表面活性劑一詞(ci)來(lai)自英語surfactant。它實際(ji)上是短語surface active agent的(de)縮(suo)合詞(ci)。它還有(you)一個名字(zi)叫做tenside。凡加入少(shao)量而能(neng)顯著降低液(ye)體表(biao)面(mian)(mian)張力的(de)物質(zhi),統稱為表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)。在(zai)科研單位(wei)看來(lai)它們(men)的(de)表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)是對某(mou)特定(ding)的(de)液(ye)體而言的(de),在(zai)通(tong)常情況(kuang)下(xia)則指水(shui)。 表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)一端是非極(ji)性(xing)(xing)的(de)碳氫(qing)鏈(烴(jing)基),與水(shui)的(de)親(qin)和力極(ji)小,常稱疏水(shui)基;另一端則是極(ji)性(xing)(xing)基團(如—OH、—COOH、—NH2、—SO3H等),與水(shui)有(you)很大的(de)親(qin)和力,故稱親(qin)水(shui)基,總稱“雙親(qin)分子(zi)"(親(qin)油親(qin)水(shui)分子(zi))。為了達到穩定(ding), 表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)溶(rong)于水(shui)時,可以采取(qu)兩種方式(shi)
1、在液面形成單分子(zi)膜。
將(jiang)(jiang)親水(shui)(shui)(shui)(shui)基留在水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)而(er)將(jiang)(jiang)疏水(shui)(shui)(shui)(shui)基伸向空(kong)氣,以減小排斥(chi)。而(er)疏水(shui)(shui)(shui)(shui)基與水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)子(zi)間的(de)(de)斥(chi)力(li)相(xiang)當(dang)于(yu)使(shi)(shi)表(biao)面的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)子(zi)受到一個(ge)向外的(de)(de)推力(li),抵消表(biao)面水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)子(zi)原來受到的(de)(de)向內的(de)(de)拉(la)力(li),亦(yi)即使(shi)(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)表(biao)面張(zhang)力(li)降低。這(zhe)就是表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)(ji)的(de)(de)發泡(pao)、乳化和濕潤作用的(de)(de)基本原理。在油(you)-水(shui)(shui)(shui)(shui)系統中(zhong),表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)(ji)分(fen)子(zi)會被吸附在油(you)-水(shui)(shui)(shui)(shui)兩(liang)相(xiang)的(de)(de)界(jie)面上,而(er)將(jiang)(jiang)極性(xing)基團插入水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong),非極性(xing)部分(fen)則進(jin)入油(you)中(zhong),在界(jie)面定向排列。這(zhe)在油(you)-水(shui)(shui)(shui)(shui)相(xiang)之(zhi)間產生拉(la)力(li),使(shi)(shi)油(you)-水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)界(jie)面張(zhang)力(li)降低。這(zhe)一性(xing)質對表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)(ji)的(de)(de)廣泛應用有(you)重要(yao)的(de)(de)影響。
2、形成“膠(jiao)束"。
膠束(shu)可(ke)(ke)為球(qiu)(qiu)形(xing),也可(ke)(ke)是(shi)層(ceng)狀(zhuang)結構,都盡可(ke)(ke)能(neng)地將(jiang)疏水(shui)基藏于膠束(shu)內(nei)部而(er)將(jiang)親水(shui)基外露。如以球(qiu)(qiu)形(xing)表示極性(xing)基,以柱(zhu)形(xing)表示疏水(shui)的(de)(de)(de)(de)非極性(xing)基,則(ze)單(dan)分(fen)子膜(mo)和膠束(shu)。如溶(rong)液(ye)中(zhong)有不溶(rong)于水(shui)的(de)(de)(de)(de)油(you)類(不溶(rong)于水(shui)的(de)(de)(de)(de)有機(ji)液(ye)體(ti)的(de)(de)(de)(de)泛稱),則(ze)可(ke)(ke)進入球(qiu)(qiu)形(xing)膠束(shu)中(zhong)心和層(ceng)狀(zhuang)膠束(shu)的(de)(de)(de)(de)夾層(ceng)內(nei)而(er)溶(rong)解。這稱為表面活性(xing)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)增溶(rong)作用(yong)。
表(biao)面(mian)活(huo)性劑(ji)可起洗滌、乳化、發泡(pao)、濕潤(run)、浸透(tou)和分(fen)(fen)(fen)散等多(duo)種作(zuo)(zuo)用(yong)(yong),且表(biao)面(mian)活(huo)性劑(ji)用(yong)(yong)量(liang)少(一般為百(bai)分(fen)(fen)(fen)之幾到千分(fen)(fen)(fen)之幾),操作(zuo)(zuo)方便、無毒(du)無腐蝕,是較理想的(de)化學用(yong)(yong)品因此在(zai)(zai)生產上和科(ke)學研(yan)究(jiu)中都有重(zhong)要的(de)應用(yong)(yong)。在(zai)(zai)濃度(du)(du)相同時,表(biao)面(mian)活(huo)性劑(ji)中非極性成(cheng)分(fen)(fen)(fen)大,其表(biao)面(mian)活(huo)性強。即在(zai)(zai)同系物中,碳原子數多(duo)的(de)表(biao)面(mian)活(huo)性較大。但碳鏈太長時,則因在(zai)(zai)水中溶解度(du)(du)太低而無實用(yong)(yong)價值。
一般來說,表(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)(zhuo)(zhuo)點(dian)能(neng)表(biao)(biao)明其(qi)親水(shui)基與(yu)水(shui)分(fen)子形成氫鍵(jian)的(de)(de)(de)能(neng)力。相同濃度下(xia),非(fei)離子表(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)EO鏈(lian)(lian)越(yue)(yue)長(chang),其(qi)水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)(zhuo)(zhuo)點(dian)越(yue)(yue)高。這(zhe)(zhe)(zhe)主(zhu)要由于EO鏈(lian)(lian)可與(yu)水(shui)分(fen)子形成氫鍵(jian),EO鏈(lian)(lian)越(yue)(yue)長(chang),形成的(de)(de)(de)氫鍵(jian)數目越(yue)(yue)多(duo),破壞(huai)這(zhe)(zhe)(zhe)些氫鍵(jian)所需能(neng)量就越(yue)(yue)大(da),因而需要較高的(de)(de)(de)溫度才(cai)能(neng)完全破壞(huai)表(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)與(yu)水(shui)分(fen)子間的(de)(de)(de)密(mi)切(qie)聯系。一般情(qing)況下(xia),隨表(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)濃度的(de)(de)(de)升高,濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)(zhuo)(zhuo)點(dian)先下(xia)降(jiang)后上(shang)升。這(zhe)(zhe)(zhe)種(zhong)現象可根據(ju)在(zai)水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)中膠束的(de)(de)(de)形狀(zhuang)隨濃度而改(gai)變的(de)(de)(de)觀點(dian)解釋。在(zai)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)(zhuo)(zhuo)點(dian)達到(dao)最低(di)值(zhi)之(zhi)前,表(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)濃度的(de)(de)(de)升高,僅使(shi)膠束的(de)(de)(de)數目增(zeng)加,彼此相互碰撞的(de)(de)(de)幾(ji)率(lv)增(zeng)大(da),聚結可能(neng)性(xing)(xing)增(zeng)加,因此易引(yin)起與(yu)水(shui)相分(fen)離,使(shi)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)(zhuo)(zhuo)點(dian)下(xia)降(jiang)。然(ran)后,膠束的(de)(de)(de)形狀(zhuang)開始改(gai)變,由球(qiu)狀(zhuang)變為棒狀(zhuang),膠束粒子的(de)(de)(de)回旋半徑增(zeng)大(da),溶(rong)(rong)液(ye)(ye)粘度增(zeng)加,膠束彼此相遇的(de)(de)(de)幾(ji)率(lv)大(da)大(da)降(jiang)低(di),導致(zhi)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)(zhuo)(zhuo)點(dian)上(shang)升。
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