第四章 表面活性剂在溶液中的状态
药剂学第四章表面活性剂
产生固-气/固-液界面吸附
液体表面依靠吸附于体系的溶质以降低自由能活 表面张力
产生液-气/液-液界面吸附
2021/1/12
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液-液(气)吸附：
溶质分子在界面聚集或反聚集，导致溶液表面张 力的变化。
➢ 溶质浓度的增加导致表面张力的缓慢增加，如无 机电解质与水分子具有良好的亲和力。
➢ 20溶21/1质/12 浓度的增加导致表面张力的缓慢降低，如11低
脂肪 单月 单棕 单硬 三硬 单油 三油 酸 桂酸 榈酸 脂酸 脂酸 酸 酸
性质： Spans20-40有一定水溶性，用作 O/W型乳化剂，随着脂肪酸链长的增加和脂 肪酸基团数量的增多，疏水性变大，
2021S/1/p12ans60以上用作W/O乳剂的乳化剂。酸、36
2.多元醇型
（2） 聚山梨酯：吐温[Tweens] 即聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯
一、基本概念
界面表面分子收到的作用力和
内部分子受到的作用力和不同。
表面张力：微观上表面分子受到垂直指向液体 内部的合力，宏观上液体表面上任何部分单位 长度直线上的收缩力。
表面张力方向：表面张力的方向与液面相切， 并与液面的任何两部分分界线垂直。单位N/m。
2021/1/12
6
一、基本概念 表面自由能：在表面张力作用下，液面发生收缩，
产品有:泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普朗尼 克 (Pluronic),。
202性1/1/1质2 ：为淡黄色液体或固体；分子量
34
2.多元醇型
该类表面活性剂为疏水性脂肪酸与亲水性多元 醇如甘油、季戊四醇、失水山梨醇作用生成的 酯。
1
失水
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4 5
山梨醇
第四章 表面活性剂
剂HLB值的计算
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• HLB值与应用的关系
亲 油 性 表 面 活 性 剂 HLB 低 ， 亲水性表面活性剂的HLB高； 亲油性或亲水性很大的表面活 性剂易溶于油或水。
• 3-6：W/O型乳化剂； • 8-18：O/W型乳化剂； • 13-18：增溶剂； • 7-9：润湿剂。
40
二、亲水亲油平衡值（HLB）
高亲油性越好，亲水性越差）
34
2.温度对溶解特性的影响
• 昙点：聚氧乙烯型非离子表面活性剂，升 温可导致聚氧乙烯链与水间氢键断裂，升 到一定温度时，聚氧乙烯链发生强烈脱水 和收缩，使增溶空间减小，增溶能力下降， 溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊的 现象。此温度为昙点或浊点
聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越
多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三乙 醇胺皂) ③性质：具有良好的乳化能力，易被酸及 多价盐破坏，电解质使之盐析。 ④应用：具有一定刺激性，一般供外用。
13
硫酸酯盐：
①通式：R·O·SO3¯M+ ②分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油)；高级脂
肪醇硫酸脂(十二烷基硫酸钠SDS) 。
③性质：与水混溶，为无刺激去污剂和润湿 剂；乳化性很强，稳定、耐酸和钙镁盐， 易与一些高分子阳离子药物发生沉淀。
•性质：毒性低、溶血作用小，化学上不解 离，不易受电解质和pH值的影响；能与大 多数药物配伍，应用广泛（外用、内服、 注射）。
•分类：聚乙二醇型、多元醇型
20
2.非离子表面活性剂 • 聚乙二醇型（聚氧乙烯型） 聚氧乙烯脂肪醇醚与聚氧乙烯烷基酚醚 ① 通 式 ： RO(CH2OCH2)nH 与 R-
在等电点以下—呈阳离子型表面活性剂性质 （杀菌）
18
• 两性离子表面活性剂 c.常用品种：卵磷脂、氨基酸型和甜菜碱 型两性离子型表面活性剂。 d.最大优点：适用于任何pH溶液，甜菜碱 型等电点时也不沉淀。
表面活性剂的功能及其作用
第一节 表面活性剂在溶液中的状态
2.表面活性剂的溶解度
（1）临界溶解温度（克拉夫特点） 离子型表面活 性剂在水中的溶解度随温度的上升逐渐增加，当达到某一 特定温度时，溶解度急剧陡升，该温度称为临界溶解温度 （Krafft Point），以Tk表示。
（2）表面活性剂的浊点 非离子表面活性剂在水中的溶解度随温度上升而降低，升
至某一温度，溶液出现浑浊，经放置或离心可得到富胶团和贫 胶团两个液相，这个温度称为该表面活性剂的浊点(Tp)。这个 现象是可逆的，溶液冷却后，即可恢复成均相。
出现浊点的原因是：非离子表面活性剂通过它的极性基与水形 成氢键，温度升高不利于氢键的形成。温度升高到一定程度， 非离子表面活性剂与水的结合减弱，水溶性降低，溶液出现浑 浊。
此时溶液的表面张力降至最低，溶液中的表面活性剂会从 单体（单个离子或分子）缔合成为胶态聚集物，即形成胶 团。表面活性剂中开始大量形成胶团的浓度叫临界胶团浓 度（cmc）。当溶液的浓度达到临界胶团浓度之后，若浓 度再继续增加，溶液的表面张力几乎不再下降，只是溶液 中的胶团数目和聚集数增加，如图1-3d所示。此状态相当 于图1-2曲线上的水平部分。
图1-3为按a、b、c、d顺序，逐渐增加表面活性剂的浓度，水溶液
中表面活性剂的活动情况。浓度极低时，如图1-3a，接近纯水状态。 如果稍微增加表面活性剂的浓度，水中的表面活性剂分子也三三 两两地聚集到一起，疏水基互相靠在一起，开始形成如图1-3b所 示的小胶团。浓度进一步增大，当溶液达到饱和吸附时，形成紧 密排列的单分子膜，如图1-3c所示。
同类型表面活性剂的临界胶团浓度随疏水基增大而 降低，这是由于表面活性剂分子或离子间的疏水相互作 用随疏水基变大而增强。
离子型表面活性剂的cmc随碳原子数变化呈现一定 规律：同系物每增加一个碳原子，cmc下降约一半。
表面活性剂第四章乳状液与泡沫
02
表面活性剂能够稳定乳状液和泡沫，防止其破裂和聚结，从而
提高其在工业中的应用效果。
提高分散性和润湿性
03
表面活性剂能够提高固体颗粒的分散性和液体表面的润湿性，
有利于制备稳定的乳状液和泡沫。
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02 形成胶束
表面活性剂分子在溶液中聚集形成胶束，这些胶 束能够将油、水和固体颗粒包裹其中，从而稳定 乳状液。
03 防止液滴合并
表面活性剂分子在液滴表面形成保护层，防止液 滴合并，保持乳状液的稳定性。
表面活性剂在泡沫中的作用
降低界面张力
表面活性剂能够降低气-水界面张力，使气体更容易分散在水中， 形成稳定的泡沫。
稳定性定义
01
泡沫稳定性是指泡沫在一定时间内保持其结构和外观
的特性。
影响稳定性的因素
02 影响泡沫稳定性的因素包括表面活性剂的性质、液相
的粘度、气体的溶解度以及温度和压力等环境因素。
提高稳定性方法
03
通过选择适当的表面活性剂和调整溶液的物理性质，
可以提高泡沫的稳定性。
泡沫的破灭
破灭机制
泡沫的破灭可以由多种机制引起， 如重力、气体溶解度变化、液膜 破裂等。
乳状液类型
总结词
根据分散相和分散介质的类型，乳状液可分为水包油型（O/W）和油包水型（W/O） 两种类型。
详细描述
水包油型（O/W）乳状液是指水作为分散介质，油作为分散相的乳状液。这种类型的 乳状液通常外观呈透明或略带乳白色，广泛应用于化妆品、食品、医药等领域。油包水 型（W/O）乳状液则相反，油作为分散介质，水作为分散相，外观通常呈蓝黑色或暗
褐色，这种类型的乳状液在工业上有广泛应用，如涂料、油墨等领域。
第四章表面活性物质
6.4 表面活性剂聚集体的微观性质
表面活性剂在水中形成多样的聚集结构，但争论也较 多。
目前一般认为，当表面活性剂浓度小于CMC时，表面 活性剂已存在几个分子的聚集体，称为预胶束，其数 量较少，而且不稳定。
浓度超过CMC以后，表面活性剂自发形成胶束，如果 体系中不含添加剂，表面活性剂浓度大于CMC不多时， 形成的胶束一般为球形；浓度大于CMC10倍时，往往
原因：表面活性剂溶于水后首先在表面吸附并定向排列， 达到一定值时表面达到饱和吸附，表面张力不再降低，内 部分子开始聚集，形成胶束，用CMC表示。
•CMC（critical micelle concentration）由不同方法得到的 数值有所不同，通常以表面张力方法为准。
有如下规律：
（1）疏水基相同时，直链非离子型表面活性剂的CMC大 约比离子型表面活性剂小两个数量级； （2） 同系物中，不论离子型的还是非离子型的活性剂， 疏水基的碳原子数目越多，CMC就越低。可以看出， 对于直链的离子型表面活性剂，具有同一个亲水基团 的同系物，疏水基每增加两个碳原子，CMC约降低为 原来的1/4。对于直链非离子型活性剂，每增加两个碳 原子，其CMC值约降低到原来的1/10。根据经验总结，
其中，m代表侧链的亚甲基数，一般为8，10，12，s代表 两极性头之间的亚甲基数。
Bola型表面活性剂：双头单尾，由疏水链两端各连接一个 亲水基团构成
X(CH2)16N+Me3Br
具有高度的热稳定性，在生物膜模拟方面具有极好的应用 前景。
6.2 表面活性剂在溶液界面上的吸附---Gibbs吸附
非离子表面活性剂原料来源广泛，性质稳定，不受盐类及 溶液pH的影响，而且可与阴、阳离子型表面活性剂混合使 用，在水和有机溶剂中均可溶解，因而应用范围极为广泛。
表面活性剂简介知识分享
EIP法选择非离子型表面活性剂
EIP法是乳状液转变点法，是指乳液从W/O型 转变为O/W的转变点。
表面活性剂简介
By unireason
表面活性剂
• 定义 • 分类 • 亲水亲油性 • 在溶液中的状态 •actant)是这样一类物质，当他溶液中以 很低的浓度分散时，优先吸附在溶液表面或其他界面上， 使表面或界面的自由能（或表面张力）显著降低，改变 了体系的界面状态；当它达到一定浓度时，在溶液中缔 合成胶团。因而，他可以直接地产生润湿或反润湿、乳 化或破乳、发泡或消泡、分散、加溶和洗涤作用；间接 地产生平滑、匀染、杀菌、防锈和消除静电等作用。
4.第二液相存在的影响
少量表面活性剂是不溶性的，它作为第二液相 的存在对表面活性剂的水溶液上的cmc值有一定 影响，极性较大的碳氢化合物会较显著降低表 面活性剂水溶液的cmc值。极性更强的乙酸乙酯 会稍微增加十二烷基硫酸酯钠盐的cmc值。
5.温度的影响
温度对表面活性剂水溶液的影响作用是复杂的，随 温度上升，开始cmc值减小，至某一低值后，也进 一步上升。这是因为温度升高，减少了亲水基的水 合作用，这对胶束化作用有利。然而温度上升引起 疏水集团周围结构水的破坏，又不利于胶束化作用， 这两种相反作用在某一温度下的相对大小决定cmc 是增加还是减少。实验表明离子型表面活性剂cmc 最低值约为25℃，非离子型表面活性剂约为50℃。
表面活性剂的发泡作用
室温下蒸馏水溶液中，含有12-14个碳原子的 直链饱和亲油基的烷基醇硫酸酯钠盐和皂类显 示出很好的发泡能力，另外，在高温下含有较 长碳链的同系物有较好的发泡能力。而非离子 型表面活性剂的起泡能力差，泡沫也不稳定。 稳泡剂中含有羟基、氨基和酰胺基等形成氢键 而有利于泡沫的稳定性
药剂学电子书第五版 (第四章表面活性剂)
第四章表面活性剂第一节概述一、表面活性剂的概念一定条件下的任何纯液体都具有表面张力,20℃时，水的表面张力为72.75ｍＮ·ｍ-1。
当溶剂中溶入溶质时，溶液的表面张力因溶质的加入而发生变化，水溶液表面张力的大小因溶质不同而改变，如一些无机盐可以使水的表面张力略有增加，一些低级醇则使水的表面张力略有下降，而肥皂和洗衣粉可使水的表面张力显著下降。
使液体表面张力降低的性质即为表面活性。
表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。
此外，作为表面活性剂还应具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡和起泡等应用性质，这是与一般表面活性物质的重要区别。
二、表面活性剂的结构特征表面活性剂分子一般由非极性烃链和一个以上的极性基团组成，烃链长度一般在8个碳原子以上，极性基团可以是解离的离子，也可以是不解离的亲水基团。
极性基团可以是羧酸及其盐、磺酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐﹑磷酸酯基﹑氨基或胺基及它们的盐，也可以是羟基、酰胺基、醚键﹑羧酸酯基等。
如肥皂是脂肪酸类（R-COO-）表面活性剂，其结构中的脂肪酸碳链(R-)为亲油基团，解离的脂肪酸根（COO-）为亲水基团。
三、表面活性剂的吸附性1．表面活性剂分子在溶液中的正吸附表面活性剂在水中溶解时，当水中表面活性剂的浓度很低时，表面活性剂分子在水-空气界面产生定向排列，亲水基团朝向水而亲油基团朝向空气。
当溶液较稀时，表面活性剂几乎完全集中在表面形成单分子层，溶液表面层的表面活性剂浓度大大高于溶液中的浓度，并将溶液的表面张力降低到纯水表面张力以下。
表面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为正吸附。
正吸附改变了溶液表面的性质，最外层呈现出碳氢链性质，从而表现出较低的表面张力，随之产生较好的润湿性、乳化性、起泡性等。
如果表面活性剂浓度越低，而降低表面张力越显著，则表面活性越强，越容易形成正吸附。
因此，表面活性剂的表面活性大小，对于其实际应用有着重要的意义。
表面活性剂在溶液表界
降低表面张力
表面活性剂分子具有两亲性，一端亲水，另一端疏水，可以吸附在气-液或液-液 界面上，降低界面张力，使原本不溶的物质得以在表面活性剂的作用下形成乳浊 液或泡沫。
表面张力的大小反映了液体分子在界面上整齐排列的程度，表面张力越低，液体 分子在界面上排列越不整齐，越容易扩展，从而有助于物质的溶解和分散。
形成界面膜
01
当表面活性剂分子吸附在界面上 时，会形成一层分子膜，这层膜 具有稳定性，能够阻止液滴或泡 沫的合并和破裂。
02
在工业生产和日常生活中，利用 表面活性剂形成的界面膜可以起 到防腐蚀、防污、防水等作用， 例如涂层、涂料、润滑油等。
改变界面性质
表面活性剂分子在界面上的吸附可以 改变界面的物理性质，如表面黏度、 摩擦系数、光学性质等。
05
表面活性剂的发展趋势与 未来展望
高性能表面活性剂的研发
高分子表面活性剂
随着高分子化学的发展，高分子 表面活性剂的研发成为新的趋势， 其具有更好的界面活性、更低的 临界胶束浓度和更好的稳定性。
低温和高温表面活
性剂
针对不同温度环境下的应用需求， 研发低温和高温环境下仍能保持 良好性能的表面活性剂。
表面活性剂在溶液表界
目录 CONTENT
• 表面活性剂简介 • 表面活性剂在溶液表界的作用 • 表面活性剂在工业中的应用 • 表面活性剂对环境的影响 • 表面活性剂的发展趋势与未来展
望
01
表面活性剂简介
定义与分类
定义
表面活性剂是一种能够显著降低溶液 表面张力的物质，具有亲水基和疏水 基两部分组成的分子。
表面活性剂在油田开采中用于提高采油效率和降低采油成本。
详细描述
在油田开采过程中，表面活性剂可以用于增加采油量，提高采油效率。通过降低油水界面张力，表面活性剂能够 改善油藏的润湿性，提高原油的流动性，从而有助于提高采收率。此外，表面活性剂还可以用于油田污水处理和 酸化液制备等方面，降低采油成本。
第4章 表面活性剂在固液界面的吸附作用
4.1 固体自稀溶液中吸附的特点
4.1.2 稀溶液吸附 3.吸附量及其测定 (1)固体自溶液中的吸附量测定(浓差法)： 对于二组分稀溶液，一般的关系是：
n0 x2 2 x1 1 x2 m
式中，Δx2=x20-x2，x代表溶液中的摩尔分数，下标1 和2分别表示溶剂和溶质，下标0表示吸附前溶液的数量， n代表物质的量，m代表吸附剂的量。
10
4.1 固体自稀溶液中吸附的特点
4.1.1 固体表面特点 3. 固体表面的电性质 固体与液体接触后可因多种原因而使固体表面带 有某种电荷，原因如下： (1)电离作用 硅胶在弱酸性和碱性电解质中，表面硅酸电离而 使其带负电 活性炭表面的一些含氧基团在水中也可电离，在 中性介质中通常带负电
3
概述
吸附剂: 具有吸附能力的固体物质。 吸附质: 被吸附的物质。 在研究表面活件剂在固液界面吸附时通常把表面 活性剂叫做吸附质，固体叫做吸附剂。 注意: 吸附只发生在相界面上，被吸附的物质并 不进入到固体内部，否则就称为吸收。如镍-氢电 池中储氢材料对氢气的吸收等,而非简单的吸附。 物理吸附: 吸附剂与吸附质之间以范德华力相互 作用而发生的吸附。
132固体自稀溶液中吸附的特点固体表面特点低表面能固体和高表面能固体固体表面能mjm固体表面能mjm聚六氟丙烯18聚对苯二甲43聚四氟乙烯195石英325石蜡255氧化锡440聚乙烯355184010132固体自稀溶液中吸附的特点固体表面特点固体表面的电性质固体与液体接触后可因多种原因而使固体表面带有某种电荷原因如下
11
4.1 固体自稀溶液中吸附的特点
4.1.1 固体表面特点
3. 固体表面的电性质 (2)选择性吸附 有些固体优先自水吸附H+或OH-而使其带正电或 负电。
第四章 表面活性剂在溶液中的状态
芘的荧光Ⅲ峰/Ⅰ峰与胶团的形成
胶束的模型
胶团结构示意图 a-离子表面活性剂胶团 b-非离子表面活性剂胶团
离子型表面活性剂胶团的结构
• 胶束的内核
• 胶束的外壳
• 扩散双电层
胶团的内核
具有一个由疏水的碳氢链构成的类似于液态烃的
内核，约1～2.8nm。
邻近极性基一CH2一带有一定的极性，其周围仍有
当表面活性剂在溶液中的浓度为10倍于cmc或更高的 浓溶液中，胶团一般棒状。
Debye的腊肠式胶团
• 特点：
这种模型使大量的表面活性剂的碳氢链与水接触面积减小，有
更高的热力学稳定性。
表面活性剂的亲水基构成棒状胶团的外壳，而疏水的碳氢链构
成内核。 在有些表面活性剂溶液中这种棒状胶团还具有一定程度的柔顺 性，就象蚯蚓一样地运动。 水溶液中若有无机盐存在，即使表面活性剂的浓度不大，胶团 的形状也总是不对称的非球状而常是棒状的。
定义：胶束产生时溶液的浓度 符号：用CMC表示 特点：表面性质（稀溶液）增加不明显 胶体性质（浓溶液）逐渐增大
cmc愈小，表面活性愈高； cmc愈低，改变界面状态起到润湿、乳化、加溶、起 泡、洗涤等作用所需的表面活性剂浓度愈低； cmc是表面活性剂的—个重要物理化学参数
CMC与溶液物理化学性质的变化
形成结构的水分子存在，从而使得胶团内核中有较多
的渗透水。
胶团的外壳
• 胶团的外壳是指胶团与单体水溶液之间的一层区域。
外壳由胶团双电层的最内层stern层(或固定吸附层)
组成约0.2nm～0.3nm组成；
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，还包括水化层，胶
当溶液中形成胶束后溶
《表面活性剂化学》第四章习题
第四章表面活性剂溶液中的分子有序组合体一、选择题1. 表面活性剂在溶液中形成分子有序组合体的结果不包括以下哪项？（）A. 溶液粘度增加B. 溶液导电性增加C. 溶液表面张力降低D. 溶液的透明度增加2. 胶束是由表面活性剂分子在溶液中自发形成的球形结构，其亲水基团通常位于（）。
A. 内部B. 外部C. 表面D. 内部和外部3. 下列哪种因素是影响胶束形成的主要因素？（）A. 温度B. pH值C. 表面活性剂的浓度D. 所有上述因素4. 反胶束与胶束的主要区别在于：（）A. 反胶束在水中形成，胶束在油中形成B. 反胶束的亲水基团在外，胶束的亲油基团在外C. 反胶束的尺寸比胶束大D. 反胶束的形状是球形的，胶束的形状是棒状的5. 在表面活性剂溶液中，分子有序组合体的形成通常会导致以下哪种现象？（）A. 溶液的透明度增加B. 溶液的透明度降低C. 溶液的折射率增加D. 溶液的折射率降低二、填空题1. 表面活性剂在溶液中形成的分子有序组合体包括______、______和______等结构。
2. 胶束的形成是表面活性剂分子在溶液中达到一定浓度后，其______部分相互吸引，形成______结构的过程。
3. 反胶束是一种特殊的分子有序组合体，其______部分朝向溶剂，而______部分朝向内部空腔。
4. 分子有序组合体的形成受多种因素影响，其中______和______是两个关键因素。
5. 胶束的临界胶束浓度（CMC）是指表面活性剂在溶液中开始形成______的______浓度。
三、简答题1. 简述表面活性剂在溶液中形成分子有序组合体的过程，包括形成的原因、条件和结构类型。
2. 解释胶束的形成机制及其对溶液性质的影响，包括表面张力、粘度和导电性的变化。
3. 简述反胶束的结构特点及其在药物输送中的应用，包括其内部空腔的大小、形状和表面活性剂的选择。
4. 影响分子有序组合体形成的主要因素有哪些？请分别说明这些因素是如何影响吸附过程的。
(完整版)表面活性剂参考答案
表面活性剂作业题答案第一章绪论1.表面活性剂的结构特点及分类方法。
答：表面活性剂的分子结构包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。
由于它的分子中既有亲油基又有亲水基，所以，也称双亲化合物表面活性剂一般按离子的类型分类，即表面活性剂溶于水时，凡能离解成离子的叫做离子型表面活性剂，凡不能离解成离子的叫做非离子型表面活性剂。
而离子型表面活性剂按其在水中生成的表面活性离子种类，又可分为阴离子、阳离子和两性离子表面活性剂三大类。
此外还有一些特殊类型的表面活性剂，如元素表面活性剂、高分子表面活性剂和生物表面活性剂等。
2.请解释表面张力、表面活性剂、临界胶束浓度、浊点、Krafft点等概念。
表面张力是指垂直通过液体表面上任一单位长度、与液体面相切的，收缩表面的力。
表面活性剂是指在加入很少量时就能显著降低溶液的表面张力，改变体系界面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等一系列作用，以达到实际应用要求的物质。
表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度，称为临界胶团浓度或临界胶束浓度。
浊点（C. P值）：非离子表面活性剂的溶解度随温度升高而降低，溶液由澄清变混浊时的温度即浊点。
临界溶解温度（krafft点）：离子型表面活性剂的溶解度随温度的升高而增加，当温度增加到一定值时，溶液突然由浑浊变澄清，此时所对应的温度成为离子型表面活性剂的临界溶解温度。
3.表面活性剂有哪些基本作用？请分别作出解释。
1）润湿作用：表面活性剂能够降低界面张力，使接触角变小，增大液体对固体表面的润湿的这种作用。
2）乳化作用：表面活性剂能使互不相溶的两种液体形成具有一定稳定性的乳状液的这种作用。
3）分散作用：表面活性剂能使固体粒子分割成极细的微粒而分散悬浮在溶液中的这种作用，叫作分散作用。
4）起泡作用：含表面活性剂的水溶液在搅拌时会产生许多气泡，由于气体比液体的密度小，液体中的气泡会很快上升到液面，形成气泡聚集物（即泡沫），而纯水不会产生此种现象，表面活性剂的这种作用叫发泡作用。
《表面活性剂化学》题集
《表面活性剂化学》题集第一章绪论一、选择题1. 关于界面与表面的定义，下列哪项是正确的？（）A. 界面是指不同物质相接触的线，表面是指液体与气体接触的面B. 界面是指不同物质相接触的面，表面是指液体与气体接触的线C. 界面是指不同物质相接触的面，表面是指液体与气体接触的面D. 界面和表面都是指液体与气体接触的面2. 表面张力是以下哪个现象的表现？（）A. 液体表面层的分子受到向内的吸引力大于向外的吸引力B. 液体表面层的分子受到向外的吸引力大于向内的吸引力C. 液体表面层的分子受到均匀的吸引力D. 液体表面层的分子受到均匀的排斥力3. 下列哪种物质不属于表面活性剂？（）A. 肥皂B. 洗发水中的活性成分C. 食盐D. 洗洁精4. 表面活性剂的HLB值代表的是：（）A. 氢键长度B. 氢键能量C. 亲水亲油平衡D. 氢键数量5. 关于表面活性剂的活性，以下哪项描述是正确的？（）A. 表面活性剂的活性与其分子量成正比B. 表面活性剂的活性与其分子量成反比C. 表面活性剂的活性与其分子结构无关D. 表面活性剂的活性取决于其在界面上的吸附能力二、填空题1. 界面是指两种不同______相互接触的区域，表面是指液体与气体接触时在液体表面形成的一个______薄层。
2. 表面张力是液体表面层的分子间作用力______液体内部，使液体表面具有______收缩的趋势。
3. 表面活性剂是一类能够显著降低液体表面张力的物质，其分子结构通常具有一个或多个______和一个或多个______。
4. 表面活性剂的HLB值反映了其分子的______程度，HLB值越高，亲水性越______，HLB值越低，亲油性越______。
5. 表面活性剂在生活和工业中有广泛的应用，如______、______、______等。
三、简答题1. 请简述界面张力与表面张力的区别。
2. 为什么液体表面层的分子会表现出比内部分子更大的相互作用力？3. 简述表面活性剂如何通过改变分子结构来降低液体表面张力。
《表面活性剂》第四章-阴离子表面活性剂(转)
④反应压力的影响 使用三氯化铝作催化剂时不存在催化剂
的汽化问题，但从操作方便上考虑多采用 微负压下反应
抚顺石化公司洗涤剂化工厂年产烷基苯 10万吨、烯烃7.5万吨
抚顺洗涤剂化学厂年产烷基苯7.2万吨、 脂肪醇5万吨
§4.2.3 烷基芳烃的磺化
§4.2.3.1 烷基苯磺化机理 (1)、磺化试剂
反之，碳原子数越多，烷基链越长，疏 水性越强，越难溶解。(见P76图4-1)
§4.2.1.2 表面张力
随着直链烷基苯磺酸钠烷基碳原子数的 增加，表面张力值呈下降趋势。(图4-2)
这里所指的表面张力是表面活性剂浓度 高于CMC时溶液的表面张力。
§4.2.1.3 润湿力
随着直链烷基苯磺酸钠烷基碳原子数的 增加，表面活性剂的润湿力呈下降趋势。 （图4-5）
及生产方法 3、了解各类阴离子表面活性剂的应用
§4.1 阴离子表面活性剂概述
§4.1 阴离子表面活性剂的分类 §4.2 磺酸基引入方法
阴离子表面活性剂的特性
1）溶解度随温度的变化存在明显的转折点，即 在较低的一段温度范围内溶解度随温度上升非常 缓慢，当温度上升到某一定值时溶解度随温度上 升而迅速增大，这个温度叫做表面活性剂的克拉 夫点（Krafft point)。一般离子型表面活性剂 都有Krafft点。
5）在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚 氧丙烯链可改善其在有机溶剂中的溶解 性，但同时也降低了其生物降解性。
6）羧酸盐在酸中易析出自由羧酸，硫酸盐 在酸中可发生自催化作用迅速分解，其 他类型阴离子表面活性剂在一般条件下 是稳定的。
7）阴离子表面活性剂是家用洗涤剂、工业 洗涤剂、干洗剂和润湿剂的重要成分。
生产能力年递增6-7%。
表面活性剂在溶液中的胶团化
表面活性剂在溶液中的胶团化∙类别：纳米材料加工∙作者：∙关键词：表面活性剂∙【内容】∙一、表面活性剂溶液的胶团化过程表面活性剂在溶液中分散，当达到一定浓度时，表面活性剂分子会从单体(单个离子或分子)缔合成为胶态聚集物，形成胶团。
溶液性质随之发生突变，此时的浓度，即形成胶团时的浓度，称为临界胶团浓度(c ri t ic al mi c el le co nc e nt ra t io n，简写为C MC)，表面活性剂形成胶团的过程称为胶团化作用。
表面活性剂随水溶液的浓度变化在溶液中形成胶团有一个变化的过程，如图1所示。
当溶液中表面活性剂浓度极低时即极稀溶液时，空气和水几乎是直接接触着，水的表面张力下降不多，接近纯水状态，水中只有不多的表面活性剂分子，如图1(a)。
当稍微增加表面活性剂的浓度时，表面活性剂分子就会很快聚集到水面，其对水的遮盖使水和空气的接触减少，溶液的表面张力急剧下降。
而在水中的表面活性剂有一部分聚集在一起，这些表面活性剂的憎水基互相靠在一起，开始形成小胶团，如图1(b)所示。
随着表面活性剂浓度逐渐增加，当表面活性剂的溶液达到饱和吸附时，液面开始形成紧密排列的单分子膜，如图1(c)所示。
当溶液的浓度达到表面活性剂的胶团浓度时，溶液的表面张力降至最低值。
如果在溶液的浓度达到临界胶团浓度之后，再继续增加表面活性剂，虽然溶液的浓度增加，但溶液的表面张力几乎不再下降，此时溶液中的胶团数目和聚集数增加，溶液体系是由胶团组成的，纳米粉体合成所利用的微反应器就是此时的胶团，然后体系渐渐向形成液晶状态变化。
图1表面活性剂的胶团化过程表面活性剂的水溶液在浓度达到C MC时，表面活性剂会随其浓度的增加形成胶团，这一现象体现在表面活性剂的表面张力与浓度曲线(r-1g c曲线)上出现转折点，而溶液的其他物理化学性质出现非理想性。
对于离子型表面活性剂，其形成的胶团带有较高的电荷，由于静电引力的作用，在胶团周围会吸引_些反离子，使一部分正、负电荷互相抵消。
第四章 表面活性剂(一)
3. 硅化合物类：如下所示的聚硅氧烷链疏水性很突出
H3C
CH3 CH3
C Si
(O
CH3 CH3
CH3
Si )4
CH3
非极性基团：
1. 最常见的是8－18碳的直链烷烃，或环烃等
如 C17H35－，R－
等
2. 全氟表面活性剂：将上述碳氢链中的氢原子全部用 氟原子取代即可。其疏水作用强于碳氢链，其水溶液 表面张力可低至20mN/m以下
能溶解相当量的不溶（或不易溶）于水的有机物质。如果是 无机盐水溶液，一般由于“盐析”作用，浓度增加易使其溶 解有机物的能力减小，而表面活性剂电解质则相反，溶解有 机物的能力随浓度上升。
图4-7 (CH3)2N— —N=N—
图4-8 染料“AB黄”在表面活性剂 C12H25SO3H水溶液中的溶量 S(25℃)
第四章（Ⅰ） 表面活性剂
曲线1是表面张力随浓度增
加而稍有上升。（NaCl、
1
KNO3、HCl等）
曲线2是表面张力随浓度增
加而缓慢下降。（乙醇、丁
2
醇、醋酸等）
曲线3是表面张力在稀溶液
3
范围内随浓度的增加而积剧
下降，表面张力降至一定程
度后便下降很慢，或基本不
浓度
下降.（表面活性剂）
图4-1 水溶液浓度与表面张力的关系
这一概念上世纪初由ＭcBain提出，1925年当ＭcBain在 伦敦的一个学术会议上提出肥皂这类物质的溶液含有导电的 胶体电解质，并且是严格的热力学稳定体系时，当时的会议 主席竟然以“胡说”的无理言辞代替了讨论。当然科学的历 史证明了McBain的正确。
临界胶束浓度 ( CMC ) (Critical Micelle Concentration)
图4-10表面活性剂分子结构示意图
这就是通常见到的Gibbs等温吸附方程近似式
Γ (1) 2
1 RT
d
( d ln C2
)T
C2 RT
d
( d C2
)T
Γ
C RT
(
d
dC
)T
• 需要说明几点：
• ①此公式由相平衡推出，因此一切量是平衡量；
• ②此公式由相平衡推出，对具体相没有限制，因此可应 用于任何界面；
• ③对于具体何种溶质无限制；
图4-21十二烷基硫酸钠吸附等温线
图4-23十二烷基硫酸钠分子表面吸附状态示意图
第六节 铺展
一、黏附与内聚
图4-24 （A）内聚与(B)黏附示意图
GPTS WAA 2 A
WBB 2 B GPT S WAB ( A B ) AB
式中 WAB为黏附功，反映了不同相分子（A与B）间作用力的大小。
图4－16 加溶作用的几种可能方式示意图
第五节 界面上的吸附现象
• 一、Gibbs吸附公式
• Gibbs公式是从相平衡推导出来的吸附方程，这个公式 的推导没有对相平衡体系有任何特定要求，因此可应用 于任何物质在任何界面或表面吸附过程。
d
i
nis A
d i
i
Γi d i
• 表面相就是即非α 相性质又非β 相的性质。
四、增溶作用（solubilization）
• 所谓加溶（或增溶）作用是表面活性剂溶液对于不溶性 或微溶性物质溶解能力突然增加的现象。
图4－15 2－硝基二苯胺的溶解度
随月桂酸钾浓度的变化
• 实验发现，加溶作用在水溶液中以四种方式出现，而且加溶 方式取决于被加溶物的化学性质。
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三、 混合胶束对CMC的影响
由于协同效应，混合使用时其CMC较单一 表面活性剂低
第五节 表面活性剂的非水溶液与反胶束
一 、表面活性剂的非水溶液中的界面性质 1、气-液界面 油溶性表面活性剂不会吸附在气－液界面上，即不会 降低非极性有机溶剂的表面张力-无表面活性现象。但氟 表面活性剂，由于它既疏水又疏油而能吸附于非极性有机 溶剂的气-液界面，故而能降低表面张力，即表现出表面 活性现象。
当表面活性剂在溶液中的浓度为10倍于cmc或更高的 浓溶液中，胶团一般棒状。
Debye的腊肠式胶团
• 特点：
这种模型使大量的表面活性剂的碳氢链与水接触面积减小，有
更高的热力学稳定性。
表面活性剂的亲水基构成棒状胶团的外壳，而疏水的碳氢链构
成内核。 在有些表面活性剂溶液中这种棒状胶团还具有一定程度的柔顺 性，就象蚯蚓一样地运动。 水溶液中若有无机盐存在，即使表面活性剂的浓度不大，胶团 的形状也总是不对称的非球状而常是棒状的。
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
指甲油
1 消毒杀菌
2 腈纶匀染剂
③表面活性剂有序组合体的一个重要意义是在生命科
学中的应用。
特点:二维无限性和一维有限性。 一、聚集体尺寸在平面方向可以变化，而厚度是有限定
的，它受成膜分子长度的限制，不可能大于两倍分子伸
长长度。
二、成膜分子在膜面的二维空间内能够比较自由地运动，
而在垂直于膜面的方向则受到限制。
囊泡
磷脂所形成的椭球形、球形、单Fra bibliotek或多室的封闭双层结构
团的外壳并非一个光滑的面，而是一个“粗糙”不平
的面。
扩散双电层
离子型表面活性剂胶团为保持其电中性，在胶团外
壳的外部还存在一层由反离子组成的扩散双电层。
扩散双电层的厚度随溶液中离子强度的增加而减少。
非离子型表面活性剂胶团结构
• 非离子表面活性剂胶团
• 1)胶团内核由碳氢链
组成类似液态烃的内核。
• 2)胶团的外壳由柔顺的
聚氧乙烯链及与醚键原
子相结合的水构成，无
双电层结构。
非离子型表面活性剂胶团模型
胶团形成的机理
表面活性剂在其溶液浓度低于cmc时，以单分子状态 吸附于溶液表面，使界面自由能减少。 当浓度达到cmc时，由于表面活性剂在溶液表面的吸 附达到饱和状态，而溶液内部的表面活性剂为了减少界 面自由能，从水中逃逸的途径只能是形成缔合物—胶团。
当溶液中形成胶束后溶
液的性质如渗透压、界 面张力、摩尔电导等都 存在突变现象。
离子型表面活性剂水溶液的电导率
烷基磺酸钠水溶液电导率与浓度的关系
表面活性剂水溶液对有机物的增溶
脂肪酸钾对染料(1—邻甲苯基偶氮—β－萘酚)的加溶 1一CH3(CH2)6COOK；2一CH3(CH2)8COOK； 3一CH3(CH2)10COOK；4一CH3(CH2)12COOK
棒状胶团的六角束
形成棒状胶团的六角束。
随着表面活性浓度继续增加，棒状胶团还可以聚集成束，
棒状胶团六角束
双分子层（层状）胶团
当表面活性剂的浓度更大时就会形成巨大的双分子
层状胶团。
层状胶团的研究中处于重要地位
①双分子层处于正胶团和反胶团的中间地位；
②许多表面活性剂分子聚集结构是以双分子层为基元
构成的；
3 抗静电剂
食品加工 印染 金属加工 电镀
4 矿物浮选剂
5 相转移催化剂 6 织物柔软剂
采矿
采油
表面活性剂在各化工行业的分布图
洗涤剂 皮革 纺织 矿业 化妆品 食品 金属 造纸 其他
表面活性剂发展的现存问题
品种单一、数量少 “散、乱、小” 专用性助剂少 环保型产品的开发与应用力度不够
第四章 表面活性剂在溶液中的状态
单室和多室囊泡的示意图
单室只有一个封闭双层包围着水相。多室囊泡有多 个封闭双层环环套装，各双层间也为水相。
胶束的大小
用表面活性剂分子或离子的聚集数来表示
利用光散射法测定 CMC越小，形成的胶束相对分子质量越大
离子型胶束小
非离子型胶束大
意义：聚集数越大，乳化、分散、增溶、洗涤等作用效果越好。
第四节 表面活性剂化学结构与临界胶束浓度
第三节 胶束的形状、大小及其影响
胶束的形状
McBain小胶团
在浓度小于cmc时，表面活性剂分子或离子就已 可能缔合成小胶团。
在cmc以下时可能形成的McBain小胶团
Hartly的球型胶团
cmc-10cmc时，而且没有其他添加剂及加溶物的溶液中
胶团大多呈球状，其聚集数n为30～40。
Debye的棒状胶团
第二节 临界胶束浓度
定义：胶束产生时溶液的浓度 符号：用CMC表示 特点：表面性质（稀溶液）增加不明显 胶体性质（浓溶液）逐渐增大
cmc愈小，表面活性愈高； cmc愈低，改变界面状态起到润湿、乳化、加溶、起 泡、洗涤等作用所需的表面活性剂浓度愈低； cmc是表面活性剂的—个重要物理化学参数
CMC与溶液物理化学性质的变化
芘的荧光Ⅲ峰/Ⅰ峰与胶团的形成
胶束的模型
胶团结构示意图 a-离子表面活性剂胶团 b-非离子表面活性剂胶团
离子型表面活性剂胶团的结构
• 胶束的内核
• 胶束的外壳
• 扩散双电层
胶团的内核
具有一个由疏水的碳氢链构成的类似于液态烃的
内核，约1～2.8nm。
邻近极性基一CH2一带有一定的极性，其周围仍有
2、液-液界面
油溶性表面活性剂对油溶剂虽然没有表面活性，但对
油－水界面却表现出良好的界面活性，故油溶性表面活性
剂可用作油包水型乳化剂。 3、液-固界面 使用离子型油溶性表面活性剂可将固体氧化物、无 机盐、炭黑等分散于非极性有机溶剂中，二辛基磺基琥珀 酸钠即为这种良好的分散剂。
二 反胶束结构
非水溶液中的反胶团模型
一、 疏水基的影响
1、疏水基链长 lgCMC=A-Bm 2、支链 CMC 3、链的饱和程度 CMC 4、苯环的出现 CMC 5、羟基 CMC 6、聚氧丙烯基 CMC 7、F原子 CMC
二、亲水基团的影响
1、亲水基极性 —COO- > —SO3- > —SO42、亲水基位置 位于中间的CMC大 3、-（EO）-增加CMC减小 离子性表面活性剂的cmc≈两性离子表面活性剂>非离子 表面活性剂 离子表面活性剂中亲水基团的变化对其cmc影响不大。
临界胶束浓度的测定方法
1. 表面张力法
棕榈酸钠水溶液的表面张力与浓度对数的关系曲线
优点：
简单方便，对各种不同类型的表面活性剂均适用，
灵敏度不受表面活性剂种类、活性高低、无机盐和浓
度高低等因素的干扰。
缺点：
极性有机物微量杂质往往会使γ-lgc曲线最低值，不易确 定转折点，所以必须对表面活性剂进行提纯后再进行测定
• 非离子表面活性剂用的染料：嚬哪氰醇氯化物，四碘蛍
光素，碘及苯并红紫4B等。
• 缺点：染料的加入对临界胶团浓度较小的表面活性剂有
较大影响。对于表面活性剂溶液中含盐或醇较多者此法
不适合，cmc不易确定。
5. 光散射法
光散射法是基于表面活性剂在其水溶液中的浓 度大于临界胶团后会形成胶团，胶团是几十个 或更多的表面活性剂分子或离子的缔合物、对 光有较强的散射作用。从光散射-浓度曲线的 转折点可测出临界胶束浓度。
• 水溶液 • 非水溶液
第一节 有序组合体与有序溶液
亲 油 基 亲水基
吸附现象
含义: 表面活性剂分子在稀溶液中，从体相 内移动到界面，并在界面做定向排列
的现象。
特点：自发的
胶束现象
有序溶液
1、界面吸附和胶束的形成使得表面活性剂 分子从无序变成有序状态 2、 随着胶束的增多，溶液黏度增大，增 溶、乳化、分散等能力增大 3、溶液透明
二壬基萘磺酸钙在十二烷溶液中的反胶团
反胶团有以下特征：
①反胶团的聚集数和尺寸都比较小，聚集数常在10左右， 有时只由几个单体聚集而成； ②反胶团形态，也不像在水溶液中那样变化多端，主要 是球形。 试验方法：一般也常用于非水溶液中，光散射、超离心 沉降、粘度-扩散法研究胶团的大小。
形成结构的水分子存在，从而使得胶团内核中有较多
的渗透水。
胶团的外壳
• 胶团的外壳是指胶团与单体水溶液之间的一层区域。
外壳由胶团双电层的最内层stern层(或固定吸附层)
组成约0.2nm～0.3nm组成；
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，还包括水化层，胶
2. 电导法
3. 增溶作用法
非极性有机物例如烃类在稀表面 活性剂溶液中一般不溶解，当表 面活性剂的浓度超过cmc后，使
不溶于水的烃类的浓度剧增，使
溶液变清。
4. 染料法
氯化嚬哪醇在月桂酸钠水溶液中的吸光度与月桂酸钠浓度的关系曲线
• 阴离子表面活性剂常用的染料：嚬哪氰醇、碱性蕊香红
G；
• 阳离子表面活性剂用的染料：曙红，荧光黄。