表面活性剂原理精选PPT.ppt

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1、关于表面活性剂原理第1页，讲稿共105张，创作于星期三有趣的现象 2007年11月23日，英国伦敦博物馆，Sam Heath（右），又被称为泡泡人Sam，用一个巨大的肥皂泡将50名学生罩起来：为什么肥皂膜能被拉的很大而不破裂？第2页，讲稿共105张，创作于星期三 凌波微步：为什么蜥蜴能行走在水面上？第3页，讲稿共105张，创作于星期三荷叶上的露珠为什么是球形的？第4页，讲稿共105张，创作于星期三 水水黾黾的的高高明明之之处处：既既不不会会划划破破水水面面，也也不不会会浸浸湿湿自自己己的的腿腿第5页，讲稿共105张，创作于星期三 为什么蜘 蛛网上的 水珠是圆形的？第6页，讲稿共105张，创作于

2、星期三一枚硬币上可承受几滴水？第7页，讲稿共105张，创作于星期三结论：水面是一张有弹性的结论：水面是一张有弹性的膜膜n 提问：为什么液体表面会形成一张有弹性的膜?第8页，讲稿共105张，创作于星期三为什么液体表面会形成一张有弹性的膜?圆形金属框上沾有肥皂泡沫，若将膜面上的棉线圈内部的膜戳破，那么棉线圈将被拉成圆形；第9页，讲稿共105张，创作于星期三为什么液体表面会形成一张有弹性的膜?把系有棉线的铁环放入肥皂水中，拿出时，铁环上布满一层肥皂膜。刺破一侧肥皂膜，另一侧肥皂膜收缩，棉线向该侧完成弧形。发现液体表面存在张力，且方向在液面内。第10页，讲稿共105张，创作于星期三为什么液体表面会形成

3、一张有弹性的膜?n作用在液体表面，使液体表面收缩到最小面积的力，叫做液体表面张力。第11页，讲稿共105张，创作于星期三2.1 2.1 表面张力和表面活性表面张力和表面活性界面与表面的概念表面：液体或固体与气体的接触面称为液体或固体的表面。界面：液-液、固-固和液-固的接触面称为界面。第12页，讲稿共105张，创作于星期三液体表面张力产生的原因表面层是一个厚度大概为10-9m的薄层，液体分子间距比较大。1.1.汽汽1.表面层1.1.液体液体液体表面微观图液体表面微观图第13页，讲稿共105张，创作于星期三分子间既有引力作用 又有斥力作用平衡位置斥力起主要作用引力起主要作用v12rdv12=0R

4、分子有效作用半径分子力是短程力！r分子有效直径 第14页，讲稿共105张，创作于星期三液体的表面张力液体的表面张力现象现象：液体表面有收缩到最小的趋势 液面像紧绷的弹性薄膜。说说明明：液面上存在沿表面的收缩力作用，这种力只存在于液体表面。表表面面层层：在液体与气体交界面，厚度等于分子有效作用距离(=10-8 m)的一层液体。表表面面张张力力：液体的表面层中有一种使液面尽可能收缩成最小的宏观张力。第15页，讲稿共105张，创作于星期三表面张力产生的微观本质表面张力产生的微观本质分子力观点：分子力观点：表面张力是由于液体表面层内分子间相互作用与液体内部分子间相互作用不同。表面张力是由于液体表面层内

5、分子间相互作用与液体内部分子间相互作用不同。分子力：在分子力：在液体液体內內部的分子之部的分子之间间，彼此互相吸引力，彼此互相吸引力，忽略了斥力；，忽略了斥力；分分子子作作用用球球(约约1010-8-8 m)m)：在在液液体体内内部部P P点点任任取取一一分分子子A A,以以A A为为球球心心，以以分分子子有有效效作作用用距距离离为为半半径径作作一一球球，称称为为分分子子作作用用球球 。球球外外分分子子对对A A 无作用力，球内分子对无作用力，球内分子对A A 的作用力对称分布，合力为零。的作用力对称分布，合力为零。从从表表面面层层中中QQ、R R、S S点点任任取取一一分分子子，其其分分子子

6、作作用用球球一一部部分分在在液液体体外外，空空气气密密度度比比水水小小，破坏了表面层的分子受力的球对称性；破坏了表面层的分子受力的球对称性；其其受受合合力力与与液液面面垂垂直直，指指向向液液体体内内部部，这这使使得得表表面面层层内内的的分分子子与与液液体体内内部部的的分分子子不不同同,都都受一个指向液体内部的合力受一个指向液体内部的合力 f f 越靠近表面，受到的越靠近表面，受到的f f 越大；越大；在在f f 作用下，液体表面的分子有被拉进液体内部的趋势。作用下，液体表面的分子有被拉进液体内部的趋势。在宏观上就表现为液体表面有收缩的趋势在宏观上就表现为液体表面有收缩的趋势第16页，讲稿共10

7、5张，创作于星期三表面张力产生的微观本质表面张力产生的微观本质从能量观点来分析从能量观点来分析把分子从液体内部移到表面层，需克服把分子从液体内部移到表面层，需克服 f f 作功作功;外力作功外力作功,分子势能增加分子势能增加,即即表面层内分子的势能比液体内部分子的势能大，表面层表面层内分子的势能比液体内部分子的势能大，表面层为高势能区为高势能区;表面层内表面层内,各个分子势能增量的总和称为各个分子势能增量的总和称为液体的表面能液体的表面能，用，用E E 表示表示。任何系统的势能越小越稳定，所以表面层内的分子有任何系统的势能越小越稳定，所以表面层内的分子有尽量挤入液体内部的趋势，即液面有收缩的趋

8、势，使尽量挤入液体内部的趋势，即液面有收缩的趋势，使液面呈紧张状态，宏观上就表现为液体的表面张力。液面呈紧张状态，宏观上就表现为液体的表面张力。体积一定体积一定,球体的表面积最小球体的表面积最小;第17页，讲稿共105张，创作于星期三2.1.12.1.1表面张力与表面自由能表面张力与表面自由能mm空气液体液体内部和表面分子的受力情况 在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，它垂直于表面的边界，指向液体方向并与液面相切。把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用表示，单位是N/m，通常为mN/m。第18页，讲稿共105张，创作于星期三abcdlf d液体表面张力 保持温度、压力和组成

9、不变，每增加单位表面积时,Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自由能，或简称表面自由能或表面能，用符号表示，单位为Jm-2。2.1.12.1.1表面张力与表面自由能表面张力与表面自由能JNm，J/m2N/m第19页，讲稿共105张，创作于星期三 从力的角度是作用于单位长度上的力,叫表面张力.从能量的角度是单位表面的表面自由能,是增加单位表面积液体时自由能的增值,也就是单位表面上的液体分子比处于液体内部的同量分子的自由能过剩值.第20页，讲稿共105张，创作于星期三表表2.1 2.1 常见液体的表面张力常见液体的表面张力第21页，讲稿共105张，创作于星期三表表2.2 2.2 一些液液体系

10、的界面张力一些液液体系的界面张力第22页，讲稿共105张，创作于星期三影响表面张力系数的因素影响表面张力系数的因素与与 液液 体体 的的 性性 质质 有有 关关：不 同 液 体，值 不 同；密 度 小、易 挥 发 的 液 体值 较 小。如:酒精、乙醚的值很小，金属熔化后的值很大。与与相相邻邻物物质质化化学学性性质质有有关关：同同一一液液体体与与不不同同物物质质交交界界，值不同。值不同。与与温温度度有有关关：温度升高，值减小。当液体沸腾时表面张力系数为零。与与液液体体内内所所含含杂杂质质有有关关：在在液液体体内内加加入入杂杂质质，液液体体的的表表面面张张力力系系数数将将显显著著改改变变，有有 的

11、的 使使 其其 值值 增增 加加；有有 的的 使使 其其 值值 减减 小小。使使 值减小的物质称为值减小的物质称为表面活性物质表面活性物质。第23页，讲稿共105张，创作于星期三影响表面张力系数的因素影响表面张力系数的因素第24页，讲稿共105张，创作于星期三表面张力的测定方法表面张力的测定方法u滴重法(滴体积法)第25页，讲稿共105张，创作于星期三v 毛细管上升法 将一洁净的半径为 r 的均匀毛细管插入能润湿该毛细管的液体中，则由于表面张力所引起的附加压力，将使液柱上升，达平衡时，附加压力与液柱所形成的压力大小相等，方向相反：第26页，讲稿共105张，创作于星期三式中 h 为达平衡时液柱高

12、度，g 为重力加速度，液气（为密度）。由图中可以看出，曲率半径 r 与毛细管半径 R 以及接触角 之间存在着如下关系，若考虑到对弯液面的修正，常用公式为：毛细管上升法理论完整，方法简单，有足够的测量精度。第27页，讲稿共105张，创作于星期三环法：基 本 原 理 是 将 一 金 属 圆 环(通 常 为 铂 丝 圆 环)平放在液体表面(或界面)上,用外力将圆环拉起，测量出此环拉离液面所需的最大力,在理想情况下此最大力应等于表面张力乘以圆环与液体接触面的周长。实际的表面张力应由测得的表面张力值P乘以一个校正因子F。吊片法最大气泡压力法滴外形法第28页，讲稿共105张，创作于星期三全自动表面张力仪K

13、russ表面张力仪第29页，讲稿共105张，创作于星期三在恒温恒压下，纯液体因只有一种分子，其表面张力是一恒定值。对于溶液，由于至少存在两种或两 种以上的分子，因此其表面张力会 随溶质的浓度变化而变化。物质的水溶液其表面张力随浓度的变化可分为三种类型。水溶液的表面张力与溶 质浓度的几种典型关系表面活性与表面活性剂表面活性与表面活性剂第30页，讲稿共105张，创作于星期三水溶液的表面张力与溶 质浓度的几种典型关系第一类是表面张力随其溶质浓度的增加略有上升，且往往近于直线(曲线1)氯化钠、硫酸钠等无机盐和蔗糖等多羟基化合物表面活性与表面活性剂表面活性与表面活性剂第31页，讲稿共105张，创作于星期

14、三水溶液的表面张力与溶 质浓度的几种典型关系第二类是表面张力随溶质浓度增加而逐渐降低，下降变慢(曲线2)。低分子的极性有机物，如醇、酮、醛、酸、酯和醚等。表面活性与表面活性剂表面活性与表面活性剂第32页，讲稿共105张，创作于星期三第三类是在溶液浓度稀时，溶液的表面张力随溶质浓度的增加急剧下降，当溶液的浓度增加到一定值后，溶液的表面张力就不再下降(曲线3 3)。表面活性剂。水溶液的表面张力与溶 质浓度的几种典型关系表面活性与表面活性剂表面活性与表面活性剂第33页，讲稿共105张，创作于星期三 如果A物质能降低B物质的表面张 力，通常可以说A物质(溶质)对B物 质(溶剂)有表面活性。若A物质不

15、仅不能使B物质的表面张力降低，甚至使其升高，那么A物质对B物 质则无表面活性。由于水是最重要 的溶剂，因此表面活性往往是对水 而言。水溶液的表面张力与溶 质浓度的几种典型关系表面活性与表面活性剂表面活性与表面活性剂第34页，讲稿共105张，创作于星期三右图中曲线1中的溶质对于水无表 面活性，称之为非表面活性物质。曲线2和3的溶质对水有表面活性被称为表面活性物质。而对于曲线 3中的溶质在很低浓度时就能明显 地降低水的表面张力，此类物质称 之为表面活性剂。而曲线2中的溶 质只能称为表面活性物质而不能称 为表面活性剂。水溶液的表面张力与溶 质浓度的几种典型关系表面活性与表面活性剂表面活性与表面活性剂

16、第35页，讲稿共105张，创作于星期三表面活性剂是如何降低表面张力的呢？表面活性剂表面活性剂的结构特点的结构特点亲油基亲水基第36页，讲稿共105张，创作于星期三表面活性剂表面活性剂的结构特点的结构特点bca第37页，讲稿共105张，创作于星期三表表2.1 2.1 常见液体的表面张力常见液体的表面张力第38页，讲稿共105张，创作于星期三1无机盐和蔗糖等多羟基化合物。这些物质的离子有水合作这些物质的离子有水合作用，趋向于把水分子拖入水用，趋向于把水分子拖入水中，非表面活性物质在中，非表面活性物质在表面表面的浓度低于在本体的浓度。的浓度低于在本体的浓度。表面活性与表面活性剂表面活性与表面活性剂非

17、表面活性物质非表面活性物质溶质溶质溶剂溶剂第39页，讲稿共105张，创作于星期三2低分子的极性有机物，如醇、酮、醛、酸、酯和醚等。表面活性剂物质表面活性剂物质溶质溶质溶剂溶剂第40页，讲稿共105张，创作于星期三表面活性剂的表面张力浓度-曲线3第41页，讲稿共105张，创作于星期三表面活性剂分子在表面的吸附相似相容原理能量最低原则bca第42页，讲稿共105张，创作于星期三2.22.2表面活性剂胶束表面活性剂胶束2.2.12.2.1表面活性剂胶束的形成表面活性剂胶束的形成2.2.22.2.2临界胶束浓度临界胶束浓度2.2.32.2.3胶束的形状和大小胶束的形状和大小第43页，讲稿共105张，创

18、作于星期三表面活性剂在表面的吸附和胶束的形成表面活性剂在表面的吸附和胶束的形成C CMCC CMCC CMC溶液中的分子的憎水溶液中的分子的憎水基相互吸引，分子自基相互吸引，分子自发聚集，形成球状、发聚集，形成球状、层状胶束，将憎水基层状胶束，将憎水基埋在胶束内部埋在胶束内部2.2.12.2.1表面活性剂胶束的形成表面活性剂胶束的形成第44页，讲稿共105张，创作于星期三1912年James William McBain首先提出胶团假说：表面活性剂在溶液中（超过一定浓度时）会从单体（或单个分子）缔合成为胶态聚集物，即形成胶团，此一定浓度称为临界胶团浓度（cmc）。1925 Mcbain在伦敦的

19、一个学术会议上，提出肥皂类物质的溶液含有导电的胶体电解质，而且是严格的热力学稳定体系，当时会议主席（权威）“Nonsense，Mcbain”无理言辞代替了问题的讨论。2.2.12.2.1表面活性剂胶束的形成表面活性剂胶束的形成第45页，讲稿共105张，创作于星期三自从Mcbain提出胶团概念以来，已经经历了近百年的研究，尽管其细节至今仍未完全了解，但胶团是由许多表面活性剂单个分子或离子缔合而成已是不争的事实。由于表面活性剂分子有相当大的亲油（疏水）基，所以有从水中逃逸的趋势，于是易在表面部分发生吸附。当吸附达到饱和后，即表面已被定向的表面活性剂分子占满（再也容纳不下更多的分子），此时将以另外一

20、种方式使体系能量最低。即：在水中缔合而形成分子有序组合体。胶团是其中重要的一种2.2.12.2.1表面活性剂胶束的形成表面活性剂胶束的形成第46页，讲稿共105张，创作于星期三胶束（胶束（MicelleMicelle）的定义）的定义胶束形成的决定性因素?两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会分会互相吸引互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接触，使体系能量下降，的接触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称这种多

21、分子有序聚集体称为胶束。为胶束。第47页，讲稿共105张，创作于星期三表面活性剂的表面张力浓度-曲线第48页，讲稿共105张，创作于星期三表面活性剂在表面的吸附和胶束的形成表面活性剂在表面的吸附和胶束的形成C CMCC CMCC CMC第49页，讲稿共105张，创作于星期三胶束是由内核和外壳两部分构成。在水介质中胶束的内核由疏水的碳氢链构成，形成胶束在水溶液中的非极性微区。外壳是胶束与单体水溶液之间的一层区域。胶束（胶束（MicelleMicelle）的结构）的结构在非水介质中，与表面活性剂的亲水和疏水部分与水溶液中的内核与外壳相反。第50页，讲稿共105张，创作于星期三第51页，讲稿共105

22、张，创作于星期三胶束（胶束（MicelleMicelle）的结构）的结构疏水内核：疏水的碳氢链极性基层：表面活性剂的极性基团、反离子、水化层反离子扩散层：反离子在溶剂中的扩散层离子型表面活性剂的胶束结构示意图第52页，讲稿共105张，创作于星期三斯特恩（stern）双电层模型斯特恩（stern）双电层理论特点：扩散反离子在溶液中的分布为紧密层和分散层。第53页，讲稿共105张，创作于星期三非离子型表面活性剂的胶束结构示意图胶束（胶束（MicelleMicelle）的结构）的结构疏水内核：疏水的碳氢链极性基层：表面活性剂的亲水链第54页，讲稿共105张，创作于星期三2.2.22.2.2临界胶束浓

23、度临界胶束浓度（Critical Micelle ConcentrationCritical Micelle Concentration）当表面活性剂溶质在溶剂中的浓度达到一定值时，会产生聚集而生成胶束，该浓度称为表面活性剂的临界胶束浓度。CMC是表面活性剂开始大量形成胶束的浓度，是表面活性剂主要的性能参数。当表面活性剂的浓度到达CMC后，溶液的各种性能发生明显的变化。表面活性剂的表面张力浓度-曲线第55页，讲稿共105张，创作于星期三十二烷基苯磺酸钠物化性质与浓度的关系界面张力界面张力当量电导当量电导渗透压渗透压高频电导高频电导洗涤作用洗涤作用密度密度表面张力表面张力cmccmc性质性质性质

24、性质C C C C12121212H HH H25252525SOSOSOSO4 4 4 4NaNaNaNa浓度浓度浓度浓度%p15第56页，讲稿共105张，创作于星期三CMCCMC的测定方法的测定方法1 表面张力法2 电导法3 浊度法4 染料法5 光散射法第57页，讲稿共105张，创作于星期三1.表面张力法作-lgc曲线，从曲线的转折点可得CMC，此方法简单、方便，可求得CMC.优点：a.不受cmc大小影响 b.不受表面活性剂类型影响 c.不受无机盐存在影响，方便实用缺点：表面张力-浓度曲线出现最低点，则转折点被掩盖，灵敏度下降,最低点干扰（检验纯度）.第58页，讲稿共105张，创作于星期三

25、2.电导法：要点是测定表面活性剂水溶液的电导率，作电导率-浓度曲线，由转折点两侧外延直线的交点可得CMC优点：简便缺点：a.只能测离子型 b.有无机盐不行第59页，讲稿共105张，创作于星期三3.浊度法(增溶作用法)测定某非极性化合物（在水中溶解度很小）在胶束生成前后溶解度的突变点来测定CMC。如将某碳氢化合物加入活性剂溶液中，当活性剂浓度在CMC之下时，溶液呈现浑浊，不断加入活性剂并振荡，当活性剂浓度到CMC之上，碳氢化合物溶于胶束内核，溶液变为清亮，发生突变时的浓度即为CMC，测定时可用目测法，也可用光度法（浊度法）测定。浊度法简单、方便第60页，讲稿共105张，创作于星期三4.染料法：是

26、一种利用某些染料在水中和在胶束中的颜色不用来测定CMC的方法，一般采用稀释法，即在CMC之上加入少量染料，大多数染料溶于胶束中，然后用溶剂逐步稀释溶液并测定其吸光度变化。当溶液颜色发生突变时，其对应的浓度即为CMC，此方法简便易得，且可用于胶束形成动力学的研究。阴离子：罗丹明G,频哪醇氯化物（蓝-红）非离子：苯并红紫4B阳离子：荧光黄，曙红（荧光-消失）第61页，讲稿共105张，创作于星期三（5）光散射法胶束粒子的大小满足光散射的条件，因此，具有较强的丁达尔效应（Tyndall effect).因此，可通过测定散射光强度随浓度的变化以确定临界胶束浓度，此方法干扰少，具有普适性，是测定CMC的好

27、方法。最后值得指出的是，CMC不是一确定值，而是一个浓度区域，它随测定方法不同而稍有变化。第62页，讲稿共105张，创作于星期三影响影响CMCCMC因素因素第63页，讲稿共105张，创作于星期三（一）表面活性剂结构的影响 亲水基的类型疏水基团（碳氢链）的长度化学组成：碳氢链的分支极性基团的位置碳氢链上的取代基疏水链的性质第64页，讲稿共105张，创作于星期三亲水基的类型 1）疏水基相同，离子型的 cmc比非离子型大，大约两个数量级。离子型形成胶束必须克服离子间排斥力，故胶束不易生成。第65页，讲稿共105张，创作于星期三疏水链的长度2）同系物中，疏水链长增加，cmc。碳原子数增加，憎水链长链卷

28、曲，憎水效应增加，容易生成胶束，故CMC下降。对离子型和非离子型表面活性剂均遵循此规律，但两者降低幅度不同，用公式表示如下：lgcmc=ABn n碳氢链的碳原子数 A,B为经验常数，离子型B=0.3，非离子型B=0.5。碳氢链的碳原子数增加，非离子型活性剂的CMC下降更快，而离子型下降较慢。第66页，讲稿共105张，创作于星期三化学组成 3）碳氟链表面活性剂的临界胶团浓度显著低于同长度的碳氢类表面活性剂 全氟辛基磺酸钠：8.510-3mol/L，辛基磺酸钠:1.610-1mol/L碳氟链疏水性强，憎水效应大，容易生成胶束第67页，讲稿共105张，创作于星期三4）化学结构的影响a：疏水基有分枝b

29、：亲水基位于疏水链中间c：疏水链上带有其它极性不饱和的基团5）离子型表面活性剂在反离子价态相同时，反离子影响较小，但若反离子由一价变为二价，则表面活性剂的cmc（10倍）6）非离子表面活性剂，聚氧乙烯链越长，cmc导致cmc化学组成第68页，讲稿共105张，创作于星期三（二）添加剂的影响1）无机盐使离子型表面活性剂的cmc显著降低（反离子与胶团结合，电性的排斥作用削弱）。对非离子型表面活性剂的cmc影响不如对离子型表面活性剂明显，电解质浓度较高时才产生可觉察效应。（主要通过溶剂相互作用影响溶液有效浓度导致cmc下降）0.4mol/LNaCl使C12H25SO4Na的的cmc降低为1/16cmc

30、0.47mol/LNaCl仅使C8H17(OC 2H 4)6 OH的cmc降至2/3cmc第69页，讲稿共105张，创作于星期三2）极性有机物：a：中等长度或更长的极性有机物，可显著降低表面活性剂的cmc。b：低分子量的强极性有机物（尿素、甲酰胺、乙二醇、1,4二氧六环）破坏水结构，使胶团不易生成，cmcc：低分子量醇兼有两类的作用（少降低，多升高cmc）第70页，讲稿共105张，创作于星期三（三）温度的影响离子型表面活性剂受温度影响较小，非离子型表面活性剂随温度上升，cmc下降第71页，讲稿共105张，创作于星期三2.2.32.2.3胶束的形状与大小胶束的形状与大小第72页，讲稿共105张，

31、创作于星期三胶束的形状胶束的形状第73页，讲稿共105张，创作于星期三胶束的形状胶束的形状第74页，讲稿共105张，创作于星期三胶束的形状胶束的形状第75页，讲稿共105张，创作于星期三2.2.32.2.3胶束的形状与大小胶束的形状与大小u表面活性剂的浓度 p19当浓度低时，大多呈球形当浓度10倍于CMC或更大，会形成棒状胶束浓度继续增加，会形成层状和更大的块状胶束第76页，讲稿共105张，创作于星期三表面活性剂本身的结构近期的研究表明，胶束的形状也取决于表面活性剂的几何形状，特别是亲水基和疏水基在溶液中各自横截面的相对大小。胶束的形状胶束的形状第77页，讲稿共105张，创作于星期三 胶束的大

32、小由胶束的聚集数n来度量，即形成胶束所需要的表面活性剂的分子平均数目。常用光散射法测定聚集数。胶束的大小胶束的大小胶束的聚集数胶束的聚集数=胶束量胶束量表面活性剂分子的分子量表面活性剂分子的分子量第78页，讲稿共105张，创作于星期三第79页，讲稿共105张，创作于星期三规律：1.同系物中，随着疏水基碳原子数增加，n增加2.非离子型，疏水基链长相同，(CH2CH2O)增加，n降低3.加入无机盐，对非离子型影响不大，而使得离子型n增加。4.温度升高，对离子型影响不大，往往使之略为降低，而使得非离子型n增加。第80页，讲稿共105张，创作于星期三2.32.3表面活性剂结构与性能的关系表面活性剂结构

33、与性能的关系化学结构亲水基种类亲油基种类亲水性分子形态分子量性质用途第81页，讲稿共105张，创作于星期三2.3.1 2.3.1 表面活性剂表面活性剂HLBHLB（表面活性剂的亲水性）（表面活性剂的亲水性）1949年,W.C.Griffin最先提出了亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance，HLB)系表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。第82页，讲稿共105张，创作于星期三表面活性剂的亲水基团相同时，憎水基团碳链愈长(摩尔质量愈大)，则憎水性愈强,因此憎水性可以用憎水基的摩尔质量来表示；对于亲水基，由于

34、种类繁多，亲水性能差别较大，用摩尔质量来表示其亲水性不一定都合理。2.3.1 2.3.1 表面活性剂的表面活性剂的HLBHLB值值第83页，讲稿共105张，创作于星期三(Griffin)提出了对于聚乙二醇型非离子表面活性剂的HLB值计算公式为:石蜡完全没有亲水性，HLB=0；完全是亲水基的聚乙二醇HLB=20所以非离子型表面活性剂的HLB介于020之间。2.3.1 2.3.1 表面活性剂的表面活性剂的HLBHLB值值第84页，讲稿共105张，创作于星期三例：其HLB值为?2.3.1 2.3.1 表面活性剂的表面活性剂的HLBHLB值值第85页，讲稿共105张，创作于星期三(Griffin)提出

35、了对于多元醇脂肪酸酯型非离子表面活性剂的HLB值计算公式为:式中：S表面活性剂的皂化值。A脂肪酸的酸值。其中，S、A可准确测出，所以HLB值可方便求得。HLB=100/5（1-S/A）S：指1g酯完全皂化时所需氢氧化钾的量，mgA：指中和1g由有机酸所需氢氧化钾的量，mg2.3.1 2.3.1 表面活性剂的表面活性剂的HLBHLB值值第86页，讲稿共105张，创作于星期三Davies Davies 的方法（的方法（19571957）：）：HLB值是由表面活性剂分子中各种基团的HLB贡献的总和，每个基团对HLB值的贡献可用数值表示，此数值称为HLB基团数 HLB=7+（亲水基基团数）（亲油基基团

36、数）2.3.1 2.3.1 表面活性剂的表面活性剂的HLBHLB值值HLB=（亲水基亲水性）（疏水基亲油性）第87页，讲稿共105张，创作于星期三部分基团的部分基团的HLBHLB基团数基团数第88页，讲稿共105张，创作于星期三第89页，讲稿共105张，创作于星期三混合加和性：混合加和性：HLB=HLBHLB=HLBa a W Wa a+HLB+HLBb bWWb b HLBHLB值范围及其应用值范围及其应用HLBHLB范围范围13133 63 67 157 158 188 1813 1513 1515 1815 18用途用途消泡剂消泡剂乳化剂（乳化剂（W/OW/O）渗透作用渗透作用-润湿剂润

37、湿剂乳化剂（乳化剂（O/WO/W）洗涤剂洗涤剂增溶剂增溶剂第90页，讲稿共105张，创作于星期三氟碳基硅烷基硅氧基脂肪烷基环烷基烯烃基脂肪烷基芳香烃基芳香烃基弱亲水基的烃基在应用中，“相似相容”原理2.3.22.3.2疏水基的疏水性疏水基的疏水性第91页，讲稿共105张，创作于星期三磺酸基，硫酸盐基，季铵盐磷酸盐基，羧酸盐基羟基，醚基亲水性对溶解度的影响温度对溶解度的影响2.3.32.3.3亲水基的亲水能力亲水基的亲水能力第92页，讲稿共105张，创作于星期三亲水基的相对位置：亲水基位于分子中间时，表面活性剂分子不易在溶液中形成胶束，所以效率较低，但表面活性剂分子在界面定向排列，降低表面张力的

38、效能较高，所以润湿性好。而在末端时，易形成胶束，所以效率较高，但其效能较低，具有更好的去污能力。亲 油 基 支 化 度 升 高，cmc上 升，表 面 张 力 下 降，良好的润湿渗透性，但去污力降低。2.3.42.3.4分子形态的影响分子形态的影响第93页，讲稿共105张，创作于星期三相对分子质量小的，其润湿性、渗透性较好。相对分子质量大的，其洗涤作用，乳化、分散性好。例：烷基硫酸钠类表面活性剂：润湿渗透性：C12H25SO4NaC14H29SO4Na C16H33SO4Na 洗涤作用：C12H25SO4NaC14H29SO4Na阴离子型非离子型2.口 服 给 药 呈 慢 性 毒 性：大 小 顺

39、 序 也 是 阳 阴 非，非离子型表面活性剂口服相对没有毒性。3.静脉给药与口服比较具有较大的毒性。4.阴、阳离子表面活性剂不仅毒性较大，而且有溶血作用。非离子型表面活性剂也有溶血作用，但一般较小。3.73.7表面活性剂的毒性和刺激性表面活性剂的毒性和刺激性第101页，讲稿共105张，创作于星期三L刺激性各类表面活性剂以外用制剂的形式长期应用或高浓度使用时可能出现皮肤或粘膜损害。但仍以非离子型的对皮肤，粘膜的刺激性为最小。第102页，讲稿共105张，创作于星期三3.83.8表面活性剂的生物降解性表面活性剂的生物降解性生物降解性：指含碳有机化合物在微生物作用下转化为可供细胞代谢使用的碳源，分解成二氧化碳和水的现象。初级生物降解达到环境能接受程度的生物降解最终生物降解 第103页，讲稿共105张，创作于星期三表面活性剂结构和生物降解性的关系表面活性剂结构和生物降解性的关系直链比带有支链结构的易于生物降解非离子表面活性剂的亲水基聚氧乙烯链越长，越不易生物降解。带有芳香基的较仅有脂肪基的表面活性剂更难于生物降解。第104页，讲稿共105张，创作于星期三4/4/2023感谢大家观看第105页，讲稿共105张，创作于星期三