表面活性剂简介解析PPT教学课件

图4 两亲分子示意图1
Surfactants
(a)离子型
2020/10/16
(b)非离子型
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表面
活性
分子的一端是由一个较长的烃
剂的 链组成的，它是憎水性，能溶于油
分子
但不能溶于水中，因此称为憎水基 或亲油基；分子的另一端是较短的
特点：极性基团，它能溶于水中而不能溶
于油中，称为憎油基或亲水基
Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来表示表 面活性物质的亲水性。对非离子型的表面活性剂
（不含N、P、S等杂原子），HLB的计算公式为：
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×100/5
例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20
其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间
• 纯水中，水分子可以自由取向并在各个方向与 其它水分子形成氢键，不受任何限制。这可使 体系能量降至最低。当另一种分子进入水中形 成溶液时，溶质分子在一些方向阻碍水分子间 的相互作用，为使体系能量尽可能低，水分子 必须选取最多地形成氢键的方向定位。从而使 水分子的排列有序化。这类似于冰中水分子排 列的情况，故叫做似冰理论
透明溶液
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2
1、表面张力、表面活性和表面活性剂的概念 2、表面活性剂的分子结构特点 3、胶束、cmc及影响cmc的因素（难点） 4、表面活性剂的分类及HLB值的确定方法
19世纪初，laplace指出表 面张力来源于两个事实： （1）分子在一定距离内 有相互作用 （2）气相分子的密度显 著小于液相的密度，表 面分子收到的应力不对 称，合力指向液体内部
球状 胶束
(a) 稀溶液
(b)开始形成 胶束的溶液
(c)大于临界 胶束的溶液
表面活性物质的分子在溶液本体及表面层中的分布
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各种胶束的形状：
球状
层状
棒状
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2.1.4临界胶束浓度(critical micelle concentration)
• C.P值的定义：非离子型的表面活性剂溶液随 温度的升高会变浑浊，当溶液出现浑浊的温度 就是C.P值。
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2.2亲水亲油平衡(hydrophile-lipophile balance)
表面活性剂都是两亲分子，由于亲水和亲油 基团的不同，很难用相同的单位来衡量，所以
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HLB值的计算方法
➢ Griffin法：其中又分为三类进行计算
➢ Davies法（即基团贡献法）
➢ MeGowan法：依据分子的大小及水溶性来确定 HLB值，通过查表，得到n和V0，然后代入公式 中求取
关于HLB值的计算，我们在后面讲乳化和乳化 剂的选择时，将进一步了解
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• 结构的有序化使水的构型熵减少，体系自由能升 高。极性基团与水分子间有氢键或其它强烈相互 作用，可降低体系自由能，可补偿溶解体系自由 能的升高，使溶解体系得以稳定。但非极性基团 与水分子间没有强烈的相互作用，无法补偿这种 因熵减少而引起的自由能升高，而出现了逃离水 的趋势，相当于被水分子“挤”出来
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HLB值的水溶法估算
在常温下，将表面活性剂加入水中，依据其在水中 的溶解度和分散状态，估计其大致的HLB范围，见表
HLB值
水中状态
HLB值
水中状态
1 ～4 3 ～6 6 ～8
不分散 分散不好 震荡后成乳白色分散体
8 ～10 10 ～13
>13
稳定的乳白色分散体 半透明至透明分散体
2.1 表面活性剂
• 冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我 们的生活才能如此美好。若没有表面活性剂， 这两样东西都不会有。这真是太可悲了。但 是，如果真的没有了表面活性剂，也不会有 人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有 表面活性剂，人也没有了。
——英国著名界面化学家Ckint
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• 该理论可用于解释表面活性剂非极性基团的疏水 效应，并可用于推断一些因素对CMC的影响趋 势
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表面活性剂在水中的溶解度——krafft点 与 C.P值
• krafft点的定义：离子型表面活性在水中的溶 解度随温度的升高而慢慢增加，但达到某一温 度后，溶解度迅速增大，这一点的温度。
表面张力：垂直作用于单位长度相界面 上，与表面平行（平面）或相切（曲面） 的收缩力 力的方向：与液面相切，与单位线段垂直 力的类型：表面收缩力 力的单位量纲：N·m-1 表面层分子受力不均匀 产生 内压力 导致 表面张力 体系的一种强度性质，受到多种因素（分 子间作用力、温度、压力等）的影响
当水中加入溶质成为溶液后，比之纯 水，溶液的表面张力会发生改变，或 者升高或者降低。如图
临界胶束浓度（简称CMC） ----溶液本体中形成胶束所需表面活性剂的最低浓 度。CMC一般是一定的范围。
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表面活性剂浓度大 于CMC时，溶液性 质的变化如图：
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疏水效应及似冰理论
• 疏水效应：表面活性剂非极性基团有逃离水的 趋势
Fra Baidu bibliotek
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一般表面活性剂分子都是由亲水性的极性基团(亲水基)和 憎水(亲油)性的非极性基团(憎水基或亲油基)两部分所构 成，如图所示。
CH3(CH2)7=CH(CH2)7 COO- H+
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因此表面活性剂分子加入水中时，憎水基为了逃 逸水的包围，使得分子形成如下两种排布方式。
其一，憎水基被推出水面，伸向空气，亲水基留 在水中，结果表面活性剂分子在界面上定向排列，形 成单分子表面膜；
其二，分散在水中的表面活性剂分子以其非极性 部位自相结合，形成憎水基向里、亲水基朝外的多 分子聚集体，称为缔合胶体或胶束。
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单分子膜
小型 胶束