第六章表面活性剂
(完整)表面活性剂习题与答案
第一章概述
1。表面活性剂的定义
在加入量很少时即能明显降低溶剂的表面张力，改变物系的界面状态，能够产生润湿、乳化、起泡、增溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的要求的一类物质。
2。表面活性剂的分类（按离子类型和亲水基的结构）
离子类型:a。非离子型表面活性剂
b。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)亲水基：羧酸盐型、磺酸酯盐型、磷酸酯盐型、胺盐型、季铵盐、鎓盐型、多羧基型、聚氧乙烯型
第二章表面活性剂的作用原理
❖表面活性、表面活性物质、表面活性剂？
因溶质在表面发生吸附（正吸附）而使溶液表面张力降低的性质被称为表面活性，这类物质被称为表面活性物质。
表面活性剂：是一类表面活性物质，其在浓度极低时能明显降低溶液表面张力的物质。
❖表面活性如何表征？
假如.是水或溶剂的表面张力，为加入表面活性剂后溶液的表面张力，则表面(界面）张力降低值可表现为。，在稀水溶液中可以用表面张力降低值与溶液浓度的比值/c来衡量溶质的表面活性。当物质的浓度c很小时，—c略成直线,每增加一个–CH2，/c增加为原来的3倍。
❖表面活性剂的两大性质是什么？如何解释?
两大性质：降低表面张力和胶束的形成
降低表面张力：是由亲水、亲油基团相互作用、共同决定的性质，表面活性剂分子吸附于液体表面，用表面自由能低的分子覆盖了表面自由能高的溶剂分子，因此溶液的表面张力
降低
胶束的形成：达到吸附饱和,表面活性剂的浓度再增加，其分子会在溶液内部采取另一种排列方式，即形成胶束。
❖什么是临界胶束浓度及其测定方法？
开始形成胶束的最低浓度被称为临界胶束浓度（critical micelle concentration，简写为cmc）。
两性表面活性剂
17.09.2019
表面活性剂化学
39
皮肤对敷用弱酸性物质也是会起到同样的调节作用，不管 将你的产品调到何等“理想”的pH值，皮肤都会按照自 己当时的生理状态进行调解，反而是过多的人为干预会造 成皮肤的损伤。
17.09.2019
表面活性剂化学
11
6.2 两性表面活性剂的性质
1 两性表面活性剂的等电点
pH < 4 阳离子表面活性剂
17.09.2019
pH = 4
pH > 4 阴离子表面活性剂
表面活性剂化学
12
2 临界胶束浓度与pH的关系 3 pH对表面活性剂溶解度和发泡性的影响 4 在基质上的吸附量及杀菌性与pH的关系 5 甜菜碱型表面活性剂CMC与碳链长度的关系 6 两性表面活性剂的溶解度和Krafft点
人们所检测出的皮肤pH值，并不是表皮细胞的生理特 性，而是人体排泄的汗液与皮脂膜中氢离子的浓度。
17.09.2019
表面活性剂化学
38
汗液的成分：水分99～99.5%，固体成分0.5～1%，有无机离 子、乳酸、尿素、氨、氨基酸、蛋白质等，在表皮上为不透明 体，一般情况下是（pH4.5～5.5），大量出汗时pH可达7.0。
大学表面活性剂复习资料（考试用）
大学表面活性剂复习资料（考试用）
表面活性剂化学复习资料
名词解释题目
第一章表面活性剂的概述
1.表面：液体或固体和气体的接触面。（物质和它产生的蒸汽或者真空接触的面）
2. 界面：液体与液体，固体与固体或液体的接触面。（物质相与相之间的分界面称之为界面）
3. 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）。
4. 表面自由能：指液体增加单位表面上所需做的可逆功，或恒温恒压下增加单位表面积时
体系自由能的增值，或单位表面上的分子比体相内部同分子量所具有的自由能过剩值，称为
表面自由能（J/m2）。
5. 表面活性：在液体中加入某种物质使液体表面张力降低的性质叫表面活性。如肥皂中的
脂肪酸钠，洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。
6. 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。
第二章表面活性剂的作用原理
1. 吸附：表面上活性剂这种从水内部迁至表面，在表面富集的过程叫吸附。
2. 低表面能固体：表面活性剂的表面能<100mJ/m2的物质
3. 高表面能固体：表面活性剂的表面能>100mJ/m2的物质。
4. 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。
（2）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。
（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
有机硅 表面活性剂
例如
C16H33-N+-CH3Br－ |
CH3
十六烷基溴化铵(俗称1631)
(3) 吡啶盐 例如 C12H25(NC5H5)+
6.2.3.两性表面活性剂
(1) 氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO－
洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂
(2)甜菜碱型 CH3
R-N+-CH2COOCH3
去污力强，对纤维有保护作用
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类表面活性剂即属此类 具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验
Span类 及 Tween类表面活性剂
6.3 常用表面活性剂性能参数
1. C20 ：降低溶液表面张力
20mN·m-1 时所需的表面活
性剂浓度,
20mN/m
该值愈小表明表面活性剂在界
面的吸附能力愈强。
C20 有效值
2. 表面活性剂有效值
能够把水的表面张力 降低到的最小值。显然，
杂质的原因
能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有效。
6.3 常用表面活性剂性能参数
Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来衡量表面活性物 质的亲水性。 对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：
6章 两性SAA分析
NaOH
R N H CH 2CH 2 COO Na
表面活性剂化学
25
2 高级脂肪胺
R NH2 CH2 CHCN
+ 丙烯腈
NaOH
R N H CH 2CH 2 COO Na
表面活性剂化学
表面活性剂化学
2
6.1.1 两性表面活性剂的特性
1 具有等电点；
2 可以和所有其他类型的SAA进行复配；
3 毒性低、对皮肤和眼睛刺激性小，可用于化妆品及香波
4 耐硬水、耐高浓度电解质；
5 对植物油有益的柔软平滑性和抗静电性； 6具有良好的乳化性和分散性； 7 可以吸附在带有负电荷或正电荷的物质表面上，而不产 生增水薄层，因此有很好的润湿性和发泡性； 9 良好的生物降解性。
| O | SO2 | CH 3
表面活性剂化学
18
• 叔胺
+ 氯代丙烯
表面活性剂化学
19
6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成
R NH 2 CH 2 CHCOOCH 3 R N H CH 2CH 2 COO Na
表面活性剂化学
20
1 叔胺 + 氯醇
引入羟基 再硫酸酯化
HSO3Cl ,2 NaOH R N Cl(CH 2 ) n OH R N (CH 2 ) n OSO3 | CH 3 | CH 3
《表面活性剂》教学大纲
《表面活性剂》教学大纲
Surfactant
一、课程基本信息
学时：16
学分：1.0
考核方式：考查，平时成绩占总成绩的40%
中文简介：表面活性剂是最重要的工业助剂，能极大的改变生产工艺和产品性能。表面活性剂功能及应用课程系统的介绍了表面活性剂的基本原理，使学生了解和探索表面活性剂的分子结构特点、基本作用、结构与功能的关系，不同表面活性剂分子与添加剂的相互作用及表面活性剂的复配规律。本课程是为化工工程与工艺的学生所开设。它的作用和任务是通过本课程的学习，帮助学生进一步掌握表面活性剂的基本知识，基本原理、研究方法及主要应用。
二、教学目的与要求
通过本课程的学习，帮助学生掌握表面活性剂的基本知识，规律及性质，了解表面活性剂在化工中的应用。教学的主要要求：要求学生掌握表面活性剂的基本概念和相关原理，了解它们在生产、生活中的，应用，并能利用所学知识解释有关现象，使学生熟练表面活性剂在化工中的应用。
三、教学方法与手段
1、突出重点，把教师讲授与课堂讨论相结合。
2、精讲多练,把现代教育技术（PPt课件或CA1课件）与传统黑板板书相结合。
四、教学内容及目标
五、推荐教材和教学参考资源
1.金谷.表面活性剂化学（2）.北京：中国科学技术大学出版社，2013
2.李祥高，刘东志.表面活性剂化学（2）.北京：化学工业出版社，2011
3.王军.表面活性剂新应用（1）,北京：化学工业出版社，2009
4.肖进新、赵振国.表面活性剂应用原理（1）,北京：化学工业出版社，2003
表面活性剂是指能显著降低水的表面张力的一类物质
随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可
呈现棒状、层状或球状等多种形状。
临界胶束浓度(critical micelle
concentration)
临界胶束浓度简称CMC
表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂 分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部 也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这 开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓度 绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力 不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。
表面活性剂的重要作用
4.洗涤作用
洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清 洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁表 面不被再次污染等功能。
其中占主要成分的表面活性 剂的去污过程可用示意图说明： A.水的表面张力大，对油污润湿 性能差，不容易把油污洗掉。
表面活性剂的重要作用
B.加入表面活性剂后， 憎水基团朝向织物表 面和吸附在污垢上， 使污垢逐步脱离表面。 C.污垢悬在水中或随 泡沫浮到水面后被去 除，洁净表面被活性 剂分子占领。
泡沫是气体分散在液体中所形成的热力学不稳定的体 系。“泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面活性剂 和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫， 用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤去污等，这种活性剂称为 起泡剂。如十四烷基硫酸钠、十四烷基苯磺酸钠等。 在泡沫体系中一般还必须有稳泡剂存在，其主要作用在 于使泡沫更稳定。常用的稳泡剂有12-16碳的脂肪醇。
两性表面活性剂【共65张PPT】
在PH﹦4左右的狭窄范围内，若将此 溶液置于电场中，溶液的双离子化合物 不向任何方向移动，即分子内的净电荷 为零，此点被称作等电点。
在等电点时，表面活性剂在水中的溶 解度最低，它的发泡、润湿及洗涤能力 也最低。
2、几乎可以同所有其他类型的表面活 2、当表面活性剂分子上引入酰氨基或将
甜菜碱型两性表面活性剂的基本 分子结构：一般由季铵盐型阳离子和 羧酸盐型阴离子（或其他类型阴离子 ）所组成。
1 氯乙酸钠法 叔胺 + 氯乙酸钠
最有代表性的是烷基二甲基甜菜 碱两性表面活性剂，工业上它由烷基 二甲基叔胺与卤代乙酸盐进行反应制 得。
在此类表面活性剂中开发得最早。
式中的烷基的碳数一般为12～18。 碳数为12的月桂基二甲基甜菜碱易溶于 水，是透明状溶液，具有良好的起泡力和 洗涤力，对皮肤刺激性小，耐硬水，可用 作香波起泡剂，也可用作染色助剂。 碳数为18的硬脂基二甲基甜菜碱有柔软、 润滑、抗静电性能，可用作纤维的柔软剂 和润滑剂，提高手感性能，也可用作护发 剂和家庭用柔软剂的成分。
第六章两性表面活性剂
优选第六章两性表面活性剂
本章重点
1．掌握两性表面活性剂的基本性质 2. 掌握两性表面活性剂的分类方法 3．理解两性表面活性剂的合成 4．了解两性表面活性剂的应用
表面活性剂
第六章表面活性剂的乳化作用
（3）优先润湿理论：
许多固体粉末也可以用作乳化剂，它们通过在油－水界面 形成固态膜乳化。若固体粉末易被水润湿，则大头朝向水 相，小头留在油相，可起定向楔那样的作用，形成O/W型 乳液。反之 则形成W/O。
sosw owcosw
0o 90o so sw 所以，s－w界面比s－o界面更
易形成，结果易产生O/W乳液。因此，粘土、二氧化硅等 易形成o/w乳液。反之 则形成W/O。
时的温度往往是其表面活性最强，乳化效果最好的时候。
第三节 乳化剂的筛选及常用乳化剂
选择乳化剂时应考虑以下条件：
（1）具有较高的表面活性，能够迅速吸附于油－水界面上； （2）具有分子间的侧向吸引力，能够形成紧密的界面吸附膜； （3）具有膜外电能垒和立体能垒，能够阻碍分散相聚集。
根据Bancroft规则，油溶性的表面活性剂适用w/o型乳化 剂，水溶性的则适用o/w型乳化剂。而且，当使用两者的混合 物时往往能得到更稳定的乳液。
分布越窄的越稳定。
5．温度
温度可引起两相间界面张力的改变，界面膜的机械强度的粘 度的改变，表面活性剂在两相中相对溶解度的改变，液相的 蒸气压及粘度的改变以及分散相的热运动的改变等。
温度改变常使得表面活性剂的稳定性发生很大变化，从而使 界面受到扰动，乳液稳定性降低，甚至发生变型或破乳。
周期性改变温度是评价乳液稳定性的一个重要方法。 附带说明：当表面活性剂在其溶解的溶剂中接近最低溶解度
第六章表面活性物质
CF2
8
CF2SO3Na
6.1 表面活性剂的分类
一些特殊类型的表面活性剂
2）硅表面活性剂
其特点是憎水性突出、表面活性高，可作拒水处理剂和消 泡剂。如硅油、硅树脂（玻璃胶的主要成分）。 3）高分子表面活性剂
属天然高分子物质，可用于食品工业、水处理、制药等。 可分为离子型（如海藻酸钠、壳聚糖（阳离子型）、甲基
纤维素（非离子型）、水溶性蛋白质（如蛋清）。
4）生物表面活性剂 是由生物体系新陈代谢产生的两亲化合物，其亲水基主要 有磷酸根、多羟基基团，憎水基由脂肪烃链构成。其应用 前景广阔。 5)Gemini型 两头基间连接一亚甲基。
6.2 表面活性剂溶液界面上的吸附
1、非离子型表面活性剂
2
C2 RT
6.4 表面活性剂聚集体的微观性质
聚集数
6.4 表面活性剂聚集体的微观性质
聚集数影响因素
6.5 表面活性剂胶束热力学
6.5 表面活性剂胶束热力学
1.相分离模型
6.5 表面活性剂胶束热力学
6.5 表面活性剂胶束热力学
6.5 表面活性剂胶束热力学
2、质量作用模型
此模型将胶束化看作是一种缔合过程，可应 用质量作用定律于此平衡
表面活性剂的效率与有效值在数值上常常是 相反的。例如，当憎水基团的链长增加时，效率 提高而有效值降低。
表面化学第六章
145
第六章 多组分体系中的相互作用
表面活性剂在人民日常生活和工业领域具有广泛的应用。然而实际应用中几乎不使用单一纯表面活性剂。一方面，单一纯表面活性剂价格昂贵，另一方面，廉价的，纯度并不很高的工业级表面活性剂比纯表面活性剂具有更优良的性能。此外，表面活性剂通常还与一些助剂如无机盐，极性有机物以及聚合物等一起使用。究其原因，是因为表面活性剂之间或者表面活性剂与助剂之间存在相互作用，从而导致了协同效应或增效作用(Synergistic Effect)。
6.1 二组分表面活性剂体系的相互作用
工业级表面活性剂极少有纯品。即使是单一表面活性剂，通常都具有一定的碳链分布，并且是各种异构体的混合物。此外，在各种“配方”中往往人为地将一种表面活性剂与另一种表面活性剂复配使用。从事表面活性剂配方的技术人员需要能预测和控制表面活性剂混合物的性质变化趋势。如表面活性剂在单体和胶团之间的分布，胶团化趋势和胶团的性质等。
混合表面活性剂的一个显著特性是单体和与其成平衡的胶团在组成方面可能有很大的差异。表面活性剂的许多应用性能如表面张力降低、乳化、分散、去污等依赖于表面活性剂的单体浓度，另一些性能如增溶等则取决于胶团浓度。因此准确地预测混合表面活性剂的性能变化趋势对配方的优化是十分重要的。
6.1.1 混合表面活性剂体系的协同效应
表面活性剂混合物至少存在三方面的协同效应，如图6-1所示。 1，降低表面张力的效率
达到某一程度的表面张力下降所需的表面活性剂浓度称为降低表面张力的效率。通常取表面张力下降20mN/m 所需的浓度的对数p C 20来表示。在图6-1中，曲线1，2，和12分别代表单一表面活性剂1，2和它们的混合物的γ-log C 曲线。在γ随log C 线性下降的
第六章 表面活性剂驱
油
成
表面活性剂
分
助表面活性剂
辅 助
电解质
成
分
盐水或淡水 原油或馏分油 阴、非或非-阴表面活性剂
醇 盐
助表面活性剂的作用
（1）调节 油相和水相极性； （2）参入形成胶束，增加胶束的
空间，增加胶束对油或水的增溶 能力。
电解质的作用
减小表面活性剂和助表面活性剂 极性部分的溶剂化程度，使胶束 在更低的表面活性剂浓度下形成； 同时可使微乳与油或水产生超低 界面张力。
破坏了驱油成分的协同效应。
2.1 活性水驱机理
低界面张力 机理
润湿反转 机理
乳化机理
提高表面电荷密度 机理
表面活性剂 浓度低于 临界胶束浓度
聚并形成油带机理
oil bank, oil wall, oil belt
富集
2.2 胶束溶液驱
活性水驱机理
强化了低界面 张力机理
具有一定增溶油 的机理
体系中含有： 表面活性剂、盐 、醇
（1）浓度越来越高，降低界面张力的能力不断强化； （2）胶束的数量越来越多，体积越来大，增溶能力 不断加强。
4 微乳
1985年，Shah对微乳液提出了如下定义:
微乳液为两种互不相溶的液体在 表面活性剂分子界面膜的作用下 生成的热力学稳定的、各向同性 的、透明的分散体系。
4 微乳
两性表面活性剂精品PPT课件
2021/1/8
表面活性剂化学
9
3 氨基酸型
特点是：对环境和生物体的安全性高，对 皮肤和头发有亲和性，前景最好的是对安 全性要求极高的化妆品。
2021/1/8
表面活性剂化学
10
4 氧化胺型
特点是： 增泡、稳泡作用明显 复配时能降低刺激性
2021/1/8
2021/1/8
表面活性剂化学
14
6.3 两性表面活性剂的合成
6.3.1 羧酸甜菜碱的合成
2021/1/8
表面活性剂化学
15
1 氯乙酸钠法
叔胺 + 氯乙酸钠
2021/1/8
表面活性剂化学
16
2 卤代烷和氨基酸钠 3 卤代烷和氨基酸酯 4 α-溴代脂肪酸与叔胺 5 烷基氯甲基醚与氨基酸 6 不饱和羧酸与叔胺
1 高级脂肪胺 + 丙烯酸甲酯 R - NH2 + CH2=CHCOOCH3 NaOH R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2021/1/8
表面活性剂化学
27
2 高级脂肪胺 + 丙烯腈 R - NH2 + CH2=CHCN
NaOH R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2021/1/8
第六章 两性表面活性剂解读
整个表面活性剂中开发较晚的一类： 1937年美国专利开始报道； 1940年美国杜邦公司首次报道了甜菜碱系两性 表面活性剂； 1948年，法国研究出对电解质稳定的氨基酸系 两性表面活性剂，并应用于外科消毒杀菌等方 面； 我国自20世纪70年代前后开始研究，目前有少 量品种逐渐投入市场。
7、可以吸附在带有负电荷或正电荷的 物质表面上，而不产生憎水薄层，因此 有很好的润湿性和发泡性。
8、两性表面活性剂的杀菌性能 两性表面活性剂作为杀菌剂，具有许多阳离 子型表面活性剂所不及的优点，甜菜碱、咪唑啉 型尤为突出： 1）具有良好的洗净力和浸湿能力，毒性低。 2）杀菌能力受PH值影响小，在蛋白质、氨基酸 等存在时杀菌力基本不变； 3）对金属有缓蚀作用，适于对金属器皿的净洗 和杀菌； 4）和其他类型的表面活性剂配伍性好。
6.1.1 两性表面活性剂的特性
1 具有等电点
2 可以和所有其他类型的表面活性剂复配
3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小
4 耐水硬性和耐高浓度电解质性
5、6、7
9 良好的生物降解性
1、两性表面活性剂具有等电点
两性表面活性剂通常总含有酸性基团和碱 性基团，因此，在溶液中表现出最大的特征 是有着两性化合物物共同具有的等电点性质。 它与两性表面活性剂的许多性质，如吸附、 溶解等密切相关。
以氨基丙酸为例
PH﹥4
PH﹦4
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2021/2/20
6.1表面活性剂分类
表面活性剂的种类繁多，但其性质之差异主要取决于 亲水和亲油基团的性质特别是亲水基团的性质。因此通常 采用按化学结构的分类方法将其分为离子型和非离子型两 大类，离子型中又可分为阳离子型、阴离子型和两性型表 面活性剂。显然阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混 用，否则可能会发生沉淀而失去活性作用。
2021/2/20
溶液的表面张力与表面活性
类型1：溶液表面张力随溶液浓度增加而线性增大。多数无
机盐。（如 NaCl，NH4Cl）、酸、碱及蔗糖、甘露醇等 多羟基有机物的水溶液属于这一类型。这类物质常称为
“非表面活性物质”。其特点是dd c 0
类型2：溶液表面张力随溶液浓度增加而逐渐降低。这种类
型的例子包括大多数低分子量的极性有机物。如醇、醛、
R-N+-CH3Cl- 季胺盐
|
CH3
2021/2/20
常用表面活性剂类型
两性表面活性剂
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸 型
CH3 |
R-N+-CH2COO| CH3
甜菜碱型
20ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1/2/20
常用表面活性剂类型
非离子表面活性剂
R-O-(CH2CH2O)nH
脂肪醇聚氧乙烯醚
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
2021/2/20
一些特殊类型的表面活性剂
2）硅表面活性剂
其特点是憎水性突出、表面活性高，可作拒水处理剂和消 泡剂。如硅油、硅树脂（玻璃胶的主要成分）。
3）高分子表面活性剂
属天然高分子物质，可用于食品工业、水处理、制药等。 可分为离子型（如海藻酸钠、壳聚糖（阳离子型）、甲基 纤维素（非离子型）、水溶性蛋白质（如蛋清）。
2021/2/20
吉布斯吸附等温式
吉布斯从另一角度定义了 表面相，他将表面相理想 化为一无厚度的几何平面 SS,如图（b）所示，即将 表面层与本体相的差别， 都归结于发生在此平面内 。
根据这个假设，吉布斯应用。热力学方法导出了 等温条件下溶液表面张力随组成变化关系，称 为"吉布斯吸附等温式"
2021/2/20
例如在25℃时，在 0.008mol·dm-3 的十二烷基硫酸钠水溶液中，水的 表面张力从 0.072N·m-1 降到0.039N·m-1。
2021/2/20
表面活性剂的基本性质
表面活性剂分子结 构的特点是具有不 对称性，即由一亲 水基和另一憎水基 （或称亲油基）组 成。例如棕榈酸钠 （C15H31COONa） 的结构可分为如图 12-31所示的亲水基 和憎水基部分：
吉布斯吸附等温式
根据公式
由于表面相 SS 无体积但有表面，因此
在恒定所有强度量的条件下积分上式得：
2021/2/20
吉布斯吸附等温式
上式微分后相减，可得：
在恒温条件下，上式可写成： 或
2021/2/20
吉布斯吸附等温式
若定义"表面过剩" Γi ： 其涵义为单位表面上吸附的 i 物质的量。以此定义代入式
第六章 表面活性剂
表面活性 溶液至少由两种分子组成。由于溶 质分子与溶剂分子之间的作用力与 纯液体不同，因此，溶液的表面张 力除与温度、压力、溶剂的性质有 关外，还与溶质的性质和浓度有关。 实验表明，水溶液表面张力随浓度 变化规律大致有如右图所示的三种 类型。图中 γ0为纯水在测定温度下 的表面张力
酸、酯、胺及其衍生物。由于水溶性有机化含物一般含有
一个极性基（如 OH 基或 COOH 基）和一个非极性碳氢
基团。这类分子倾向于聚集在表面层，它们的取向是把极
性部分指向体相溶液中的极性水分子，非极性部分朝向气
相。这种类型的数学特征是
d
dc
0,
d 2
dc2
0
2021/2/20
溶液的表面张力与表面活性
表面活性剂
1.离子型 2.非离子型
阳离子型 阴离子型 两性型
2021/2/20
常用表面活性剂类型
RCOONa 羧酸盐
阴离子表面活性剂
R-OSO3Na 硫酸酯盐 R-SO3Na 磺酸盐 R-OPO3Na2 磷酸酯盐
如肥皂一般是含碳14～18个的羧酸盐，这类表面活性剂
一般不适用于硬水、酸性溶液和海水。
4）生物表面活性剂
是由生物体系新陈代谢产生的两亲化合物，其亲水基主要 有磷酸根、多羟基基团，憎水基由脂肪烃链构成。其应用 前景广阔。 5)Gemini型 两头基间连接一亚甲基。
2021/2/20
吉布斯吸附等温式
• 由于表面吸附，造成 在溶液与气相的交界 处存在着一个浓度和 性质与两体相不同的 表面薄层，它的组成 和性质是不均匀的。 此表面层也可理解为 是两体相的过渡区域。 如图（a）所示。
类型3：这种类型的特点是；当浓度增加时，γ迅速下降 并很快达最低点，此后溶液表面张力随浓度变化很小。 达到最低点时的浓度一般在1%以下。在水中加入高直 碳链的有机酸以及烷基磺酸盐（RCOO-Na+和R-SO3Na+）等属这种类型。
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溶液的表面张力与表面活性
溶质使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性，具有表面 活性的溶质称为表面活性物质（如类型2和类型3）。由 于类型3表面活性物质具有在低浓度范围内显著降低表 面张力的特点，这类物质也称为表面活性剂。
十二烷基硫酸钠是硫酸酯盐的典型代表。它具有良好的 乳化和起泡性能。 磺酸盐类表面活性剂主要有：烷基苯磺酸盐、烷基磺酸 盐、烷基萘磺酸盐。
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常用表面活性剂类型
阳离子表面活性剂
R-NH2·HCl 伯胺盐
CH3 | R-N-HCl
仲胺盐
|
H
CH3 | R-N-HCl
叔胺盐
|
CH3 CH3 |
烷基酚聚氧乙烯醚
R2N-(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基胺
R-CONH(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H
多元醇型
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一些特殊类型的表面活性剂
1）氟表面活性剂 是指表面活性剂碳氢链中的氢原子被氟原子所取代。其特 点是： 当憎水基的碳数相同，亲水基的分子相同时，其憎水憎 油性均比碳氢链强； 表面活性很高，不但会显著降低水的表面张力，也能降 低其他有机溶剂的表面张力； 化学性质极其稳定，耐强酸、强碱、高温，与强氧化剂 不起作用。可作镀铬槽中的铬酸雾防逸剂，作油类火灾 的灭火剂，作防水、防油的纺织品、纸张及皮革的表面 涂敷剂。如 C F 3 C F 2 6 C O O K , C F 3 C F 2 8 C F 2 S O 3 N a