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第一章:表面活性劑的概述1.表面活性劑的定義:在濃度很低時(shí),能大大地降低溶劑的表面張力,當(dāng)濃度達(dá)到一定值時(shí),隨濃度的增加,表面張力不再變化或變化不明顯。Surface active agent (surfactant)Definition:At low concentration, the substance can sharply reduce the surface tension of the solvent; when the concentration reaches a certain value, the surface tension of the solvent has no change or does not change significantly with increasing the concentration of this substance。2. 表面活性劑的兩親結(jié)構(gòu):(1).溶液表面的吸附(2).溶液內(nèi)部膠團(tuán)的形成Amphiphilic characteristics of surfactants:(1)Adsorption on solution surface,(2)Micelle formed in the solution .3.表面張力的定義:垂直通過(guò)液體表面上任一單位長(zhǎng)度,與液面相切收縮液體表面的力。 表面張力的作用示意圖Surface tension the force per length that brings about the contraction of liquid surface4. 影響表面張力的因素:不同物質(zhì),分子間的作用力不同,分子間的作用力越大,相對(duì)應(yīng)的表面張力就越大。(1)體系的影響 不同種類的物質(zhì),其表面張力有何規(guī)律?通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),各類液體的表面張力的數(shù)值分布在0.1103 mN/N數(shù)量級(jí)。最低液體的表面張力是1K時(shí)液氮的表面張力,其值為0.365 mN/N,最高液體的表面張力是1550時(shí)鐵的表面張力,其值為1880 mN/N所有物質(zhì)中,表面張力有如下規(guī)律:金屬化合物 離子鍵化合物 極性物質(zhì) 非極性物質(zhì)(2)溫度 一般來(lái)說(shuō),同一物質(zhì),表面張力隨溫度的升高而減小All substances, surface tension has the following rules: metallic bond g ionic bond g polar bond g nonpolar bond Effect of temperature :Generally speaking, for the same substance: Temperature 越高 surface tension越低5.常見(jiàn)的表面現(xiàn)象:(1.)液體的曲率與附加壓力 不同類型的液體在容器中,液體的彎曲程度也不同,為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象?R1R11R2,R 0 液面呈現(xiàn)凸液面R CMC時(shí) 膠團(tuán)多為層狀,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)反膠團(tuán)(2)臨界排列參數(shù)法 上面的方法只能粗略的判斷膠團(tuán)的形狀,為了更詳細(xì)地、準(zhǔn)確地判斷膠團(tuán)的形狀,人們對(duì)表面活性劑的溶液性質(zhì)進(jìn)行了大量研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),膠團(tuán)的形狀 取決于表面活性劑的幾何形狀,特別是親水基、親油基在溶液中各自橫截面積的相對(duì)大小。Isrealachvili定義了臨界排列參數(shù)P:中: V表示表面活性劑分子疏水部分體積 A0表示表面活性劑疏水鏈最大長(zhǎng)度Lc表示表面活性劑親水基面積通過(guò)對(duì)不同P值的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),P值不同,發(fā)現(xiàn)膠團(tuán)的性狀也不同,但基本遵循以下規(guī)律:P0.33時(shí),易形成球形或橢球形膠團(tuán) 0.33P0.5時(shí),易形成較大的棒狀或柱狀膠團(tuán) 0.51.0時(shí),易形成反膠團(tuán)(3) 結(jié)構(gòu) 具有較小親水基的分子,帶有兩個(gè)疏水尾巴的表面活性劑,易形成反膠團(tuán)或?qū)訝钅z團(tuán),如雙十二烷基二甲基溴化銨。 具有單鏈?zhǔn)杷洼^大親水基的表面活性劑分子或離子易形成球形膠團(tuán),如十二烷基硫酸鈉。具有單鏈?zhǔn)杷洼^小親水基的分子或離子易形成棒狀膠團(tuán),如十二烷基三甲基氯化銨。若體系中加入電解質(zhì)于離子型表面活性劑水溶液中將促使棒狀膠團(tuán)的形成。6. 膠團(tuán)的大小定義:膠團(tuán)的聚集數(shù)n,即締合成一個(gè)膠團(tuán)的表面活性劑分子或離子的平均數(shù)。影響因素(1)親油基 表面活性劑同系物中,隨親油基碳原子數(shù)的增加,膠團(tuán)的聚集數(shù)增加。(2)親水基 離子型表面活性劑,親水基的不同對(duì)其聚集數(shù)影響不大;非離子型表面活性劑,當(dāng)親油基固定時(shí),隨聚氧乙烯鏈的增加,膠團(tuán)的聚集數(shù)減小。(3)無(wú)機(jī)鹽 無(wú)機(jī)鹽的加入對(duì)非離子型表面活性劑膠團(tuán)的聚集數(shù)影響不大,但是離子型表面活性劑膠團(tuán)的聚集數(shù)增加。4) 溫度 溫度升高對(duì)離子型表面活性劑膠團(tuán)的聚集數(shù)影響不大,但對(duì)于非離子型表面活性劑,溫度升高會(huì)使膠團(tuán)聚集數(shù)明顯增加。7.臨界膠束濃度;臨界膠團(tuán)濃度表面活性劑的溶液性質(zhì)發(fā)生突變時(shí)的濃度,也即形成膠團(tuán)時(shí)的濃度。影響臨界膠束濃度的因素:1.親水基的種類C12H25SO4Na 8.710-3(M) C12H25SO3Na 9.710-3(M)C12H25O(EO)4H 410-5(M) C12H25O(EO)2H 510-5(M)在水溶液中,疏水基相同,離子型表面活性劑的CMC比非離子型表面活性劑的CMC的大,約為非離子型表面活性劑的100倍;離子型表面活性劑的親水
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