表面活性劑及其作用學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1表面活性劑及其作用表面活性劑及其作用第一頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。 能使水的表面張力明顯降低的溶質(zhì)稱(chēng)為表面活性物質(zhì)。 這種物質(zhì)通常含有親水的極性基團(tuán)和憎水的非極性碳鏈或碳環(huán)有機(jī)化合物。親水基團(tuán)進(jìn)入水中，憎水基團(tuán)企圖離開(kāi)水而指向空氣，在界面定向排列。 表面活性物質(zhì)的表面濃度大于本體濃度，增加單位面積所需的功較純水小。非極性成分愈大，表面活性也愈大。第1頁(yè)/共41頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。 表面活性劑通常采用按化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)分類(lèi)，分為離子型和非離子型兩大類(lèi)，離子型中又可分為陽(yáng)離子型、陰離子型和兩性型表面活性劑。顯然陽(yáng)離子型和陰離子型的表面活性劑不能混用，否則可能會(huì)發(fā)生

2、沉淀而失去活性作用。1.離子型2.非離子型陽(yáng)離子型陰離子型兩性型表面活性劑第2頁(yè)/共41頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。陰離子表面活性劑RCOONa羧酸鹽陰離子表面活性劑RCOONa羧酸鹽R-OSO3Na硫酸酯鹽R-SO3Na磺酸鹽R-OPO3Na2磷酸酯鹽第3頁(yè)/共41頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。陽(yáng)離子表面活性劑R-NH2HCl伯胺鹽 CH3 |R-N-HCl仲胺鹽 | H CH3 |R-N-HCl叔胺鹽 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺鹽 | CH3第4頁(yè)/共41頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COOH

3、氨基酸型 CH3 |R-N+-CH2COO-甜菜堿型 | CH3第5頁(yè)/共41頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚第6頁(yè)/共41頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。 在等溫等壓條件下，單位面積的液面與固體表面粘附時(shí)對(duì)外所作的最大功稱(chēng)為粘附功(WORK OF ADHESION)，它是液體能否潤(rùn)濕固體的一種量度。粘附功越大，液體越能潤(rùn)濕固體，液-固

4、結(jié)合得越牢。 在粘附過(guò)程中，消失了單位液體表面和固體表面，產(chǎn)生了單位液-固界面。粘附功就等于這個(gè)過(guò)程表面吉布斯自由能變化值的負(fù)值。al sg lg-s()WG 第7頁(yè)/共41頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。第8頁(yè)/共41頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。接觸角的示意圖： 在氣、液、固三相交界點(diǎn)，氣-液與液-固界面張力之間的夾角稱(chēng)為接觸角，通常用q表示。第9頁(yè)/共41頁(yè)第十頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。 在氣、液、固三相交界點(diǎn)，氣-液與氣-固界面張力之間的夾角稱(chēng)為接觸角，通常用q表示。g- ls - lg- scosq 若接觸角大于90，說(shuō)明液體不能潤(rùn)濕固體，如汞在玻璃表

5、面； 若接觸角小于90，液體能潤(rùn)濕固體，如水在潔凈的玻璃表面。 接觸角的大小可以用實(shí)驗(yàn)測(cè)量，也可以用公式計(jì)算：第10頁(yè)/共41頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。 等溫、等壓條件下，單位面積的液固界面取代了單位面積的氣固界面并產(chǎn)生了單位面積的氣液界面，這過(guò)程表面自由能變化值的負(fù)值稱(chēng)為鋪展系數(shù)，用S表示。若S0，說(shuō)明液體可以在固體表面自動(dòng)鋪展。l-sl-gs-g()SG第11頁(yè)/共41頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。第12頁(yè)/共41頁(yè)第十三頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。 臨界膠束濃度簡(jiǎn)稱(chēng)CMC 表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子

6、層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束，這開(kāi)始形成膠束的最低濃度稱(chēng)為臨界膠束濃度。 這時(shí)溶液性質(zhì)與理想性質(zhì)發(fā)生偏離，在表面張力對(duì)濃度繪制的曲線(xiàn)上會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)增加活性劑濃度，表面張力不再降低，而體相中的膠束不斷增多、增大。第13頁(yè)/共41頁(yè)第十四頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。第14頁(yè)/共41頁(yè)第十五頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。第15頁(yè)/共41頁(yè)第十六頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。可以將“油” “藏” 在水中.第16頁(yè)/共41頁(yè)第十七頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。第17頁(yè)/共41頁(yè)第十八頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。 表面活性劑

7、的用途極廣，主要有五個(gè)方面：1.潤(rùn)濕作用 表面活性劑可以降低液體表面張力，改變接觸角的大小，從而達(dá)到所需的目的。 例如，要農(nóng)藥潤(rùn)濕帶蠟的植物表面，要在農(nóng)藥中加表面活性劑； 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性劑，使接觸角大于90。g- ls - lg- scosq第18頁(yè)/共41頁(yè)第十九頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。2.起泡作用 “泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。有的表面活性劑和水可以形成一定強(qiáng)度的薄膜，包圍著空氣而形成泡沫，用于浮游選礦、泡沫滅火和洗滌去污等，這種活性劑稱(chēng)為起泡劑。 也有時(shí)要使用消泡劑，在制糖、制中藥過(guò)程中泡沫太多，要加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧?qiáng)度，消除氣泡，

8、防止事故。第19頁(yè)/共41頁(yè)第二十頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。第20頁(yè)/共41頁(yè)第二十一頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。無(wú)節(jié)制使用或不處理將污染河流第21頁(yè)/共41頁(yè)第二十二頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。3.增溶作用 非極性有機(jī)物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉等表面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加，這稱(chēng)為增溶作用。 增溶作用與普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均勻分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的膠束中。 經(jīng)X射線(xiàn)衍射證實(shí)，增溶后各種膠束都有不同程度的增大，而整個(gè)溶液的的依數(shù)性變化不大。第22頁(yè)/共41頁(yè)第二十三頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。4.乳化作用 一種

9、或幾種液體以大于10-7m直徑的液珠分散在另一不相混溶的液體之中形成的粗分散體系稱(chēng)為乳狀液。 要使它穩(wěn)定存在必須加乳化劑。根據(jù)乳化劑結(jié)構(gòu)的不同可以形成以水為連續(xù)相的水包油乳狀液(O/W)，或以油為連續(xù)相的油包水乳狀液(W/O)。 有時(shí)為了破壞乳狀液需加入另一種表面活性劑，稱(chēng)為破乳劑，將乳狀液中的分散相和分散介質(zhì)分開(kāi)。例如原油中需要加入破乳劑將油與水分開(kāi)。第23頁(yè)/共41頁(yè)第二十四頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。5.洗滌作用 洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，增加對(duì)被清洗物體的潤(rùn)濕作用，又要有起泡、增白、占領(lǐng)清潔表面不被再次污染等功能。 其中占主要成分的表面活性劑的去污過(guò)程可用示意圖說(shuō)明：A.

10、水的表面張力大，對(duì)油污潤(rùn)濕性能差，不容易把油污洗掉。第24頁(yè)/共41頁(yè)第二十五頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。B.加入表面活性劑后，憎水基團(tuán)朝向織物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脫離表面。C.污垢懸在水中或隨泡沫浮到水面后被去除，潔凈表面被活性劑分子占領(lǐng)。A.水的表面張力大，對(duì)油污潤(rùn)濕性能差，不容易把油污洗掉。不用洗衣粉的洗衣機(jī)第25頁(yè)/共41頁(yè)第二十六頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。 首先將粗礦磨碎，傾入浮選池中。在池水中加入捕集劑和起泡劑等表面活性劑。 攪拌并從池底鼓氣，帶有有效礦粉的氣泡聚集表面，收集并滅泡濃縮，從而達(dá)到了富集的目的。 不含礦石的泥砂、巖石留在池底，定時(shí)清除。第2

11、6頁(yè)/共41頁(yè)第二十七頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。浮游選礦的原理圖 選擇合適的捕集劑，使它的親水基團(tuán)只吸在礦砂的表面，憎水基朝向水。 當(dāng)?shù)V砂表面有5%被捕集劑覆蓋時(shí)，就使表面產(chǎn)生憎水性，它會(huì)附在氣泡上一起升到液面，便于收集。第27頁(yè)/共41頁(yè)第二十八頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。一種或一種以上的液體以液珠的狀態(tài)分散在另一種與其不相混溶的液體中構(gòu)成的系統(tǒng)稱(chēng)為乳狀液。 簡(jiǎn)單的乳狀液通常分為兩大類(lèi)。習(xí)慣上將不溶于水的有機(jī)物稱(chēng)油，將不連續(xù)以液珠形式存在的相稱(chēng)為分散相或者內(nèi)相，將連續(xù)存在的液相稱(chēng)為連續(xù)相(分散介質(zhì))或者外相?？墒谷橐悍€(wěn)定的物質(zhì)稱(chēng)為乳化劑。天然乳狀液：牛奶；石油；第28頁(yè)/共

12、41頁(yè)第二十九頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。當(dāng)表面活性劑膠束溶液與不溶于水的油相接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生一系列的過(guò)程。開(kāi)始是油自動(dòng)進(jìn)入膠束內(nèi)核，發(fā)生增溶作用。隨著油的不斷進(jìn)入，膠束脹大，最后在膠束內(nèi)形成微滴。這種體系稱(chēng)為微乳狀液，簡(jiǎn)稱(chēng)微乳液。什么是微乳狀液(簡(jiǎn)稱(chēng)微乳液)微乳狀液(簡(jiǎn)稱(chēng)微乳液)也屬于乳狀液.第29頁(yè)/共41頁(yè)第三十頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。1.水包油乳狀液，用O/W表示。內(nèi)相為油，外相為水，這種乳狀液能用水稀釋?zhuān)缗Ｄ痰取?.油包水乳狀液，用W/O表示。內(nèi)相為水，外相為油，如油井中噴出的原油。乳狀液的破壞：使兩相分離.乳狀液轉(zhuǎn)化:W/O-O/W第30頁(yè)/共41頁(yè)第三十一頁(yè)，

13、編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。檢驗(yàn)水包油乳狀液加入水溶性染料如亞甲基藍(lán)，說(shuō)明水是連續(xù)相。加入油溶性的染料紅色蘇丹，說(shuō)明油是不連續(xù)相。第31頁(yè)/共41頁(yè)第三十二頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。乳狀液的應(yīng)用舉例15cm3煤油,25cm3水0.8gC,震蕩,W/O;外觀(guān)為油.2,震蕩, O/W膨化燃油不等于水變?nèi)加图夹g(shù)!1999年的南極科考船被迫中途返航.19861996年的騙子王洪成,300多個(gè)企業(yè),上億元投資.水中含有氫和氧.氫和氧結(jié)合可以放出大量能量!請(qǐng)分析這句話(huà).第32頁(yè)/共41頁(yè)第三十三頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。液膜萃取技術(shù):應(yīng)用黃連素的提取黃連素:鹽酸小蘗堿,主要從黃柏樹(shù)

14、皮或者黃連根的韌皮部提取.黃連主產(chǎn)地在川東和鄂西.傳統(tǒng)中藥是其主根.須根被棄,或者冬天烤火.實(shí)際上須根韌皮部的比例更高.1噸根,710噸水,10kg濃硫酸,200300kg食鹽得到10kg鹽酸小蘗堿粗品.液膜萃取技術(shù):鹽酸水溶液/煤油(W/O);萃取;分液; W/O兩相分離.第33頁(yè)/共41頁(yè)第三十四頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。1990年在鄂西某國(guó)家級(jí)貧困縣進(jìn)行人口普查.社會(huì)現(xiàn)象觀(guān)察當(dāng)時(shí)大學(xué)生是由國(guó)家各部門(mén)安排工作我校化學(xué)系有本科畢業(yè)生,在縣化肥廠(chǎng)和中學(xué).縣化肥廠(chǎng)半年生產(chǎn),維持溫飽.中學(xué)教師搞了臺(tái)塑料共混/熔融吹制塑料包裝機(jī).當(dāng)時(shí)自己購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)小轎車(chē).另外有兩兄弟進(jìn)行生物化學(xué)制藥:豬小

15、腸粘膜,堿煮后加鹽,得到抗凝血?jiǎng)?肝素鈉.聯(lián)產(chǎn)腸衣.除了日常生活開(kāi)支,還蓋了兩棟樓.這兩兄弟是初中畢業(yè)的正宗農(nóng)民,拜師學(xué)藝.第34頁(yè)/共41頁(yè)第三十五頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。第35頁(yè)/共41頁(yè)第三十六頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。小蘗(nie,第四聲)堿第36頁(yè)/共41頁(yè)第三十七頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。 等溫、等壓條件下，兩個(gè)單位液面可逆聚合為液柱所作的最大功稱(chēng)為內(nèi)聚功，是液體本身結(jié)合牢固程度的一種量度。 內(nèi)聚時(shí)兩個(gè)單位液面消失，所以，內(nèi)聚功在數(shù)值上等于該變化過(guò)程表面自由能變化值的負(fù)值。cg-l(02)WG 第37頁(yè)/共41頁(yè)第三十八頁(yè)，編輯于星期日：十九點(diǎn) 五十九分。第38頁(yè)/共41頁(yè)第三十九頁(yè)，編輯