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1、文献综述：表面活性剂实验1201 Schen前言简介：表面活性剂(surfactant): 是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子构造具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性剂（涉及阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其她表面活性剂等。 原理：通过度子中不同部分分别对于两相的亲和
2、，使两相均将其看作本相的成分，分子排列在两相之间，使两相的表面相称于转入分子内部。从而减少表面张力。由于两相都将其看作本相的一种组分，就相称于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，就相称于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就减少了表面张力和表面自由能。 临界胶束浓度（CMC）：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度高于CMC值时，表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等构造。 【注】：通过对表面活性剂学习和理解，本文就其部分性能和应用进行了如下简朴综述。一：表面活性剂的胶束及其应用：1.1 胶束：是指在水溶液中表面活性剂的分子或离子的浓度超过cmc时缔合形成的亲水基向外、疏
3、水基向内的汇集体!表面活性剂随其水溶液的浓度变化形成胶束的过程如图-1所示.1.2 胶束的基本构造：涉及内核和外层 2 部分。对于离子型表面活性剂的胶束，内核由彼此接近的疏水基构成，外层涉及由表面活性剂离子#反离子及水化水构成的固定层以及由反离子在溶剂中扩散分布形成的扩散层，如图2a所示。非离子型表面活性剂的胶束无电荷，水化层较厚，如图2b所示。内核是表面活性剂胶束溶液的非极性区域。一般，表面活性剂在cmc附近形成的胶束多为球形。溶液浓度达到cmc的10倍附近或更高时，胶束可变为椭球、扁球形或棒状，甚至形成层状胶束!胶束的形状取决于表面活性剂分子的几何形状，特别是亲水基和疏水基横截面积的相对大
4、小。为表征表面活性剂分子的几何特性，Israelachvili等在1976年定义了临界排列参数P：式中v是表面活性剂分子疏水基体积;l是疏水链长度;a是亲水基紧密排列的单层中的平均占有面积。根据P的大小，可以大体判断胶束的形状。当P0.33时，易于形成球形或椭球形胶束;0.331.0的表面活性剂分子易形成反胶束。1.3 胶束的增溶作用 表面活性剂在水中形成胶束后，胶束内部为非极性或极性较小的区域，这使得原本不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度明显增大，这种作用称为增溶作用或加溶作用。 表面活性剂由于其双亲构造，在水中自发形成亲水基向外、疏水基向内的胶束构造!胶束提供了从非极性到极性全过渡的微环境
5、，对各类物质均有不同限度的增溶作用，为其应用打下了基本。二：表面活性剂的反胶束及其应用：2.1 反胶束：表面活性剂是既具有亲水基又具有亲油基( 或疏水基) 的两亲分子。在水中，当表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度cmc时，亲水基朝外疏水基向内接近形成胶束。 类似地，在极性较小的非水溶剂中，表面活性剂分子随着浓度增长会自发形成亲水基向里疏水基朝向溶剂的汇集体，这种汇集体的构型与水中的胶束刚好相反，因此被称为反胶束。非水溶剂中，表面活性剂反胶束的内核溶入水后形成“水池”，其形成的动力不是熵效应，而是水和亲水基彼此结合或者形成氢键的结合能。在水中形成的非极性内核可以溶解多种油污，达到去污的效果。与水中
6、形成的胶束相反，反胶束的极性内核可以溶解某些极性小分子，并且还可以溶解某些本来不能溶解的大分子物质。2.2 构造：反胶束的独特构造提供了非极性溶剂中的极性微水环境，反胶束内“水池”的存在使得反胶束具有溶解亲水性极性物质的能力，如蛋白质核酸氨基酸无机金属盐等。基于此，反胶束可以用于萃取极性物质，也可觉得酶促反映提供场合，为纳米材料提供制备环境。在极性较小的有机溶剂中，表面活性剂自发形成与水溶液中相反构型的汇集体反胶束，其亲水基朝内疏水基朝向非极性溶剂，内核可以溶解水形成“水池”。表面活性剂对“水池”有一定的屏蔽作用。这种独特的构造为反胶束的广泛应用奠定了基本。三：表面活性剂的囊泡及其应用3.1
7、囊泡：表面活性剂分子具有构造上的不对称性，同步具有亲水基和疏水基，即具有两亲性，在水和非极性溶剂中均有一定的溶解度。在水中，表面活性剂分子在疏水作用的驱动下自发形成疏水基朝内、亲水基朝外的有序构造，其中一种是双分子层构造，双层构造封闭起来即形成囊泡( vesicle) 。 囊泡是由封闭双分子层形成的球形或近球形构造，内部具有一种或多种水室如图-3所示，只具有一种水室的囊泡是单室囊泡; 多室囊泡则是封闭双分子层形成同心球式的排列，中心及各个双层中间均为水室。图-3 囊泡的构造示意图3.2 形成条件：不是所有的表面活性剂都可以形成囊泡，能否形成囊泡取决于其分子构造。囊泡是由曲率较小的双层构造形成，
8、曲率则由分子构造来决定。根据表面活性剂分子的几何排列参数P（P=V/al），可以估计与否容易形成囊泡。一般觉得，P=1/21内、接近 1 时容易形成囊泡。某些单头双尾的表面活性剂在水中可以自发形成囊泡，此类分子的疏水基体积相对较大;某些天然的磷脂分子也可以自发形成囊泡，如双棕榈酰磷脂酰胆碱( DPPC) ，其分子具有2条疏水链和较大的亲水基。3.3 构造与性质：鉴于囊泡的特殊构造，极性的物质都可以在囊泡体系中找到合适的“存身之所”，因此囊泡是一种非常好的反映介质，可以作为微反映器用于化学反映的研究。例如，可以通过加溶一种反映物，达到克制体相中化学反映的目的; 此外，也可以把反映物浓缩起来在囊泡
9、内或表面加快反映进程。在水中，某些表面活性剂分子可以形成亲水基朝外、疏水基朝内的双分子层构造，弯曲后形成封闭的囊泡构造#囊泡内具有“水室”，拥有多种极性的微环境，几乎可以包容任何极性的小分子。囊泡的构造与性质决定了囊泡是模拟生物膜最抱负的选择，有着广阔的应用前景。囊泡可觉得化学反映提供合适的场合，影响反映的进行，如提高主反映的速度、克制副反映等; 囊泡的特殊构造使其在纳米材料制备方面有着独特的作用，可以运用其构造的局域性控制材料的尺寸，也可以作为“模板制备核-壳材料; 脂质体作为一类特殊的囊泡，在药物运送方面扮演着重要的角色。附录：参照文献1. 表面活性剂的性能与应用_表面活性剂的反胶束及其应用_赵秋瑾；2. 表面活性剂的性能与应用_表面活性剂的囊泡及其应用_赵莉；3. 表面活性剂的性能与应用_表面活性剂的胶束及其应用_刘静伟；4. 表面活性剂对微生物降解污水中有机物的影响_刘赫；5. 表面活性剂简介及应用 .
