表面活性剂完成版 (2)

1、.化本1101班期末复习资料一、 名词解释1、表面张力：指垂直通过液面上任一单位长度、与液面相切的收缩表面的力（N/m）。2、表面活性剂：是指在某液体中加入少量某物质时就能使液体表面张力急剧降低，并且产生一系列应用功能，该物质即为表面活性剂3、临界胶束浓度：表面活性剂溶液的表面张力随着活性剂浓度的增加而急剧地降低，但是当浓度增加到一定值后，表面张力随溶液浓度的增加而变化不大，此时表面活性剂从分子或离子分散状态缔合成稳定的胶束，从而引起溶液的高频电导、渗透压、电导率等各种性能发生明显的突变，这个开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC)。4、亲水-亲油平衡值（HLB）：系表面活性剂中亲水和

2、亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。5、高表面能固体：无机固体和金属的表面能大于100mJ/m26、低表面能固体：表面能小于100mJ/m27、胶束：两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束。8、反胶束：表面活性剂在有机溶剂中形成极性头向内，非极性头尾朝外的含有水分子内核的聚集体，称为反胶团。9、表面过剩：从1cm2的溶液人表面和内部各取一部分，其中溶剂的数目一样多，则表面部分的溶质比内部所多的摩尔数。10、相

3、转变温度（PIT）：是指在某一种特定的体系中，表面活性剂的亲水亲油性质达到平衡时的温度。11、离子对位吸附：固体表面未被反离子占据的部位与表面活性剂离子通电性作用而引起的吸附。（固体表面电动势略有改变）12、离子交换吸附：固体表面的反离子被同电荷符号的表面活性剂离子取代而引起吸附作用。13、在固气和固液界面上进行吸附在一定温度和压力(或浓度)下，一定量吸附剂附的吸附质的量称为吸附量14、增溶量：向100ml已标定浓度的表面活性剂溶液中由滴定管滴加被增溶物，当达到饱和时被增溶物析出，溶液变浑浊，此时已滴入溶液 中的被增溶物的物质的量（mol）即为增溶量。15、Krafft点：它是指1%的表面活性

4、剂溶液在加热时由浑浊忽然变澄清时相变的温度。16、浊点：是指1%的聚气氧乙烯醚型非离子表面活性活性剂溶液加热时由澄清变浑浊时的温 度。17、聚集作用：分散剂粒子以任意方式或受任何因素的作用而结合在一起，形成有结构或无特定结构的集团的作用称为聚集作用18、分散作用：一般是指把一种物质分散剂于另一种物质中以形成分散剂体系的作用。19、增溶作用：是指由于表面活性剂胶束的存在，使得在溶剂中难溶乃至不溶的物质溶解度显著增加的作用。20、润湿作用：它是指一种流体被另一种流体从固体表面或固-液界面所取代的过程。21、絮凝作用：液体表面具有扩散双电子层。再体系中加入一定的电解质可能中和微粒表面的电荷，降低双电

5、子层的厚度，降低表面电贺的电量，使微粒间的斥力下降，从而使微粒的物理稳定性下降，出现絮凝状态，形成疏松的纤维状结构，但振摇又重新分散均匀。这叫絮凝作用。22、乳化作用：是在一定条件下使互不混溶和两种液体形成有一定稳定性的液液分散体系的作用。23、加和增效作用：使溶液的表面张力降低到一定程度时，所需要的两种表面活性剂的浓度之和低于单独使用复培体系中的任何一种表面活性剂所需要的浓度。24、负加和增效作用：使溶液的表面张力降低到一定程度时，所需要的两种表面活性剂的浓度之和高于单独使用复培体系中的任何一种表面活性剂所需要的浓度。二、 解答题1. 影响表面张力大小的因素：a) 分子间吸引力b) 相界面性

6、质c) 温度d) 压力2. 表面活性剂按离子类型分类常见分类有哪些：非离子表面活性剂离子型表面活性剂阳离子表面活性剂阴离子表面活性剂两性表面活性剂（一）阴离子表面活性剂 1.羧酸盐 通式：RCOOM, 如硬脂酸钠、钙、镁等。 2.硫酸盐 通式：ROSO3M，如十二烷基硫酸钠、十六醇硫酸钠等。 3.磺酸盐 烷基磺酸盐通式：RSO3M，如二己基琥珀酸磺酸钠。 烷基苯基磺酸盐通式：RC6H5SO3M，如十二烷基苯磺酸钠等。 4.磷酸酯盐 如甘胆酸钠、牛胆磺酸钠等。 （二） 阳离子表面活性剂 具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点 （1）伯胺盐 R-NH3 (2)季铵盐 季胺盐水溶液具有强杀菌性，常

7、用作消毒、杀菌剂 ( 3) 吡啶盐 （三）两性表面活性剂 （1）氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO 洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂 (3)磷脂类 属天然表面活性剂，常用作食品添加剂 （四）非离子表面活性剂 （1）脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH俗称平平加系列，具良好湿润性能 (2)烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强 (3)聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH常用作起泡剂、增粘剂 (4)多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物Span类 及 Tween类表面活性剂即 具有低毒的特点，

8、广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验。3. 表面活性剂分子的结构特点及亲水亲油基的组成：由两部分构成，一部分是疏水基团，由疏水亲油的非极性碳氢链构成，也可以是硅烷基。硅氧烷基或碳氟链；另一部分有亲水基团，通常由亲水疏油的极性基团构成。两部分分处两端，形成不对称的结构。 亲水：羧酸盐型、磺酸盐型、磷酸酯盐型、胺盐型、季铵盐型、鎓盐型、多羟基型聚氧乙烯型亲油：直链烷基、支链烷基、烷基苯基、烷基萘基、松香衍生物、高分子量聚氧丙烯、长链全氟代烷基、聚硅氧烷基4、 阴离子表面活性剂的特点及分类：特点：是具有阴离子亲水基团的表面活性剂。分类：分为羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型、磷酸酯盐型5、 阳离子表面

9、活性剂的特点及分类：特点：具有阳离子亲水基团的表面活性剂。含氮的有机胺衍生物，在酸性介质中聚良好的表面活性，碱中易析出而失去表面活性。分类：主要分为胺盐型、季铵盐型、杂环型和鎓盐型等6、 非离子表面活性剂的特点及分类：特点：在水中不会形成离子，溶解性完全靠化合物分子中的活性基团与水形成的氢键。亲水基主要由具有一定数量的含氧基团（一般为醚基或羟基）构成亲水性。分类：聚乙二醇型、多元醇型、聚醚型、配位键型。7、 两性表面活性剂的特点及分类：特点：分子结构中同时具有阴离子、阳离子、和非离子中的两种或两种以上离子性质的表面活性剂。pH低于等电点的溶液中带正电，表现为阳离子活性。pH高于等电点时带负点，

10、表现阴离子活性。在相当宽的pH范围内都有良好的表面活性。几乎可同其他类型的表面活性剂互配，且一般现加和增效作用，具较低毒性。分类：按整体化学结构分为甜菜碱型、咪唑啉型、氨基酸型、氧化胺型。8、 离子型表面活性剂胶束的结构:胶束内核： 一个有疏水基的碳氢链构成类似于液态氢的内核，约12.8nm。； 胶束外壳： 由胶束双电层的最内层Stern层（或固定吸附层）组成约0.20.3nm，在胶团外壳中不仅有表面活性剂的离子头及固定的一部分反离子，而且由于离子的水化，胶团外壳还包括水化层;扩散双电子层： 为保持其电中性，胶团外壳的外部还存在一层油反离子组成的扩散双电子层。9、 非离子表面活性剂胶束的结构：

11、 由胶束内核和外壳构成。内核有碳氢链组成类似液态烃的内核；外壳有柔软的聚氧乙烯链及与醚键原子相结合的水构成，无双电层结构10、 表面活性剂在气-液、液-液界面上的吸附层结构：气-液：表面活性剂的亲水基部分与水分子具有很强的亲和力，赋予表面活性剂分子的水溶性。而疏水基部分因疏水有自水中逃离的性质，因此表面活性剂分子会在水溶液体系中（包括表面、界面）发生定向排列。它们从溶液的内部转移至表面，以疏水基朝向气相（或油相），亲水基插入水中，形成紧密排列的单分子吸附层，满足疏水基逃离水包围的要求，从而使溶液的表面张力急剧下降。液-液：吸附层的表面活性剂分子疏水链采取伸展的构象，近于直立地存在于界面上。吸附

12、层由疏水基在油相、亲水基在水相，直立定向的表面活性剂分子和油分子、水分子组成。吸附的表面活性剂分子疏水基插入油分子，亲水基存在水环境中。11、 影响表面活性剂子在固-液界面吸附的因素：a.表面活性剂的性质如果是离子型表面活性剂，亲水基带有电荷，易于与其带电符号相反的固体表面吸附;其它表面活性剂，今聚氧乙烯基的非离子型表面活性剂，聚氧乙烯基数目越大吸附量越小，这是因为它们在水中的溶解度随聚氧乙烯基的数目增加而增大。b.介质pH值的影响 当介质 pH值大于等电点时固体表面上带负电荷; 当介质 pH值小于等电点时表面正电; 介质pH值与等电点差别越大，固体表面电荷密度越大。c.固体表面的性质 带电固

13、体表面总是易于吸附带反号电荷的离子型表面活性剂。d.温度的影响随温度的升高，离子型表面活性剂吸附量增大，非离子型表面活性剂吸附量减小。e.无机电解质的影响无机电解质的加入常能增加离子型表面活性剂的吸附量。这是因为一方面无机盐离子存在压缩双电层，被吸附的表面活性剂离子间斥力减小，可排列的更紧密;另一方面可降低表面活性剂的cmc，利于吸附进行。12、 叙述表面活性剂在固-液界面的吸附机制：吸附过程可分为两个阶段：（1） 表面活性剂浓度小于cmc，则形成单分子吸附层;表面活性剂浓度大于cmc时形成双分子吸附剂层，这将导致吸附量急剧增加。（2） 吸附的一般机制A. 离子交换吸附 固体表面的反离子被同电

14、荷符号的表面活性剂离子取代而引起的吸附剂作用，此类吸附发生于低浓度时，固体表面电势不因吸附量的增加而变化。B. 离子配对吸附 固体表面未被反离子占据的部位与表面活性剂离子因电性作用而引起的吸附。此时固体表面电动势略有变化。C. 形成氢键面引起的吸附 固体表面和表面活性剂的某些基团间形成氢键而导致的吸附。D. 电子极化引起的吸附剂 表面表面活性剂分子中富电子芳环与固体表面强正电位间的作用而引起吸附。E. 色散力引起的吸附 固体的与表面瀛剂间因为van der Waals 色散力面引起的吸附。这类机制的吸附量随表面活性剂分子量增加面增加。F. 疏水作用引起的吸附 表面活性剂的疏水基间相互作用及它们

15、逃离水的趋势，使得达到一定浓度后它们相互缔合而吸附。13、 叙述表面活性剂在固体油污去除中的作用：固体污垢的去除主要是表面活性剂在固体污垢及待洗物体表面的吸附作用。是兰格（Lange）分段去污中第二段，即洗涤液L在固体表面S与固体污垢P固-固界面上的铺展过程。14、 叙述表面活性剂在液体油污去除中的作用：主要是依靠洗涤液对固体表面的优先润湿，通过油污的“卷缩”机理实现的。15、 简述破乳剂的选择原则：a) 有良好的表面活性，能将乳状液中乳化剂从界面上顶替下来b) 破乳剂在油-水界面上形成的界面膜是不可有牢固性，在外界条件作用下或碰撞下易破裂而聚集c) 选用带反号电荷的离子型破乳剂使点中和d)

16、分子量大的非离子或高分子破乳剂溶解于连续相中可因桥联作用是液滴聚集，进而聚结、分层和破乳e) 固体粉末乳化剂稳定的乳化液可选择固体粉末良好的润湿剂作为破乳剂，以使粉末完全润湿进入水相和油相16、 叙述聚集作用的机理： 聚集作用可看作两步过程：被分散粒子的去稳定作用导致粒子间排斥作用的减弱去稳定的粒子相互聚集。聚集作用一般有以下两种机制：（1） 电性作用 在分散体系中加入无机电解质，其反离子将向粒子周围的扩散双电层中扩散，压缩双电层，甚至可能使粒子表面电荷中和，从而降低粒子间的静电排斥作用，破坏分散体系的稳定的性。（2）桥梁作用 在高分子化合物浓度很低时，吸附于分散粒子上的聚合物长链可以同时吸附

17、于其它表面上，这样就可将多个粒子通过聚合物分子连接起来，从而来发生聚集作用。当高分子化合物浓度很时粒子表面上已被吸附剂的聚合物包裹起来，不再能与其它粒子桥连。高浓度高分子化合物使分散体系稳定常称为保护作用;极低浓度时因发生桥连而引起聚集作用。17、 简述影响表面吸附的物理化学因素：（1）表面活性剂亲水基：亲水基小者，分子横截面积小，饱和吸附量大。（其它因素可比时，非离子型表面活性剂的饱和吸附量大于离子型的。这是因为吸附的表面活性离子间存在同电性间的库仑斥力，使其吸附层较为疏松。）（2） 疏水基：与亲水基大小的影响相似，疏水基小者，分子横截面积小，饱和吸附量大。（3） 同系物：同系物的饱和吸附量

18、差不太。一般规律是随碳链增长饱和吸附量大有所增加，但疏水链过长往往得到相反的效果。（4） 温度：饱和吸附量随温度升高而减少。但对非离子表面活性剂，在低浓度时吸附剂量往往随温度上升而增加。（5） 无机电解质：对离子表面活性剂，加入无机电解质对吸附有明显的增强作用。这是因为离子型表面活性剂溶液中，电解质浓度的增加会导致更多的反离子进入吸附层而削弱表面活性离子间的电性排斥，使吸附分子排列更紧密。18、 简述非极性固体表面的润湿：表面活性剂溶液的表面张力等于或低于非极性固体的的C是发生完全润湿的必要条件，但并非满足此条件就一定能够使溶液在固体表面上铺展。这是因为某些特殊性质的表面活性剂在固液界面上吸附

19、可能形成比原非极性固体C更低的表面吸附层，此吸附层的C值若低于表面活性剂溶液的表面张力，则该溶液不能铺展。在非极固体的表面上，能使液体表面能力降低的各种因素，都可能使接触角减小，改善润湿性质。19、 简述被增溶物在胶团中的位置及其排列：（1）非极性分子在胶束内核的增溶，饱和脂肪烃、环烷烃以及苯等不易极化的非极性有机物，通常被增溶于胶束内核中，就像溶于非极性碳氢化合物溶液中一样。紫外光谱或核磁共振谱分析表明，被增溶的物质完全处于一个非极性环境中，X射线衍射分析发现增溶后胶束体积变大。 （2）在表面活性剂分子间的增溶，对于分子结构与表面活性剂相似的极性有机化合物，如长链的醇、胺、脂肪酸和极性燃料等

20、两亲分子，则是增溶于胶束的“栅栏”之间。被增溶物的非极性碳氢键插入胶束内部，其极性头插入表面活性剂极性基之间，通过氢键或偶极子相互作用联系起来。这种方式增溶后胶束并不变大。（3）在胶束表面的吸附增溶，苯二甲酸二甲酯等既不溶于水、也不溶于油的小分子极性有机化合物在胶束表面的增溶是通过被吸附于胶束表面区域或是靠近胶束表面分子“栅栏”的区域完成的。（4）聚氧乙烯链间的增溶，以聚氧乙烯基为亲水基团的非离子表面活性剂，通常将被增溶物包藏在胶束外层的聚氧乙烯链中。以这种方式被增溶的物质主要是较易极化的碳氢化合物，如苯、乙苯、苯酚等短链芳香烃类化合物 20、 简述影响增溶作用的因素：1）表面活性剂的化学结构

21、具有相同亲油基的表面活性剂，对于烃类及极性有机物的增溶作用大小顺序一般为：非离子型阳离子型阴离子型。这是由于非离子型表面活性剂临界胶束浓度较小，胶束易于生成，因此胶束聚集数较大，增溶作用较强。阳离子表面活性剂的胶束比阴离子表面活性剂有较为疏松的结构，因此增溶作用比后者强。胶束越大，对于增溶到胶束内部的物质增溶量越大。在表面活性剂同系物中，胶束的大小随碳原子数增加而增大，因此，碳原子数越大，临界胶束浓度越低，聚集数增加，增溶作用加强。亲油基部分带有分支结构的表面活性剂增溶作用较直链的小。这是因为直链型表面活性剂临界胶束浓度比支链型低，胶束易于形成，胶束聚集数较大。带有不饱和结构的表面活性剂，或在

22、活性剂分子上引入第二极性基团时，对烃类的溶解作用减小，而对长链极性物增溶作用增加。2） 被增溶物的化学结构脂肪烃与烷基芳烃被增溶的程度随其链长的增加而增大，带支链的饱和化合物与相应得直链异构体增溶量大致相同；烷烃的氢原子被羟基、氨基等极性基团取代后，其被表面活性剂增溶的程度明显增加。3）温度的影响温度对增溶作用的影响随表面活性剂类型和被增溶物结构的不同而不同。多数情况下，温度升高，增溶作用加大。对于离子型表面活性剂，升高温度一般会引起分子热运动的加剧，使胶束中能发生增溶作用的空间加大，对极性和非极性化合物的增溶程度增加；对于含聚氧乙烯基的非离子表面活性剂，温度升高，聚氧乙烯与水分子之间的氢键遭

23、到破坏，水化作用减小，胶束容易生成，聚集数增加。特别是温度升至接近表面活性剂的浊点时，胶束聚集数急剧增加，对非极性碳氢化合物以及氯代烷烃等的增溶作用有很大的提高。4）添加无机电解质的影响在离子型表面活性剂中添加少量无机电解质，可增加烃类化合物的增溶程度，但却使极性有机物的增溶程度减少。5） 有机添加剂的影响向表面活性剂溶液中添加烃类等非极性化合物，会使其增溶于表面活性剂胶束内部，使胶束胀大，有利于极性有机物插入胶束的“栅栏”中，即提高了极性有机化合物的增溶程度；反之，添加极性有机化合物后，增溶于胶束的“栅栏”中，使非极性碳氢化合物增溶的空间变大，增溶量增加。增溶了一种极性有机物后，会使表面活性

24、剂对另一种有机物的增溶程度降低。21、 简述泡沫破坏的机理:（P54）泡沫的消除机理如下：1）使液膜局部表面张力下降2）破坏界面膜弹性使液膜失去自修复作用3）降低液膜黏度4）固体颗粒的消泡作用22、 表面活性剂的稳泡作用主要表现在什么地方：a) 提高液膜的表面黏度b) 提升液膜弹性，增强机械强度c) 阻止液膜排液d) 生成氢键，提高稳定度23、 乳化剂的选择原则：a) 有良好的表面活性和降低表面张力的能力b) 乳化剂分子或其他添加物在界面上能形成紧密排列的凝聚膜，在这种膜中分子有强烈的侧向相互作用c) 乳化能力与亲水、油有关。油相极性越大，要求乳化剂的亲水性越大d) 适当的外相黏度以减小液滴的

25、聚集速度e) 特殊用途（如食品、医药）要选择无毒乳化剂f) 要能用最小浓度和最低成本达到要求乳化效果24、 表面活性剂在分散过程中的主要作用:a) 降低液体介质的表面张力、固液界面张力和液体在固体上的接触角。提高液体液体向固体粒子孔隙中的渗透速度，利于吸附b) 离子型表面活性剂在某些固体粒子上吸附曾加粒子表面电势，提高静电排斥作用，利于稳定c) 固体粒子表面亲液基团朝向液相的表面活性剂的形成利于提高疏液分散体系粒子的亲液性，有时形成吸附溶剂化层d) 长链表面活性剂和聚合物大分子在粒子表面吸附形成厚吸附层起到空间稳定作用在固体结构缺陷上吸附可降低界面能，能形成机械屏障，利于固体研磨分散。在以水为

26、分散介质的分散体系中表面活性剂的作用：A对非极性固体粒子 离子型表面活性剂吸附可使粒子表面电热增加，带同号电荷的粒子间有静电排斥作用;在粒子表面，表面活性剂以其疏水基吸附，亲水基在水相，降低了固液界面张力的碳质吸附剂并非都是完全非极性的，即有睦在水介质中也带有电荷，因而选择表面活性剂类型时要考虑表面可能有电荷的影响。B对极性固体粒子 当表面活性剂离子与粒子表面带电符号相反时，吸附易于进行。表面活性剂离子与粒子表面带电符号相同时，表面活性剂浓度低时因电性相斥作用吸附难以进行，吸附量小。浓度高时也可因吸附的极少量的表面活性剂的疏水基与溶液中的表面活性剂发生疏水作用形成表面胶团，提高粒子表面的亲水性

27、和静电排斥作用，使体系得以稳定。在非水介质体系中表面活性剂的作用：空间稳定作用的 吸附在粒子上的表面活性剂以其疏水基伸向液相阻碍粒子的接近。熵效应 吸附有长链表面活性剂分子的粒子靠近时使长链的活动自由度减小，体系熵减小。同时吸附分子伸向液相的是亲液基团，从而使有效Hamaker常数减小，粒子间吸附势能也就降低了。25、 以乳滴粒径分类，乳状液可分为几类，各有什么特点：分为5类，液滴大小：大滴（可分辨的两相）、>1um(白色乳状液)、0.11um（蓝白色乳状液）、0.050.1um(灰色半透明液)、<0.05um（透明液）26、 为什么乳状也是热力学不稳定体系：分散相液滴总有自发聚结、减小界面面积，从而降低体系能量的倾向。27、 叙述表面活性剂在润湿过程中作用：表面活性剂的润湿作用主要表现在两方面（1）在固体表面