大学表面活性剂概述

1、第二章第二章 表面活性剂表面活性剂第一节第一节 表面活性剂基础知识表面活性剂基础知识一一表面活性剂与表面张力表面活性剂与表面张力二二表面活性剂的分类表面活性剂的分类 三三表面活性剂的命名表面活性剂的命名四四表面活性剂溶液表面活性剂溶液一、表面活性剂与表面张力一、表面活性剂与表面张力表面张力：表面张力：作用于液体表面单位长度上，使作用于液体表面单位长度上，使表面收缩的力。表面收缩的力。单位为单位为N/mN/m把液体限制其表面及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力.1 1、表面张力、表面张力表面张力的存在，使液体表面积趋于缩小表面张力的存在，使液体表面积趋于缩小。表面张力的大小与形

2、成表面的两种物质表面张力的大小与形成表面的两种物质的性质有关的性质有关 雨滴雨滴肥皂泡肥皂泡（1）浓度增大，随之增大。无机酸碱盐溶液。（2）浓度增大，随之减小。有机酸、醇、醛等 （3）浓度增大，随之大幅度减小，达到一定浓度后，表面张力不再变化。表面活性剂。2 2、表面活性剂、表面活性剂定义：定义：在溶剂（通常为水）中加入在溶剂（通常为水）中加入少量少量就能就能显著显著降低溶剂界面张力降低溶剂界面张力，改变体系界面状态改变体系界面状态的物质叫的物质叫做做表面活性剂。表面活性剂。作用：作用：表面活性剂的作用很多，具体有表面活性剂的作用很多，具体有乳化或破乳化或破乳，发泡与消泡，分散，增溶，洗涤，杀

3、菌乳，发泡与消泡，分散，增溶，洗涤，杀菌等等 用途：用途：工业、农业、日常生活等各方面，俗称工业、农业、日常生活等各方面，俗称“工业味精工业味精”。表面活性剂的分子结构表面活性剂的分子结构“双亲结构双亲结构”亲油（疏水）基：非极性基团。使表面活性剂分子引入油，或者说能够使表面活性剂可溶于油。亲水（疏油）基：极性基团。使表面活性剂分子引入水，或者说能够使表面活性剂可溶于水。亲水基亲水基疏水基疏水基不对称性不对称性-COOH-COOH、-SO-SO3 3H H、-NH-NH2 2、-OH-OH、硫酸酯基，醚基等，亲、硫酸酯基，醚基等，亲水基的种类繁多，使得表面活性剂的种类复杂，用水基的种类繁多，使

4、得表面活性剂的种类复杂，用途广泛。途广泛。常见的亲水基常见的亲水基常见的亲油基常见的亲油基一般由烃基构成：一般由烃基构成：C C8 8-C-C1818的直链烷烃、环烷烃、芳的直链烷烃、环烷烃、芳烃衍生物等。烃衍生物等。二、表面活性剂的分类二、表面活性剂的分类 水溶性水溶性： 油溶性油溶性 离子型离子型 非离子型非离子型 阴离子阴离子 阳离子阳离子 两性离子两性离子 表面活性剂表面活性剂溶解性是否离解离子类型羧酸盐：羧酸盐：RCOONa RCOONa 磺酸盐：磺酸盐：RSORSO3 3NaNa硫酸酯盐：硫酸酯盐：ROSOROSO3 3Na Na 磷酸酯盐：磷酸酯盐：ROPOROPO3 3NaNa

5、1 1、阴离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂 在水溶液中活性部分为阴离子在水溶液中活性部分为阴离子。阴离子型阴离子型 R RCOO-COO-亲油亲水R ROSOOSO3 3- -R RSOSO3 3- -R ROPOOPO3 3- -在水溶液中活性部分为阳离子在水溶液中活性部分为阳离子 伯铵盐：伯铵盐：RNHRNH2 2HCl RNHHCl RNH3 3 + +ClCl- -仲铵盐：仲铵盐：RNH(CHRNH(CH3 3)HCl RNH)HCl RNH2 2(CH(CH3 3)+ +ClCl- -叔铵盐：叔铵盐：RN(CHRN(CH3 3) )2 2HCl RNH(CHHCl RNH(CH3

6、 3) )2 2 + +ClCl- -季铵盐：季铵盐：RN(CHRN(CH3 3) )3 3Cl RN(CHCl RN(CH3 3) )3 3 + +ClCl- -吡啶盐：吡啶盐： NR+Cl-2 2、阳离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂 3 3、两性离子型表面活性剂、两性离子型表面活性剂在分子中同时含有可溶于水的正电荷基团和负电荷基团。在分子中同时含有可溶于水的正电荷基团和负电荷基团。阳离子部分：阳离子部分：胺盐、季胺盐胺盐、季胺盐 阴离子部分：阴离子部分：羧酸盐羧酸盐 氨基酸型：氨基酸型： RNHCHRNHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH 甜菜碱型甜菜碱型 ：RNRN+ +(CH

7、(CH3 3) )2 2CHCH2 2COOCOO- - 咪唑啉型： CH3CH2CH2N+CRCH2CH2NCH2COO咪唑 NNH衍生物衍生物在水溶液中不离解，不带电荷在水溶液中不离解，不带电荷 非离子型非离子型聚乙二醇型（聚氧乙烯聚乙二醇型（聚氧乙烯型、聚环氧乙烷型）型、聚环氧乙烷型） 多元醇型多元醇型 醇酰胺类醇酰胺类 聚醚类聚醚类 醚酯类醚酯类 4 4、非离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂聚醚类聚醚类：R-O-CHR-O-CH2 2CHCH2 2O-O-n nH H（平平加型）（平平加型） 醚酯类醚酯类：R-COORR-COOR-OCH-OCH2 2CHCH2 2-n nOHOH聚

8、乙二醇型聚乙二醇型多元醇型多元醇型 为多元醇的脂肪酸酯。为多元醇的脂肪酸酯。 H2COORHC OHH2C OH醇酰胺类醇酰胺类 R-ONH-RR-ONH-ROH OH 三、表面活性剂的命名三、表面活性剂的命名 1.1.阴离子型、阳离子型：阴离子型、阳离子型：按按盐盐命名命名 C C1212H H2525SOSO3 3NaNa 十二烷基磺酸钠 C C1212H H2525OSOOSO3 3NaNa 十二烷基硫酸钠（十二烷基硫酸酯钠盐） C C1212H H2525OPOOPO3 3NaNa2 2 十二烷基磷酸二钠 （十二烷基磷酸酯二钠盐）CC1212H H2525NHNH3 3 + +ClCl

9、- - 十二烷氯化铵（氯化十二烷基铵） CC1212H H2525N(CHN(CH3 3) )3 3 + +ClCl- - 十二烷三甲基氯化铵（氯化十二烷三甲基铵） 2.2.非离子型根据合成原料，参照有机物命名的规则命名 结构式 合成原料 类别 命名 C C1212H H2525-O-CH-O-CH2 2CHCH2 2O-O-n nH H 氧乙烯、十二醇 醚类 聚氧乙烯十二醇醚 命名 根据合成原料，参照有机物命名的规则命名 结构式 合成原料 类别 命名 醚类 C9H19OCH2CH2OHn壬基酚、十二醇 聚氧乙烯壬基酚醚 根据合成原料，参照有机物命名的规则命名 结构式 合成原料 类别 命名 C

10、 C1717H H3535COO-CHCOO-CH2 2CHCH2 2O-O-n nH H 硬脂酸、十二醇 酯类聚氧乙烯硬脂酸酯 四、表面活性剂溶液的性质四、表面活性剂溶液的性质 1胶束的形成，胶束量正吸附现象 水水( (极性大极性大) )气体气体( (极性小极性小) )亲水亲水憎水憎水（1 1）胶束：）胶束：表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会自相结合，形成聚集一定浓度时，其非极性部分会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，体，使憎水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集这种多分子聚集体称为胶束。体称为胶束。随着亲水基不同和浓度

11、不同，形成的胶束可呈现随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状棒状、层状或球状等多种形状。等多种形状。 球状胶束球状胶束（2 2）临界胶束浓度）临界胶束浓度CMCCMC：表面活性剂分子或离子在表面活性剂分子或离子在溶液中开始形成胶束的最低浓度。溶液中开始形成胶束的最低浓度。活性剂浓度活性剂浓度CMCCMC，活性剂以单个分子（离子），活性剂以单个分子（离子）的形式存在于溶液中的形式存在于溶液中 活性剂浓度活性剂浓度CMCCMC，活性剂以单体与胶束的动态，活性剂以单体与胶束的动态平衡状态存在于溶液中；此时，再加入活性剂，其平衡状态存在于溶液中；此时，再加入活性剂，其单体分子的浓度

12、不再增加，只增加胶束数量。单体分子的浓度不再增加，只增加胶束数量。只有在活性剂浓度只有在活性剂浓度CMCCMC时，溶液的许多性质在时，溶液的许多性质在CMCCMC附近发生突变。附近发生突变。浓度浓度性质性质摩尔电导率摩尔电导率表面张力表面张力渗透压渗透压电导率电导率cmc增溶作用增溶作用（3）缔合度：）缔合度：缔合度为缔合成一个胶束分子的单体缔合度为缔合成一个胶束分子的单体数目。数目。v离子型：离子型：50506060，CMCCMC较大；较大； v非离子型：非离子型：100100，CMCCMC较小；较小；v在水溶液中，活性剂分子的极性越大，缔合度越小；在水溶液中，活性剂分子的极性越大，缔合度越

13、小；极性越弱，缔合度越大。极性越弱，缔合度越大。 （4）胶束量：）胶束量：用来量度表面活性剂溶液形成胶束的用来量度表面活性剂溶液形成胶束的的大小。的大小。胶束量胶束量=活性剂分子量活性剂分子量缔合度缔合度2.2.表面活性剂的亲水亲油平衡值 表面活性剂的亲水性和亲油性可用亲水亲油表面活性剂的亲水性和亲油性可用亲水亲油平衡值平衡值HLB值来描述，一般为经验数值值来描述，一般为经验数值 将亲油性最强的油酸：将亲油性最强的油酸：HLB=1十二烷基磺酸钠：十二烷基磺酸钠：HLB=40HLB越大，亲水性越强；越大，亲水性越强；HLB越小，亲油性越强越小，亲油性越强 HLBHLB值计算：值计算： (1)(1

14、)质量分数法：质量分数法：适用于计算含有聚氧乙烯基的非离子型表面活性剂的适用于计算含有聚氧乙烯基的非离子型表面活性剂的HLBHLB值值 HLBHLB (2)(2)基数法：基数法：适用于计算阴离子型和非离子型表面活性剂的适用于计算阴离子型和非离子型表面活性剂的HLBHLB值值 HLB=(HLB=(亲水基的基数亲水基的基数)-()-(亲油基的基数亲油基的基数)+7)+7 并不是所以表面活性剂并不是所以表面活性剂HLBHLB值能用算式计算，须用实验方法加以验证。值能用算式计算，须用实验方法加以验证。5)(100亲水基重量疏水基重量亲水基重量3.3.表面活性剂溶解性与温度的关系 离子型表面活性剂：离子

15、型表面活性剂： 在低温时溶解度较低，随着温度的升高其溶解度在低温时溶解度较低，随着温度的升高其溶解度缓慢地增加，达到某一温度后其溶解度突然迅速增缓慢地增加，达到某一温度后其溶解度突然迅速增加。加。克拉夫特点：克拉夫特点： 表面活性剂的表面活性剂的溶解度突然增大的温度溶解度突然增大的温度（临界溶解（临界溶解温度）温度）离子型的特性常数。离子型的特性常数。 非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂： 浊点：浊点：加热活性剂水溶液，在某温度时，活性剂的加热活性剂水溶液，在某温度时，活性剂的溶解度会突然降低，溶液出现浑浊，该温度成为活溶解度会突然降低，溶液出现浑浊，该温度成为活性剂的浊点。性剂的浊点。非离

16、子型的特性常数非离子型的特性常数 浊点状态为浊点状态为可逆状态：可逆状态：透明溶液透明溶液 升温降温浑浊液浑浊液 升温升温降温降温浊点前后，非离子活性剂的性质会发生急浊点前后，非离子活性剂的性质会发生急剧变化。剧变化。 温度对非离子活性剂溶液胶束的形成亦有温度对非离子活性剂溶液胶束的形成亦有影响，升高温度，有利于形成胶束。影响，升高温度，有利于形成胶束。非离子活性剂的亲油基相同时，聚氧乙烯非离子活性剂的亲油基相同时，聚氧乙烯链（亲水基）越长，浊点越高链（亲水基）越长，浊点越高 1.物质溶液的界面张力随浓度变化的情况有三种？物质溶液的界面张力随浓度变化的情况有三种？各属于什么溶液？各属于什么溶液

17、？2.简述表面活性剂的分子结构特点，常见的亲油简述表面活性剂的分子结构特点，常见的亲油基与亲水基的组成？基与亲水基的组成？3.掌握表面活性剂的基础知识：分类、命名、胶掌握表面活性剂的基础知识：分类、命名、胶束、临界胶束浓度、束、临界胶束浓度、HLB、克拉夫特点、浊点等。、克拉夫特点、浊点等。一一表面活性剂与表面张力表面活性剂与表面张力二二表面活性剂的分类表面活性剂的分类 三三表面活性剂的命名表面活性剂的命名四四表面活性剂溶液表面活性剂溶液一一表面活性剂与表面张力表面活性剂与表面张力二二表面活性剂的分类表面活性剂的分类 三三表面活性剂的命名表面活性剂的命名四四表面活性剂溶液表面活性剂溶液2.2.

18、非离子型根据合成原料，参照有机物命名的规则命名 结构式 合成原料 类别 命名 C C1212H H2525-O-CH-O-CH2 2CHCH2 2O-O-n nH H 氧乙烯、十二醇 醚类 聚氧乙烯十二醇醚 命名 2.2.非离子型根据合成原料，参照有机物命名的规则命名 结构式 合成原料 类别 命名 C C1212H H2525-O-CH-O-CH2 2CHCH2 2O-O-n nH H 氧乙烯、十二醇 醚类 聚氧乙烯十二醇醚 命名 浊点前后，非离子活性剂的性质会发生急浊点前后，非离子活性剂的性质会发生急剧变化。剧变化。 温度对非离子活性剂溶液胶束的形成亦有温度对非离子活性剂溶液胶束的形成亦有影响，升高温度，有利于形成胶束。