(化学)天津大学胶体与表面化学课件第八-九章表面活性剂

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1、第六章表面活性剂Surfactant第一节概述第二节表面吸附层状态方程及单分子层表面膜的应用第三节表面活性剂的体相性质第四节表面活性剂的HLB值7/19/20211第一节概述（一）定义：表面活性剂是一种能大大降低溶剂的表面张力的（或液-液界面张力），改变体系表面状态的一系列物质（乳化---破乳，起泡---消泡）。这种特殊的作用叫表面活性。7/19/20212（二）结构特点和性质12-烷基苯磺酸钠憎水基（亲油基）憎油基（亲水基）性质（1）界面上定向吸附。（2）内部形成胶束(micelle)。7/19/20213（三）表面活性

2、剂的分类和特性1、离子型（1）阴离子型羧酸盐R-COONa（例：肥皂R-COO-Na）硫酸脂盐R-OSO3Na磺酸盐R-SO3Na磷酸脂盐R-OPO3Na2离子类型，溶解性，分子量，用途7/19/20214（2）阳离子型伯胺盐R-NH2.HCl仲胺盐R-N(CH3)H.HCl叔胺盐R-N(CH3)2.HCl季胺盐R-N+(CH3)3.Cl-特性：杀菌性强7/19/20215（3）两性表面活性剂特性：杀菌，但对人体毒性或激性小。R-NHCH2CH2COOH氨基酸型RN+(CH3)2—CH2COO-甜菜酸型7/19/20216

3、2、非离子型表面活性剂特征：洗涤、乳化、增溶剂。1）聚乙二醇第二节表面吸附层状态方程及单分子层表面膜的应用注：表面活性剂在界面上吸附：Gibbs吸附公式：7/19/202171、表面压的定义：由Gibbs吸附公式：当C很小，7/19/20218溶剂表面张力溶液溶度为C的表面张力Boltzmann常数表面压：是膜对单位长度的浮物所施之力，其数值等于水的表面张力被膜所降低的数值。7/19/20219这是稀溶液中液面吸附膜所遵循的状态方程,既两维空间理想气体状态方程。吸附分子的截面积表面压单位mN•m-17/19/2021102

4、、单分子膜的各种状态（1）若温度(T)一定，A增大，减小。（2）表面膜也有气体、液体、固体。A/nm2理想气态膜Cdab气液平衡态气态液态膜/mN.m-1硬脂酸乙脂两度空间的-A曲线7/19/202111Volmer提出二维vanderWaals方程：A=KT(A-A0)=iKT膜是固态还是液态决定于分子中极性和非极性部分的粘着力，如C16醇（液态），相同碳氢链的酸（固态）7/19/2021123、LB膜和LBM膜简介LB：Langmuir-BlodgettBLM：blacklipidmembrane7/19/

5、202113第三节表面活性剂的体相性质表面活性剂一、临界浓度-临界胶束浓度（CMC）例：(1)大于某浓度，形成高电荷的胶束，形成反离子的离子氛,阻力也大大增加，所以当量电导明显下降。(2)胶束的形成，使溶液中的质点离子，或分子数目减小，依数性（渗透性）等变化减慢。性质00.01当量电导去污能力渗透压界面张力表面张力7/19/202114二、表面活性剂的溶度通常，亲水性越强，在水中溶度越大；亲油性越强，越易溶于油。103050溶度mol/L温度/oCC10C12发现：离子型表面活性剂低温时，溶度较低，但随着温度的增加而慢慢

6、增加。达到某一温度后，突然迅速增加，我们称这个温度点叫“Krafft”点。7/19/202115非离子型表面活性剂：加热透明表面活性剂水溶液，达到某一温度后变浑浊（表明表面活性剂开始析出），称浑浊的最低温度叫“浊点”（Cloudpoint）。7/19/202116三、胶束(Micelle)的形成、结构和CMC的概念1、形成：（1）表面活性剂首先占据液体表面。（2）达到饱和后，浓度继续增加（亲油基自身抱成团）即形成一种聚集体—胶束(micelle，缔合的胶体质点，每1mol-CH2-发生缔合，自由能（Gibbs函数）降低25

7、kJ)。7/19/2021172、胶束结构（决定于浓度）球形胶束棒形胶束浓度大于10倍表面活性剂溶液中的结构形成示意图7/19/2021183、当溶液达到一定浓度，胶束开始形成。浓度越大形成的胶束数目越多（胶束大小的量度是胶束的聚集数，即缔合成胶束的表面活性剂的分子或离子数）。胶束开始明显形成时溶液浓度—临界胶束浓度—CriticalMicelleConcentration(CMC)浓度。7/19/202119Table1.2TypicalCMCvaluesfornon-ionicsurfactantsat25oCSurf

8、actantCMC/mmol.dm-3C12H25(OCH2CH2)4OH0.046C12H25(OCH2CH2)6OH0.087C12H25(OCH2CH2)8OH0.109C12H25(CH3)N-O2.17/19/2021204、临界胶束浓度的影响因素（1）CMC的理论推算：（胶束理论—质量作用模