第五章 表面活性劑

1、第五章第五章 表面活性劑表面活性劑表面活性劑表面活性劑表面活性劑在界面上的吸附表面活性劑在界面上的吸附膠束理論膠束理論表面活性劑親水親油平衡問題表面活性劑親水親油平衡問題表面活性劑作用及應(yīng)用表面活性劑作用及應(yīng)用一、一、溶液的表面張力 H2O C2H5OH (aq) NaCl (aq)溶液的表面張力不僅與溫度、壓力有關(guān)，溶液的表面張力不僅與溫度、壓力有關(guān)，并且還與溶液的種類和濃度有關(guān)。并且還與溶液的種類和濃度有關(guān)。第一節(jié) 表面活性劑概述溶質(zhì)對(duì)表面張力的影響A 非表面活性物質(zhì) 無機(jī)鹽、不揮發(fā)酸堿/0ddc B 表面活性物質(zhì) 短鏈脂肪酸、醇、醛/0ddc C 表面活性劑：明顯降低水的表面張力的兩親性

2、質(zhì) 的有機(jī)化合物c20123 能使水的表面張力明顯升高的溶質(zhì)稱為能使水的表面張力明顯升高的溶質(zhì)稱為非表非表面活性物質(zhì)面活性物質(zhì)。如無機(jī)鹽和不揮發(fā)的酸、堿等。如無機(jī)鹽和不揮發(fā)的酸、堿等。 這些物質(zhì)的離子有水合作用，趨向于把水分這些物質(zhì)的離子有水合作用，趨向于把水分子拖入水中，非表面活性物質(zhì)在表面的濃度低于子拖入水中，非表面活性物質(zhì)在表面的濃度低于在本體的濃度。在本體的濃度。 如果要增加單位表面積，所作的功中還必須如果要增加單位表面積，所作的功中還必須包括克服靜電引力所消耗的功，所以表面張力升包括克服靜電引力所消耗的功，所以表面張力升高。高。二、二、表面活性劑定義表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì)(surf

3、ace active substance)溶液表面張力隨濃度增加而逐漸減小。低溶液表面張力隨濃度增加而逐漸減小。低分子量的極性有機(jī)物，如：醇、醛、酸、酯、分子量的極性有機(jī)物，如：醇、醛、酸、酯、胺等。胺等。表面活性劑表面活性劑surface active agent (surfactant):是指在加入少量時(shí)就能顯著降低是指在加入少量時(shí)就能顯著降低溶液表面張力并改變體系界面狀態(tài)的物質(zhì)。溶液表面張力并改變體系界面狀態(tài)的物質(zhì)。Traube規(guī)則：脂肪酸同系物的稀水溶液每增規(guī)則：脂肪酸同系物的稀水溶液每增加一個(gè)加一個(gè)-CH2表面活性約增加表面活性約增加3.2倍。倍。希士科夫斯基給出脂肪酸同系物溶液表面

4、張希士科夫斯基給出脂肪酸同系物溶液表面張力與體系濃度間的關(guān)系。力與體系濃度間的關(guān)系。00/ ln(1) oBccba ：溶劑的表面張力溶劑的表面張力; ：溶液的表面張力溶液的表面張力;cB : 溶液本體濃度溶液本體濃度; ：標(biāo)準(zhǔn)濃度：標(biāo)準(zhǔn)濃度1mol/La , b:經(jīng)驗(yàn)常數(shù)經(jīng)驗(yàn)常數(shù);同系物的同系物的b相同，對(duì)脂肪酸相同，對(duì)脂肪酸b=0.178。a隨隨C原子數(shù)增加而降低。原子數(shù)增加而降低。 希士科夫斯基方程希士科夫斯基方程 Szyszkowski equation0oc13 3.5nnaa經(jīng)驗(yàn)公式：經(jīng)驗(yàn)公式：當(dāng)濃度大時(shí)當(dāng)濃度大時(shí)000000/1/ln(1) =blnc oBBoBBcccaacc

5、cbaa與與 成成對(duì)對(duì)數(shù)數(shù)關(guān)關(guān)系系當(dāng)濃度小時(shí)當(dāng)濃度小時(shí)0000/ln(1)=bc oBBBBcccaacca與與 成成直直線線關(guān)關(guān)系系當(dāng)當(dāng)cB=a時(shí)時(shí)000000/ln(1) =bln,.ln.oBccba對(duì)對(duì)脂脂肪肪酸酸 a的意義：相當(dāng)于溶液的表面張力比純水低約的意義：相當(dāng)于溶液的表面張力比純水低約12%時(shí)溶液的濃度。與時(shí)溶液的濃度。與Traubes rule一致。一致。三、表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)三、表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 具有長碳鏈（碳原子數(shù)大于具有長碳鏈（碳原子數(shù)大于8）的極性有機(jī)）的極性有機(jī)化合物?；衔铩慕Y(jié)構(gòu)上看，表面活性物質(zhì)是兩親分子，從結(jié)構(gòu)上看，表面活性物質(zhì)是兩親分子，一端親水（一

6、端親水（OH,COOH,SO3Na等等),另一另一端親油（憎水）（端親油（憎水）（R等）。等）。雖然表面活性劑分子是兩親性分子，但并雖然表面活性劑分子是兩親性分子，但并不是所有的兩親性分子都是表面活性劑，只不是所有的兩親性分子都是表面活性劑，只有親油部分足夠長的兩親性物質(zhì)才是表面活有親油部分足夠長的兩親性物質(zhì)才是表面活性劑。性劑。 極性端稱為頭基，非極性端稱為尾基。極性端稱為頭基，非極性端稱為尾基。界面定向排列界面定向排列 正因?yàn)楸砻婊钚晕锞哂袃捎H性結(jié)構(gòu)，極性端正因?yàn)楸砻婊钚晕锞哂袃捎H性結(jié)構(gòu)，極性端極力進(jìn)入水相，而非極性端受到水的排斥，有極力進(jìn)入水相，而非極性端受到水的排斥，有逃出水相的趨勢，

7、于是它被推向水面，在水面逃出水相的趨勢，于是它被推向水面，在水面上濃集，將憎水部分伸向空氣。微觀上看，表上濃集，將憎水部分伸向空氣。微觀上看，表面層表面活性物分子所受的向內(nèi)的拉力比水分面層表面活性物分子所受的向內(nèi)的拉力比水分子的要小些，即表現(xiàn)出表面活性物質(zhì)溶液的表子的要小些，即表現(xiàn)出表面活性物質(zhì)溶液的表面張力低于水的表面張力。面張力低于水的表面張力。表面活性劑的結(jié)構(gòu)對(duì)其效率及能力的影響表面活性劑效率表面活性劑效率 使水的表面張力降低使水的表面張力降低到一定值時(shí)到一定值時(shí)所需要的所需要的表表面活性劑的濃度面活性劑的濃度。顯然，所需濃度愈低，表面活。顯然，所需濃度愈低，表面活性劑的性能愈好。性劑的

8、性能愈好。表面活性劑的能力表面活性劑的能力 能夠能夠把水的表面張力降低到的最小值把水的表面張力降低到的最小值。顯然，。顯然，能把水的表面張力降得愈低，該表面活性劑愈有效。能把水的表面張力降得愈低，該表面活性劑愈有效。活性劑的能力也稱為表面活性劑的效能。活性劑的能力也稱為表面活性劑的效能。表面活性劑的結(jié)構(gòu)對(duì)其效率及能力的影響 表面活性劑的效率與表面活性劑的效率與能力能力在數(shù)值上常常是相在數(shù)值上常常是相反的。反的。 例如，當(dāng)憎水基團(tuán)的鏈長增加時(shí)，例如，當(dāng)憎水基團(tuán)的鏈長增加時(shí)，活性劑的活性劑的效率提高效率提高，而而能力可能能力可能降低降低了了。 當(dāng)憎水基團(tuán)有支當(dāng)憎水基團(tuán)有支鏈或不飽和程度增加鏈或不飽

9、和程度增加時(shí)，效率降低，能力時(shí)，效率降低，能力卻增加。卻增加。 354555654050601.02.03.04.05.07C8C9C16C10C14C33/(10 mol dm )c3SO Na12C1/(N m )對(duì)（正烷基）苯磺酸鈉的水溶液在348K時(shí)的表面張力與濃度的關(guān)系 對(duì)-十二烷基苯磺酸鈉的水溶液在348K時(shí)的表面張力與濃度的關(guān)系 3545554050601.02.03.04.05.03025CH3SO Na3SO NakCkCkCkCCH3SO Na2CHCH CH CH CH3SO Na33/(10 mol dm )c1/(N m )第二節(jié)第二節(jié) 表面活性劑的分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表面

10、活性劑的分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用和應(yīng)用一、表面活性劑的分類方法一、表面活性劑的分類方法1、通常按離子類型分類：在水中能電離的、通常按離子類型分類：在水中能電離的叫離子表面活性劑；不能電離的叫非離子表面叫離子表面活性劑；不能電離的叫非離子表面活性劑。在離子表面活性劑中，親水基團(tuán)帶有活性劑。在離子表面活性劑中，親水基團(tuán)帶有負(fù)電荷的叫陰離子表面活性劑；親水基團(tuán)帶有負(fù)電荷的叫陰離子表面活性劑；親水基團(tuán)帶有正電荷的叫陽離子表面活性劑。視溶液酸堿度正電荷的叫陽離子表面活性劑。視溶液酸堿度不同而離解成陰離子或陽離子的則稱為兩性表不同而離解成陰離子或陽離子的則稱為兩性表面活性劑。面活性劑。 按離子類型分類按離子類

11、型分類 按分子結(jié)構(gòu)中親水基團(tuán)的帶電性分為陰離按分子結(jié)構(gòu)中親水基團(tuán)的帶電性分為陰離子、陽離子、非離子和兩性表面活性劑四大類子、陽離子、非離子和兩性表面活性劑四大類 陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑 非離子表面活性劑非離子表面活性劑 陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑 兩性表面活性劑兩性表面活性劑 2、按溶解性分類、按溶解性分類 按在水中溶解性分成兩類按在水中溶解性分成兩類。 水溶性表面活性劑水溶性表面活性劑 油溶性表面活性劑油溶性表面活性劑 前者占絕大多數(shù)。前者占絕大多數(shù)。 3、按分子量分類、按分子量分類 按分子量分為三大類按分子量分為三大類。 高分子表面活性劑高分子表面活性劑 分子量分子量10

12、000 中分子表面活性劑中分子表面活性劑 分子量分子量=1 00010 000 低分子表面活性劑低分子表面活性劑 分子量分子量=1001 000 常用的都是低分子量表面活性劑。常用的都是低分子量表面活性劑。 4、按用途分類、按用途分類 按用途分有很多類按用途分有很多類。 表面張力降低劑；滲透劑；潤濕劑；乳化劑；增表面張力降低劑；滲透劑；潤濕劑；乳化劑；增溶劑；分散劑；絮凝劑；起泡劑；消泡劑；殺菌劑；溶劑；分散劑；絮凝劑；起泡劑；消泡劑；殺菌劑；抗靜電劑；緩蝕劑；柔軟劑等等。抗靜電劑；緩蝕劑；柔軟劑等等。（一）陰離子表面活性劑（一）陰離子表面活性劑 1、磺酸鹽型、磺酸鹽型CCH2CH2CHCH3

13、CHCHCH3CH3CH3CH3CH3SO3NaTPSSO3NaCH(CH2)CH2(CH2)yCH3CH3xLASx+y=69 二、各類表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用二、各類表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用A、烷基苯磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉以十二烷基苯以十二烷基苯磺酸鈉為主，是洗磺酸鈉為主，是洗衣粉的主要成分。衣粉的主要成分。是目前產(chǎn)量最大的是目前產(chǎn)量最大的合成洗滌劑原料。合成洗滌劑原料。四聚丙烯基苯磺酸鹽四聚丙烯基苯磺酸鹽TPS洗滌材料，不易被生物降解 直鏈烷基苯磺酸鹽直鏈烷基苯磺酸鹽LAS B、仲烷烴磺酸鹽（、仲烷烴磺酸鹽（SAS）SAS有與有與LAS類似的發(fā)泡性和洗滌效果，且水溶類似的發(fā)泡性和洗滌效

14、果，且水溶性好。其主要用途是復(fù)配成液體洗滌劑，如液體家性好。其主要用途是復(fù)配成液體洗滌劑，如液體家用餐具洗滌劑。用餐具洗滌劑。SAS的缺點(diǎn)是，用它作為主要成分的缺點(diǎn)是，用它作為主要成分的洗衣粉發(fā)粘、不松散。因此只用于液體配方中。的洗衣粉發(fā)粘、不松散。因此只用于液體配方中。 RCH2R1SO3Na 用于制造洗滌劑的烷基苯中烷鏈長度一般用于制造洗滌劑的烷基苯中烷鏈長度一般C10C13。鏈鏈較短者溶解度大，可用于配置液體洗滌劑，用于洗衣較短者溶解度大，可用于配置液體洗滌劑，用于洗衣粉時(shí)，多為粉時(shí)，多為C12C13 烷基苯。烷基苯。 烷基苯磺酸鈉親水基團(tuán)為磺酸基烷基苯磺酸鈉親水基團(tuán)為磺酸基,它與疏水基

15、團(tuán)烷基它與疏水基團(tuán)烷基苯間連接是苯間連接是C-S鍵，因而他的耐水解穩(wěn)定性很好，在鍵，因而他的耐水解穩(wěn)定性很好，在熱的酸或堿中很穩(wěn)定。熱的酸或堿中很穩(wěn)定。2、硫酸酯鹽型、硫酸酯鹽型 通式：通式：R-O-SO3Me 又叫烷基硫酸鹽。這類活性劑中最重要的品種是又叫烷基硫酸鹽。這類活性劑中最重要的品種是基于椰子油的基于椰子油的C12C14和基于牛油的和基于牛油的C16C18烷基硫烷基硫酸鹽，如十二烷基硫酸鹽（月桂醇硫酸鹽）。它酸鹽，如十二烷基硫酸鹽（月桂醇硫酸鹽）。它們的抗硬水性較好，但耐水解能力較差，尤其在們的抗硬水性較好，但耐水解能力較差，尤其在酸性介質(zhì)中，易水解成脂肪醇與硫酸鹽。酸性介質(zhì)中，易水

16、解成脂肪醇與硫酸鹽。 FAS的主要用途是配制液狀洗滌劑、餐具洗滌劑、的主要用途是配制液狀洗滌劑、餐具洗滌劑、各種香波、牙膏、紡織用潤濕和洗凈劑以及化學(xué)各種香波、牙膏、紡織用潤濕和洗凈劑以及化學(xué)工業(yè)中的乳化聚合。此外，粉狀的工業(yè)中的乳化聚合。此外，粉狀的FAS可用于配可用于配制粉狀清洗劑、農(nóng)藥用潤濕粉劑。制粉狀清洗劑、農(nóng)藥用潤濕粉劑。 A、脂肪醇硫酸鹽（、脂肪醇硫酸鹽（FAS） B、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽（、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽（AES） 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽又稱脂肪醇硫酸鹽。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽又稱脂肪醇硫酸鹽。由于分子中加入了乙氧基使其具有很多優(yōu)點(diǎn)，由于分子中加入了乙氧基使其具有很多優(yōu)

17、點(diǎn)，如抗硬水性強(qiáng)，泡沫適中而穩(wěn)定，溶解性好。如抗硬水性強(qiáng)，泡沫適中而穩(wěn)定，溶解性好。缺點(diǎn)是在酸性和強(qiáng)堿性條件下不穩(wěn)定，易于水缺點(diǎn)是在酸性和強(qiáng)堿性條件下不穩(wěn)定，易于水解。解。 AES采用采用C12C14的椰油醇為原料，有時(shí)也用的椰油醇為原料，有時(shí)也用C12C16醇，與醇，與24分子環(huán)氧乙烷縮合。再進(jìn)分子環(huán)氧乙烷縮合。再進(jìn)一步進(jìn)行硫酸化，中和可用氫氧化鈉、氨或乙一步進(jìn)行硫酸化，中和可用氫氧化鈉、氨或乙醇胺。醇胺。3、羧酸鹽型、羧酸鹽型 通式：通式：R-COOMe 代表品種：肥皂：代表品種：肥皂：R-COONa(R為為C16C18) 油酸鉀：油酸鉀：C17H33COOK4、磷酸酯鹽型、磷酸酯鹽型 用

18、作抗靜電劑和乳化劑用作抗靜電劑和乳化劑 代表品種：高級(jí)醇磷酸酯二鈉鹽：代表品種：高級(jí)醇磷酸酯二鈉鹽：C16H33OPO3Na2等等 高級(jí)醇磷酸雙酯鈉鹽：（高級(jí)醇磷酸雙酯鈉鹽：（C12H35O）2PO2Na等等（二）陽離子表面活性劑（二）陽離子表面活性劑 大部分陽離子表面活性劑都是有機(jī)氮化大部分陽離子表面活性劑都是有機(jī)氮化合物的衍生物。它們大致可分為兩類：合物的衍生物。它們大致可分為兩類：一類是胺鹽型陽離子表面活性劑；另一一類是胺鹽型陽離子表面活性劑；另一類則是季銨鹽型陽離子表面活性劑，在類則是季銨鹽型陽離子表面活性劑，在化合物本身的分子中帶有正電荷?；衔锉旧淼姆肿又袔в姓姾?。 陽離子表面活

19、性劑很少作清洗用。主要陽離子表面活性劑很少作清洗用。主要用作抗靜電劑，織物的柔軟劑。此外，用作抗靜電劑，織物的柔軟劑。此外，陽離子表面活性劑也可用于防霉和殺菌。陽離子表面活性劑也可用于防霉和殺菌。（三）兩性表面活性劑（三）兩性表面活性劑 兩性表面活性劑基本不刺激皮膚和眼睛；兩性表面活性劑基本不刺激皮膚和眼睛；在相當(dāng)寬的在相當(dāng)寬的pH值范圍內(nèi)都有良好的表面值范圍內(nèi)都有良好的表面活性作用；它們與陰離子、陽離子、非離活性作用；它們與陰離子、陽離子、非離子型表面活性劑都可以兼容。由于以上特子型表面活性劑都可以兼容。由于以上特性，可用作洗滌劑、乳化劑、潤濕劑、發(fā)性，可用作洗滌劑、乳化劑、潤濕劑、發(fā)泡劑、

20、柔軟劑和抗靜電劑。泡劑、柔軟劑和抗靜電劑。 主要品種：甜菜堿衍生物、咪唑啉衍生物主要品種：甜菜堿衍生物、咪唑啉衍生物等等。（四）非離子表面活性劑（四）非離子表面活性劑 非離子表面活性劑因在水中不電離以及非離子表面活性劑因在水中不電離以及能夠精細(xì)地改變分子結(jié)構(gòu)而具有獨(dú)特的能夠精細(xì)地改變分子結(jié)構(gòu)而具有獨(dú)特的性質(zhì)。性質(zhì)。 非離子表面活性劑去除油性污垢的能力非離子表面活性劑去除油性污垢的能力很強(qiáng)，而且具有防止污垢在合成纖維表很強(qiáng)，而且具有防止污垢在合成纖維表面再沉積的能力。它們的臨界膠束濃度面再沉積的能力。它們的臨界膠束濃度也比離子型表面活性劑低一到二個(gè)數(shù)量也比離子型表面活性劑低一到二個(gè)數(shù)量級(jí)。級(jí)。A

21、、脂肪醇聚氧乙烯醚（、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO，平平加型），平平加型） 脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非離子型表面脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非離子型表面活性劑中最重要的一類產(chǎn)品。目前幾乎活性劑中最重要的一類產(chǎn)品。目前幾乎在各類洗滌劑中，都或多或少用到這類在各類洗滌劑中，都或多或少用到這類表面活性劑。表面活性劑。+C14H29OH C14H29(OCH2CH2)OHCH2CH2OnnC7H15CHC6H13OHCH2CH2OnC7H15CHC6H13(OCH2CH2)OHn1、聚乙二醇型、聚乙二醇型 B、烷基酚聚氧乙烯醚（、烷基酚聚氧乙烯醚（OP型）型） 烷基酚聚氧乙烯醚在非離子型表面活性劑中烷基酚聚氧乙烯

22、醚在非離子型表面活性劑中僅次于僅次于AEO，占第二位。其中最重要的是壬，占第二位。其中最重要的是壬基酚聚氧乙烯醚，商品牌號(hào)為乳化劑基酚聚氧乙烯醚，商品牌號(hào)為乳化劑OP系列系列產(chǎn)品。它具有優(yōu)良的洗滌性能，價(jià)格較低。產(chǎn)品。它具有優(yōu)良的洗滌性能，價(jià)格較低。缺點(diǎn)是生物降解性差，對(duì)魚類有毒性。缺點(diǎn)是生物降解性差，對(duì)魚類有毒性。 C、脂肪酸烷醇酰胺、脂肪酸烷醇酰胺 這是由脂肪酸和乙醇胺縮合制得的一類非離子表這是由脂肪酸和乙醇胺縮合制得的一類非離子表面活性劑。面活性劑。 最常用的品種是月桂酸單乙醇酰胺和月桂酸二乙最常用的品種是月桂酸單乙醇酰胺和月桂酸二乙醇酰胺。前者的水溶性較差，主要在液體類產(chǎn)品醇酰胺。前者

23、的水溶性較差，主要在液體類產(chǎn)品中用作增稠劑；后者常用作穩(wěn)泡劑和助洗劑。中用作增稠劑；后者常用作穩(wěn)泡劑和助洗劑。2、多元醇型、多元醇型 主要是脂肪酸與多羥基醇作用生成的酯。主要是脂肪酸與多羥基醇作用生成的酯。 主要類型主要類型A、司潘型、司潘型 是山梨醇酐和脂肪酸形成的酯。油溶性。是山梨醇酐和脂肪酸形成的酯。油溶性。B、吐溫型：在司潘型表面活性劑未酯化的羥基上、吐溫型：在司潘型表面活性劑未酯化的羥基上接聚氧乙烯，得到吐溫型。水溶性。接聚氧乙烯，得到吐溫型。水溶性。（五）高分子表面活性劑（五）高分子表面活性劑1、定義：分子量數(shù)千到、定義：分子量數(shù)千到1萬以上，并具有表面萬以上，并具有表面活性的物質(zhì)

24、，叫高分子表面活性劑?；钚缘奈镔|(zhì)，叫高分子表面活性劑。2、分類：按離子類型分為：陰離子、陽離子、分類：按離子類型分為：陰離子、陽離子、兩性和非離子四種。兩性和非離子四種。3、特點(diǎn)、特點(diǎn) 降低表面張力能力小，多數(shù)不形成膠束。降低表面張力能力小，多數(shù)不形成膠束。 由于分子量高，滲透力弱。由于分子量高，滲透力弱。 起泡力差，但形成的泡沫穩(wěn)定。起泡力差，但形成的泡沫穩(wěn)定。 乳化力好。乳化力好。 分散力或凝聚力優(yōu)良。分散力或凝聚力優(yōu)良。 多數(shù)低毒。多數(shù)低毒。4、用途、用途能提高溶液黏度，用作增黏劑、凝膠劑。能提高溶液黏度，用作增黏劑、凝膠劑。用作顏料、油墨的黏彈性調(diào)整劑。用作顏料、油墨的黏彈性調(diào)整劑。黏

25、結(jié)劑、結(jié)合劑和紙張?jiān)鰪?qiáng)劑。黏結(jié)劑、結(jié)合劑和紙張?jiān)鰪?qiáng)劑。凝聚劑、分散劑、膠體穩(wěn)定劑。凝聚劑、分散劑、膠體穩(wěn)定劑。乳化劑、保濕劑、抗靜電劑、消泡劑、潤滑劑等。乳化劑、保濕劑、抗靜電劑、消泡劑、潤滑劑等。（六）氟表面活性劑（六）氟表面活性劑1、定義：表面活性劑的碳?xì)滏溨袣湓尤?、定義：表面活性劑的碳?xì)滏溨袣湓尤炕虿糠直环尤〈谋砻婊钚詣??；虿糠直环尤〈谋砻婊钚詣?、特點(diǎn)：、特點(diǎn)： 表面活性比碳原子數(shù)和極性基團(tuán)相同的碳?xì)浔砻姹砻婊钚员忍荚訑?shù)和極性基團(tuán)相同的碳?xì)浔砻婊钚詣┐蟮枚?，即其親油性比碳?xì)滏湉?qiáng)?；钚詣┐蟮枚?，即其親油性比碳?xì)滏湉?qiáng)。 碳氟鏈不但憎水而且憎油，所以不僅能大大降低碳氟

26、鏈不但憎水而且憎油，所以不僅能大大降低水的表面張力，還能降低碳?xì)浠衔镆后w的表面張力。水的表面張力，還能降低碳?xì)浠衔镆后w的表面張力。 高度的化學(xué)穩(wěn)定性和表面活性。高度的化學(xué)穩(wěn)定性和表面活性。3、用途：、用途： 鍍鉻電解槽中的鉻酸霧防逸劑；高效滅火劑；乳化鍍鉻電解槽中的鉻酸霧防逸劑；高效滅火劑；乳化劑；紡織品、紙張及皮革表面涂敷劑；有機(jī)溶劑蒸發(fā)劑；紡織品、紙張及皮革表面涂敷劑；有機(jī)溶劑蒸發(fā)抑制劑等。抑制劑等。（七）有機(jī)硅表面活性劑（七）有機(jī)硅表面活性劑1、定義：表面活性劑中的親油基部分中的碳?xì)滏?、定義：表面活性劑中的親油基部分中的碳?xì)滏湵缓柰?、硅亞甲基系或硅氧烷取代的表面活性劑。被含硅烷、?/p>

27、亞甲基系或硅氧烷取代的表面活性劑。2、分類：、分類： 按離子性分：陰離子、陽離子、非離子等。按離子性分：陰離子、陽離子、非離子等。 按產(chǎn)品類型分按產(chǎn)品類型分 ：聚醚改性有機(jī)硅表面活性劑聚醚改性有機(jī)硅表面活性劑含硫酸鹽或磺酸鹽化合物的有機(jī)硅表面活性劑含硫酸鹽或磺酸鹽化合物的有機(jī)硅表面活性劑有機(jī)硅季銨鹽化合物有機(jī)硅季銨鹽化合物3、特點(diǎn)：、特點(diǎn)： 耐高溫、耐候；無毒、無腐蝕、生理惰性；高表面耐高溫、耐候；無毒、無腐蝕、生理惰性；高表面活性、乳化、分散、潤濕、抗靜電、消泡、穩(wěn)泡、起活性、乳化、分散、潤濕、抗靜電、消泡、穩(wěn)泡、起泡等。泡等。（八）、新型表面活性劑（八）、新型表面活性劑4、用途：、用途：紡

28、織品柔軟劑、整理劑紡織品柔軟劑、整理劑泡沫穩(wěn)定劑、消泡劑泡沫穩(wěn)定劑、消泡劑洗滌劑、化妝品洗滌劑、化妝品破乳劑、乳化劑破乳劑、乳化劑涂料涂料生產(chǎn)用助劑生產(chǎn)用助劑Gemini表面活性劑（二聚表面活性劑）：由一個(gè)橋表面活性劑（二聚表面活性劑）：由一個(gè)橋連基團(tuán)連接兩個(gè)相同的兩親部分構(gòu)成的表面活性劑。連基團(tuán)連接兩個(gè)相同的兩親部分構(gòu)成的表面活性劑。Bola表面活性劑：兩親水基間連接疏水鏈而形成的表面活性劑：兩親水基間連接疏水鏈而形成的雙親水端基的表面活性劑。雙親水端基的表面活性劑。第三節(jié)第三節(jié) 表面活性劑在界面上的吸附表面活性劑在界面上的吸附溶液表面吸附：溶液表面吸附： 溶液表面層的組成與本體溶液組成不同

29、的現(xiàn)象。溶液表面層的組成與本體溶液組成不同的現(xiàn)象。表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì)的表面濃度大于本體濃度，正吸附。的表面濃度大于本體濃度，正吸附。非表面活性物質(zhì)在表面的濃度非表面活性物質(zhì)在表面的濃度低于低于在本體的濃度。在本體的濃度。負(fù)吸附。負(fù)吸附。溶液的表面吸附現(xiàn)象溶液的表面吸附現(xiàn)象溶質(zhì)溶質(zhì)溶劑溶劑Surface inactive substanceC CB負(fù)吸附負(fù)吸附Surface active substanceC CB正吸附正吸附C ：表面相濃度表面相濃度CB：本體相濃度：本體相濃度表面上所有變化都發(fā)生在表面上所有變化都發(fā)生在AA和和BB面之間，面之間，稱為表面相。稱為表面相。表面相示意圖表面

30、相示意圖 一、一、 吉布斯等溫吸附式吉布斯等溫吸附式以以V和和V分別代表自體相分別代表自體相和和到到SS面時(shí)兩相面時(shí)兩相的體積。若在的體積。若在V和和V中濃度都是均勻的。中濃度都是均勻的。S S A AB B 相相 相相 相相 相相1、公式推導(dǎo)、公式推導(dǎo)S S 體系中體系中i組分的組分的總物質(zhì)的量為總物質(zhì)的量為nc Vc Viii ()iiiinnc Vc V2:(/);iiinAimol cmASS 組分的吸附量：的面積表面相中濃度是不均勻的，故此值與實(shí)際表面相中濃度是不均勻的，故此值與實(shí)際值值ni有差異，以有差異，以ni表示此差值，則表示此差值，則此差值叫表面過剩。單位面積上的過剩，或此差

31、值叫表面過剩。單位面積上的過剩，或者說組分者說組分i在表面的過剩濃度或者吸附量為在表面的過剩濃度或者吸附量為i在恒溫恒壓下，體系的自由焓等于體系內(nèi)在恒溫恒壓下，體系的自由焓等于體系內(nèi)各組分化學(xué)位與物質(zhì)的量乘積之和。各組分化學(xué)位與物質(zhì)的量乘積之和。1 122Gnn1122GnnA11112222dGn ddnn ddnAddA對(duì)表面相，表面能對(duì)表面相，表面能A對(duì)對(duì)G也有貢獻(xiàn)，則也有貢獻(xiàn)，則若在恒溫恒壓下，體系發(fā)生一無限小變化，則若在恒溫恒壓下，體系發(fā)生一無限小變化，則 若在恒溫恒壓下，體系中僅界面面積發(fā)生若在恒溫恒壓下，體系中僅界面面積發(fā)生微小變化，則表面自由焓的微小變化為微小變化，則表面自由焓

32、的微小變化為 1122dGdndndA11220 n dn dAd1212-nndddAA22 - dd 上兩式對(duì)比，可得：上兩式對(duì)比，可得：兩端除以兩端除以A，得，得1122 -ddd 即即表面吉布斯表面吉布斯-杜亥姆方程杜亥姆方程 Gibbs-Duhem equation將表面選在溶劑（組分將表面選在溶劑（組分1）的過剩量為）的過剩量為0處，處，即即1=02ln2 dRTa22221()()ln TTaRTaRTa 平衡時(shí)溶質(zhì)（組分平衡時(shí)溶質(zhì)（組分2）在表面相和體相中）在表面相和體相中的化學(xué)位相等，即的化學(xué)位相等，即2=2(體相）體相）體相中體相中所以：所以：Gibbs吸附公式吸附公式定義

33、：定義：22nAIs called (relative) surface excess or amount of surface adsorption(表面超額、表面過剩量或表面吸附量表面超額、表面過剩量或表面吸附量)物理意義物理意義:單位面積表面層中溶劑所含溶質(zhì)的物單位面積表面層中溶劑所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量與同樣數(shù)量的溶劑在溶液中所含溶質(zhì)的質(zhì)的量與同樣數(shù)量的溶劑在溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量的差值。不是單位表面上溶質(zhì)的濃度。物質(zhì)的量的差值。不是單位表面上溶質(zhì)的濃度。22,2() TpaR Ta 稀溶液中，用濃度稀溶液中，用濃度c代替活度代替活度a22, ()oTpoc cRTc c 吉布斯吸附等溫式

34、吉布斯吸附等溫式恒溫下，約掉腳注，恒溫下，約掉腳注， cdRT dc 二、二、Gibbs公式的物理意義及備注公式的物理意義及備注, ()0, 0T pc 表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì),正吸附正吸附 非表面活性物質(zhì)非表面活性物質(zhì), 負(fù)吸附負(fù)吸附3、應(yīng)用吉布斯公式、應(yīng)用吉布斯公式,先要由實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)公式得先要由實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)公式得到到 c之間的關(guān)系之間的關(guān)系,然后求出然后求出 ( / c)T,p,再求值再求值 . , ()0,0cT p 1、2、4、吉布斯公式推導(dǎo)時(shí)未規(guī)定任何界面，它適、吉布斯公式推導(dǎo)時(shí)未規(guī)定任何界面，它適用于任何界面。用于任何界面。 5、對(duì)離子型和在水中能電離的化合物，吉布、對(duì)離子型和在水

35、中能電離的化合物，吉布斯公式要變化斯公式要變化 2cdRT dc 2cdRT dc or+、_:正負(fù)離子的吸附量；正負(fù)離子的吸附量；c+、c_:正負(fù)離子的濃度正負(fù)離子的濃度6、吉布斯公式對(duì)單層吸附和多層吸附都適用。、吉布斯公式對(duì)單層吸附和多層吸附都適用。7、吉布斯公式中的單位換算、吉布斯公式中的單位換算533 1 =101/10/10/NdynN mdyn cmmN mQ QSI : mN/m R:8.314 J/(molK) :10-3 mol/m2希什科夫斯基公式希什科夫斯基公式c.m.s. : dyn/cm(= mN/m =erg/cm2) R:8.314 107 erg/(molK)

36、: mol/cm2: mN/m(dyn/cm) c:mol/L R:8.314107erg/(mol K) :mol/cm2: mN/m c:mol/L R:8.314 J/(mol K) :10-3mol/m2例例1、在、在298K時(shí)，用刀片切下稀肥皂水時(shí)，用刀片切下稀肥皂水的極薄表面層的極薄表面層0.03 m2，得到，得到210-3 dm3溶溶液，發(fā)現(xiàn)其中含肥皂為液，發(fā)現(xiàn)其中含肥皂為4.01310-5 mol，而其同體積的本體溶液中含肥皂為而其同體積的本體溶液中含肥皂為4.0010-5 mol，求該溶液的表面張力。已，求該溶液的表面張力。已知知298K時(shí)，純水的表面張力為時(shí)，純水的表面張力

37、為0.072 N/m，設(shè)溶液的表面張力與肥皂活度呈線性關(guān)系設(shè)溶液的表面張力與肥皂活度呈線性關(guān)系 = 0-Aa，活度系數(shù)為，活度系數(shù)為1。解：溶液濃度解：溶液濃度C=4.0010-5/(210-3)=2 10-2mol/dm3 = 0-Aa d/da= -A 由由Gibbs吸附公式：吸附公式：-5-5-62-6-6-2-20Aa = RT4.01310 -4.0010=4.33310(mol/m ) 0.03Aa4.33310= RTAa=4.333108.314298=1.0710(N/m) =-Aa=0.072-1.07100.0613 N/m)adRTda （例例2、在、在18 時(shí)，丁酸水

38、溶液的表面張時(shí)，丁酸水溶液的表面張力與濃度的關(guān)系為力與濃度的關(guān)系為0- =29.8lg(1+19.64c)，0為純水的表面張力。利用為純水的表面張力。利用Gibbs公式求公式求出出c=0.01mol/L的吸附量和濃度很大時(shí)的的吸附量和濃度很大時(shí)的吸附量。吸附量。解：由題知解：由題知: = 0-29.8lg(1+19.64c)7-112dlg(119.64 ) 29.8dclg()lgd29.819.64 lgdc119.640.01/29.819.640.43430.01=8.3110291(1+19.640.01)=8.7910(mol/cm ),19.641 29.819.640.434=

39、dcdcdABxBedxABxeccmolLcdRTdcc ? ?濃濃 度度 很很 大大 時(shí)時(shí)-10273c=5.3410(mol/cm ) 8.311029119.64c例例2、在、在25 時(shí)，乙醇水溶液的表面張力時(shí)，乙醇水溶液的表面張力與濃度與濃度c(mol/L)的關(guān)系為的關(guān)系為=72-0.5c+0.2c2。利。利用用Gibbs公式求出公式求出c=0.5mol/L的吸附量的吸附量(乙醇乙醇的表面過剩量）。的表面過剩量）。 =.=(.).() 解解 ： 根根 據(jù)據(jù) 已已 知知 條條 件件 dddd作業(yè)：作業(yè)：1、在、在298K時(shí)，丁酸水溶液的表面張力時(shí)，丁酸水溶液的表面張力與濃度與濃度c (

40、mol/L)的關(guān)系為的關(guān)系為=0-aln(1+bc/c), 0純水的表面張力，純水的表面張力，a、b為常數(shù)。求該溶液中為常數(shù)。求該溶液中丁酸的表面過剩與濃度間的關(guān)系式（設(shè)活度系丁酸的表面過剩與濃度間的關(guān)系式（設(shè)活度系數(shù)均為數(shù)均為1）。）。若已知若已知a=0.0131 N/m,b=19.62,計(jì)算計(jì)算c=0.2mol/L時(shí)，時(shí)，=？。？。如果濃度增加到如果濃度增加到bc/c1時(shí)，時(shí)， =？。？。三、表面活性劑的吸附等溫式三、表面活性劑的吸附等溫式由吉布斯等溫吸附式由吉布斯等溫吸附式2RT 從從-c-c曲線求出曲線求出，求出不同濃度下的，求出不同濃度下的，得到，得到-c-c曲線，稱為吸附等溫線。曲

41、線，稱為吸附等溫線。1 1、吸附等溫線特點(diǎn)：與氣、吸附等溫線特點(diǎn)：與氣- -固界面固界面LangmuirLangmuir等溫等溫線相似。線相似。2 2、 -c-c曲線用經(jīng)驗(yàn)公式表達(dá)曲線用經(jīng)驗(yàn)公式表達(dá) 表示飽和吸附量。表示飽和吸附量。K K：經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，與表面活性：經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，與表面活性劑的活性大小有關(guān)。劑的活性大小有關(guān)。四、吸附層結(jié)構(gòu)四、吸附層結(jié)構(gòu) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，脂肪酸在水中的濃度達(dá)到一定數(shù)值根據(jù)實(shí)驗(yàn)，脂肪酸在水中的濃度達(dá)到一定數(shù)值后，它在表面層中的超額為一定值，與本體濃度無后，它在表面層中的超額為一定值，與本體濃度無關(guān)，并且和它的碳?xì)滏湹拈L度也無關(guān)。關(guān)，并且和它的碳?xì)滏湹拈L度也無關(guān)。 這時(shí)，表面吸附

42、這時(shí)，表面吸附已達(dá)到飽和，脂肪酸已達(dá)到飽和，脂肪酸分子合理的排列是羧分子合理的排列是羧基向水，碳?xì)滏溝蚩栈蛩?，碳?xì)滏溝蚩諝狻?。兩親分子在氣液界面上的定向排列兩親分子在氣液界面上的定向排列 根據(jù)這種緊密排列的形式，可以計(jì)算每個(gè)分子所占的截面積S。1式中式中NA為阿伏加德羅常數(shù)，為阿伏加德羅常數(shù)， 原來是表面超額，當(dāng)達(dá)到原來是表面超額，當(dāng)達(dá)到飽和吸附時(shí)飽和吸附時(shí), , 可以作為單位表面上溶質(zhì)的物質(zhì)的量可以作為單位表面上溶質(zhì)的物質(zhì)的量。由這種方法求得醇分子的的由這種方法求得醇分子的的S=0.2780.289 nm2，脂肪酸，脂肪酸S=0.3020.310nm2，結(jié)果一般偏，結(jié)果一般偏大。這是因?yàn)?/p>

43、表面層中達(dá)飽和吸附時(shí)仍夾雜著大。這是因?yàn)楸砻鎸又羞_(dá)飽和吸附時(shí)仍夾雜著水分子。水分子。 從從還可以求算飽和吸附層的厚度還可以求算飽和吸附層的厚度: = M/M：溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量；溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量；：溶質(zhì)的密度；溶質(zhì)的密度；M 為單位面積上的溶質(zhì)質(zhì)量為單位面積上的溶質(zhì)質(zhì)量, 量綱為量綱為m。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，同系物碳鏈增加一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，同系物碳鏈增加一個(gè)-CH2-時(shí)，時(shí)，增加增加0.130.15nm。與。與-光分析結(jié)果一致。光分析結(jié)果一致。 例例3、在、在20 時(shí)測定了脂肪酸鈉的時(shí)測定了脂肪酸鈉的0.02mol/L NaCl水溶液的表面張力，水溶液的表面張力，發(fā)現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)在55 mN/m以下時(shí)，表面張

44、力與以下時(shí)，表面張力與濃度的對(duì)數(shù)間有直線關(guān)系，即為濃度的對(duì)數(shù)間有直線關(guān)系，即為=-lgc。已知。已知=29.6 mN/m，求在飽和，求在飽和時(shí)每個(gè)脂肪酸分子所占面積。時(shí)每個(gè)脂肪酸分子所占面積。解：解：71021023 1d1=-=-RT dlnc2.303RTdlgclglg29.6/dlgc55/,129.6=-=2.303RTdlgc2.3038.314 102935.28 10(/)113.15.28 106.02 10AGibbsdcddcdmNmmNmdmol cmSN 公式時(shí) 表面活性劑已達(dá)飽和吸附15225 10/=0.315 /cmnm分子分子 當(dāng)兩親分子的疏水基達(dá)到一定的程度

45、，其在當(dāng)兩親分子的疏水基達(dá)到一定的程度，其在水中的溶解可被忽略，而通過鋪展在水面上形成水中的溶解可被忽略，而通過鋪展在水面上形成的單分子層，稱為的單分子層，稱為不溶性表面膜不溶性表面膜。能形成單分子。能形成單分子膜的物質(zhì)有碳原子在膜的物質(zhì)有碳原子在1422之間的長鏈含極性基之間的長鏈含極性基如如OH、COOH、COO-、NH3+、CN等的脂肪族化合物以及含有等的脂肪族化合物以及含有SO3-、N(CH3)3+等強(qiáng)極性基團(tuán)的等強(qiáng)極性基團(tuán)的22個(gè)以上碳原子的長鏈分子等。個(gè)以上碳原子的長鏈分子等。表面膜的形成表面膜的形成1765年，年，F(xiàn)ranklin的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)五、表面吸附層的狀態(tài)方程式及單分子層五

46、、表面吸附層的狀態(tài)方程式及單分子層表面膜的應(yīng)用表面膜的應(yīng)用1、兩度空間兩度空間2、表面吸附層的狀態(tài)方程式表面吸附層的狀態(tài)方程式當(dāng)濃度當(dāng)濃度c很小時(shí)很小時(shí)00(=,= cdc=-=RT dcRTcRTddkkdcdccdkdccGibbs 直線關(guān)系）令則代入公式，得到濃度很稀，濃度很稀，可看作單位表面上溶質(zhì)的物可看作單位表面上溶質(zhì)的物質(zhì)的量，可作溶質(zhì)的表面濃度。質(zhì)的量，可作溶質(zhì)的表面濃度。11AANNAkT即每個(gè)成膜分子所占面積令A(yù)=兩度空間理想氣體狀態(tài)方程式，即稀溶液中液面吸附膜所遵循的狀態(tài)方程式：表面壓，：表面壓，mN/m3、表面壓、表面壓 0dx 一般，一般，= 3050 mN/m0 A

47、、定定義義：0為純水的表面張力，為純水的表面張力，為溶液的為溶液的表面張力。由于表面張力。由于0，所以液面，所以液面上的浮片總是推向純水一邊。上的浮片總是推向純水一邊。 由實(shí)驗(yàn)可以證實(shí)表面壓的存在。在純水表面放由實(shí)驗(yàn)可以證實(shí)表面壓的存在。在純水表面放一很薄的浮片，在浮片的一邊滴油，由于油滴在水一很薄的浮片，在浮片的一邊滴油，由于油滴在水面上鋪展，會(huì)推動(dòng)浮片移向純水一邊，把對(duì)單位長面上鋪展，會(huì)推動(dòng)浮片移向純水一邊，把對(duì)單位長度浮片的推動(dòng)力稱為表面壓。度浮片的推動(dòng)力稱為表面壓。B、Langmuir膜天平1917年年Langmuir設(shè)計(jì)了直接測定表面壓的儀器。設(shè)計(jì)了直接測定表面壓的儀器。Langmu

48、ir膜天平 圖中圖中K為盛滿水的為盛滿水的淺盤，淺盤，AA是云母片，懸是云母片，懸掛在一根與扭力天平刻掛在一根與扭力天平刻度盤相連的鋼絲上，度盤相連的鋼絲上，AA的兩端用極薄的鉑箔與的兩端用極薄的鉑箔與淺盤相連。淺盤相連。 XX是可移動(dòng)的邊，用來清掃水面，或圍住表面膜，是可移動(dòng)的邊，用來清掃水面，或圍住表面膜，使它具有一定的表面積。在使它具有一定的表面積。在XXAA面積內(nèi)滴加油滴，面積內(nèi)滴加油滴，油鋪展時(shí)，用扭力天平測出它施加在油鋪展時(shí)，用扭力天平測出它施加在AA邊上的壓力。邊上的壓力。這種膜天平的準(zhǔn)確度可達(dá)這種膜天平的準(zhǔn)確度可達(dá)110-5N/m。4、表面吸附狀態(tài)方程式的意義、表面吸附狀態(tài)方程

49、式的意義依據(jù)依據(jù)A=kT作圖，得到作圖，得到-曲線。曲線。從從 曲線可以對(duì)表面膜的結(jié)構(gòu)有所了解。曲線可以對(duì)表面膜的結(jié)構(gòu)有所了解。A表面膜有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。表面膜有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。液態(tài)擴(kuò)張膜：成膜分子間有明顯的側(cè)向相互作液態(tài)擴(kuò)張膜：成膜分子間有明顯的側(cè)向相互作用，膜的可壓縮性比三維液態(tài)大得多。用，膜的可壓縮性比三維液態(tài)大得多。 -A線為明顯線為明顯曲線。曲線。氣液平衡膜：是從氣態(tài)膜向液態(tài)膜轉(zhuǎn)變狀態(tài)，氣液平衡膜：是從氣態(tài)膜向液態(tài)膜轉(zhuǎn)變狀態(tài)，類似于理想氣體的類似于理想氣體的p-V關(guān)系中的氣液平衡態(tài)。此時(shí)關(guān)系中的氣液平衡態(tài)。此時(shí)表面壓即為不溶物膜的飽和蒸氣壓。表面壓即為不溶物膜的飽和蒸氣壓。氣態(tài)膜

50、：遵循氣態(tài)膜：遵循A=kT關(guān)系。類似于理想氣體的關(guān)系。類似于理想氣體的p-V關(guān)系，為二維空間運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)理想氣體。關(guān)系，為二維空間運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)理想氣體。液態(tài)凝聚膜：液態(tài)凝聚膜：-A線為直線關(guān)系，膜的可壓縮性線為直線關(guān)系，膜的可壓縮性小，成膜分子有較緊密的排列方式，分子極性基間小，成膜分子有較緊密的排列方式，分子極性基間有溶劑分子存在。有溶劑分子存在。凝聚膜是液態(tài)還是固態(tài)，取決于分子中極性部分凝聚膜是液態(tài)還是固態(tài)，取決于分子中極性部分和非極性部分的黏著力。碳?xì)滏湠楹头菢O性部分的黏著力。碳?xì)滏湠镃16的醇形成液態(tài)的醇形成液態(tài)膜，而同樣碳?xì)滏湹乃嵝纬晒虘B(tài)膜，當(dāng)碳原子數(shù)大膜，而同樣碳?xì)滏湹乃嵝纬晒虘B(tài)膜，當(dāng)

51、碳原子數(shù)大于于24時(shí)，幾乎皆為固態(tài)膜。時(shí)，幾乎皆為固態(tài)膜。固態(tài)膜：固態(tài)膜： 壓縮性小，密度大，緊密排列的單向壓縮性小，密度大，緊密排列的單向膜，多數(shù)直鏈脂肪酸或醇在碳鏈足夠長時(shí)都易形成膜，多數(shù)直鏈脂肪酸或醇在碳鏈足夠長時(shí)都易形成此類型膜。此類型膜。鑒定方法：在膜上撒少量滑石粉，輕輕吹氣，粉鑒定方法：在膜上撒少量滑石粉，輕輕吹氣，粉末毫不移動(dòng)是固態(tài)膜，反之為液態(tài)膜。末毫不移動(dòng)是固態(tài)膜，反之為液態(tài)膜。* 曲線與表面不溶膜的結(jié)構(gòu)類型曲線與表面不溶膜的結(jié)構(gòu)類型A/(mN/m)0.50.21020300.20.258凝聚膜凝聚膜（Lc）轉(zhuǎn)變膜（I）l擴(kuò)張膜（Le）l氣液平衡區(qū)g氣態(tài)膜（G）g2/ nmA

52、固態(tài)膜固態(tài)膜（S）* 曲線與表面不溶膜的結(jié)構(gòu)類型曲線與表面不溶膜的結(jié)構(gòu)類型A不溶膜的分子狀態(tài)示意圖 （b）（c）（a）氣態(tài)氣態(tài)氣液平衡氣液平衡液態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)5、不溶性表面膜的一些應(yīng)用（1 1）抑制液體蒸發(fā)）抑制液體蒸發(fā)（3 3）測定蛋白質(zhì)分子的摩爾質(zhì)量）測定蛋白質(zhì)分子的摩爾質(zhì)量 0()WAnAnRTRTM A：膜面積；：膜面積；A0：1mol成膜物本身的面積；成膜物本身的面積；n：成膜物的：成膜物的物質(zhì)的量；物質(zhì)的量；W：成膜物的質(zhì)量；：成膜物的質(zhì)量；M：成膜物的分子量：成膜物的分子量（4 4）研究界面化學(xué)反應(yīng)）研究界面化學(xué)反應(yīng) 測定膜電勢可以推測分子在膜上是如何排列測定膜電勢可以推測分子在

53、膜上是如何排列的，可以了解表面上的分布是否均勻等等的，可以了解表面上的分布是否均勻等等。 （2 2）測定分子結(jié)構(gòu)）測定分子結(jié)構(gòu)6 生物膜生物膜 動(dòng)植物細(xì)胞都有膜，使細(xì)胞對(duì)物質(zhì)的透過有動(dòng)植物細(xì)胞都有膜，使細(xì)胞對(duì)物質(zhì)的透過有選擇性，是細(xì)胞與環(huán)境之間物質(zhì)交換的通道。選擇性，是細(xì)胞與環(huán)境之間物質(zhì)交換的通道。 生物膜是由磷脂和蛋白質(zhì)組成，磷脂是兩性生物膜是由磷脂和蛋白質(zhì)組成，磷脂是兩性的，有兩個(gè)疏水的碳?xì)滏溂坝H水的磷酸脂。的，有兩個(gè)疏水的碳?xì)滏溂坝H水的磷酸脂。細(xì)胞膜就是一種生物膜。細(xì)胞膜就是一種生物膜。 7 LB技術(shù)和技術(shù)和LB膜膜1935年，年，I. Langmuir的學(xué)生和助手的學(xué)生和助手K.Blo

54、dgett將將單分子膜轉(zhuǎn)移到固體襯底上，成功地制備出第一個(gè)單分子膜轉(zhuǎn)移到固體襯底上，成功地制備出第一個(gè)單分子層積累的多層膜，這就是我們所稱呼的單分子層積累的多層膜，這就是我們所稱呼的Langmuir-Blodgett 膜膜-LB膜。膜。而這種將氣液界面上的單分子層轉(zhuǎn)移到固體基片而這種將氣液界面上的單分子層轉(zhuǎn)移到固體基片上的技術(shù)就被命名為上的技術(shù)就被命名為-LB技術(shù)。技術(shù)。y型沉積型沉積 (基片基片尾尾頭頭頭頭尾尾 ) 基片在上升和下降時(shí)均可掛膜。膜的基片在上升和下降時(shí)均可掛膜。膜的層與層之間是親水與親水面，疏水與疏層與層之間是親水與親水面，疏水與疏水面相接觸。這種形式最為常見。水面相接觸。這種

55、形式最為常見。z型沉積型沉積 (基片基片頭頭尾尾頭頭尾尾 ) 與與 x型膜相反型膜相反,基片上升時(shí)掛膜，下基片上升時(shí)掛膜，下降時(shí)不掛。要求基片表面為親水性的。降時(shí)不掛。要求基片表面為親水性的。x型沉積型沉積 (基片基片尾尾頭頭尾尾頭頭 ) 基片只在下降時(shí)掛上單分子膜，上升基片只在下降時(shí)掛上單分子膜，上升時(shí)不掛膜。特點(diǎn)是每層膜的疏水面與相時(shí)不掛膜。特點(diǎn)是每層膜的疏水面與相鄰的親水面接觸。基片表面疏水性的。鄰的親水面接觸?；砻媸杷缘?。LB膜的類型膜的類型LB膜的應(yīng)用前景膜的應(yīng)用前景LB膜的無源器件應(yīng)用：膜的無源器件應(yīng)用：a. 電子束刻蝕電子束刻蝕b. 潤滑材料潤滑材料c. 分子導(dǎo)線和二維導(dǎo)電

56、膜分子導(dǎo)線和二維導(dǎo)電膜d. 超薄絕緣膜超薄絕緣膜e. 液晶器件（鐵電液晶的表面取向）液晶器件（鐵電液晶的表面取向） 2.LB膜的有源器件應(yīng)用：膜的有源器件應(yīng)用：光電轉(zhuǎn)換膜（分子電池和分子開關(guān)）光電轉(zhuǎn)換膜（分子電池和分子開關(guān)）電光轉(zhuǎn)換膜（電致發(fā)光平板彩色顯示器）電光轉(zhuǎn)換膜（電致發(fā)光平板彩色顯示器）光致變色膜（高密度并行多信號(hào)記錄材料）光致變色膜（高密度并行多信號(hào)記錄材料）非線性光學(xué)膜（各種非線性器件）非線性光學(xué)膜（各種非線性器件）各類傳感器（紅外，氣敏等）各類傳感器（紅外，氣敏等）仿生膜（嗅覺、視覺等人工器件）仿生膜（嗅覺、視覺等人工器件）等等。等等。這些令人興奮的應(yīng)用前景，吸引了大批學(xué)者投這些

57、令人興奮的應(yīng)用前景，吸引了大批學(xué)者投身其研究，使得身其研究，使得LB膜成為化學(xué)、物理、生物、醫(yī)學(xué)、膜成為化學(xué)、物理、生物、醫(yī)學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、材料學(xué)等于一體的邊緣科學(xué)，成為當(dāng)電子學(xué)、光學(xué)、材料學(xué)等于一體的邊緣科學(xué)，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。前研究的熱點(diǎn)。第四節(jié)第四節(jié) 表面活性劑的體相性質(zhì)表面活性劑的體相性質(zhì)一、各種性質(zhì)對(duì)濃度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)一、各種性質(zhì)對(duì)濃度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)表面活性劑能顯著降低水的表面張力，表面活性劑能顯著降低水的表面張力，即溶液的即溶液的隨隨c而急劇而急劇，當(dāng)，當(dāng)c增加到一定值增加到一定值后，后，幾乎不變，幾乎不變，-c曲線上有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)曲線上有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。溶液的電導(dǎo)率、滲透壓、界面張力等隨溶

58、液的電導(dǎo)率、滲透壓、界面張力等隨 c變化曲線都有轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這與膠束的形成有變化曲線都有轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這與膠束的形成有關(guān)。關(guān)。00.20.40.60.81.0界面張力界面張力表面張力表面張力臨界膠束濃度臨界膠束濃度去污作用去污作用密度改變密度改變電導(dǎo)率電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率滲透壓滲透壓濃度濃度表面活性劑溶液的性質(zhì)表面活性劑溶液的性質(zhì)臨界臨界膠束膠束濃度時(shí)各種性質(zhì)的突變濃度時(shí)各種性質(zhì)的突變二、表面活性劑的溶解度二、表面活性劑的溶解度1 1、表面活性劑是兩親分子。表面活性劑是兩親分子。親水基越強(qiáng)，在親水基越強(qiáng)，在水中溶解度越大，親油性越強(qiáng)則越易溶于水中溶解度越大，親油性越強(qiáng)則越易溶于“油油”。 Kraf

59、ft點(diǎn)點(diǎn)可以衡量表面活性劑的可以衡量表面活性劑的親水親油性親水親油性的相對(duì)強(qiáng)弱的相對(duì)強(qiáng)弱。Krafft點(diǎn)越低，點(diǎn)越低，親水性親水性越強(qiáng)。越強(qiáng)。 2、Krafft點(diǎn)點(diǎn)離子型表面活性劑在低溫時(shí)溶解度較低，隨離子型表面活性劑在低溫時(shí)溶解度較低，隨TT其溶解度緩慢其溶解度緩慢，達(dá)到某一溫度后，突然迅速，達(dá)到某一溫度后，突然迅速增加，對(duì)應(yīng)溫度稱為增加，對(duì)應(yīng)溫度稱為Krafft點(diǎn)點(diǎn)。 同系物的碳?xì)滏溤介L，其同系物的碳?xì)滏溤介L，其親油性親油性越強(qiáng)，則越強(qiáng)，則Krafft點(diǎn)溫度越高。點(diǎn)溫度越高。親油基相同的同系物中，加成的環(huán)氧乙烷分子親油基相同的同系物中，加成的環(huán)氧乙烷分子數(shù)越多，親水性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的數(shù)越多，親

60、水性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的濁點(diǎn)越高。反之，親濁點(diǎn)越高。反之，親油基的碳原子越多，親油性越強(qiáng)，濁點(diǎn)越低。油基的碳原子越多，親油性越強(qiáng)，濁點(diǎn)越低。濁點(diǎn)濁點(diǎn)可以衡量非離子型表面活性劑的可以衡量非離子型表面活性劑的親水親油親水親油性的相對(duì)強(qiáng)弱性的相對(duì)強(qiáng)弱。濁點(diǎn)濁點(diǎn)越低，越低，親油性親油性越強(qiáng)。越強(qiáng)。 3、濁點(diǎn)、濁點(diǎn)非離子型表面活性劑的溶解度隨非離子型表面活性劑的溶解度隨T下降，緩下降，緩慢加熱非離子型表面活性劑的透明水溶液，到某慢加熱非離子型表面活性劑的透明水溶液，到某一溫度溶液發(fā)生混濁，表示表面活性劑開始析出，一溫度溶液發(fā)生混濁，表示表面活性劑開始析出，溶液呈混濁的最低溫度稱為溶液呈混濁的最低溫度稱為濁點(diǎn)。濁