表面活性劑習(xí)題與答案

1、第一章 概述1.表面活性劑的定義在加入量很少時(shí)即能明顯降低溶劑的表面張力，改變物系的界面狀態(tài)，能夠產(chǎn)生潤(rùn)濕、乳化、起泡、增溶及分散等一系列作用，從而達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求的一類物質(zhì)。2.表面活性劑的分類（按離子類型和親水基的結(jié)構(gòu)）離子類型：a.非離子型表面活性劑 b.離子型表面活性劑（陽(yáng)離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑）親水基：羧酸鹽型、磺酸酯鹽型、磷酸酯鹽型、胺鹽型、季銨鹽、鎓鹽型、多羧基型、聚氧乙烯型第二章 表面活性劑的作用原理v 表面活性、表面活性物質(zhì)、表面活性劑？因溶質(zhì)在表面發(fā)生吸附（正吸附）而使溶液表面張力降低的性質(zhì)被稱為表面活性，這類物質(zhì)被稱為表面活性物質(zhì)。表面活性劑：

2、是一類表面活性物質(zhì)，其在濃度極低時(shí)能明顯降低溶液表面張力的物質(zhì)。v 表面活性如何表征？假如Y。是水或溶劑的表面張力，Y為加入表面活性劑后溶液的表面張力，則表面（界面）張力降低值p可表現(xiàn)為p5Y。2Y，在稀水溶液中可以用表面張力降低值與溶液濃度的比值p/c來(lái)衡量溶質(zhì)的表面活性。當(dāng)物質(zhì)的濃度c很小時(shí)，Y-c略成直線，每增加一個(gè) CH2，p/c增加為原來(lái)的3倍。v 表面活性劑的兩大性質(zhì)是什么？如何解釋？?jī)纱笮再|(zhì)：降低表面張力和膠束的形成降低表面張力：是由親水、親油基團(tuán)相互作用、共同決定的性質(zhì)，表面活性劑分子吸附于液體表面，用表面自由能低的分子覆蓋了表面自由能高的溶劑分子，因此溶液的表面張力降低膠束的

3、形成：達(dá)到吸附飽和，表面活性劑的濃度再增加，其分子會(huì)在溶液內(nèi)部采取另一種排列方式，即形成膠束。v 什么是臨界膠束濃度及其測(cè)定方法？開(kāi)始形成膠束的最低濃度被稱為臨界膠束濃度（critical micelle concentration,簡(jiǎn)寫為cmc）。測(cè)量依據(jù)：表面張力、電導(dǎo)率等性質(zhì)隨著表面活性劑濃度的變化，上述性質(zhì)發(fā)生突變的濃度。1、 表面張力法：表面活性劑水溶液的表面張力開(kāi)始時(shí)隨溶液濃度的增加急劇下降，到達(dá)一定濃度（即cmc）后變化緩慢或不再變化。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、不受無(wú)機(jī)鹽的影響；但極性有機(jī)雜質(zhì)干擾大。2、 電導(dǎo)法：測(cè)定表面活性劑溶液不同濃度時(shí)的電阻，計(jì)算出的電導(dǎo)率或摩爾電導(dǎo)率，作其對(duì)濃度的關(guān)系

4、曲線，其轉(zhuǎn)折點(diǎn)的濃度即為表面活性劑的cmc。適合離子型表面活性劑。特點(diǎn)：方便，準(zhǔn)確度高，但受溶液中鹽濃度影響很大。對(duì)高表面活性的物質(zhì)靈敏度差。3、 增溶作用法：利用烴類或某些燃料等不溶或低溶解度的物質(zhì)在表面活性劑溶液中溶解度的變化測(cè)定cmc的方法。4、 染料法：某些燃料的顏色或熒光在低濃度中和在膠束中的明顯不同。要求染料離子與表面活性劑離子所帶電荷相反。5、 光散色法：表面活性劑締合成膠束，溶液散射光強(qiáng)度增強(qiáng)。要求溶液非常純凈。v 什么是表面活性劑的HLB值？有什么意義？用親水-親油平衡值（hydrophile-lipophile balance,HLB）來(lái)表示表面活性劑的親水性，它是親水基和

5、疏水基之間的大小和力量上的平衡程度的量度。HLB=親水基的親水性/親油基的親油性HLB值代表親水基和親油基的平衡值，用來(lái)衡量親水與親油能力的強(qiáng)弱，實(shí)際上主要表征了表面活性劑的親水性；HLB值越高，親水性越強(qiáng)；HLB值越低，親水性越弱。石蠟HLB=0 油酸HLB=1 油酸鉀HLB=20 十二烷基硫酸鈉HLB=40HLB=親水基團(tuán)質(zhì)量/表面活性劑的質(zhì)量*100/5=親水基的質(zhì)量/（親油基質(zhì)量+親水基質(zhì)量）*100/5HLB=E/5 E代表合成表面活性劑時(shí)加入的環(huán)氧乙烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)v 影響表面活性劑性能的結(jié)構(gòu)因素包括那些方面?（表面活性劑分子形態(tài)、分子量和其潤(rùn)濕、去污能力的關(guān)系）分子形態(tài)的影響：1、

6、親水基的相對(duì)位置對(duì)表面活性劑性能的影響：一般情況下，親水基位于分子中間時(shí)，表面活性劑的潤(rùn)濕性能比位于分子末端的強(qiáng)；而親水基在末端的，則去污力較強(qiáng)。2、 親油基團(tuán)結(jié)構(gòu)中分支的影響：在表面活性劑類型和分子大小相同的情況下，帶有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑通常具有較好的潤(rùn)濕和滲透性能，但去污力較小。 分子量的影響：表面活性劑分子的大小對(duì)其性質(zhì)的影響比較顯著，一般分子量較大的表面活性劑的洗滌、分散、乳化性能較好，而分子量較小的表面活性劑潤(rùn)濕、滲透作用比較好。書p14 膠束的結(jié)構(gòu)主要由內(nèi)核和外殼兩部分構(gòu)成，對(duì)于離子型表面活性劑，外殼的外側(cè)還有擴(kuò)散雙電層。 離子型表面活性劑，膠束的外殼由膠束雙電層的最內(nèi)層（ste

7、rn層）組成，其中不僅包含表面活性劑的極性頭，還固定有反離子和水化層。對(duì)于聚氧乙烯型非離子表面活性劑，膠束的外殼是一層相當(dāng)厚的柔順的聚氧乙烯層，還有水分子。在膠束-水“界面”區(qū)域外，離子膠束有一反離子擴(kuò)散層，即雙電層外圍的擴(kuò)散層部分，由未與極性頭離子結(jié)合的其余反離子組成，非離子膠束沒(méi)有雙電層結(jié)構(gòu)。v Krafft點(diǎn)和濁點(diǎn)（原因）P26 非離子表面活性劑存在濁點(diǎn)的原因是其在水中氫鍵被破壞所致。v 非離子型表面活性劑和混合表面活性劑的HLB值的計(jì)算非離子型 HLB=混合表面活性劑 v 皂化值和酸值 完全皂化1g油脂所需氫氧化鉀的毫克數(shù)中和1g油脂中的游離脂肪酸所需氫氧化鉀的毫克數(shù)。常用以表示其緩慢

8、氧化后的酸敗程度。v 不同類型表面活性劑毒性、安全性順序。第三章表面活性劑的功能與應(yīng)用1.增溶作用的定義：在溶劑完全不溶或者微溶的物質(zhì)，借助于添加第三種成分表面活性劑而得到溶解，并成為熱力學(xué)穩(wěn)定性的、各種同性的均一溶液，這種作用成為增溶作用。2.增溶作用的特點(diǎn)（與混合溶劑提高溶解度及乳化作用的區(qū)別）：（1） 增溶現(xiàn)象是膠束對(duì)親油物質(zhì)的溶解過(guò)程，是表面活性劑膠束的一種特殊作用。（2） 增溶過(guò)程不同于通過(guò)使用混合溶劑來(lái)增大有機(jī)物溶解度的情況。（3） 增溶作用的被增溶物進(jìn)入了膠束中，而不是提高了增溶物在溶劑中的溶解度，因此不是一般意義上的溶解。（4） 增溶作用不同于乳化作用。（5） 增溶作用是自發(fā)過(guò)

9、程。（6） 增溶作用可以用不同的方式達(dá)到。3.增溶作用的方式：（1）單態(tài)模型：夾心型增溶、欄柵型增溶、膠束表面（聚氧乙烯型）（2）兩態(tài)模型：被增溶物在膠束溶液中分配于水相和膠束相中，在兩相中德分配狀態(tài)不同。4.表面活性劑結(jié)構(gòu)對(duì)增溶作用的影響：（1） 碳?xì)浣￠L(zhǎng)短相同時(shí)，不同類型表面活性劑增溶能力的大小順序?yàn)椋悍请x子型陽(yáng)離子型陰離子型（2） 飽和烴和極性小得有機(jī)物在同系列的表面活性劑水溶液中增溶能力隨表面活性劑碳?xì)滏湹脑鲩L(zhǎng)而增加。（3） 同碳數(shù)的表面活性劑，帶支鏈的比直鏈的對(duì)烴類的增溶能力小。在表面活性劑分子中引入不飽和鍵或芳環(huán)也會(huì)使其增溶能力減小。（4） 向表面活性劑分子中引入第二極性基團(tuán)時(shí)對(duì)增

10、溶能力的影響取決于增溶物的性質(zhì)。5.乳狀液的定義、形成條件、類型及鑒別方法：鑒別方法：稀釋法染色法電導(dǎo)法濾紙潤(rùn)濕法光折射法6.影響乳狀液類型的因素（1） 相體積（2） 乳化劑的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（定向鍥理論）（3） 溶解度規(guī)則（4） 聚結(jié)速度理論（5） 制備方法與乳化器材質(zhì)7.影響乳狀液穩(wěn)定的因素：（1） 表面張力（2） 界面膜（3） 界面電荷（4） 乳狀液分散介質(zhì)的粘度（5） 加入固體粉末8.PIT：定義：在一定的體系中，在某一溫度時(shí)，乳化劑的HLB值發(fā)生急劇變化，同時(shí)乳狀液體系發(fā)生相變，此溫度稱為相轉(zhuǎn)變溫度，即PIT.PIT是體系所具有的特性溫度。應(yīng)用：取等量的油相和水相，加入3%-5%的表面

11、活性劑制成乳狀液，不斷振蕩并加熱體系，觀測(cè)乳狀液的類型變化，當(dāng)乳狀液由O/W型變成W/O型的溫度即為PIT。通常O/W型乳狀液在低于PIT 20-60,W/O高于PIT 10-40時(shí)是穩(wěn)定的。PIT與HLB值有一定關(guān)系，一般PIT隨HLB值的增加而升高。9.破乳的方法有那些：（1） 物理機(jī)械法：超聲加熱過(guò)濾電沉降離心分離（2） 化學(xué)法：加入一定化學(xué)物質(zhì)來(lái)改變?nèi)闋钜旱念愋秃徒缑婺さ男再|(zhì)，目的是降低界面膜強(qiáng)度，或破壞界面膜。10.潤(rùn)濕的過(guò)程及發(fā)生條件：過(guò)程：沾濕：液氣界面和固氣界面上的氣體被液體取代的過(guò)程浸濕：固體浸入液體的過(guò)程鋪展：將固氣界面用固液界面代替的同時(shí)，液體表面能夠擴(kuò)展的現(xiàn)象。發(fā)生條件

12、：沾濕發(fā)生條件：GA=SL-SG-LG0WA=SG-SL+LG0 （式中：SG、SL和LG分別為氣-固、液-固和氣-液界面的表面張力）浸濕發(fā)生條件：Gi=SL-SG0Wi=SG-SL0 （Wi：浸濕功）鋪展發(fā)生條件：GS=SL+LG-SG0 S=SG-SL-LG0 （S：鋪展功）11.楊氏方程：12.表面活性劑在潤(rùn)濕過(guò)程的作用：在固體表面發(fā)生定向吸附提高液體的潤(rùn)濕能力13.潤(rùn)濕劑的要求：（1） 分子結(jié)構(gòu)：碳?xì)滏I具有分支結(jié)構(gòu)親水基位于碳?xì)滏I的中間位置（2） 性質(zhì)：較高的表面活性良好的表面活性14.泡沫的定義及產(chǎn)生定義：泡沫是指氣體分散在液體中的一種分散體系。產(chǎn)生條件：a.氣液接觸 b. 發(fā)泡速度

13、高于破泡速度15.泡沫破壞的機(jī)制16.表面張力的自修復(fù)作用在泡沫受到外力沖擊時(shí)，有使液膜厚度和強(qiáng)度恢復(fù)的作用。17.在影響泡沫穩(wěn)定的因素中，哪個(gè)因素是最重要的？決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素是液膜的表面粘度和彈性。18.為什么非離子表面活性劑不能作為穩(wěn)泡劑？親水基聚氧乙烯醚在水中呈曲折行結(jié)構(gòu)不能形成緊密排列的吸附膜，并且水化能力差，不能形成雙電層，因此不能形成穩(wěn)定的泡沫。19.消泡劑的消泡機(jī)理？A. 降低泡沫膜局部表面張力B. 破壞膜的彈性C. 降低液膜的粘度D. 疏水固體顆粒的消泡作用20.污垢的類型？污垢的黏附機(jī)理及去除機(jī)理。污垢的類型：按形態(tài)分液體污垢固體污垢混合污垢按使用環(huán)境及情況分：纖維織

14、物上住宅污垢餐具污垢其他污垢的粘附機(jī)理：機(jī)械力粘附 固體塵土的粘附分子間力粘附 范德華力（包括氫鍵）靜電力粘附化學(xué)結(jié)合力粘附 化學(xué)吸附油性結(jié)合污垢的去除機(jī)理：21.表面活性劑的去污作用機(jī)理。22.表面活性劑結(jié)構(gòu)與去污力的關(guān)系第四章 陰離子表面活性劑（3） 陰離子表面活性劑的分類 按照親水基主要有四類：羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽、磷酸酯鹽（4） 十二烷基苯磺酸鹽的制備、反應(yīng)條件及影響因素3.烷基磺酸鹽氧磺化和氯磺化的方程式 UV氧磺化：RCH2CH32SO2O2H2O RCH2CH2SO3HH2SO4 RCH2CH2SO3HNaOHRCH2CH2SO3NaH2O氯磺化（Reed反應(yīng)）：RHSO2C

15、l2RSO2ClHCl RSO2Cl2NaOHRSO3NaH2ONaCl（3） 滲透劑T的合成催化劑第一步酯化反應(yīng)：C4H2O32C8H17OH H17C8OOCH=CHCOOC8H17H2O 催化劑 第二步磺化反應(yīng)：H17C8OOCH=CHCOOC8H17NaHSO3H17C8OOCCH2（NaSO3） CHCOOC8H17（4） 皂化反應(yīng)RCOOCH2 HOCH2 RCOOCH23NaOH3RCOONa HOCH2 RCOOCH2 HOCH2（5） 洗凈劑209的合成 （ N-?；?N-甲基?；撬徕c） O CH2CH2NaHSO3HOCH2CH2SO3Na 第一步 HOCH2CH2SO3N

16、aCHNHCH第二步CH第三步CHCHCONCHCHSON第四步（6） 十二烷基硫酸鈉K12的合成HHO（7） ABS、LAS、AOS代表的表面活性劑ABS：烷基苯磺酸鹽 LAS：直鏈烷基苯磺酸鈉 AOS：烯烴磺酸鹽第五章陽(yáng)離子表面活性劑1、陽(yáng)離子表面活性劑的概念及主要用途？陽(yáng)離子表面活性劑,是其分子溶于水發(fā)生電離后，與親油基相連的親水基是帶陽(yáng)電荷的面活性劑。主要用途：殺菌劑、纖維柔軟劑、抗靜電劑。其他用途：肥料的抗結(jié)塊劑、農(nóng)作物的除莠劑、瀝青和石子表面的粘結(jié)促進(jìn)劑、均染劑、乳化劑、頭發(fā)調(diào)理劑、金屬緩蝕劑、絮凝劑和浮選劑。2、陽(yáng)離子表面活性劑主要有哪些類型？（銨鹽型、季銨鹽型、雜環(huán)型、鎓鹽型）

17、3、季銨鹽的合成過(guò)程？ 常用的烷基化試劑有：氯代烷、氯化芐及硫酸二甲酯（1）烷基季銨鹽的合成（N-烷基化反應(yīng) 即季銨化反應(yīng)）A、高級(jí)鹵代烷和低級(jí)叔胺的反應(yīng)影響因素：l 鹵代烷中鹵離子的影響：RI>RBr>RCl,常采用的時(shí)氯代烷l 鹵代烷中烷基的影響：烷基鏈越長(zhǎng)，鹵代烷的活性越弱l 叔胺的堿性和空間效應(yīng)：堿性越強(qiáng)反應(yīng)活性越大，大的空間位阻對(duì)反應(yīng)不利B、高級(jí)烷基胺與低級(jí)鹵代烷的反應(yīng)（2）含雜原子季銨鹽的合成（3）含苯環(huán)季銨鹽的合成（吉爾滅、NTN、Zephriol M、Hyamine 1622） 4、1231或1631陽(yáng)離子表面活性劑的合成5、Sapamine MS的合成。6、潔爾滅和新潔爾滅的合成第六章