高等水化學(xué)界面現(xiàn)象

1、Chapter 1 the Interface Phenomena常見(jiàn)的界面有：常見(jiàn)的界面有：氣氣-液界面液界面氣氣-固界面固界面液液-液界面液界面液液-固界面固界面固固-固界面固界面相相 相相 相相 相相 相相 特征：幾個(gè)分子厚、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)與兩側(cè)體相均不同特征：幾個(gè)分子厚、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)與兩側(cè)體相均不同當(dāng)研究在表面層上發(fā)生的行為或者研究多相的高當(dāng)研究在表面層上發(fā)生的行為或者研究多相的高分散體系的性質(zhì)時(shí)，就必須考慮到表面的特性。分散體系的性質(zhì)時(shí)，就必須考慮到表面的特性。通常用比表面表示多相分散體系的分散程度。通常用比表面表示多相分散體系的分散程度。 例如，把邊長(zhǎng)為例如，把邊長(zhǎng)為1cm的立方體的立方

2、體1cm3逐漸分割逐漸分割成小立方體時(shí)，比表面增長(zhǎng)情況列于下表：成小立方體時(shí)，比表面增長(zhǎng)情況列于下表：邊長(zhǎng)l/m 立方體數(shù) 比表面Av/（m2/m3）110-2 1 6 102 110-3 103 6 103 110-5 109 6 105 110-7 1015 6 107 110-9 1021 6 109 把物質(zhì)分散成細(xì)小微粒的程度稱(chēng)為分散度。把物質(zhì)分散成細(xì)小微粒的程度稱(chēng)為分散度。把一定大小的物質(zhì)分割得越小，則分散度越高，把一定大小的物質(zhì)分割得越小，則分散度越高，比表面也越大。比表面也越大。 可見(jiàn)達(dá)到可見(jiàn)達(dá)到nm級(jí)的超細(xì)微粒具有巨大的比表面積級(jí)的超細(xì)微粒具有巨大的比表面積，因而具有許多獨(dú)特的

3、表面效應(yīng)，成為新材料和多相因而具有許多獨(dú)特的表面效應(yīng)，成為新材料和多相催化方面的研究熱點(diǎn)。催化方面的研究熱點(diǎn)。比表面積：比表面積：mAaSS VAaVV 或或 在恒溫恒壓下在恒溫恒壓下,可逆地增加系統(tǒng)的可逆地增加系統(tǒng)的表面積表面積dAs,則環(huán)境則環(huán)境對(duì)系統(tǒng)所做的功正對(duì)系統(tǒng)所做的功正比于表面積的增量比于表面積的增量dG=W= dAs1、液體的表面功及表面、液體的表面功及表面Gibbs函數(shù)函數(shù)1.1 1.1 界面張力界面張力 Interface TensionBnpTsAG, 比表面吉比表面吉布斯函數(shù)布斯函數(shù)BBBBnpTsnVTsnpSsnVSsAGAAAHAU, 2 mJ的的單單位位： 對(duì)于只

4、有一種表面的多組分系統(tǒng)對(duì)于只有一種表面的多組分系統(tǒng):dU=TdS-pdV+ dAs+BdnBdH=TdS+Vdp+ dAs+BdnBdA=-SdT-pdV+ dAs+BdnBdG=-SdT+Vdp+ dAs+BdnB 的物理意義：的物理意義：W= dAs=fdxfdx= 2Ldx =f/2L =力力/總長(zhǎng)總長(zhǎng) 的單位的單位:Nm-1 為作用在單位長(zhǎng)度上液體表面為作用在單位長(zhǎng)度上液體表面的收縮力的收縮力,又稱(chēng)又稱(chēng)表面張力表面張力2、表面張力、表面張力 L L2 L對(duì)于液體來(lái)說(shuō)對(duì)于液體來(lái)說(shuō), , 比表面吉布斯函數(shù)與表面比表面吉布斯函數(shù)與表面張力量綱相同張力量綱相同, ,數(shù)值相等數(shù)值相等, ,但物理

5、意義不同但物理意義不同表面張力的方向表面張力的方向 對(duì)于平液面對(duì)于平液面, ,表面張力的方向總是與外力表面張力的方向總是與外力相反相反, ,與液面平行且垂直作用于分界線(xiàn)上。與液面平行且垂直作用于分界線(xiàn)上。 L L 對(duì)于彎曲液面對(duì)于彎曲液面, ,表面張力的方向與曲面表面張力的方向與曲面相切相切, ,與分界邊緣垂直。與分界邊緣垂直。 與物質(zhì)的本性有關(guān)與物質(zhì)的本性有關(guān)分子間相互作用力越大，分子間相互作用力越大，越大。一般對(duì)于氣液界面有：越大。一般對(duì)于氣液界面有： (金屬鍵金屬鍵) (離子鍵離子鍵) (極性鍵極性鍵) (非極性鍵非極性鍵) 3、界面張力及其影響因素、界面張力及其影響因素 某些液態(tài)物質(zhì)的

6、表面張力某些液態(tài)物質(zhì)的表面張力 物物 質(zhì)質(zhì) t / C / mN m-1 正己烷正己烷 正辛醇正辛醇 乙醇乙醇 乙醚乙醚 H2O NaCl LiClNa2SiO3(水玻璃水玻璃) FeO Al2O3 Ag Cu Pt 20 20 20 25 20 803 614100014272080110010831773.5 18.4 21.8 22.3 26.43 72.75 113.8 137.8 250 582 700 878.513001800 固體分子間的相互作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液體的固體分子間的相互作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液體的, ,所以固體物質(zhì)所以固體物質(zhì)要比液體物質(zhì)具有更高的表面張力。要比液體物質(zhì)具有更高

7、的表面張力。 物物 質(zhì)質(zhì) 氣氣 氛氛 t /C /mN m-1 CuSn氧化鎂氧化鎂云母云母Cu蒸氣蒸氣真空真空真空真空真空真空1050215 25 20 1670 685 1000 4500 一些固態(tài)物質(zhì)的表面張力一些固態(tài)物質(zhì)的表面張力 兩種互不混溶的液體形成液兩種互不混溶的液體形成液- -液界面時(shí)，界面層分子所液界面時(shí)，界面層分子所處力場(chǎng)取決于兩種液體。所以不同液處力場(chǎng)取決于兩種液體。所以不同液- -液間界面張力不同。液間界面張力不同。20C 某些液某些液- -液界面張力液界面張力 界界 面面 /mN m-1 界界 面面 /mN m-1 水水 正己烷正己烷 水水 正辛烷正辛烷水水 氯仿氯仿

8、水水 四氯化碳四氯化碳水水 正辛醇正辛醇51.150.832.845 8.5水水 乙醚乙醚水水 苯苯水水 硝基苯硝基苯水水 汞汞苯苯 汞汞 10.7 35.0 25.66375357 與接觸相的性質(zhì)有關(guān)與接觸相的性質(zhì)有關(guān) 溫度的影響溫度的影響T熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)某些液體在不同溫度下的表面張力某些液體在不同溫度下的表面張力t /C 0 20 40 60 80 100水水 乙醇乙醇甲醇甲醇 CCl4丙酮丙酮甲苯甲苯苯苯 75.64 24.05 24.5 26.2 30.74 31.6 72.75 22.27 22.6 26.8 23.7 28.43 28.9 69.58 20.60 20.9 2

9、4.3 21.2 26.13 26.3 66.18 19.01 21.9 18.6 23.81 23.762.61 16.221.5321.3 58.85 19.39 液體液體 /mN m-1 極限情況：極限情況：TTc時(shí)，時(shí)，0 壓力的影響。壓力的影響。 Pa表面分子受力不對(duì)稱(chēng)的程度表面分子受力不對(duì)稱(chēng)的程度 b氣體分子可被表面吸附，改變氣體分子可被表面吸附，改變, c氣體分子溶于液相氣體分子溶于液相 1atm 水水= 72.8 mN/m10atm 水水= 71.8 mN/m一般：一般：p10atm, 1mN/m。例：。例：1.2 1.2 固體表面固體表面 Surface of Solids

10、固體與液體表面的不同點(diǎn)固體與液體表面的不同點(diǎn): :(1)(1)固體表面不像液體那樣易于縮小和變形固體表面不像液體那樣易于縮小和變形(2)(2)固體表面是不均勻的固體表面是不均勻的 吸附吸附：在一定條件下，一種物質(zhì)的分子、原子或離：在一定條件下，一種物質(zhì)的分子、原子或離子能自動(dòng)地粘附在固體表面上的現(xiàn)象，或者說(shuō)，在子能自動(dòng)地粘附在固體表面上的現(xiàn)象，或者說(shuō)，在任意兩相之間的界面層中，某種物質(zhì)的濃度可自動(dòng)任意兩相之間的界面層中，某種物質(zhì)的濃度可自動(dòng)發(fā)生變化的現(xiàn)象發(fā)生變化的現(xiàn)象 吸附劑吸附劑: :具有吸附能力的固體物質(zhì)具有吸附能力的固體物質(zhì) 吸附質(zhì)吸附質(zhì): :被吸附物質(zhì)被吸附物質(zhì) 產(chǎn)生吸附現(xiàn)象的原因產(chǎn)生

11、吸附現(xiàn)象的原因：固體表面層的分子受力不平：固體表面層的分子受力不平衡。衡。 CO CO在鉑上的吸附等壓線(xiàn)在鉑上的吸附等壓線(xiàn))( 1 kgmolmnna)( 13 kgmmVVa下下的的體體積積，吸吸附附質(zhì)質(zhì)在在akP101.325C00V)(pTfVa, pVa TVa （吸附等壓線(xiàn)）（吸附等壓線(xiàn)）（吸附等溫線(xiàn)）（吸附等溫線(xiàn)）pT （吸附等量線(xiàn)吸附等量線(xiàn)） 吸附等壓線(xiàn)不是用實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量的，而是在實(shí)驗(yàn)吸附等壓線(xiàn)不是用實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量的，而是在實(shí)驗(yàn)測(cè)定等溫線(xiàn)的基礎(chǔ)上畫(huà)出來(lái)的。測(cè)定等溫線(xiàn)的基礎(chǔ)上畫(huà)出來(lái)的。 吸附等量線(xiàn)不是用實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量的，而是在實(shí)驗(yàn)吸附等量線(xiàn)不是用實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量的，而是在實(shí)驗(yàn)測(cè)定等溫線(xiàn)的基

12、礎(chǔ)上畫(huà)出來(lái)的。測(cè)定等溫線(xiàn)的基礎(chǔ)上畫(huà)出來(lái)的。3.Freundlich3.Freundlich（弗羅因德利希）等溫式（弗羅因德利希）等溫式pnkVkpVanalglglgn n和和 k k為只與溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。為只與溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。K K可視為單位壓力時(shí)的吸附量，其值隨溫度的可視為單位壓力時(shí)的吸附量，其值隨溫度的升高而變小。升高而變小。n n是量綱一的量，其數(shù)值一般在是量綱一的量，其數(shù)值一般在0 0與與1 1之間，其大小則表示壓力對(duì)吸之間，其大小則表示壓力對(duì)吸附量影響的強(qiáng)弱。附量影響的強(qiáng)弱。單分子層吸附單分子層吸附固體表面是均勻的固體表面是均勻的吸附分子間無(wú)相互作用吸附分子間無(wú)相互作用動(dòng)態(tài)

13、平衡動(dòng)態(tài)平衡1 2 14.Langmuir4.Langmuir吸附等溫式吸附等溫式-單分子層吸附理論單分子層吸附理論表面覆蓋率表面覆蓋率則空白率為則空白率為(1 - )amaVV V a 為吸附量為吸附量為吸滿(mǎn)單分子層的體積為吸滿(mǎn)單分子層的體積amV為飽和吸附量為飽和吸附量1 2 1Nk 11 Npk 122bpbppkkpk1212 amaVV bpbpVVama 112kkb 21 吸附速率吸附速率解吸速率解吸速率N具有吸附能力的總的晶格位置數(shù)具有吸附能力的總的晶格位置數(shù)（吸附系數(shù)）（吸附系數(shù)）11 bpbpVVama 1 bpbpbp 11 bpaVpamVbpbpVVama 1amaV

14、V :N2在活性炭上吸附在活性炭上吸附：N2在硅膠上吸附在硅膠上吸附：Br2在硅膠上吸附在硅膠上吸附:苯在氧化鐵凝膠上吸附苯在氧化鐵凝膠上吸附：水氣在活性炭上吸附水氣在活性炭上吸附(3)Langmuir吸附等溫式的應(yīng)用吸附等溫式的應(yīng)用amamaVpbVVp 1公式還可寫(xiě)成公式還可寫(xiě)成:amaVbpVp及及求求由由直直線(xiàn)線(xiàn)的的斜斜率率與與截截距距可可圖圖為為一一直直線(xiàn)線(xiàn)作作, 例：恒溫例：恒溫239.55K條件下，不同平衡壓力下條件下，不同平衡壓力下的的CO氣體在活性炭表面上的吸附量如下：氣體在活性炭表面上的吸附量如下：根據(jù)根據(jù)Langmuir吸附等溫式，用圖解法求吸附等溫式，用圖解法求CO的飽

15、和吸附量、吸附系數(shù)。的飽和吸附量、吸附系數(shù)。p/kPa13.466 25.06542.66357.32971.99489.326V*10-3/(m3/kg)8.5423.826.35.5.吸附熱吸附熱STGHSTHG 等溫吸附應(yīng)為放熱過(guò)程等溫吸附應(yīng)為放熱過(guò)程摩爾吸附焓摩爾吸附焓 adsHm:恒溫、恒壓和恒定吸附劑表恒溫、恒壓和恒定吸附劑表 面積時(shí)吸附面積時(shí)吸附1 mol氣體的熱效應(yīng)氣體的熱效應(yīng) adsHm可可由等量吸附線(xiàn)由等量吸附線(xiàn), ,并根據(jù)并根據(jù)Clausius-Clausius-Clapeyron(Clapeyron(克勞修斯克勞修斯- -克拉佩龍克拉佩龍) )方

16、程計(jì)算得到的方程計(jì)算得到的2lnRTHTpadsn adsH=0時(shí)，液體可以在固體表面上自動(dòng)鋪展。時(shí)，液體可以在固體表面上自動(dòng)鋪展。三種潤(rùn)濕過(guò)程的比較三種潤(rùn)濕過(guò)程的比較lgasglsW沾濕：sglsiW浸濕：lgsglsS鋪展：lgacos1)W沾濕：（lgcosiW浸濕：lgcos1)S鋪展：（000900180 S W Wia lgcossgls將將代入代入 親水性固體親水性固體：能被水潤(rùn)濕的固體：能被水潤(rùn)濕的固體 憎水性固體憎水性固體：不被水所潤(rùn)濕的固體：不被水所潤(rùn)濕的固體 極性固體皆為親水性極性固體皆為親水性，常見(jiàn)的有石英、，常見(jiàn)的有石英、硫酸鹽硫酸鹽 非極性固體大多為憎水性非極性固體

17、大多為憎水性，如石蠟、，如石蠟、某些植物、石墨等。某些植物、石墨等。1.1.固體自溶液中吸附的特點(diǎn)固體自溶液中吸附的特點(diǎn)作用力：作用力：在界面層固體與溶質(zhì)之間作用力在界面層固體與溶質(zhì)之間作用力 固體與溶劑之間作用力固體與溶劑之間作用力 在溶液中溶質(zhì)與溶劑之間作用力在溶液中溶質(zhì)與溶劑之間作用力吸附速率：吸附速率：比氣體吸附速率要慢得多比氣體吸附速率要慢得多吸附量：吸附量： mVccna)( 固體自溶液中的吸附固體自溶液中的吸附.cnmV,c;c:a0時(shí)的吸附量時(shí)的吸附量濃度為濃度為在溶液平衡在溶液平衡單位質(zhì)量吸附劑單位質(zhì)量吸附劑吸附劑質(zhì)量吸附劑質(zhì)量溶液體積溶液體積吸附平衡后的濃度吸附平衡后的濃度

18、溶液配制濃度溶液配制濃度其中其中 2.2.稀溶液中的吸附稀溶液中的吸附 吸附線(xiàn)吸附線(xiàn)的類(lèi)型有三的類(lèi)型有三種種: :單分子層單分子層吸附吸附; ;指數(shù)型指數(shù)型吸附吸附; ;多分子多分子層吸附層吸附. .當(dāng)濃度稍大但溶質(zhì)的吸附未達(dá)飽和時(shí)當(dāng)濃度稍大但溶質(zhì)的吸附未達(dá)飽和時(shí),可用可用Freundlich公式表示公式表示:nakcn bcbcnnama 1bpbpVVama 1在稀溶液中的吸附，可用蘭繆爾等溫式表示：在稀溶液中的吸附，可用蘭繆爾等溫式表示： 3. 3.影響溶液中吸附的因素影響溶液中吸附的因素(1)(1)吸附劑、溶質(zhì)和溶劑極性的影響吸附劑、溶質(zhì)和溶劑極性的影響 極性極性吸附劑容易從吸附劑容易

19、從非極性非極性溶劑中吸附溶劑中吸附極性極性物質(zhì)；物質(zhì)； 非極性非極性吸附劑容易從吸附劑容易從極性極性溶劑中吸附溶劑中吸附非極性非極性物質(zhì)。物質(zhì)。 （2）溶質(zhì)在溶劑中溶解度的影響）溶質(zhì)在溶劑中溶解度的影響 由于溶質(zhì)的溶解度越小，表示溶質(zhì)與由于溶質(zhì)的溶解度越小，表示溶質(zhì)與溶劑的相互作用力相對(duì)較弱。因此，溶劑的相互作用力相對(duì)較弱。因此，被吸附的傾向越大，越容易被吸附。被吸附的傾向越大，越容易被吸附。 范例范例1 1： 脂肪酸的碳?xì)滏溤介L(zhǎng)，在水中的溶解度脂肪酸的碳?xì)滏溤介L(zhǎng)，在水中的溶解度越小，被活性碳吸附的越多；若在四氯化越小，被活性碳吸附的越多；若在四氯化碳溶劑中，脂肪酸的碳?xì)滏溤介L(zhǎng)，溶解度碳溶劑中

20、，脂肪酸的碳?xì)滏溤介L(zhǎng)，溶解度越大，其被活性碳吸附的越小。越大，其被活性碳吸附的越小。（3 3）溫度對(duì)吸附量的影響）溫度對(duì)吸附量的影響 一般情況下，溶液吸附為放熱過(guò)程，溫一般情況下，溶液吸附為放熱過(guò)程，溫度升高，吸附量減少。度升高，吸附量減少。 溶質(zhì)的溶解度與溫度有關(guān)。溫度升高，溶質(zhì)的溶解度與溫度有關(guān)。溫度升高，溶解度增加，則吸附量減少。反之亦然。溶解度增加，則吸附量減少。反之亦然。（4 4）吸附劑的表面狀態(tài)和孔結(jié)構(gòu)對(duì)吸附量）吸附劑的表面狀態(tài)和孔結(jié)構(gòu)對(duì)吸附量的影響的影響（5）吸附劑孔徑大小的影響）吸附劑孔徑大小的影響 孔徑越小，吸附質(zhì)向孔徑內(nèi)擴(kuò)散的速度越孔徑越小，吸附質(zhì)向孔徑內(nèi)擴(kuò)散的速度越慢，吸

21、附平衡時(shí)間越長(zhǎng)；且只有尺寸小于慢，吸附平衡時(shí)間越長(zhǎng)；且只有尺寸小于孔徑的溶質(zhì)分子才能被吸附。孔徑的溶質(zhì)分子才能被吸附。（6 6）鹽對(duì)吸附的影響）鹽對(duì)吸附的影響 鹽影響溶劑和溶質(zhì)間的相互作用，因此影鹽影響溶劑和溶質(zhì)間的相互作用，因此影響吸附過(guò)程。響吸附過(guò)程。 例：鹽使溶質(zhì)的溶解度減少，則吸附量隨鹽濃度例：鹽使溶質(zhì)的溶解度減少，則吸附量隨鹽濃度的增加而增加，反之，鹽使溶質(zhì)的溶解度增大，的增加而增加，反之，鹽使溶質(zhì)的溶解度增大，則吸附量隨鹽濃度的增加而減少。則吸附量隨鹽濃度的增加而減少。4.4.自濃溶液中的吸附自濃溶液中的吸附 因?yàn)槲絼┘任饺苜|(zhì)又吸附溶劑因?yàn)槲絼┘任饺苜|(zhì)又吸附溶劑, ,所以固

22、體在所以固體在濃溶液中的吸附較為復(fù)雜，表現(xiàn)為如圖情況。濃溶液中的吸附較為復(fù)雜，表現(xiàn)為如圖情況。正吸附：正吸附：表面濃度大于體相濃度表面濃度大于體相濃度負(fù)吸附：負(fù)吸附：表面濃度小于體相濃度表面濃度小于體相濃度B B：醇、醛、酮、羧酸、酯：醇、醛、酮、羧酸、酯等有機(jī)物等有機(jī)物1.1.溶液表面的吸附現(xiàn)象溶液表面的吸附現(xiàn)象 溶質(zhì)在溶液表面層濃度溶質(zhì)在溶液表面層濃度與體相濃度不同的現(xiàn)象，稱(chēng)與體相濃度不同的現(xiàn)象，稱(chēng)為為溶液表面的吸附溶液表面的吸附 * The Surface of solutionsTcRTc 在單位面積的表面層中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量與在單位面積的表面層中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量與同量溶劑在本體中

23、所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量的差值，稱(chēng)同量溶劑在本體中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量的差值，稱(chēng)溶質(zhì)的溶質(zhì)的表面吸附量或表面過(guò)剩表面吸附量或表面過(guò)剩。0 Tc 0 0 * c 溶質(zhì)在本體中的平溶質(zhì)在本體中的平衡濃度。衡濃度。0 Tc c1bcbc 應(yīng)用：應(yīng)用： 由由 求每個(gè)被吸附的求每個(gè)被吸附的表面活性物質(zhì)分子的橫截面表面活性物質(zhì)分子的橫截面 吸附趨于飽和時(shí)可用吸附趨于飽和時(shí)可用Langmuir 吸附等溫式來(lái)表示吸附量與濃度吸附等溫式來(lái)表示吸附量與濃度的關(guān)系。的關(guān)系。Lam 1例例: :1919時(shí)丁酸水溶液的表面張力可表示為時(shí)丁酸水溶液的表面張力可表示為: :moldmbmmNaba/62.19;/1 .13c)1l

24、n(30 試計(jì)算試計(jì)算(1)c =0.200mol/dm(1)c =0.200mol/dm3 3時(shí)時(shí) (2)bc1(2)bc1時(shí)的時(shí)的 , ,并計(jì)算丁酸分子所占面積并計(jì)算丁酸分子所占面積210103.41 1)1(: cmmolbccRTabbcabcT解解 2210308.011039.51)2( nmLacmmolRTabcm 每每個(gè)個(gè)分分子子的的面面積積4. 4. 表面活性劑表面活性劑 凡能使溶液的表面張力降低的物質(zhì)，皆稱(chēng)為凡能使溶液的表面張力降低的物質(zhì)，皆稱(chēng)為表面活性物質(zhì)（那些只溶入少量就能顯著降低表面活性物質(zhì)（那些只溶入少量就能顯著降低溶液表面張力的物質(zhì)）。溶液表面張力的物質(zhì)）。(1

25、)(1)表面活性劑的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)表面活性劑的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): : 對(duì)于脂肪酸鈉鹽來(lái)說(shuō)對(duì)于脂肪酸鈉鹽來(lái)說(shuō),含碳原子數(shù)在含碳原子數(shù)在820之間之間,才有明顯的活性劑特征才有明顯的活性劑特征. 表面活性劑的分類(lèi)表面活性劑的分類(lèi)1.1.離子型離子型2.2.非離子型非離子型陽(yáng)離子型陽(yáng)離子型陰離子型陰離子型兩性型兩性型表面活性劑表面活性劑陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑RCOONa羧酸鹽羧酸鹽R-OSO3Na 硫酸酯鹽硫酸酯鹽R-SO3Na磺酸鹽磺酸鹽R-OPO3Na2磷酸酯鹽磷酸酯鹽陰離子型表面活性劑是目前應(yīng)用最廣的一類(lèi)，陰離子型表面活性劑是目前應(yīng)用最廣的一類(lèi)，它可作洗滌劑、起泡劑、潤(rùn)濕劑、乳化劑等。

26、它可作洗滌劑、起泡劑、潤(rùn)濕劑、乳化劑等。陽(yáng)離子表面陽(yáng)離子表面活性劑活性劑R-NH2HCl伯胺鹽伯胺鹽 CH3 |R-N-HCl仲胺鹽仲胺鹽 | H CH3 |R-N-HCl叔胺鹽叔胺鹽 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺鹽季胺鹽 | CH3陽(yáng)離子表面活性劑大多用于殺菌、防腐或作陽(yáng)離子表面活性劑大多用于殺菌、防腐或作織物的柔軟劑和抗靜電劑。織物的柔軟劑和抗靜電劑。兩性表面活性劑兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸氨基酸型型 CH3 |R-N+-CH2COO-甜菜堿型甜菜堿型 | CH3R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面非

27、離子表面活性劑活性劑R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧乙烯醚非離子型表面活性劑原料來(lái)源廣，性質(zhì)穩(wěn)定，可與非離子型表面活性劑原料來(lái)源廣，性質(zhì)穩(wěn)定，可與離子型表面活性劑復(fù)配適用，應(yīng)用極為廣泛。離子型表面活性劑復(fù)配適用，應(yīng)用極為廣泛。 按溶解性分類(lèi)按溶解性分類(lèi) 水溶性和油溶性水溶性和油溶性 按分子量分類(lèi)按分子量分類(lèi)* *分子量分子量10000 10000 高分子表面活性劑（分散、高分子表面活性劑（分散、絮凝、乳化等有

28、獨(dú)特作用）絮凝、乳化等有獨(dú)特作用）* *分子量分子量100010000 100010000 中分子表面活性劑中分子表面活性劑* *分子量分子量100-1000 100-1000 低分子表面活性劑（常用）低分子表面活性劑（常用） 按用途分類(lèi)按用途分類(lèi)餐具洗滌劑配方（表面活性劑應(yīng)用例子）餐具洗滌劑配方（表面活性劑應(yīng)用例子） 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（陰離子）（脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（陰離子）（15%15%） 洗滌劑、發(fā)泡劑，硬水中穩(wěn)定，溶液中呈中性或洗滌劑、發(fā)泡劑，硬水中穩(wěn)定，溶液中呈中性或微堿性微堿性 脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚 （非離子）（非離子） （5%5%） 潤(rùn)濕、乳化效果好，耐硬水、

29、可低溫洗滌潤(rùn)濕、乳化效果好，耐硬水、可低溫洗滌 烷基醇酰胺烷基醇酰胺 （非離子）（非離子） （5%5%） 發(fā)泡、穩(wěn)泡、增稠、增溶發(fā)泡、穩(wěn)泡、增稠、增溶 苯甲酸鈉苯甲酸鈉 （殺菌劑）（殺菌劑） （2%2%） 乙醇乙醇 （溶劑）（溶劑） （3%3%） 色料、水色料、水 （水）（水）(2) (2) 表面活性劑的臨界膠束濃度表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)(CMC) 臨界膠束濃度簡(jiǎn)稱(chēng)臨界膠束濃度簡(jiǎn)稱(chēng)CMCCMC(critical micelle concentration)(critical micelle concentration) 表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面表面活性劑在水中隨著濃度增大

30、，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩分子層，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，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)為臨界膠束濃這開(kāi)始形成膠束的最低濃度稱(chēng)為臨界膠束濃度。度。滲透壓滲透壓RTMVmRTVncRT 摩爾電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率增溶能力增溶能力去污能力去污能力 - c - c曲線(xiàn)上曲線(xiàn)上不再下降的濃度正是不再下降的濃度正是開(kāi)始形成膠束的濃度開(kāi)始形成膠束的濃度, ,此時(shí)各種性質(zhì)均發(fā)此時(shí)各種性質(zhì)均發(fā)生較大變化生較大變化, ,這個(gè)濃這個(gè)濃度就是度就是

31、臨界膠束濃度臨界膠束濃度（cmc）. .(3) (3) 表面活性劑的表面活性劑的HLBHLB值值表面活性劑的應(yīng)用范圍廣泛表面活性劑的應(yīng)用范圍廣泛, ,如何從數(shù)以百計(jì)的表面如何從數(shù)以百計(jì)的表面活性劑中選擇最合適的一種活性劑中選擇最合適的一種, ,是一個(gè)很實(shí)際的問(wèn)題是一個(gè)很實(shí)際的問(wèn)題GriffinGriffin提出了提出了HLBHLB值方法值方法HLBHLB值值( (Hydrophile-lipophile BalanceHydrophile-lipophile Balance（親水親油平親水親油平衡值衡值):):規(guī)定親油性強(qiáng)的油酸的規(guī)定親油性強(qiáng)的油酸的HLBHLB值為值為1 1規(guī)定親水性強(qiáng)的油酸

32、鈉的規(guī)定親水性強(qiáng)的油酸鈉的HLBHLB值為值為1818以上兩個(gè)數(shù)值為基準(zhǔn)以上兩個(gè)數(shù)值為基準(zhǔn), ,可相對(duì)地定出每個(gè)表面活性劑可相對(duì)地定出每個(gè)表面活性劑HLBHLB值值. .根據(jù)根據(jù)HLBHLB值可大致估計(jì)該表面活性劑適宜于作何用途值可大致估計(jì)該表面活性劑適宜于作何用途. .HLB值值應(yīng)用應(yīng)用HLB值值應(yīng)用應(yīng)用2-33-612-15消泡劑消泡劑W/O型乳化劑型乳化劑潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕劑7-1813-1515-18O/W型乳化劑型乳化劑洗滌劑洗滌劑增溶劑增溶劑表面活性物質(zhì)的表面活性物質(zhì)的HLB值與應(yīng)用的對(duì)應(yīng)關(guān)系值與應(yīng)用的對(duì)應(yīng)關(guān)系(5) (5) 表面活性劑的應(yīng)用表面活性劑的應(yīng)用增溶作用增溶作用 某些難溶或不溶

33、于水的有機(jī)物可因表面活某些難溶或不溶于水的有機(jī)物可因表面活性劑形成了膠束而使其溶解度有很大的提性劑形成了膠束而使其溶解度有很大的提高，這種現(xiàn)象稱(chēng)為增溶（或加溶）作用。高，這種現(xiàn)象稱(chēng)為增溶（或加溶）作用。例如乙苯在水中的溶解度極小，但在例如乙苯在水中的溶解度極小，但在1L1L濃度濃度為為0.3mol/L0.3mol/L的十六酸鉀的水溶液中，竟可的十六酸鉀的水溶液中，竟可溶解溶解50g.50g.增溶作用特點(diǎn)增溶作用特點(diǎn) 增溶作用必須在增溶作用必須在CMCCMC值以上的濃度發(fā)生值以上的濃度發(fā)生; ;增增溶作用是熱力學(xué)自發(fā)過(guò)程。溶作用是熱力學(xué)自發(fā)過(guò)程。 增溶后仍然是均相系統(tǒng)。增溶后仍然是均相系統(tǒng)。 增溶與溶解不同。溶解后溶質(zhì)是以分子大增溶與溶解不同。溶解后溶質(zhì)是以分子大小分散于介質(zhì)中，會(huì)使溶液的依數(shù)性發(fā)生小分散于介質(zhì)中，會(huì)使溶液的依數(shù)性發(fā)生變化，然而增溶后對(duì)體系的依數(shù)性影響很變化，然而增溶后對(duì)體系的依數(shù)性影響很小。因此可認(rèn)為增溶過(guò)程中溶質(zhì)并未分散小。因此可認(rèn)為增溶過(guò)程中溶質(zhì)并未分散成分子狀態(tài)，而是以較大塊的整體進(jìn)入膠成分子狀態(tài)，而是以較大塊的整體進(jìn)入膠束。束。非極性增溶非極性增溶: :有有機(jī)物機(jī)物“溶