物理化学教学资料(pmph)8.6表面活性剂.ppt

第六节第六节 表面活性剂表面活性剂一表面活性剂的分类一表面活性剂的分类 离子型离子型 阴离子阴离子阳离子阳离子两性型两性型 聚氧乙烯类聚氧乙烯类多元醇类多元醇类 非离子型非离子型 表面活性剂分子结构特点表面活性剂分子结构特点根据亲水基团的结构分类根据亲水基团的结构分类亲水基团亲油基团二、表面活性剂的亲水亲油平衡值二、表面活性剂的亲水亲油平衡值表面活性剂分子的亲水、亲油性是由分子中的亲水基表面活性剂分子的亲水、亲油性是由分子中的亲水基团和亲油基团的相对强弱决定的，衡量表面活性剂分子亲团和亲油基团的相对强弱决定的，衡量表面活性剂分子亲水性和亲油性的相对强弱的物理量是水性和亲油性的相对强弱的物理量是亲水亲油平衡值亲水亲油平衡值（hydrophile and lipophile balance values），即），即HLB值值。完全疏水的碳氢化合物石腊完全疏水的碳氢化合物石腊HLB=0完全亲水的聚乙二醇完全亲水的聚乙二醇HLB=20 十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠HLB=40 不同的不同的HLB值的表面活剂具有不同用途。值的表面活剂具有不同用途。二、表面活性剂的亲水亲油平衡值二、表面活性剂的亲水亲油平衡值根据表面活性剂在水中的溶解情况可以用浊度法估计表面活根据表面活性剂在水中的溶解情况可以用浊度法估计表面活性剂性剂HLB值的范围。值的范围。HLB值值范范围围 加入水中后的性加入水中后的性质质 14 36 68 810 1013 13 不分散不分散 分散的不好分散的不好 剧剧烈震烈震荡荡后成乳状后成乳状分散体分散体 稳稳定乳状分散体定乳状分散体 半透明至透明的分半透明至透明的分散体散体 透明溶液透明溶液二、表面活性剂的亲水亲油平衡值二、表面活性剂的亲水亲油平衡值根据下面公式可以计算根据下面公式可以计算HLB值：值：HLB值值=7+(亲水基的亲水基的HLB值值)(亲油基的亲油基的HLB值值)基基团团名称名称 HLB值值 基基团团名称名称 HLB值值 SO4Na 38.7 OH 0.5 SO3Na11 CH 0.475 COOH 2.1 CH2 0.475 OH 1.9 CH3 0.475 O 1.3 =CH 0.475某些基团的某些基团的HLB值值 二、表面活性剂的亲水亲油平衡值二、表面活性剂的亲水亲油平衡值HLB值值具有具有加和性加和性，两种或两种以上的表面活性，两种或两种以上的表面活性剂剂混混合合时时，混合后的表面活性，混合后的表面活性剂剂HLB值值等于被混合的表面活等于被混合的表面活性性剂剂HLB值值的的权权重加和：重加和：HLBA+B=HLBA wA+HLBB wB式中式中 w 为表面活性剂的质量分数。为表面活性剂的质量分数。三、三、胶束胶束当浓度增加到一定程度时，表面活性剂分子在溶液中形成当浓度增加到一定程度时，表面活性剂分子在溶液中形成疏水基向内，亲水基向外的多分子聚集体，称作胶束疏水基向内，亲水基向外的多分子聚集体，称作胶束（micelle）或胶团。）或胶团。形成胶束的最低浓度被称作形成胶束的最低浓度被称作临界胶束浓度临界胶束浓度（critical micelle concentration）简称）简称CMC。当表面活性剂当表面活性剂溶液达到临界胶溶液达到临界胶束浓度后，很多束浓度后，很多和表面活性剂单和表面活性剂单个分子相关的性个分子相关的性质发生明显的改质发生明显的改变。变。临界胶束浓度临界胶束浓度三、三、胶束胶束较低浓度时胶束较低浓度时胶束是球形的，是球形的，随着浓度的增加，随着浓度的增加，胶束的形状变得复胶束的形状变得复杂，成为肠状、板杂，成为肠状、板层状等。层状等。胶束的结构胶束的结构 三、三、胶束胶束 达到临界胶束浓度以后的表面活性剂溶液能使不溶或达到临界胶束浓度以后的表面活性剂溶液能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加，这种现象称作微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加，这种现象称作增溶作用增溶作用（solubilization）。）。表面活性剂的增溶作用既不同于溶解作用又不同于乳表面活性剂的增溶作用既不同于溶解作用又不同于乳化作用。化作用。增溶后的溶液是热力学稳定系统。增溶使被增溶物的增溶后的溶液是热力学稳定系统。增溶使被增溶物的化学势降低，也就使整个系统的吉布斯能下降，增溶过程化学势降低，也就使整个系统的吉布斯能下降，增溶过程是一个自发过程。是一个自发过程。增溶增溶 三、三、胶束胶束a.内部溶解型内部溶解型b.外壳溶解型外壳溶解型c.插入型插入型d.吸附型吸附型四种增溶类型四种增溶类型增溶增溶三、三、胶束胶束四、表面活性剂的几种重要作用四、表面活性剂的几种重要作用（一）润湿作用 憎水表面憎水表面：表面活性剂分子的非极性端吸附在固液界面上，极性端表面活性剂分子的非极性端吸附在固液界面上，极性端向外，降低固液界面张力，使接触角减小，改善润湿程度。向外，降低固液界面张力，使接触角减小，改善润湿程度。四、表面活性剂的几种重要作用四、表面活性剂的几种重要作用 亲水表面亲水表面：表面活性剂分子的极性端吸附在固液界面上，非极性端表面活性剂分子的极性端吸附在固液界面上，非极性端向外，增加固液界面张力，使接触角增大，固体表面变为向外，增加固液界面张力，使接触角增大，固体表面变为与水不润湿的表面与水不润湿的表面 。四、表面活性剂的几种重要作用四、表面活性剂的几种重要作用（二）乳化作用一一种种或或几几种种液液体体以以液液珠珠形形式式分分散散在在另另一一种种不不互互溶溶的的液液体体之之 中中，形形 成成 高高 度度 分分 散散 系系 统统 的的 过过 程程 称称 为为 乳乳 化化 作作 用用（emulsification），得到的分散系称为），得到的分散系称为乳状液乳状液(emulsion)。乳乳状状液液一一般般都都不不稳稳定定，分分散散的的小小液液珠珠有有自自动动聚聚结结而而使使系系统统分分层层的的趋趋势势。表表面面 活活 性性 剂剂 作作 为为 乳乳 化化 剂剂(emulsifying agent)能能 制制得较稳定的乳状液。得较稳定的乳状液。四、表面活性剂的几种重要作用四、表面活性剂的几种重要作用 （三）起泡作用 泡沫泡沫（foam）是气相高度分散在液相中的系统，是热力）是气相高度分散在液相中的系统，是热力学不稳定系统。学不稳定系统。表面活性剂能降低气表面活性剂能降低气-液界面张力，使泡沫系统相对稳定，液界面张力，使泡沫系统相对稳定，同时在包围气体的液膜上形成双层吸附，其中亲水基在液膜同时在包围气体的液膜上形成双层吸附，其中亲水基在液膜内形成水化层，使液相粘度增高，使液膜稳定并具有一定的内形成水化层，使液相粘度增高，使液膜稳定并具有一定的机械强度。机械强度。四、表面活性剂的几种重要作用四、表面活性剂的几种重要作用 （四）增溶作用 表面活性剂有表面活性剂有增溶作用增溶作用，增溶作用是通过胶束实现，增溶作用是通过胶束实现的。的。非离子表面活性剂的增溶能力一般比较强。非离子表面活性剂的增溶能力一般比较强。由于不同化学结构的物质被增溶时进入胶束的不同由于不同化学结构的物质被增溶时进入胶束的不同位置，因此选择增溶剂时要考虑被增溶物的结构。位置，因此选择增溶剂时要考虑被增溶物的结构。四、表面活性剂的几种重要作用四、表面活性剂的几种重要作用（五）去污作用（洗涤作用）表表面面活活性性剂剂的的洗洗涤涤作作用用是是一一个个很很复复杂杂的的过过程程，它它与与润润湿、起泡、增溶和乳化作用都有关系。湿、起泡、增溶和乳化作用都有关系。再见！再见！