸附越多，界面张力降低越大。

2、吸附膜的一些性质吸附膜的表面压力：表面活性剂在气液界面吸附形成吸附膜，如在界面上放置一无摩擦可移动浮片，以浮片沿溶液面推动吸附质膜，膜对浮片产生一压力，此压力称为表面压力。

表面黏度：与表面压力一样，表面黏度是由不溶性分子膜表现出的一种性质。

以细金属丝悬吊一白金环，令其平面接触水槽的水表面，旋转白金环，白金环受水的黏度阻碍，振幅逐渐衰减，据此可测定表面黏度，方法是：先在纯水表面进行实验，测出振幅衰减，然后测定形成表面膜后的衰减，从两者的差值求出表面膜的黏度。

表面黏度与表面膜的牢固度密切有关，由于吸附膜有表面压力和黏度，它必定具有弹性。

吸附膜的表面压力越大，黏度越高，其弹性模量就越大。

表面吸附膜的弹性模量在稳泡过程中有重要意义。

3、胶束的形成表面活性剂的稀溶液服从理想溶液所遵循的规律。

表面活性剂在溶液表面的吸附量随溶液浓度增高而增多，当浓度达到或超过某值后，吸附量不再增加，这些过多的表面活性剂分子在溶液内是杂乱无章的，抑或以某种有规律的方式存在。

实践和理论均表明，它们在溶液内形成缔合体，这种缔合体称为胶束。

临界胶束浓度：表面活性剂在溶液中形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。

4、亲水亲油平衡值HLB是hydrophile lipophile balance的缩写，表示了表面活性剂的亲水基团和亲油基团具有的亲水亲油平衡值，即表面活性剂HLB值。

HLB值大，表示分子的亲水性强，亲油性弱；反之亲油性强，亲水性弱。

HLB值是个相对值，故在制定HLB值时，作为标准，规定无亲水性能的石蜡的HLB值为0，而水溶性较强的十二烷基硫酸钠的HLB值为40。