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1、第二章 表面活性剂作用原理,http:/ 活性剂的概念。 2、掌握表面活性剂临界胶束浓度的 概念及其影响因素。 3、理解表面活性剂结构与性能的关 系。,http:/ 要来源于两个方面： 1.降低体系的表面张力； 2.胶束的形成,http:/ 表面张力与表面活性 2.2 表面活性剂胶束 2.3 表面活性剂结构与性能的关系,http:/ 表面张力与表面活性,2.1.1 表面张力和表面自由能 2.1.2 表面活性与表面活性剂 2.1.3 表面活性剂的结构特点,http:/ 表面张力和表面自由能,最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。,液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，
2、受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力。,这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。,http:/ tension）,由于表面层分子的受力不均衡，液滴趋向于呈球形，水银珠和荷叶上的水珠也收缩为球形。,液体表面的最基本的特性是趋向于收缩,将一含有一个活动边框的金属线框架放在肥皂液中，然后取出悬挂，活动边在下面。,由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用，可滑动的边会被向上拉，直至顶部。,从液膜自动收缩的实验，可以更好地认识这一现象,http:/ 是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边界总长度为2
3、l， 就是作用于单位边界上的表面张力。,http:/ g 或 表示。,表面张力的单位是：,http:/ work）,式中 为比例系数，它在数值上等于当T，P及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系做的可逆非膨胀功。,由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服体系内部分子之间的作用力，对体系做功。,温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加dA所需要对体系作的功，称为表面功。用公式表示为：,http:/ free energy),广义的表面自由能定义：,狭义的表面自由能定义：,保持温度、压力和组成不变，每增加单位表面积时，Gibbs
4、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 或 表示，单位为Jm-2。,保持相应的特征变量不变，每增加单位表面积时，相应热力学函数的增值。,http:/ 从能量角度：单位表面的表面自由能,http:/ 常是指液体与饱和了本身蒸气的空气而言。 影响表（界）面张力的因素主要有： 液体本身的性质有关外，还与共存的另一相的性质有关； 温度：温度增加，表面张力降低。 压力：压力增加，表面张力降低。,http:/ 毛细管上升法：精确度高，最常用 环法 吊片法 最大气泡压力法 滴外形法：表面吸附速率很慢的溶液,http:/ 表面张力的测定,（1） 威廉米（Wilhelmy）板法
5、（吊片法）,http:/ Du Nouy环法 从原理上讲是用环圈取代了板法中的吊片。,式中F为修正因子,http:/ 将内半径为R的毛细管与待测液面 刚刚接触，然后让毛细管内外有一个 压力差（或通过毛细管内加压，或通 过毛细管外减压），那么毛细管尖端 会有气泡产生，其最大压力即是按 Laplace方程所表示的弯曲液面上的 压力差：,http:/ 当液体顺毛细管往下流动 至顶端时逐渐聚集成为液滴 并长大，直至液滴的重量等 于（和大于）毛细管端的表 面张力之力时，液滴才会滴 落。,http:/ 图48所示的弯月面的曲率半径r一般不等 于毛细管内径R，除非弯月面是半球面，即接 触角=0。那么在弯月面
6、顶点O处应存在如下 平衡： 以（p）0=O为顶点的液柱压强p0,图4-8毛细现象示意图,式中a2称为毛细管常数。由第三式可知，只要测出毛细上升高度h,及曲率半径r，就可以准确地计算值，然而b是不容易测知的。,http:/ 向上的表面张力将液体拉升一个高度h以液体重力平衡这 个表面张力，即： （当0时）则有：,忽略了液柱顶端弯月面处冠状部分液体的重量，为此有如下修正公式：,http:/ 表面活性与表面活性剂,第1类（曲线A）：溶液表面张力随浓度增加而缓慢升高，大致呈直线关系，如：无机酸、碱、盐等 第2类（曲线B）：溶液表面张力随浓度增加而逐渐降低，如： 有机酸、醇、醛等 第3类（曲线C）：溶液表
7、面张力浓度很低时急剧下降，很快达到最低点，此后溶液表面张力随浓度变化很小，例如 肥皂、长链烷基苯磺酸钠等(表面活性剂）,http:/ 定值，且表面层的组成与内部的相同；但 加入溶质后，表面张力会发生变化，且溶 液表面层的浓度不同于其内部浓度。,http:/ 规则,Traube研究发现，同一种溶质在低浓度时表面张力的降低与浓度成正比,表面活性物质的浓度对溶液表面张力的影响，可以从 曲线中直接看出。,不同的酸在相同的浓度时，每增加一个CH2，其表面张力降低效应平均可增加约3.2倍,http:/ 表面活性剂的结构特点,表面活性剂的两亲结构,从分子结构观点看，表面活性剂的分子中都有一个共同的特点，即含
8、有亲水的极性基团和憎水的非极性基团。如：两亲分子（硬脂酸）,http:/ film）。,界面吸附及定向排列,http:/ 表面活性剂胶束,2.2.1 胶束的形成 2.2.2 临界胶束浓度 2.2.3 胶束的形状和大小 2.2.4 胶束作用简介,http:/ 胶束的形成,胶团的结构 胶团的基本结构分为两部分：内核和外层，在水溶液中，胶团的内核由彼此结合的疏水基构成，形成胶团水溶液中的非极性微区。胶团内核与溶液间为水化的表面活性剂极性基构成的外层。 a.离子型表面活性剂胶团； b.非离子型表面活性剂胶团,http:/ 临界胶束浓度,2.2.2.1 临界胶束浓度cmc测定方法 2.2.2.2 临界胶
9、束浓度cmc影响因素,http:/ micelle concentration),临界胶束浓度简称CMC,表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。,这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。,http:/ micelle concentration),http:/ 临界胶束浓度cmc测定方法,表面活性剂水溶液的许多物理化学性质随浓 度变化，在cmc附近狭小的浓度范围内有一个突 变点，原则上可以利用这些物理化学性质的突 变，测定表面活性剂的cmc值。
