表面活性劑與泡沫

表面活性劑與泡沫第一頁，共二十二頁，2022年，8月28日網(wǎng)上內(nèi)容為什么倒啤酒時會有許多泡沫?可樂的泡沫會很快消失,而啤酒泡沫能夠持續(xù)很長一段時間?答:因?yàn)槠【浦杏泻芏喽趸肌５蛊【茣r,二氧化碳會沖出來。

液體形成泡沫時，其表面積增大。通常表面張力小的更易起泡，但泡的穩(wěn)定性與液體的表面大小無關(guān)。形成的氣泡，由于重力的作用，氣光液膜中的液體自動地向下流動，在液膜排液過程中流下的流體分子較底部的液體分子有較大的自由能，所以氣泡不斷地排液使膜壁變薄而破裂，從而導(dǎo)致泡沫消失。當(dāng)液體膜表面上吸附有表面流行性劑分子時，由于表面活性劑分子膜阻礙液體流動，從而使泡沫穩(wěn)定。此外，附在泡沫膜上的表面活性劑分子對液膜起著表面“修復(fù)”的作用，使泡沫具有良好的穩(wěn)定性。陰離子表面活性劑對泡沫的穩(wěn)定性遠(yuǎn)大于非離子表面活性劑。所以，起泡物主要為液中的陰離子表面活性劑。

由于啤酒多用天然水，水中的離子含量多，啤酒液的表面張力小，起泡力大，起泡后不易消失。可樂多用純水，水中的離子含量少，可樂液的表面張力大，起泡力小，起泡后易消失。第二頁，共二十二頁，2022年，8月28日主要內(nèi)容一、相界面特性二、泡沫特性三、表面活性劑四、表面活性劑與泡沫第三頁，共二十二頁，2022年，8月28日第一部分

相界面特性

1、膠體化學(xué)的發(fā)展2、相界面的一些特性3、分散體系第四頁，共二十二頁，2022年，8月28日1、膠體化學(xué)的發(fā)展

膠體化學(xué)---研究幾何尺寸處于納米級的分子聚集體（軟物質(zhì)）的一系列物理化學(xué)性質(zhì)的一門科學(xué)。古代：制造陶器、漢朝利用纖維造紙、后漢發(fā)明墨水、豆腐制作等等古埃及：利用木材浸水膨脹來破裂山巖1806年拉普拉斯（Laplace）導(dǎo)出了彎曲液面附加壓力的Laplace公式1861年英國科學(xué)家ThomasGraham提出膠體化學(xué)這門學(xué)科。

1878年Gibbs提出吉布斯吸附模型和吸附公式

1907年第一本膠體化學(xué)專門刊物《膠體化學(xué)和工業(yè)雜志》創(chuàng)刊

1932年美國科學(xué)家Langmuir在界面科學(xué)領(lǐng)域獲諾貝爾獎

2007年又一次諾貝爾化學(xué)獎得主：德國“表面化學(xué)”科學(xué)家格哈德?埃特爾

是一門古老而又年輕的學(xué)科表面活性劑聚集體（膠體、乳液、微乳液、囊泡、液晶、泡沫等）是膠體化學(xué)的基礎(chǔ)及主要內(nèi)容第五頁，共二十二頁，2022年，8月28日

21世紀(jì)為膠體化學(xué)與表面活性劑提供了最優(yōu)異的發(fā)展機(jī)遇納米空間物理學(xué)化學(xué)生物學(xué)材料科學(xué)天體光子、電子、核原子、分子、超分子、軟物質(zhì)個體、器官、組織、細(xì)胞普通材料納米元器件（冰箱、洗衣機(jī)）第六頁，共二十二頁，2022年，8月28日表面活性劑聚集體－－納米尺寸

第七頁，共二十二頁，2022年，8月28日發(fā)展趨勢膠體化學(xué)與表面活性劑緊密聯(lián)系在一起進(jìn)入了人類社會的所有生產(chǎn)和生活領(lǐng)域上帝創(chuàng)造物質(zhì)，魔鬼制造了表面?。?！第八頁，共二十二頁，2022年，8月28日需要解決的問題：相容性協(xié)同效應(yīng)有效期（需要物理、化學(xué)、生物理論的綜合應(yīng)用）復(fù)合功能飲料α－亞麻酸共軛亞油酸β－胡蘿卜素維生素表面活性劑微量元素活性鈣納米態(tài)液體功能食品膠體在功能食品食品中的應(yīng)用例第九頁，共二十二頁，2022年，8月28日兩個性質(zhì)不同的相的接觸面稱為界面。物質(zhì)有三態(tài)，不同的組合計(jì)有6種界面如g/l,l/l,g/s,s/s,l/g等。

界面是體系不均勻性的結(jié)果。一般指兩相接觸的約幾個分子厚度的過渡區(qū)。（1）基本概念2、相界面的一些特性1）表面和界面(surfaceandinterface)第十頁，共二十二頁，2022年，8月28日2）比表面（specificsurfacearea）單位質(zhì)量（或單位體積）的固體（或液體）所具有的表面積。是描述物質(zhì)分散程度的物理量。將邊長為1mm的立方體分割成1nm的小立方體時，比表面要增長了一千萬倍！可見達(dá)到nm級的超細(xì)微粒具有巨大的比表面積，因而具有許多獨(dú)特的表面效應(yīng)，成為新材料和多相催化方面的研究熱點(diǎn)。第十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日3）表面功、表面自由能與表面張力界面現(xiàn)象的本質(zhì)－－受力不均衡(f1<f2)表面功（surfacework）外力克服體系內(nèi)部分子間作用力將分子從液體內(nèi)部移到界面對體系所做功。表面（過剩）自由能單位表面上的自由能相對于本體相自由能的過剩量。物理含義熱力學(xué)函數(shù)f1f2第十二頁，共二十二頁，2022年，8月28日由于氣/液界面的表面張力遠(yuǎn)大與液/液界面的張力，故氣/液界面過剩自由能很大，是導(dǎo)致泡沫極不穩(wěn)定的原因。第十三頁，共二十二頁，2022年，8月28日4)表面張力（surfacetension）

將一含有一個活動邊框的金屬線框架放在肥皂液中，然后取出懸掛，活動邊在下面。由于金屬框上的肥皂膜的表面張力作用，如果重力小于表面張力，可滑動的邊會被向上拉，直至頂部。

如果在活動邊框上掛一重物，使重物質(zhì)量W2與邊框質(zhì)量W1所產(chǎn)生的重力

F=（W1+W2）g表面張力大小相等，則金屬絲不再滑動。第十四頁，共二十二頁，2022年，8月28日如果在金屬線框中間系一線圈，一起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。由于以線圈為邊界的兩邊表面張力大小相等方向相反，所以線圈成任意形狀可在液膜上移動，見(a)圖。如果刺破線圈中央的液膜，線圈內(nèi)側(cè)張力消失，外側(cè)表面張力立即將線圈繃成一個圓形，見(b)圖，清楚的顯示出表面張力的存在。(a)(b)

更多例子第十五頁，共二十二頁，2022年，8月28日影響表面張力的因素（1）分子間相互作用力的影響（2）溫度的影響溫度升高，表面張力下降。（3）壓力的影響

兩種液體間的界面張力，界于兩種液體表面張力差值之間。壓力的增加而下降。金屬鍵>離子鍵>極性共價鍵>非極性共價鍵表面張力的本質(zhì)：分子間力第十六頁，共二十二頁，2022年，8月28日（2）、彎曲液體表面的一些性質(zhì)平液面剖面圖液面正面圖

向下的大氣壓力為Po，向上的反作用力也為Po

附加壓力Ps：

Ps=Po-

Po=01）附加壓力第十七頁，共二十二頁，2022年，8月28日凸液面剖面圖附加壓力示意圖產(chǎn)生一個指向液體內(nèi)部的附加壓力Ps。凸面上受的總壓力為：Po+Ps凹液面會產(chǎn)生一個指向氣體的附加壓力。凹面上向下的總壓力為：Po-Ps.所以凹面上所受的壓力比平面上小。剖面圖附加壓力示意圖第十八頁，共二十二頁，2022年，8月28日2）Laplace公式球形液面凸面的曲率半徑取正值凹面的曲率半徑取負(fù)值。（附加壓力總是指向球面的球心）第十九頁，共二十二頁，2022年，8月28日影響附加壓力的因素：液滴半徑

表面張力(分子的結(jié)構(gòu)、溶液的組成、溫度、壓力等）第二十頁，共二十二頁，2022年，8月28日3、分散體系分散系統(tǒng)：一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)之中,所構(gòu)成的系統(tǒng)；分散相：被分散的物質(zhì)；分散介質(zhì)：另一種連續(xù)分布的物質(zhì)；粗分散系統(tǒng)(d>103nm)真溶液(d<1nm)對照：氫原子半徑0.05nm膠體