基本理論-表面活性劑溶液性質(zhì)濁點(diǎn)與Kraft點(diǎn)

《表面活性劑、膠體與界面化學(xué)基礎(chǔ)》化妝品專業(yè)基礎(chǔ)課主講鐘巖亮考試考核平時(shí)成績(jī)：考勤+課堂表現(xiàn)線上考核、互動(dòng)、評(píng)價(jià)：50%期末考試：50%基本理論界面和分散體系膠體體系概述膠體的基本性質(zhì)表面活性劑結(jié)構(gòu)和定義表面張力和表面特性表面活性劑在界面的吸附表面活性劑溶液性質(zhì)(濁點(diǎn)與克拉夫特點(diǎn))乳狀液HLB值、PIT理論

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】克拉夫特點(diǎn)與濁點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)：重點(diǎn)理解離子型表活克拉夫特點(diǎn)與非離子表活濁點(diǎn)的成因了解克拉夫特點(diǎn)與濁點(diǎn)的概念及實(shí)際意義5表面活性劑水溶液的表面張力隨著濃度的增加而改變，當(dāng)濃度較低時(shí)，表面張力隨濃度增加而降低，當(dāng)濃度增加到一定值，表面張力幾乎不再隨濃度增加而降低，表面張力隨著濃度變化存在一個(gè)突變。如圖：臨界溶解溫度：離子型表面活性劑在某一特定溫度下，溶解度會(huì)急劇上升，該溫度則被稱為臨界溶解溫度(克拉夫特點(diǎn))濁點(diǎn)：非離子型表面活性劑，當(dāng)溫度升高至某一溫度時(shí)，溶液會(huì)出現(xiàn)渾濁，該溫度即為濁點(diǎn)濃度突變，濃度一般在1%以下【臨界溶解溫度克拉夫特(Krafft)點(diǎn)】克拉夫特點(diǎn)與濁點(diǎn)實(shí)驗(yàn)

1.?理解表面活性劑克拉夫特(Krafft)點(diǎn)和濁點(diǎn)的意義；?

2.?測(cè)定表面活性劑的克拉夫特(Krafft)點(diǎn)和濁點(diǎn)；?離子型表面活性劑在溫度較低時(shí)溶解度很小，但隨溫度升高而逐漸增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)某特定溫度時(shí)，溶解度急劇陡升，把該溫度稱為臨界溶解溫度(又稱克拉夫特點(diǎn)，Krafft?Point)。?濁點(diǎn)是非離子表面活性劑的一個(gè)特性常數(shù)，其受表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)和共存物質(zhì)的影響。表面活性劑在水溶液中，當(dāng)溫度升到一定值時(shí)，溶液出現(xiàn)渾濁。而不完全溶解的現(xiàn)象，此時(shí)該溫度稱為濁點(diǎn)溫度(Cloud?Point)。61、克拉夫特點(diǎn)的測(cè)定:?稱取一定量的K12或AS(k12:十二烷基硫酸鈉)，配制成1%的水溶液，倒人大試管內(nèi)，于水浴上加熱并攪拌，到溶液呈透明澄清后，冷水浴攪拌下降溫至溶液中有晶體析出為止，重復(fù)數(shù)次，記錄溫度。2、濁點(diǎn)的測(cè)定方法?稱取一定量的OP-10，溶解后配成1％水溶液，倒人大試管內(nèi)，然后將大試管在水浴中緩緩升溫，仔細(xì)觀察透明度的變化，邊加熱邊用攪拌器上下攪動(dòng)，當(dāng)試液由澄清變混濁時(shí)，記錄溫度計(jì)讀數(shù)；然后將大試管取出冷水浴降溫，并記下由渾濁變成完全澄清時(shí)的溫度，以資比較。1.AS601烷基磺酸鈉十二烷基硫酸鈉(SDS)或月桂基硫酸鈉(SLS),是洗潔精的主要成分2、OP-10一種化工原料，成分是聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，非離子型表活,工業(yè)乳化劑。克拉夫特點(diǎn)與濁點(diǎn)1、克拉夫特點(diǎn)的測(cè)定:?稱取一定量的K12(k12:十二烷基硫酸鈉)，配制成1%的水溶液，倒人大試管內(nèi)，于水浴上加熱并攪拌，到溶液呈透明澄清后，冷水浴攪拌下降溫至溶液中有晶體析出為止，重復(fù)數(shù)次，記錄溫度。

如圖中K點(diǎn)即為Krafft點(diǎn)，相對(duì)應(yīng)的溶解度即為該離子表面活性劑的臨界膠束濃度（CMC）。當(dāng)溶液中表面活性劑的濃度未超過CMC時(shí)（區(qū)域Ⅰ），溶液為真溶液；當(dāng)繼續(xù)加入表面活性劑時(shí)，則有過量表面活性劑析出（區(qū)域Ⅱ）；此時(shí)再升高溫度，體系又成為澄明溶液（區(qū)域Ⅲ），但與區(qū)域Ⅰ不同，區(qū)域Ⅲ是表面劑活性劑的膠束溶液。krafft點(diǎn)是離子型表面活性劑的特征值，它表示表面活性劑應(yīng)用時(shí)的溫度下限，只有當(dāng)溫度高于krafft點(diǎn)時(shí)，表面活性劑才能更大程度地發(fā)揮作用。7克拉夫特點(diǎn)與濁點(diǎn)8濁點(diǎn)的定義及意義凡有活性氫的化合物均可與環(huán)氧乙烷縮合制成聚乙二醇型非離子表面活性劑。這類表面活性劑的親水性，是靠分子中的氧原子與水中的氫形成氫鍵、產(chǎn)生水化物而具有的。聚乙二醇鏈有兩種狀態(tài)：在無水狀態(tài)時(shí)為鋸齒型，而在水溶液中主要是曲折型。在水中成為曲折型時(shí)，親水性的氧原子即被置于鏈的外側(cè)，憎水性的-CH2-基位于里面，因而鏈周圍就變得容易與水結(jié)合。此結(jié)構(gòu)雖然很大，但其整體恰似一個(gè)親水基。因此，聚乙二醇鏈顯示出較大的親水性。分子中環(huán)氧乙烷的聚合度越大，即醚鍵-O-越多，親水性越大。氫鍵的鍵能較低，結(jié)構(gòu)松馳。當(dāng)表面活性劑的水溶液溫度升高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，結(jié)合在氧原子上的水分子脫落，形成的氫鍵遭到破壞，使親水性降低，表面活性劑在水中的溶解度下降。當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，表面活性劑從溶液中析出，使原來透明的溶液變渾濁，這時(shí)的溫度為濁點(diǎn)。鋸齒型曲折型水克拉夫特點(diǎn)與濁點(diǎn)表面活性劑在溶液中的狀態(tài)表面活性劑的溶解度（1）臨界溶解溫度（克拉夫特點(diǎn)）離子型表面活性劑在水中的溶解度隨溫度的上升逐漸增加，當(dāng)達(dá)到某一特定溫度時(shí)，溶解度急劇陡升，該溫度稱為臨界溶解溫度（KrafftPoint），以Tk表示。克拉夫特點(diǎn)與濁點(diǎn)（2）表面活性劑的濁點(diǎn)非離子表面活性劑在水中的溶解度隨溫度上升而降低，升至某一溫度，溶液出現(xiàn)渾濁，經(jīng)放置或離心可得到富膠團(tuán)和貧膠團(tuán)兩個(gè)液相，這個(gè)溫度稱為該表面活性劑的濁點(diǎn)(Tp)。這個(gè)現(xiàn)象是可逆的，溶液冷卻后，即可恢復(fù)成均相。出現(xiàn)濁點(diǎn)的原因是：非離子表面活性劑通過它的極性基與水形成氫鍵，溫度升高不利于氫鍵的形成。溫度升高到一定程度，非離子表面活性劑與水的結(jié)合減弱，水溶性降低，溶液出現(xiàn)渾濁。克拉夫特點(diǎn)與濁點(diǎn)濁點(diǎn)的意義(非離子表活)凡有活性氫的化合物均可與環(huán)氧乙烷縮合制成聚乙二醇型非離子表面活性劑。這類表面活性劑的親水性，是靠分子中的氧原子與水中的氫形成氫鍵、產(chǎn)生水化物而具有的。聚乙二醇鏈有兩種狀態(tài)：在無水狀態(tài)時(shí)為鋸齒型，而在水溶液中主要是曲折型。鋸齒型蜿曲型在水中成為曲折型時(shí)，親水性的氧原子即被置于鏈的外側(cè)，憎水性的-CH2-基位于里面，因而鏈周圍就變得容易與水結(jié)合。此結(jié)構(gòu)雖然很大，但其整體恰似一個(gè)親水基。因此，聚乙二醇鏈顯示出較大的親水性。分子中環(huán)氧乙烷的聚合度越大，即醚鍵-O-越多，親水性越大。氫鍵的鍵能較低，結(jié)構(gòu)松馳。當(dāng)表面活性劑的水溶液溫度升高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，結(jié)合在氧原子上的水分子脫落，形成的氫鍵遭到破壞，使親水性降低，表面活性劑在水中的溶解度下降。當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，表面活性劑從溶液中析出，使原來透明的溶液變渾濁，這時(shí)的溫度為濁點(diǎn)?？死蛱攸c(diǎn)與濁點(diǎn)

影響非離子表面活性劑濁點(diǎn)的因素濁點(diǎn)隨著環(huán)氧乙烷加成數(shù)的增加而升高。但到100℃以上后，上升率非常緩慢。影響因素有：1）疏水基的種類2）疏水基碳鏈的長(zhǎng)度3）親水基的影響4）添加劑的影響濁點(diǎn)的影響因素有：1）疏水基的種類疏水基的親油性越大，表面活性劑的親水性越低，濁點(diǎn)越低。2）疏水基碳鏈的長(zhǎng)度同類親油基，碳數(shù)越多，疏水性越強(qiáng)，相應(yīng)的親水性越弱，濁點(diǎn)降低。3）親水基的影響疏水基固定時(shí)，濁點(diǎn)隨環(huán)氧乙烷加成數(shù)或聚氧乙烯鏈長(zhǎng)的增加而升高，親水性增加。4）添加劑的影響添加非極性物質(zhì)，濁點(diǎn)升高，添加芳香族化合物或極性物質(zhì)，濁點(diǎn)下降；加入NaOH等堿性物質(zhì)時(shí)，濁點(diǎn)急劇下降。13非離子表活與濁點(diǎn)（補(bǔ)充）濁點(diǎn)非離子表面活性劑的溶解度隨溫度的變化則與離子型表面活性劑不同。對(duì)非離子表面活性劑，特別是聚氧乙烯型的，升高溫度時(shí)其水溶液由透明變渾濁，降低溫度溶液又會(huì)由渾濁變透明。這個(gè)由透明變渾濁和由渾濁變透明的平均溫度稱為非離子表面活性劑的濁點(diǎn)（cloudpoint），在濁點(diǎn)及以上溫度，表面活性劑由完全溶解轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠秩芙狻１?2—2列出幾種表面活性劑的濁點(diǎn)。14非離子表活與濁點(diǎn)（補(bǔ)充）氫鍵氫鍵濁點(diǎn)的形成機(jī)制

非離子表面活性劑的濁點(diǎn)現(xiàn)象可解釋為：非離子表面活性劑分子在水中起溶解作用的是它的極性基[如聚氧乙烯基（—CH2CH20—）n，簡(jiǎn)寫為E0，]與水生成氫鍵的能力。通常情況下，聚氧乙烯醚分子以鋸齒形存在，當(dāng)其溶于水中時(shí)，則轉(zhuǎn)變?yōu)轵昵?，將氧原子排在外?cè)而與水分子形成氫鍵使得自身溶解于水中。

氫鍵鍵能較小，所以醚鍵氧原子與水分子的結(jié)合力比較松弛。溫度升高不利于氫鍵形成。如果將聚氧乙烯類非離子表面活性劑的水溶液加熱時(shí)，隨著溫度的上升，氫鍵被破壞，結(jié)合的水分子則由于熱運(yùn)動(dòng)而逐漸脫離，因而親水性也逐漸降低而變?yōu)椴蝗苡谒灾麻_始的透明溶液變成渾濁的液體。當(dāng)冷卻時(shí)，氫鍵又恢復(fù)，因而又變?yōu)橥该魅芤骸?關(guān)于濁點(diǎn)現(xiàn)象還有其他一些解釋，如認(rèn)為升溫導(dǎo)致非離子表面活性劑分子構(gòu)象發(fā)生變化等。氫鍵氫鍵15非離子表活與濁點(diǎn)（補(bǔ)充）非離子表面活性劑水溶液在其濁點(diǎn)以上經(jīng)放置或離心可得到兩個(gè)液相，被稱為雙水相（aqueoustwo—phases），由于兩相均為水溶液，可作為一種萃取體系，用于蛋白質(zhì)等生物活性物質(zhì)的萃取分離或分析。濁點(diǎn)是非離子表面活性劑的一個(gè)特性常數(shù)。所以克拉夫特點(diǎn)主要針對(duì)離子型表面活性劑，濁點(diǎn)說的是非離子型表面活性劑。從應(yīng)用的角度，離子型表面活性劑要在克拉夫特點(diǎn)以上使用，而非離子表面活