物理化學81PPT課件

1、 、 達到一定濃度后， 不變（肥皂、合成洗滌劑等一類表面活性物質(zhì)），因為 ，所以溶液大量地借助表面層溶質(zhì)的積聚，大大降低表面吉布斯函數(shù)，產(chǎn)生正吸附。 C質(zhì)劑 溶質(zhì)在界面層中比體相中相對濃集或貧乏的現(xiàn)象稱為溶液界面上的吸附，前者叫正吸附，后者叫負吸附。 把能顯著降低液體表面張力的物質(zhì)稱為該液體的表面活性劑。圖 溶液的表面張力與濃度的關系c水中加無機酸、堿、鹽等。 水中加有機酸、醇、酯、醚、酮等。水中加入肥皂、合成洗滌劑等。第1頁/共28頁 吉布斯用熱力學方法可導出，表面過剩物質(zhì)的量B與表面張力及溶質(zhì)活度aB的關系為：TaRTaBBB溶液很稀時，可用物質(zhì)的量濃度cB代替活度aB，上式變?yōu)門cRTc

2、BB8.21式(8.21)稱為吉布斯方程則B 0，即發(fā)生正吸附。0Bc則B0，即發(fā)生正吸附。0Bc則B0，即發(fā)生負吸附；0Bc2、表面過剩與吉布斯吸附等溫式 第6頁/共28頁 表面活性劑是兩親分子。溶解在水中達一定濃度時，其非極性部分會自相結合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外，這種多分子聚集體稱為膠束。 隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可呈現(xiàn)棒狀、層狀或球狀等多種形狀。 第7頁/共28頁第8頁/共28頁第9頁/共28頁第10頁/共28頁 臨界膠束濃度簡稱CMC 表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相

3、靠攏，聚集在一起形成膠束，這開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。 這時溶液性質(zhì)與理想性質(zhì)發(fā)生偏離，在表面張力對濃度繪制的曲線上會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)增加活性劑濃度，表面張力不再降低，而體相中的膠束不斷增多、增大。第11頁/共28頁第12頁/共28頁表面活性劑的分類如下： 表面活性劑離子型表面活性劑兩性表面活性劑，陽離子表面活性劑，陰離子表面活性劑，如肥皂 RCOONa如胺鹽 C18H37NH3+Cl-如氨基酸型R-NH-CH2COOH非離子型表面活性如聚乙二醇類 HOCOH2CH2OCH2nCH2OH4、表面活性劑的分類及應用第13頁/共28頁常用表面活性劑類型陰離子表面活性劑RCOONa羧酸鹽

4、R-OSO3Na 硫酸酯鹽R-SO3Na磺酸鹽R-OPO3Na2磷酸酯鹽第14頁/共28頁常用表面活性劑類型陽離子表面活性劑R-NH2HCl伯胺鹽 CH3 |R-N-HCl仲胺鹽 | H CH3 |R-N-HCl叔胺鹽 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺鹽 | CH3第15頁/共28頁兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3 |R-N+-CH2COO-甜菜堿型 | CH3第16頁/共28頁R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2

5、(CHOH)3H多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚第17頁/共28頁表面活性劑效率 使水的表面張力明顯降低所需要的表面活性劑的濃度。顯然，所需濃度愈低，表面活性劑的性能愈好。表面活性劑有效值 能夠把水的表面張力降低到的最小值。顯然，能把水的表面張力降得愈低，該表面活性劑愈有效。 表面活性劑的效率與有效值在數(shù)值上常常是相反的。例如，當憎水基團的鏈長增加時，效率提高而有效值降低。第18頁/共28頁 表面活性劑都是兩親分子，由于親水和親油基團的不同，很難用相同的單位來衡量，所以Griffin提出了用一個相對的值即HLB值來表示表面活性物質(zhì)的親水性。對非離子型的表面活性劑，HLB的

6、計算公式為：HLB值=親水基質(zhì)量親水基質(zhì)量+憎水基質(zhì)量100/5例如：石蠟無親水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是親水基，HLB=20。其余非離子型表面活性劑的HLB值介于020之間。第19頁/共28頁 根據(jù)需要，可根據(jù)HLB值選擇合適的表面活性劑。例如：HLB值在26之間，可作油包水型的乳化劑；810之間作潤濕劑；1218之間作為水包油型乳化劑。HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | | | | | | 石蠟 W/O乳化劑 潤濕劑 洗滌劑 增溶劑 | | 聚乙二醇 O/W乳化劑第20頁/共28頁 表面活性劑的用途極廣，主要有五個方面：1.潤濕作用 表面活性劑可

7、以降低液體表面張力，改變接觸角的大小，從而達到所需的目的。 例如，要農(nóng)藥潤濕帶蠟的植物表面，要在農(nóng)藥中加表面活性劑； 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性劑，使接觸角大于90。第21頁/共28頁2.起泡作用 “泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。有的表面活性劑和水可以形成一定強度的薄膜，包圍著空氣而形成泡沫，用于浮游選礦、泡沫滅火和洗滌去污等，這種活性劑稱為起泡劑。 也有時要使用消泡劑，在制糖、制中藥過程中泡沫太多，要加入適當?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧姸?，消除氣泡，防止事故。?2頁/共28頁第23頁/共28頁3.增溶作用 非極性有機物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉等表面活性劑后，苯在水中的

8、溶解度大大增加，這稱為增溶作用。 增溶作用與普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均勻分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的膠束中。 經(jīng)X射線衍射證實，增溶后各種膠束都有不同程度的增大，而整個溶液的的依數(shù)性變化不大。第24頁/共28頁4.乳化作用 一種或幾種液體以大于10-7m直徑的液珠分散在另一不相混溶的液體之中形成的粗分散體系稱為乳狀液。 要使它穩(wěn)定存在必須加乳化劑。根據(jù)乳化劑結構的不同可以形成以水為連續(xù)相的水包油乳狀液(O/W)，或以油為連續(xù)相的油包水乳狀液(W/O)。 有時為了破壞乳狀液需加入另一種表面活性劑，稱為破乳劑，將乳狀液中的分散相和分散介質(zhì)分開。例如原油中需要加入破乳劑將油與水分開。第25頁/共28頁5.洗滌作用 洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，增加對被清洗物體的潤濕作用，又要有起泡、增白、占領清潔表面不被再次污染等功能。 其中占主要成分的表面活性劑的去污過程可用示意圖說明：A.水的