第二章表面活性劑的作用原理

1、 第二章第二章 表面活性劑作用原理表面活性劑作用原理n1、掌握表面張力、表面活性及表面 活性劑的概念。n2、掌握表面活性劑臨界膠束濃度的 概念及其影響因素。 n3、理解表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān) 系。 表面活性劑產(chǎn)生的特殊作用主要來(lái)源于兩個(gè)方面： 1.降低體系的表面張力； 2.膠束的形成n2.1 表面張力與表面活性表面張力與表面活性n2.2 表面活性劑膠束表面活性劑膠束n2.3 表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系2.1 表面張力與表面活性表面張力與表面活性n2.1.1 表面張力和表面自由能表面張力和表面自由能n2.1.2 表面活性與表面活性劑表面活性與表面活性劑n2.1.3 表

2、面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.1.1 表面張力和表面自由能表面張力和表面自由能 最簡(jiǎn)單的例子是液體及其蒸氣組成的表面。 液體內(nèi)部分子所受的力可以彼此抵銷(xiāo)，但表面分子受到體相分子的拉力大，受到氣相分子的拉力小（因?yàn)闅庀嗝芏鹊停?，所以表面分子受到被拉入體相的作用力。 這種作用力使表面有自動(dòng)收縮到最小的趨勢(shì)，并使表面層顯示出一些獨(dú)特性質(zhì)，如表面張力、表面吸附、毛細(xì)現(xiàn)象、過(guò)飽和狀態(tài)等。表面張力（surface tension） 由于表面層分子的受力不均衡，液滴趨向于呈球形，水銀珠和荷葉上的水珠也收縮為球形。 液體表面的最基本的特性是趨向于收縮 將一含有一個(gè)活動(dòng)邊框的金屬線(xiàn)框架放在肥皂液中，

3、然后取出懸掛，活動(dòng)邊在下面。 由于金屬框上的肥皂膜的表面張力作用，可滑動(dòng)的邊會(huì)被向上拉，直至頂部。 從液膜自動(dòng)收縮的實(shí)驗(yàn)，可以更好地認(rèn)識(shí)這一現(xiàn)象 2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2W1W2 l12=()FWWg=2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W2 l2W 如果在活動(dòng)邊框上掛一重物，使重物質(zhì)量W2與邊框質(zhì)量W1所產(chǎn)生的重力F與總的表

4、面張力大小相等方向相反，則金屬絲不再滑動(dòng)。 這時(shí) 2Fl l 是滑動(dòng)邊的長(zhǎng)度，因膜有兩個(gè)面，所以邊界總長(zhǎng)度為2l， 就是作用于單位邊界上的表面張力。2W1W2 l12=()FWWg=表面張力 在兩相(特別是氣-液)界面上，處處存在著一種張力，這種力垂直與表面的邊界，指向液體方向并與表面相切。 把作用于單位邊界線(xiàn)上的這種力稱(chēng)為表面張力，用 或 表示。表面張力的單位是：1N m表面功（surface work）dWA式中 為比例系數(shù)，它在數(shù)值上等于當(dāng)T，P及組成恒定的條件下，增加單位表面積時(shí)所必須對(duì)體系做的可逆非膨脹功。 由于表面層分子的受力情況與本體中不同，因此如果要把分子從內(nèi)部移到界面，或可逆

5、的增加表面積，就必須克服體系內(nèi)部分子之間的作用力，對(duì)體系做功。 溫度、壓力和組成恒定時(shí)，可逆使表面積增加dA所需要對(duì)體系作的功，稱(chēng)為表面功。用公式表示為：表面自由能(surface free energy) 廣義的表面自由能定義： 狹義的表面自由能定義： 保持溫度、壓力和組成不變，每增加單位表面積時(shí)，Gibbs自由能的增加值稱(chēng)為表面Gibbs自由能，或簡(jiǎn)稱(chēng)表面自由能或表面能，用符號(hào) 或 表示，單位為Jm-2。B, ,()p T nGA 保持相應(yīng)的特征變量不變，每增加單位表面積時(shí)，相應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)的增值。表面張力表面張力n從力的角度：作用于表面單位長(zhǎng)度邊緣的力；n從能量角度：?jiǎn)挝槐砻娴谋砻孀杂赡芪?/p>

6、質(zhì)/(10-3Nm-1)T/K物質(zhì)/(10-3Nm-1)T/K水(液)72.75293W(固)29002000乙醇(液)22.75293Fe(固)21501673苯(液)28.88293Fe(固)18801808丙酮(液)23.7293Hg(液)485293正辛醇(液水)8.5293NaCl(固)227298正辛酮(液)27.5293KCl(固)110298正己烷(液水)51.1293MgO(固)1200298正己烷(液)18.4293CaF2(固)45078正辛烷(液水)50.8293He(液)0.3082.5正辛烷(液)21.8293Xe(液)18.6163某些液體、固體的表面張力和液液界

7、面張力某些液體、固體的表面張力和液液界面張力影響表面張力的因素影響表面張力的因素表面張力是一種強(qiáng)度性質(zhì)，純液體的表面張力通常是指液體與飽和了本身蒸氣的空氣而言。影響表（界）面張力的因素主要有： 液體本身的性質(zhì)有關(guān)外，還與共存的另一相的性質(zhì)有關(guān)； 溫度：溫度增加，表面張力降低。 壓力：壓力增加，表面張力降低。表面張力測(cè)定方法n滴重法：精確簡(jiǎn)便n毛細(xì)管上升法：精確度高，最常用n環(huán)法n吊片法n最大氣泡壓力法n滴外形法：表面吸附速率很慢的溶液第二節(jié)第二節(jié) 表面張力的測(cè)定表面張力的測(cè)定 （1） 威廉米（Wilhelmy）板法（吊片法） cos)(2llWlW2（2）、 Du Nouy環(huán)法從原理上講是用環(huán)

8、圈取代了板法中的吊片。 RRW22)2(22rRRRW4FRW4式中F為修正因子 三、最大氣泡壓力法三、最大氣泡壓力法 （3）、最大氣泡壓力法 將內(nèi)半徑為R的毛細(xì)管與待測(cè)液面剛剛接觸，然后讓毛細(xì)管內(nèi)外有一個(gè)壓力差（或通過(guò)毛細(xì)管內(nèi)加壓，或通過(guò)毛細(xì)管外減壓），那么毛細(xì)管尖端會(huì)有氣泡產(chǎn)生，其最大壓力即是按Laplace方程所表示的彎曲液面上的壓力差：Rpp2max2maxRp11max/ pp =四、滴重法（滴體積法）四、滴重法（滴體積法） （4）、滴重法（滴體積法） 當(dāng)液體順毛細(xì)管往下流動(dòng)至頂端時(shí)逐漸聚集成為液滴并長(zhǎng)大，直至液滴的重量等于（和大于）毛細(xì)管端的表面張力之力時(shí)，液滴才會(huì)滴落。 WR2F

9、RWRfW2FRgV =五、毛細(xì)管法五、毛細(xì)管法 （5）、毛細(xì)管法 圖48所示的彎月面的曲率半徑r一般不等于毛細(xì)管內(nèi)徑R，除非彎月面是半球面，即接觸角=0。那么在彎月面頂點(diǎn)O處應(yīng)存在如下平衡： 以（p）0=O為頂點(diǎn)的液柱壓強(qiáng)p0圖4-8毛細(xì)現(xiàn)象示意圖2g hr 22rhag 12g r h 式中a2稱(chēng)為毛細(xì)管常數(shù)。由第三式可知，只要測(cè)出毛細(xì)上升高度h,及曲率半徑r，就可以準(zhǔn)確地計(jì)算值，然而b是不容易測(cè)知的。 從另一個(gè)角度分析毛細(xì)上升，那就是與彎月面相切的向上的表面張力將液體拉升一個(gè)高度h以液體重力平衡這個(gè)表面張力，即：（當(dāng)0時(shí)）則有： ghRR)(cos2222 cos2RharhgggRh2

10、1hgRcos21RhRg)3(21+忽略了液柱頂端彎月面處冠狀部分液體的重量，為此有如下修正公式： 2.1.2 表面活性與表面活性劑表面活性與表面活性劑第1類(lèi)（曲線(xiàn)A）：溶液表面張力隨濃度增加而緩慢升高，大致呈直線(xiàn)關(guān)系，如：無(wú)機(jī)酸、堿、鹽等第2類(lèi)（曲線(xiàn)B）：溶液表面張力隨濃度增加而逐漸降低，如： 有機(jī)酸、醇、醛等第3類(lèi)（曲線(xiàn)C）：溶液表面張力濃度很低時(shí)急劇下降，很快達(dá)到最低點(diǎn)，此后溶液表面張力隨濃度變化很小，例如 肥皂、長(zhǎng)鏈烷基苯磺酸鈉等(表面活性劑）濃度濃度ABC在一定的溫度下，純液體的表面張力有一在一定的溫度下，純液體的表面張力有一定值，且表面層的組成與內(nèi)部的相同；但定值，且表面層的組成

11、與內(nèi)部的相同；但加入溶質(zhì)后，表面張力會(huì)發(fā)生變化，且溶加入溶質(zhì)后，表面張力會(huì)發(fā)生變化，且溶液表面層的濃度不同于其內(nèi)部濃度。液表面層的濃度不同于其內(nèi)部濃度。表面活性物質(zhì) 能使水的表面張力明顯降低的溶質(zhì)稱(chēng)為表面活性物質(zhì)。 這種物質(zhì)通常含有親水的極性基團(tuán)和憎水的非極性碳鏈或碳環(huán)有機(jī)化合物。親水基團(tuán)進(jìn)入水中，憎水基團(tuán)企圖離開(kāi)水而指向空氣，在界面定向排列。 表面活性物質(zhì)的表面濃度大于本體濃度，增加單位面積所需的功較純水小。非極性成分愈大，表面活性也愈大。非表面活性物質(zhì) 能使水的表面張力明顯升高的溶質(zhì)稱(chēng)為非表面活性物質(zhì)。如無(wú)機(jī)鹽和不揮發(fā)的酸、堿等。 這些物質(zhì)的離子有水合作用，趨向于把水分子拖入水中，非表面活

12、性物質(zhì)在表面的濃度低于在本體的濃度。 如果要增加單位表面積，所作的功中還必須包括克服靜電引力所消耗的功，所以表面張力升高。Traube 規(guī)則 Traube研究發(fā)現(xiàn)，同一種溶質(zhì)在低濃度時(shí)表面張力的降低與濃度成正比 表面活性物質(zhì)的濃度對(duì)溶液表面張力的影響，可以從 曲線(xiàn)中直接看出。 c甲酸乙酸丙酸丁酸戊酸3550650.180.360.543/(mol dm )c 不同的酸在相同的濃度時(shí)，每增加一個(gè)CH2，其表面張力降低效應(yīng)平均可增加約3.2倍 2.1.3 表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n表面活性劑的兩親結(jié)構(gòu)表面活性劑的兩親結(jié)構(gòu)從分子結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)看，表面活性劑的分子中都有一個(gè)從分子結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)看，

13、表面活性劑的分子中都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即含有親水的極性基團(tuán)和憎水的非極共同的特點(diǎn)，即含有親水的極性基團(tuán)和憎水的非極性基團(tuán)。如：兩親分子（硬脂酸）性基團(tuán)。如：兩親分子（硬脂酸）H2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO 界面吸附及定向排列界面吸附及定向排列當(dāng)溶液濃度較稀，吸附量不大時(shí)，表面活性劑分子在表面當(dāng)溶液濃度較稀，吸附量不大時(shí)，表面活性劑分子在表面層有較大的活動(dòng)范圍，它們的排列不那么整齊，但其憎水層有較大的活動(dòng)范圍，它們的排列不那么整齊，但其憎水基團(tuán)仍然傾向于逸出水面。基團(tuán)仍然傾向于逸出水面。 當(dāng)達(dá)到飽和吸附時(shí)，表面活性劑

14、分子在水溶液緊密而當(dāng)達(dá)到飽和吸附時(shí)，表面活性劑分子在水溶液緊密而有規(guī)則地定向排列著，水的表面就像覆蓋一層薄的表有規(guī)則地定向排列著，水的表面就像覆蓋一層薄的表面膜，稱(chēng)之為面膜，稱(chēng)之為單分子膜單分子膜（monomolecular filmmonomolecular film）。）。 界面吸附及定向排列界面吸附及定向排列表面活性劑濃度變化和表面活性劑活動(dòng)情況的關(guān)系2.2 表面活性劑膠束n2.2.1 膠束的形成膠束的形成n2.2.2 臨界膠束濃度臨界膠束濃度n2.2.3 膠束的形狀和大小膠束的形狀和大小n2.2.4 膠束作用簡(jiǎn)介膠束作用簡(jiǎn)介2.1.1 膠束的形成n膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) 膠團(tuán)的基本結(jié)構(gòu)分為兩部分：

15、內(nèi)核和外層，在水溶液中，膠團(tuán)的內(nèi)核由彼此結(jié)合的疏水基構(gòu)成，形成膠團(tuán)水溶液中的非極性微區(qū)。膠團(tuán)內(nèi)核與溶液間為水化的表面活性劑極性基構(gòu)成的外層。 a.離子型表面活性劑膠團(tuán)； b.非離子型表面活性劑膠團(tuán)膠束(micelle) 表面活性劑是兩親分子。溶解在水中達(dá)一定濃度時(shí)，其非極性部分會(huì)自相結(jié)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(chēng)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。 膠束(micelle)2.2.2 臨界膠束濃度臨界膠束濃度 2.2.2.1 臨界膠束濃度臨界膠束濃度cmc測(cè)定方法2.2.2.2 臨界膠束濃度臨界膠束濃度cmc影響因素臨界

16、膠束濃度(critical micelle concentration) 臨界膠束濃度簡(jiǎn)稱(chēng)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靠攏，聚集在一起形成膠束，這開(kāi)始形成膠束的最低濃度稱(chēng)為臨界膠束濃度。 這時(shí)溶液性質(zhì)與理想性質(zhì)發(fā)生偏離，在表面張力對(duì)濃度繪制的曲線(xiàn)上會(huì)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。臨界膠束濃度(critical micelle concentration)2.2.2.1 臨界膠束濃度臨界膠束濃度cmc測(cè)定方法 表面活性劑水溶液的許多物理化學(xué)性質(zhì)隨

17、濃度變化，在cmc附近狹小的濃度范圍內(nèi)有一個(gè)突變點(diǎn)，原則上可以利用這些物理化學(xué)性質(zhì)的突變，測(cè)定表面活性劑的cmc值。 常用的有：表面張力法、電導(dǎo)法、染料法、濁度法、光散射法。00.20.40.60.81.0界面張力表面張力臨界膠束濃度去污作用密度改變電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率滲透壓濃度表面活性劑溶液的性質(zhì)臨界膠束濃度時(shí)各種性質(zhì)的突變1.表面張力法 表面活性劑水溶液的表面張力開(kāi)始時(shí)隨溶液濃度增加而急劇下降，到達(dá)一定濃度（即cmc）后則變化緩慢或不再變化。因此常用表面張力-濃度對(duì)數(shù)圖確定cmc。 具體做法：測(cè)定一系列不同濃度表面活性劑溶液的表面張力，作出-lgc曲線(xiàn)，將曲線(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)兩側(cè)的直線(xiàn)部分外延，相交點(diǎn)的

18、濃度即為此體系中表面活性劑的cmc。 這種方法可以同時(shí)求出表面活性劑的cmc和表面吸附等溫線(xiàn)。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便；優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便； 對(duì)各類(lèi)表面活性劑普遍適用；對(duì)各類(lèi)表面活性劑普遍適用； 靈敏度不受表面活性劑類(lèi)型、活性高低、靈敏度不受表面活性劑類(lèi)型、活性高低、濃度高低、是否有無(wú)機(jī)鹽等因素的影響。濃度高低、是否有無(wú)機(jī)鹽等因素的影響。 一般認(rèn)為表面張力法是測(cè)定表面活性劑一般認(rèn)為表面張力法是測(cè)定表面活性劑cmccmc的標(biāo)準(zhǔn)方法。的標(biāo)準(zhǔn)方法。 最低值現(xiàn)象：在有少量高表面活性雜質(zhì)（如高碳醇、胺、酸等物質(zhì)）存在時(shí)，曲線(xiàn)會(huì)出現(xiàn)最低點(diǎn)，不易確定cmc，而且所得結(jié)果往往存在誤差。 最低點(diǎn)的出現(xiàn)能說(shuō)明表面活性劑含有高

19、表面活性雜質(zhì)，因而此法又可作為表面活性劑純度的鑒定方法。2.電導(dǎo)法 測(cè)定測(cè)定cmccmc的經(jīng)典方法的經(jīng)典方法 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便；優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便； 局限性：只限于測(cè)定局限性：只限于測(cè)定離子型表面活性劑。表面活性劑。 確定確定cmccmc時(shí)可用電導(dǎo)率對(duì)濃度或時(shí)可用電導(dǎo)率對(duì)濃度或摩爾電導(dǎo)率對(duì)濃度的平方根作圖，轉(zhuǎn)折點(diǎn)的作圖，轉(zhuǎn)折點(diǎn)的濃度即為濃度即為cmccmc。影響因素影響因素 對(duì)具有較高活性的表面活性劑準(zhǔn)確性高靈敏度較好； 對(duì)cmc較大的表面活性劑靈敏度較差； 無(wú)機(jī)鹽的存在會(huì)影響測(cè)定的靈敏度。3.染料法 某些染料在水中和膠團(tuán)中的顏色有明顯差別的性質(zhì)，采用滴定的方法測(cè)定cmc。 具體方法：先在較高濃度(cmc)

20、的表面活性劑溶液中加入少量染料，此染料加溶于膠團(tuán)中，呈現(xiàn)某種顏色。再用滴定的方法，用水將此溶液稀釋?zhuān)敝令伾l(fā)生顯著變化，此時(shí)溶液的濃度即為cmc。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：只要找到合適的染料，此法非常簡(jiǎn)便。 但有時(shí)顏色變化不夠明顯，使cmc不易準(zhǔn)確測(cè)定，此時(shí)可以采用光譜儀代替目測(cè)，以提高準(zhǔn)確性。 4.濁度法 非極性有機(jī)物如烴類(lèi)在表面活性劑稀溶液（cmc）中一般不溶解，體系為渾濁狀。當(dāng)表面活性劑濃度超過(guò)cmc后，溶解度劇增，體系變清。這是膠團(tuán)形成后對(duì)烴起到了加溶作用的結(jié)果。 觀測(cè)加入適量烴的表面活性劑溶液的濁度隨表面活性劑濃度變化情況，濁度突變點(diǎn)的濃度即為表面活性劑的cmc。 實(shí)驗(yàn)時(shí)可以使用目測(cè)或濁度計(jì)判斷終

21、點(diǎn)。 這種辦法存在加溶物影響表面活性劑cmc的問(wèn)題，一般是使cmc降低，降低程度隨所用烴的類(lèi)型而異。若用苯作加溶物，有時(shí)cmc可降低30%。 5.光散射法n膠團(tuán)為幾十個(gè)或更多的表面活性劑分子或離子的締合體，其尺寸進(jìn)入光波波長(zhǎng)范圍，而具有較強(qiáng)的光散射。n利用散射光強(qiáng)度-溶液濃度曲線(xiàn)中的突變點(diǎn)可以測(cè)定cmc。此法除測(cè)定cmc外，還可以測(cè)定膠團(tuán)的聚集數(shù)、膠團(tuán)的形狀和大小；n此法除測(cè)定cmc外，還可以測(cè)定膠團(tuán)的聚集數(shù)、膠團(tuán)的形狀和大?。籲要求溶液非常干凈，任何塵埃質(zhì)點(diǎn)都對(duì)測(cè)定有顯著影響。2.2.2.2 影響cmc的因素n表面活性劑類(lèi)型的影響n(yōu)碳?xì)滏湹拈L(zhǎng)度n碳?xì)滏湹姆种極性基團(tuán)的位置n碳?xì)滏溨衅渌〈?/p>

22、基的影響n(yōu)疏水鏈的性質(zhì)n其他因素1.表面活性劑類(lèi)型的影響 疏水基相同的情況下，離子型表面活性劑的cmc比非離子型的大，大約差兩個(gè)數(shù)量級(jí)。 例如，癸基硫酸鈉的cmc為0.023mol/L，而癸基甲基亞砜的cmc為0.0019mol/L。兩性表面活性劑的cmc與有相同碳原子數(shù)疏水基的離子型表面活性劑相近。2.疏水基碳?xì)滏滈L(zhǎng)度的影響 同類(lèi)型表面活性劑的臨界膠團(tuán)濃度隨疏水基增大而降低； 離子型表面活性劑碳?xì)滏湹奶荚訑?shù)在8-16范圍內(nèi)，cmc隨碳原子數(shù)變化呈現(xiàn)一定規(guī)律：同系物每增加一個(gè)碳原子，cmc下降約一半。 非離子型表面活性劑，cmc受疏水基碳原子數(shù)的影響更大。一般每增加兩個(gè)碳原子，cmc下降至1

23、/10。3.碳?xì)滏湻种У挠绊?具有同樣化學(xué)組成的表面活性劑分子異構(gòu)體中，直碳?xì)滏湹谋砻婊钚詣鋍mc最低，支化度越高，cmc越高。 例如，2-乙基十二烷基硫酸鈉的cmc為0.0043mol/L，而正十四烷基硫酸鈉的cmc要小將近一半，為0.0024mol/L。4.碳?xì)滏湗O性基團(tuán)位置的影響 碳?xì)滏溝嗤瑫r(shí)，極性基越靠近中間位置的，cmc越大。 例如，碳原子數(shù)為十四的烷基硫酸鈉，硫酸基在第一碳原子上的，cmc為0.0024mol/L，而在第七個(gè)碳原子上的，cmc為0.0097mol/L5.碳?xì)滏溕掀渌〈挠绊?在疏水鏈中有苯基時(shí)，一個(gè)苯基約相當(dāng)于3.5個(gè)CH2基團(tuán)，p-nC8H17C6H4SO

24、3Na雖然有十四個(gè)碳原子，卻只相當(dāng)于有11.5個(gè)碳原子的烷基磺酸鈉，其cmc為1.510-2mol/L。 碳?xì)滏溨杏须p鍵時(shí)，其cmc較飽和化合物高。在疏水基中引入極性基(如-O-、-OH等)，亦使cmc增大。6.疏水基化學(xué)組成的影響 含碳氟鏈的表面活性劑，其cmc要比同碳原子數(shù)的碳?xì)滏湵砻婊钚詣┑偷枚啵鄳?yīng)地表面活性要高得多。 碳?xì)滏溨械臍浔环糠秩〈谋砻婊钚詣鋍mc隨被取代程度的增加而減少。 例如，辛基磺酸鈉的cmc為 1.6 10-1mol/L ,全氟辛基磺酸鈉為8.5 10-3mol/L。 7.其他因素的影響 除表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)外，添加劑（如無(wú)機(jī)鹽、極性有機(jī)物）對(duì)表面活性劑的c

25、mc會(huì)有影響；溫度對(duì)cmc也會(huì)有影響。2.2.3 膠束的形狀和大小n在表面活性劑溶液濃度略大于cmc，而且沒(méi)有其他添加劑及加溶物的溶液中，膠團(tuán)大多呈球狀。 n在10倍于cmc或更大濃度的溶液中，膠團(tuán)一般是非球狀的，而呈棒狀結(jié)構(gòu)。 膠束的形狀 溶液濃度繼續(xù)增加，棒狀膠團(tuán)還可以聚集成束，形成六角束。 當(dāng)溶液濃度更大時(shí)，就形成巨大的層狀膠團(tuán)。 隨著濃度的增加，在溶液中加入適量的油（非極性液體），則可能形成微乳狀液。若濃度進(jìn)一步增加，可得到光學(xué)各項(xiàng)異性的液晶態(tài)。膠束的形狀-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+球形膠束H2O(a)(b)棒狀膠束(c)水棒狀膠束的六角束(d)層狀膠束 （e)13

26、.5nm13.5nm類(lèi)脂黑膜(g)H2OoilH2O醇油或O/W微乳液W/O微乳液(h)H2OH2O單室泡囊或(i)膠束的結(jié)構(gòu)形成示意圖 膠束的大小膠束的大小n可以用締合成一個(gè)膠團(tuán)粒子的表面活性劑分子或離子的平均數(shù)目，即聚集數(shù)n來(lái)衡量。n通常用光散射法、超離心法、擴(kuò)散-黏度法、熒光光譜法等方法測(cè)定膠團(tuán)的“分子量”，來(lái)確定膠團(tuán)的聚集數(shù)。n聚集數(shù)n可以從幾十到幾千甚至上萬(wàn)。2.2.4 膠束的作用n乳化作用n泡沫作用n分散作用n增溶作用n催化作用2.3 表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系n2.3.1 表面活性劑的親水性n2.3.1 親油基團(tuán)的影響n(yōu)2.3.1 親水基團(tuán)的影響n(yōu)2.3.1 分子形態(tài)的影響n(yōu)2.

27、3.1 分子量的影響2.3.1 表面活性劑的親水性2.3.1.1 HLB值的確定2.3.1.2 HLB值與表面活性劑應(yīng)用性能的關(guān)系 表面活性劑的HLB值 表面活性劑都是兩親分子，由于親水和親油基團(tuán)的不同，很難用相同的單位來(lái)衡量 親水基團(tuán)的親水性和親油基團(tuán)的親油性可以有兩種類(lèi)型的簡(jiǎn)單的比較方法 1. 表面活性劑的親水性 親水基的親水性憎水基的憎水性 親水基的親水性2. 表面活性劑的親水性 憎水基的憎水性表面活性劑的HLB值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(wú)親水基，所以 HLB=0 Griffin（格里芬）提出了用HLB(hydrophile-lipophile balance，親水親油平衡)值來(lái)表示表面活性劑的親水性 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。HLBHLB值的實(shí)際含義值的實(shí)際含義 HLB值代表親水基和親油基的平衡值，用來(lái)衡量親水與親油能力的強(qiáng)弱，實(shí)際上主要表征了表面活性劑的親水性； HLB值越高，親水性越強(qiáng)；HLB值越低，親水性越弱。 根據(jù)需要，可根據(jù)HLB值選擇合適的表面活性劑HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14