专题一液体界面性质.ppt

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1、关于专题一液体关于专题一液体界面性质界面性质现在学习的是第1页，共13页 表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)作为表面活性剂的表面活性的一种量度, 是其溶液性质发生显著变化的一个“分水岭”。由于表面活性剂的一些理化性质在胶束形成前后会发生突变,因而,可借助此类变化来表征表面活性剂的CMC。常用的CMC 测定方法有表面张力法、光散射法、染料增溶性、电导率法等。但是,不同理化性质对表面活性剂总浓度变化的响应范围和灵敏度不同, 导致用不同方法测得的CMC 的值也各有不同。表面活性剂临界胶束浓度测定方法表面活性剂临界胶束浓度测定方法现在学习的是第2页，共13页 一一 临界胶束浓度的形成机制临界胶束浓度的

2、形成机制 进入水中的表面活性剂分子随着其碳氢链逐渐增长,它在水中达到一定浓度时,溶液表面张力不再下降。为了使整个溶液体系的能量趋于最低, 在溶液内部的双亲分子会自动形成极性基向水碳氢链向内的集合体, 这种集合体称为胶束或胶团(M icelle) , 形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度(C ritical m icelle concentration, CMC ) 。现在学习的是第3页，共13页 图1表示表面活性剂的浓度变化时, 表面活性剂分子在溶液表面和内部的分布情况。在浓度很稀时,若稍增加表面活性剂的浓度,表面活性剂的一部分很快地聚集在水面, 使水和空气的接触面减小,从而使表面张力急剧下

3、降,如图1 ( a) ; 增大表面活性剂浓度,达到饱和状态时,液面上刚刚排满一层定向排列的单分子膜,如图1 ( b) ;若再增加浓度, 则只能使水溶液中的表面活性分子开始以几十或几百个聚集在一起,排列成憎水基向里,亲水基向外的胶束,如图1 ( c) 。说明浓度大于临界胶束浓度时,液面上早已形成紧密、定向排列的单分子膜,达到饱和状态。若再增加表面活性剂的浓度,只能增加胶束的个数。由于胶束是亲水的,不具有表面活性,不能使表面张力进一步降低。在CMC附近, 由于胶束形成前后, 水中的双亲分子排列情况以及总粒子数目都发生了急剧的变化,反映在宏观上,就会出现表面活性剂溶液的理化性质(如表面张力、溶解度、

4、渗透压、导电度、密度可溶性、去污、增溶等)发生跃变。因此,测定表面活性剂CMC 实质就是测定表面活性剂系统的某一物理量发生突变时所对应的浓度。现在学习的是第4页，共13页二二 临界胶束浓度的测定方法临界胶束浓度的测定方法1 滴体积法滴体积法测定原理测定原理基于测定由环形毛细管生成的液滴的体积, 研究落滴体积与表面活性剂浓度的关系。当液滴的质量刚刚超过表面张力时, 液滴即从管口滴下。由于落滴在管口滴落时有部分残留,必须引入校正因子F,则表面张力公式: =FVg / r,其中为表面张力, V 为每滴液滴体积, r为滴头半径,为溶液密度, g是重力加速度, F 为校正因子,是r和V的函数, 可由相应

5、的V /R3 查出。经验方程 =0 - RTln (1 + Kc ) ,0 为纯溶剂的表面张力,为饱和吸附量, K为吸附系数。在浓度趋近CMC 的范围内,对于一些表面活性剂,有104 K CMC )的表面活性剂溶液中加入少量染料, 此时染料被溶液中的胶束吸附而使溶液呈现某种颜色。再用滴定法以水冲稀此溶液, 直至溶液颜色发生显著变化。由被滴定溶液的总体积可方便求得CMC。方法特点方法特点因染料的加入影响测定的精确性, 对CMC 较小的表面活性剂影响更大。另外,当表面活性剂中含有无机盐及醇时,测定结果不甚准确;中药膏剂等药物溶液本身颜色较深,不适用此法。此外, 该法用于非离子型表面活性剂测定效果也

6、不甚理想,此时可考虑采用其他方法,如表面张力法,或对于非离子表面活性剂CMC 测定效果不理想时,也可改用碘代替染料,在紫外波长下观察光谱的变化,可提高灵敏度现在学习的是第9页，共13页6 溶解度法溶解度法测定原理测定原理由于表面活性剂具有两亲结构,故其加入到药液中,使某些不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加。研究表明, 被增溶的物质(如碳氢化合物)溶解于胶束内部增水基团集中的地方, 致使密度显著增加。以溶液的溶解度S对表面活性剂浓度c做图,由S-c曲线上出现转折点, 该点对应的浓度值即为表面活性剂的CMC值。对溶液颜色较深的药液, 可直接用测溶解度的方法求CMC;对颜色较浅的制剂,为提高

7、灵敏度,可用颜色变化求溶解度, 再由S-c关系图求得CMC。方法:先在药液中加入不溶于水的固体染料,然后由小到大改变表面活性剂的浓度, 达CMC后染料的溶解度急剧增加, 则整个溶液呈染料的颜色。如果染料的加入对CMC 较小的表面活性剂的CMC 测定有影响时, 可用烃类代替染料。因为在稀表面活性剂溶液中( CMC ) , 烃类一般不溶或不随浓度改变; 但当表面活性剂浓度超过CMC时,溶解度急剧增加, 其值大小可用光散射光度计测定溶液的浊度变化而确定。大多数的测定是用436 nm 或546 nm 汞线进行的。方法特点方法特点本法相对简单, 但操作需相当熟练,且仅适用于药液颜色较浅的制剂。现在学习的

8、是第10页，共13页8 光散射法光散射法 测定原理测定原理光线通过表面活性剂溶液时,如果溶液中有胶束粒子存在, 则一部分光线将被胶束粒子所散射, 因此, 测定散射光强度即浊度,可反映溶液中表面活性剂胶束形成。以药液的浓度c为X轴,光散射强度I为Y轴, 做出I2c关系曲线。当表面活性剂在溶液中达到或超过一定浓度时,会从单体(单个离子或分子)缔合成胶态聚集物,即形成胶束, 其大小符合胶粒大小的范围,故有光的散射现象。随着表面活性剂浓度的增大,缔和分子不断增多, 胶束聚集数不断增加, 则药液的光散射强度不断增强。达CMC 时,光散射强度急剧增加, CMC即可由曲线的突变点求出。方法特点方法特点此法除

9、可获得CMC 值外, 还可测定胶束的聚集数、胶束的形状和大小及胶束的电荷量等有用的数据,这些优于上述其他方法。然而,该法要求待测溶液非常纯净,任何杂质质点都将影响测定结果, 故该法尤其适用于中药注射液、滴眼剂等制剂的CMC测定。现在学习的是第11页，共13页三三 收获及感受收获及感受 表面活性剂的渗透、润湿、乳化、去污、分散、增溶和起泡作用等的基本原理广泛应用于石油煤炭、机械、化工、冶金、材料和轻工业、农业生产中，研究表面活性剂溶液的物化性质（吸附）和内部性质（胶束的形成）有着重要的意义。而临界胶束浓度（CMC）可以作为表面活性剂的表面活性的一种量度。因为CMC越小，则表示这种表面活性剂形成胶束所需要的浓度越低，达到表面（界面）饱和吸附的浓度越低。因而改变表面性质起到润湿、乳化、增溶和起泡作用所需的浓度越低。另外，临界胶团浓度又是表面活性剂溶液性质发生明显变化的一个“分水岭”，表面活性剂的大量研究工作都与各种体系中的CMC的测定有关。因此，测定表面活性剂的CMC，掌握影响CMC的因素，对于我们升入研究表面活性剂的物化性质是至关重要的。现在学习的是第12页，共13页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第13页，共13页