第二章 表面活性剂的作用原理

目录
01.
02.
03.
表面活性剂的分 子结构：具有亲 水基团和亲油基 团
吸附作用原理： 亲水基团与水分 子结合，亲油基 团与油分子结合
吸附效果：降低 液体表面张力， 提高液体的润湿 性和渗透性
应用领域：洗涤 剂、乳化剂、分 散剂等
表面活性剂的吸附作用：表面活性剂分子在固体表面形成单分子层，降低表 面张力
润湿温度：温度 越高，表面活性 剂的润湿速率越 快
润湿环境：不同 的润湿环境，如 空气、水、油等， 对润湿速率的影 响不同
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表面活性剂的分 子结构：亲水基 团和亲油基团
乳化作用的原理： 表面活性剂的亲 水基团与水分子 结合，亲油基团 与油分子结合， 形成乳状液
乳化剂的选择： 根据油和：乳化剂的乳化 能力会影响乳状液的稳定性
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乳化剂的乳化温度：乳化剂的乳化 温度会影响乳状液的稳定性
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降低界面张力：表面活性剂能够降低 油水界面张力，使油水混合更加容易。
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形成胶团：表面活性剂在油水界面上 形成胶团，将油滴包裹起来，使其分 散在水中。
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乳化稳定性：表面活性剂的乳化作用 能够提高乳状液的稳定性，使油滴在 水中保持均匀分布。
01 表面活性剂降低表面张
力，使液体更容易铺展 在固体表面
03 液体在固体表面形成薄
层，增加液体与固体的 接触面积
表面活性剂形成胶团， 02
吸附在固体表面，降低 表面能
液体在固体表面形成均 04
匀的薄膜，提高润湿效 果
接触角：液体与 固体表面之间的 夹角
润湿角：液体与 固体表面之间的 夹角，表示液体 在固体表面的润 湿程度

浓度越大。 如：
1-十四烷基硫酸钠， CMC：2.4×10-3 mol/L 2-十四烷基硫酸钠， CMC：3.3×10-3 mol/L 3-十四烷基硫酸钠， CMC：4.3×10-3 mol/L 4-十四烷基硫酸钠， CMC：5.2×10-3 mol/L
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
4）碳氢链中其它取代基的影响 随着碳氢链中极性基团数量的增加、亲水性的 提高，表面活性剂的临界胶束浓度增大。
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
8）无机强电解质对胶束形成的影响 无机盐的添加会使离子型表面活性剂的临界胶束
浓度降低，而对非离子型表面活性剂则影响不 大。
2.1.5 胶束的形状和大小
表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓 度时，其非极性部分会自聚，形成聚集体，使憎 水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为 胶束。随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束 可呈现球状、棒状、层状或块状等多种形状。
表面活性剂应用导论—第2章
• 轻化工程专业 • 丁斌
第2章 表面活性剂的基本原理
2.1 表面活性剂胶束 2.2 表面活性剂结构与性能的关系
2.1.1 自聚
表面活性剂在界面上吸附一般为单分子层，当 表面吸附达到饱和时， 表面活性剂分子不能继 续在表面富集，而疏水基的疏水作用仍竭力促 使其逃离水环境，为满足这个条件，表面活性 剂分子在溶液内自聚，即疏水基向里靠在一起 形成内核，远离水环境；而亲水基朝外与水相 接触。
性剂，比相同碳原子(CH2基团)数的直链化合 物的临界胶束浓度大得多。 如：
二正辛基琥珀酸酯磺酸钠，CMC：6.8×10-4 mol/L 二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠，CMC：2.5×10-3
mol/L
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素

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。

温度升高，表面张力(界面张力)下降。当达到临界 温度Tc时，界面张力趋向于零。
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2.1.1 表面张力和表面自由能 —表面张力及其影响因素
（3）压力的影响
表面张力一般随压力的增加而下降。因为压力增加，气相 密度增加，表面分子受力不均匀性略有好转。另外，若是气相 中有别的物质，则压力增加，促使表面吸附增加，气体溶解度 增加，也使表面张力下降。

在没有外力的影响或影响不大时，液 体总是趋向于成为球状。即使施加外 力后能将水银珠压瘪，一但外力消失， 它便会自动恢复原状。

如水面漂浮物、空气中的气泡、叶子 上的露珠。
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现象3：
在金属线框中间系一线圈，一起浸 入肥皂液中，然后取出，上面形成 一液膜，见a图。 如果刺破线圈中央的液膜，线圈内 侧张力消失，外侧表面张力立即将 线圈绷成一个圆形，见b图，
这时
f ＝ 2 γl
l是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边 界总长度为2l，比例系数γ表示垂直通过液面上
任一单位长度，与液面相切的收缩表面的力， 简称为表面张力，其单位通常为mN/m。
液体的表面张力
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2.1.1 表面张力—表面张力的能量表达
由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把 分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服系统 内部分子之间的作用力，对系统做功。 温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dA所需要 对系统作的功，称为表面功。用公式表示为：
a. 溶液表面表面活性剂分子的定向排列
b. 溶液内部表面活性剂胶束的形成
表面活性剂分子在表面的吸附和胶束形成示意图
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2.2 表面活性剂胶束
2.2.1 胶束的形成 2.2.2 临界胶束浓度 2.2.3 胶束的形状和大小 2.2.4 胶束作用简介