表面活性剂物理化学
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的流体相行为与相图
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的流体相行为与相图表面活性剂是一类具有独特化学结构的物质，能够在溶液中降低表面或界面的张力。
在物理化学教案中，了解表面活性剂的流体相行为与相图对理解其性质和应用具有重要意义。
本文将重点探讨表面活性剂流体相行为与相图的相关知识。
一、表面活性剂的流体相行为表面活性剂溶液的流体相行为受到多种因素的影响，包括浓度、温度和添加剂等。
1. 浓度对流体相行为的影响表面活性剂在溶液中的浓度越高，其分子之间的相互作用力越强，从而形成更加稳定的胶束结构。
当浓度较低时，表面活性剂的主要形式是游离形式，分子间相互作用较弱。
随着浓度的升高，表面活性剂会形成胶束结构，其中疏水部分相互聚集在一起，疏水尾部分则朝向溶液中心。
2. 温度对流体相行为的影响温度是影响表面活性剂流体相行为的重要因素之一。
一般而言，随着温度的升高，表面活性剂的胶束形成能力增强，胶束的临界胶束浓度（CMC）降低。
这是因为温度升高会增加分子间的热运动能量，使得表面活性剂分子更容易形成胶束结构。
3. 添加剂对流体相行为的影响在表面活性剂溶液中添加其他物质，如盐类、有机溶剂或聚合物等，会对其流体相行为产生影响。
一些添加剂可以改变表面活性剂溶液的粘度、表面张力和胶束结构，从而改变其性能。
例如，添加盐类可以增加表面活性剂的胶束的聚集数，从而影响其分散能力和稳定性。
二、表面活性剂的相图相图可以用来描述物质在不同温度、浓度条件下的相态转变关系，对于研究表面活性剂的流体相行为十分重要。
1. 温度-浓度相图温度-浓度相图是描述表面活性剂在不同温度和浓度条件下的相行为的图表。
在相图中，一般会标出临界胶束浓度（CMC）和临界胶束温度（CMT），它们分别表示表面活性剂形成胶束结构的浓度和温度。
通过相图的分析，可以确定表面活性剂的溶解度、胶束临界浓度等重要参数。
2. 稳定性相图稳定性相图描述了表面活性剂溶液在不同条件下的稳定性。
稳定性可以通过浊度、胶束直径、胶束电荷等参数来定义。
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的吸附与吸附动力学
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的吸附与吸附动力学表面活性剂的吸附与吸附动力学表面活性剂是一类能够在液体表面或液体与固体界面活跃积聚的分子，它们能够显著降低液体的表面或界面能，改变液体的性能和行为。
在化学教案中，学习表面活性剂的吸附与吸附动力学是非常重要的。
本文将从理论与实际应用两个方面，详细讨论表面活性剂的吸附特性以及相关的吸附动力学过程。
一、表面活性剂的吸附特性1. 表面活性剂的吸附现象在液体表面或液体与固体界面上，表面活性剂能够积聚并形成一个吸附膜。
这种吸附现象是由于表面活性剂分子的两个部分具有亲水性和疏水性，同时受到表面张力和胶束形成的影响。
表面活性剂的亲水性基团能够与水分子形成氢键，而疏水性基团则倾向于与油脂分子或固体表面发生疏水作用。
2. 吸附等温线与吸附量吸附等温线是描述表面活性剂吸附过程的一种图形表示。
它反映了吸附剂浓度与吸附剂在界面上的浓度之间的关系。
吸附等温线可以分为不可逆吸附、可逆吸附和亲和吸附等几种类型。
吸附量指的是单位面积或体积上表面活性剂的质量或摩尔浓度。
3. Langmuir吸附模型Langmuir吸附模型是最常用的描述表面活性剂吸附特性的模型之一。
该模型假设吸附在固体表面上的表面活性剂分子与其他表面活性剂分子无相互作用，并且吸附速率与脱附速率相等。
根据该模型，吸附等温线呈现出一个饱和吸附的曲线。
二、表面活性剂的吸附动力学1. 吸附速率与扩散表面活性剂吸附动力学过程中，吸附速率和脱附速率是非常重要的参数。
吸附速率受到扩散的影响，它可以通过Fick扩散定律来表达。
Fick扩散定律描述了物质在浓度梯度下的传输速率，即吸附剂分子自由扩散到界面上的速度。
2. 吸附动力学理论Michaelis-Menten动力学模型是描述表面活性剂吸附动力学过程的一种常用模型。
该模型假设表面活性剂在界面上的吸附速率与吸附剂分子浓度之间存在一个饱和性关系，且吸附速率正比于吸附剂分子与界面的亲和力。
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的乳化与分散机制
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的乳化与分散机制表面活性剂是一类具有特殊功能的化学物质，其能够在液体表面降低表面张力并改变液体的分散性质。
在物理化学教学中，研究表面活性剂的乳化与分散机制是非常重要的内容。
本文将从表面活性剂的定义、乳化与分散的概念入手，叙述表面活性剂的乳化与分散机制。
表面活性剂，也被称为界面活性剂，是一类分子具有疏水基团和亲水基团的化合物。
疏水基团通常是碳氢链，而亲水基团可以是羧酸、羟基、胺基等。
由于表面活性剂的这种特殊结构，它们能够积聚在液体表面形成一个有机颗粒层，将液体表面张力降低，同时能够形成胶束结构。
乳化是指将两种互不溶的液体通过添加表面活性剂使其形成一种均匀分散相的过程。
例如，将水和油混合后，由于它们的互不相溶性，两者很快会分层，无法形成均匀的混合相。
但是如果加入表面活性剂，它们能够在分子水平上与水和油两相相互作用，形成胶束结构，使水和油能够均匀分散在一起，形成乳液。
具体来说，当表面活性剂的疏水基团与油相结合，亲水基团与水相结合时，胶束结构就形成了，并且胶束能够将油分子包裹在内部，使其均匀分散在水相中。
分散是指将固体颗粒分散在液体中的过程。
表面活性剂也能够发挥分散剂的作用，将固体颗粒分散在液体中形成悬浮液。
表面活性剂在分散过程中的机制类似于乳化。
当固体颗粒与表面活性剂发生相互作用时，表面活性剂的疏水基团会与固体颗粒表面发生作用，同时亲水基团与液体相互作用，使固体颗粒能够均匀地分散在液体中。
表面活性剂的乳化与分散机制可以通过物理化学的原理来解释。
表面活性剂能够在液体表面形成有机颗粒层，使液体的表面张力降低。
这是因为在表面活性剂吸附在液体界面时，疏水基团朝向液体内部，亲水基团朝向外部，并与其他表面活性剂分子形成相互作用。
这种有机颗粒层改变了液体的分子排列，从而降低了表面张力。
在乳化与分散过程中，表面活性剂的特殊结构使其能够与不同相的分子相互作用，同时通过胶束结构将互不相容的相分散在一起。
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的表面改性与功能化
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的表面改性与功能化在表面活性剂物理化学教案中，表面活性剂的表面改性与功能化是一个重要的研究领域。
通过对表面活性剂的表面进行改性和功能化，可以调控其物化性质，提高其应用性能和功能。
一、表面活性剂的表面改性1. 表面活性剂的化学改性表面活性剂的表面改性可以通过引入不同的官能团来实现。
例如，可以通过在表面活性剂的分子结构中引入疏水基团或亲水基团，改变其亲水亲油特性。
还可以通过引入功能性基团，如氧化剂、还原剂、羟基、羰基等，赋予表面活性剂更广泛的应用。
2. 表面活性剂的物理改性在物理改性中，通常通过改变表面活性剂的温度、pH值、浓度、离子强度等条件来实现。
例如，可以通过改变温度来控制表面活性剂的胶束形态和尺寸，从而调节其表面张力和稳定性。
另外，通过调节表面活性剂的pH值和离子强度，还可以实现其胶束和胶团的聚集和解聚，进一步改变其性质和应用。
二、表面活性剂的功能化1. 表面活性剂的乳化性能表面活性剂具有良好的乳化性能，可以将两种不相溶的液体均匀分散在一起，形成乳液。
通过改变表面活性剂的类型、浓度、温度等条件，可以调节其乳化性能。
乳化液具有较大的比表面积和界面能量，广泛应用于化妆品、食品、油漆等领域。
2. 表面活性剂的增溶性能表面活性剂具有良好的增溶性能，可以将两种不相溶的溶液相互溶解。
通过改变表面活性剂的浓度和比例，可以调节其增溶性能。
增溶剂常用于纺织染料、油田开发等领域。
3. 表面活性剂的分散性能表面活性剂具有良好的分散性能，可以将固体颗粒均匀分散在液体介质中。
通过改变表面活性剂的类型、浓度、pH值等条件，可以调节其分散性能。
分散剂广泛应用于涂料、陶瓷、纳米材料等领域。
4. 表面活性剂的抗静电性能表面活性剂具有良好的抗静电性能，可以减少或防止静电的产生和积累。
通过添加表面活性剂，可以改善材料的导电性能和抗静电性能。
抗静电剂广泛应用于塑料、涂料、纺织品等领域。
三、表面活性剂的应用领域1. 日化产品领域表面活性剂作为洗涤剂、洁面剂、洗发水等个人护理品的重要成分，可以提供良好的清洁、去污和起泡性能。
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的泡沫稳定性与抗泡性
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的泡沫稳定性与抗泡性随着科学技术的发展，表面活性剂在日常生活和各个行业中的应用越来越广泛。
表面活性剂是一类物质，具有较强的吸湿性和界面活性，可以降低液体的表面张力，改变液体与固体或气体之间相互作用的性质。
本文将针对表面活性剂的泡沫稳定性与抗泡性进行探讨。
一、泡沫稳定性的基本概念与表征方法泡沫稳定性是指泡沫在一定时间内能维持其完整性的能力。
表征泡沫稳定性的常用指标包括持久时间、液体排液速率和泡沫半径等。
持久时间是指泡沫的存在时间长短，液体排液速率是指泡沫内液体渗透到外部的速率，泡沫半径则表征了泡沫的大小。
二、影响泡沫稳定性的因素1. 表面活性剂的浓度：适量的表面活性剂可以增加泡沫的稳定性，过量的表面活性剂则会导致泡沫破裂。
2. 表面活性剂的类型：不同类型的表面活性剂对泡沫稳定性的影响不同。
阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂具有较好的泡沫稳定性，而阳离子表面活性剂的泡沫稳定性较差。
3. 温度：温度的升高一般会降低泡沫的稳定性。
4. pH值：酸性和碱性条件下的泡沫稳定性均较差，而中性条件下的泡沫稳定性较好。
5. 其他添加剂的存在：一些添加剂，如盐类或有机溶剂，可以显著影响泡沫的稳定性。
三、提高泡沫稳定性的方法1. 增加表面活性剂的浓度：适量的表面活性剂浓度可以提高泡沫的稳定性。
但是，过量的表面活性剂反而会导致泡沫的破裂。
2. 选择合适的表面活性剂类型：不同类型的表面活性剂对泡沫稳定性有不同的影响，选择合适的表面活性剂可以增强泡沫的稳定性。
3. 调整环境条件：适当的温度和pH值可以提高泡沫的稳定性。
此外，通过添加适量的盐类或有机溶剂，也可以改善泡沫的稳定性。
四、表面活性剂的抗泡性概念与评价方法抗泡性是指表面活性剂抑制泡沫形成的能力。
评价表面活性剂的抗泡性可以通过泡沫抑制才能、泡沫高度和泡沫半径等指标来进行。
五、影响表面活性剂抗泡性的因素1. 表面活性剂的浓度：适量的表面活性剂浓度可以有效抑制泡沫的形成，而过量的表面活性剂则会导致泡沫的产生。
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的表面电荷与电化学性质
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的表面电荷与电化学性质表面活性剂是一类广泛应用于日常生活和工业生产中的化学物质。
在这个教案中，我们将重点探讨表面活性剂的表面电荷和电化学性质。
了解这方面的知识对于理解表面活性剂的功能和应用至关重要。
一、表面活性剂的表面电荷表面活性剂是由亲水基团和疏水基团构成的分子。
亲水基团喜欢水，而疏水基团则排斥水。
由于这种结构特点，表面活性剂分子在水中会发生聚集现象。
在水溶液中，表面活性剂分子会形成胶束结构。
这是因为亲水基团朝向水相，而疏水基团则朝向胶束内部。
胶束结构中，表面活性剂分子的疏水基团相互靠拢，形成一个疏水核心。
亲水基团则散布在疏水核心的周围，并与周围的水分子发生作用。
这种结构中，表面活性剂分子的疏水基团被称为“疏水尾”，而亲水基团则被称为“亲水头”。
在胶束结构中，表面活性剂分子存在表面电荷。
亲水头与胶束周围的水分子发生氢键作用，形成一个带正电荷的区域。
同样，疏水尾也会与周围的水分子发生作用，形成一个带负电荷的区域。
因此，整个胶束分子具有正负电荷分布，这赋予了表面活性剂独特的表面电荷性质。
二、表面活性剂的电化学性质由于表面活性剂具有表面电荷，因此它们在电化学系统中表现出一些特殊的性质。
以下是一些与表面活性剂的电化学性质相关的重要概念：1. 界面电势界面电势是指表面活性剂分子所处界面的电势差。
由于表面活性剂分子的正负电荷分布，界面电势对于界面的稳定性和表面活性剂的功能起到重要作用。
界面电势的大小取决于表面活性剂浓度、pH值等因素。
2. 表面张力由于表面活性剂分子的存在，水溶液的表面张力会发生改变。
表面活性剂分子在液体表面形成胶束结构，降低了液体表面的张力。
这种现象使得表面活性剂广泛应用于液体界面的稳定剂和乳化剂。
3. 电泳电泳是指在电场作用下，带表面电荷的颗粒或分子在液体中运动的现象。
表面活性剂分子通过调控电离度和溶解度，可以影响电泳过程中颗粒的运动方向和速度。
这在电泳分离和分析中具有重要意义。
物理化学(中国药科大学) 表面活性剂及其作用
CH3 | R-N-HCl
叔胺盐
|
CH3 CH3 |
R-N+-CH3Cl- 季胺盐
|
CHh 3
7
两性表面活性剂
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型
CH3 |
R-N+-CH2COO| CH3
甜菜碱型
h
8
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
当矿砂表面有5%被捕 集剂覆盖时，就使表面产 生憎水性，它会附在气泡 上一起升到液面，便于收 集。
选择合适的捕集剂， 使它的亲水基团只吸在矿 砂的表面，憎水基朝向水。
h
37
矿物
h
38
增溶作用
一些非极性的碳氢化合物在水中的溶解
度很小，但在浓度达到或超过临界胶束浓度
的表面活性剂溶液中却能溶解它们，形成完
HLB 38.7 21.1 19.1 9.4 6.8 2.4 2.1 1.9 1.3 0.5
憎水基团 －CH －CH2 －CH3
－(CH2－CH2－O) － －(CH2－CH2－CH－O)
h
HLB -0.475
-0.475 0.33 -0.15
12
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×100/5
O/W乳化剂
h
15
三、胶束和临界胶束浓度
（一）胶束的形成和临界胶束浓度
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，形成聚集体，
使憎水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体
称为胶束。
随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可
华东理工大学《物理化学》课件15.9 表面活性剂、兰缪尔吸附等温式(新)
铺展润湿过程
G As 液,固 气,液 气,固 def 液,固 气,液 气,固 G / As
4.不溶性单分子膜
（1）-As关系
膜天平示意图
（2）LB膜
（3）双层膜和囊泡
X膜 Z膜 Y膜
（4）膜的表面结构
18-Ar-18,2Br-1的LB膜 的AFM图象
尺度/
在水溶液中 亲水基团为 阴离子，主 要有：羧酸 盐，硫酸酯 盐，磺酸盐 磷酸酯盐、 脂肪酰-肽 缩合物等。
在水溶液中 亲水基团既 有阳离子， 主要为铵盐 和季铵盐又 有阴离子， 如羧酸盐， 硫酸酯盐， 磺酸盐等。
在水溶液中 不电离，主 要由聚环氧 烷基构成， 还有一部分 多醇为基础 结构。
2.胶束和临界胶束浓度
尔吸附等温式中的吸附系数b；(2) CHCl3(g)的平衡压力为
6.667kPa时的吸附量 (STP)。(3) 如何用作图法检验此吸附是
否确属兰缪尔吸附。
解： (1)
bp 1 bp
b
p
82.5
13.375 93.8
82.5
k
Pa1
0.546 kPa1
例：在273.15 K时测定吸附质 CHCl3(g)在活性炭上的吸附作 用。当 CHCl3(g) 的平衡压力为13.375 kPa 及吸附达饱和时， 每克活性炭吸附 CHCl3(g) 的量分别为82.5 cm3 (STP)和93.8 cm3 (STP)。设该吸附服从兰缪尔吸附等温式，试求：(1) 兰缪
"for his discoveries and investigations in surface
chemistry”
1903年毕业于哥伦比亚大学矿业学院。留学德 国，师从能斯特。1906年获哥丁根大学博士学 位。
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的化学结构与功能
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的化学结构与功能导言表面活性剂是一类广泛应用于日常生活和工业生产中的化学物质。
它们具有特殊的化学结构和功能，能够在液体界面上降低表面张力，使液体能够更好地湿润固体表面，同时还能够起到乳化、分散、增稠等作用，广泛用于洗涤剂、个人护理品、油漆、农药等众多领域。
本教案将深入探讨表面活性剂的化学结构与功能，并引导学生进行实验与探究，加深对表面活性剂的理解。
一、表面活性剂的定义和分类1. 表面活性剂的定义：表面活性剂（又称表面活性物质或界面活性剂）是一类能够在液体表面或液体-固体界面降低表面张力的物质。
2. 表面活性剂的分类：a. 根据表面活性基团的性质：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。
b. 根据表面活性剂分子中含有的亲水基团和亲油基团的数量关系：亲水型表面活性剂、亲油型表面活性剂和两性型表面活性剂。
二、表面活性剂的化学结构1. 表面活性剂的基本结构：a. 亲油基团（疏水基团）：通常是一些长链烷基或芳香烃基团，具有较强的疏水性。
b. 亲水基团（疏水基团）：通常是带有氧原子的羟基、甲氧基、乙氧基等，具有较强的亲水性。
c. 表面活性基团：连接亲油基团和亲水基团的化学键，常见的有烷基硫酸盐基团、磺酸盐基团、胺基等。
三、表面活性剂的功能1. 降低表面张力：表面活性剂能够在液体界面上形成吸附层，降低液体的表面张力，使液体能够更好地湿润固体表面。
2. 渗透与乳化作用：表面活性剂能够渗透到物质的表面或内部，使其分散均匀，并起到乳化作用，使油水等不相溶物质能够较好地混合。
3. 分散与稳定：表面活性剂能够将固体或液体颗粒分散均匀，形成胶体溶液，同时能够阻止颗粒聚集和沉降。
4. 增稠与泡沫稳定：表面活性剂能够增加液体的黏度和浓度，使其变稠，并能够稳定泡沫的形成与保持。
5. 清洁与去污：表面活性剂能够与污垢分子结合并使其分散，从而起到清洁与去污作用。
氨基酸表面活性剂物理化学性质
氨基酸表面活性剂物理化学性质众所周知，基于氨基酸的表面活性剂（AAS）性质多样、用途广泛，在很多应用中具有很好的适用性，比如良好的增溶性、良好的乳化性能、高效率、高表活性能以及良好的抗硬水能力（钙离子耐受性）。
基于氨基酸的表面活性剂的性质（如表面张力、cmc、相行为和Krafft温度），经过大量研究，得出以下结论——AAS的表面活性优于其对应的传统表面活性剂的表面活性。
1、临界胶束浓度（cmc）临界胶束浓度是表面活性剂的重要参数之一，支配着很多表面活性性质，如增溶性、细胞溶解作用及其与生物膜的相互作用等等。
一般来说，增加碳氢尾巴的链长（增加疏水性）会导致表面活性剂溶液的cmc值减小，从而增加其表面活性。
与传统的表面活性剂相比，基于氨基酸的表面活性剂通常具有较低的cmc 值。
通过头基和疏水尾巴的不同组合（单阳离子酰胺、双阳离子酰胺、双阳离子酰胺基酯），Infante等合成了3种基于精氨酸的AAS，并研究其cmc和γcmc （cmc处的表面张力），结果表明随着疏水尾巴长度的增加，cmc和γcmc值减小。
在另一项研究中，Singare和Mhatre发现，N-α-酰基精氨酸表面活性剂的cmc 随着疏水尾巴碳原子数的增多而减小。
Yoshimura等研究了半胱氨酸衍生的基于氨基酸的gemini表面活性剂的cmc，结果表明疏水链中碳链长度从10增加到12时，其cmc下降。
进一步将碳链长度增加到14，则导致cmc增大，这证实了长链gemini表面活性剂具有较低的聚集倾向。
Faustino等报道了基于胱氨酸的阴离子型gemini表面活性剂的水溶液中混合胶束的形成。
同时将gemini表面活性剂与对应的传统的单体表面活性剂（C 8 Cys）进行了比较。
据报道，脂质-表面活性剂混合物的cmc值比纯表面活性剂的cmc值要低。
gemini表面活性剂和1,2-二庚酰-sn-甘油基-3-磷酸胆碱（一种水溶性的、能形成胶束的磷脂）其cmc为毫摩尔级别。
第十讲 表面活性剂
离子SAa： Γ 显著增大。
更多反离子进入吸附层削弱表面活性剂离子间电性排斥，排列紧密。
四、表面活性剂溶液在表面上的吸附
2、各种物理化学因素对吸附的影响
B 对降低表面张力能力的影响 （1）由表面吸附的分子性质和密度决定；
（更主要）SAa类型： cm （c 离子 ） cm （c 非离子）
张力，电导，渗透压，界面张力，洗涤作用）在溶液 达到一定浓度后就偏离一般强电解质溶液的规律（即 使对于离子型SAa）且各种性质都在一个相当窄的范 围内发生突变。（20世纪Mcbain研究羧酸盐与NaCl 溶液差异）
二、表面活性剂溶液的物理化学特性
十二烷基硫酸钠水溶液的一些物理化学性质
二、表面活性剂溶液的物理化学特性
T Kc
Γm 1Kc
常写作：
c 1 c Γ ΓmK Γm
c Γ
～ c 做图
极限吸附量 = 斜率 –1（一般不采用此法求）
四、表面活性剂溶液在表面上的吸附
1、吸附层结构与状态
C12SO4Na：2.1 nm ×（0.47 ～ 0.5 nm）
平躺时：1nm2以上 直立时：0.25nm2
C12H25O(C2H4O)nH
三、Gibbs吸附公式对各种SAa溶液之应用
维持盐浓度不变 则： dlnaNa 0
此时： d RΓ T A dln a A 1RT形式
同时：过量电解质的加入使溶液离子强度大致恒定，则 f 基本恒定。
此时： da l ndln cdln f
公式中可用浓度 c 代替活度 a 。
三、Gibbs吸附公式对各种SAa溶液之应用
（2）硅SAa （3）高分子SAa
一、表面活性剂的结构特征与类型
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的溶解度与溶液性质
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的溶解度与溶液性质一、引言表面活性剂是一类在溶液中具有特殊表面活性的化合物，广泛应用于日常生活和工业领域。
在教学中，深入了解表面活性剂的溶解度与溶液性质的关系对于学生掌握相关知识至关重要。
本教案旨在介绍表面活性剂的溶解度与溶液性质，并提供一些实验案例和示意图，以帮助学生更好地理解和掌握这一知识。
二、表面活性剂的溶解度1. 溶解度的定义表面活性剂的溶解度指的是单位溶剂中能溶解的表面活性剂的量。
溶解度的大小受多种因素的影响，如温度、溶剂性质以及分子结构等。
2. 影响溶解度的因素（1）温度：一般情况下，温度对表面活性剂的溶解度具有正相关的影响。
温度升高可以提高溶剂的分子活动性，促使更多的表面活性剂分子溶解于溶液中。
（2）溶剂性质：不同的溶剂对表面活性剂的溶解度影响较大。
极性溶剂一般具有较高的溶解度，而非极性溶剂的溶解度较低。
（3）分子结构：表面活性剂的分子结构对其溶解度有一定影响。
通常情况下，分子结构中含有较多亲水基团的表面活性剂溶解度较高。
3. 溶解度与关键参数的关系为了更好地理解表面活性剂的溶解度与溶液性质之间的关系，我们可以考虑一些关键参数的变化对溶解度的影响。
例如，随着表面活性剂的疏水基团链长的增加，溶解度会减小；而随着亲水基团的增加，溶解度则会增加。
三、表面活性剂溶液的性质1. 表面活性剂的胶团形成当表面活性剂溶解于溶液中时，其分子会通过有序排列形成胶团结构。
这种胶团结构可以维持表面活性剂溶液的稳定性并发挥其特殊功能。
2. 表面张力的改变表面活性剂的添加会改变溶液中的表面张力。
表面活性剂会吸附在液体表面，降低表面张力，使液体表面更容易形成薄膜状，增加液体与其他物质的接触面积。
3. 乳化作用表面活性剂在溶液中还可以发生乳化作用。
乳化作用是指表面活性剂能够将两种不相溶的液体混合形成乳状溶液。
这种乳状溶液能够稳定存在并具有较好的流动性。
四、实验案例与示意图为了更好地巩固学生对表面活性剂溶解度与溶液性质的理解，我们可以设计一些实验案例。
物理化学中的表面活性剂
物理化学中的表面活性剂表面活性剂是物理化学领域中的一类重要化合物，它们在许多领域中发挥着关键作用。
本文将介绍表面活性剂的定义、分类、性质以及在实际应用中的重要性。
一、表面活性剂的定义和分类表面活性剂是一类具有降低液体表面张力的化合物。
它们通常由两部分组成：亲水基团和疏水基团。
亲水基团能与水分子形成氢键，而疏水基团则对水不具有亲和力。
根据亲水基团的性质，表面活性剂可分为阴离子、阳离子、非离子和两性离子四类。
阴离子表面活性剂是最常见的一类，其亲水基团通常是负离子，如硫酸根、磺酸根等。
阳离子表面活性剂的亲水基团是正离子，如胺基、季铵盐等。
非离子表面活性剂则没有离子基团，通常是由多个氧原子组成的聚氧乙烯链。
两性离子表面活性剂则同时具有正离子和负离子基团。
二、表面活性剂的性质表面活性剂具有许多独特的性质，这使得它们在各种应用中发挥重要作用。
1. 降低表面张力：表面活性剂能够在液体表面形成单分子膜，降低液体的表面张力。
这使得液体能够更容易湿润固体表面，提高液体在固体上的润湿性。
2. 分散和乳化作用：表面活性剂在液体中形成胶束结构，能够有效地分散固体颗粒或液滴。
这使得表面活性剂在洗涤剂、乳化剂等领域有广泛应用。
3. 胶束形成：表面活性剂在适当浓度下能够形成胶束结构。
胶束是由表面活性剂分子组成的微小球形结构，疏水基团朝向内部，亲水基团朝向外部。
胶束的形成使得表面活性剂在溶液中具有良好的分散性和乳化性。
4. 表面吸附：表面活性剂能够在固体表面吸附形成单分子层，这对于改善固体表面性质、调节固体颗粒的分散性和稳定性具有重要作用。
三、表面活性剂的应用表面活性剂在许多领域中都有广泛的应用。
1. 日用化学品：表面活性剂是洗涤剂、肥皂、洗发水等产品的重要成分。
它们能够有效地去除油污和污渍，并提供良好的润湿性。
2. 医药领域：表面活性剂在药物制剂中常用作乳化剂、分散剂和溶剂。
它们能够改善药物的稳定性和生物利用度。
3. 石油工业：表面活性剂在石油开采中被广泛应用。
表面物理化学 第3章 表面活性剂
HLB值越大，表明表面活性剂的亲水性越强，表 面活性剂的亲水性随着HLB值增大而提高。HLB大 于10认为亲水性好；HLB小于10则认为亲油性好。 HLB可作为选择和使用表面活性剂的一个定量指标。 可根据表面活性剂的HLB值推断某种表面活性剂 可以适应何种用途，或用于设计合成新的表面活性 剂的计算指标。
3.5.2 HLB值的计算方法
（1）基数法 此法将表面活性剂分解成一些基团， HLB值的计算公式：
HLB 7 H L
式中，H为亲水基团的基数；L为亲油基团的基数
下表给出了一些基团的H值和L值。
基数法适用于计算阴离子和非离子型表面活性剂的 HLB值，但对一些聚氧乙烯醚类的表面活性剂计算结 果不精确。 例：计算十二烷基磺酸钠的HLB值。 首先分析十二烷基磺酸钠的结构，明确结构中亲 水基和亲油基团的种类和数量。 有亲水基团？个， 亲油基团？个 HLB＝
相对分子质量在1000之上的表面活性剂称为高分 子表面活性剂，其相对分子质量可高达几千万。 高分子表面活性剂有天然型、改性天然型和合成 型三种。它也有离子型与非离子型以及阴离子型、阳 离子型、两性型之分。
聚氧乙烯、聚氧丙烯二醇醚为非离子型表面活性 剂；聚4－乙烯溴代烷基吡啶是阳离子型的；聚丙烯 酸钠是阴离子型的。
非离子型表面活性剂原料来源广，性质稳定，不 受盐类pH值影响，可与离子型表面活性剂复配使用， 应用非常广泛。
• 3.1.1.5 混合型表面活性剂
这类表面活性剂分子中有两种亲水基团， 一种带电，一种不带电，主要有非离子－阴 离子型和非离子－阳离子型，例如醇醚硫酸 盐R(C2H4O)nSO4Na。
3.1.2 按表面活性剂的疏水基分类
高分子表面活性剂乳化能力好，分散力、凝聚力 优良，具有分散、稳定、絮凝、稳泡、乳化、破乳、 增溶、保湿、抗静电等作用。
物理药剂学 第四章 药物的表面现象与表面活性剂
§2 表面活性剂的分类
天然、合成表面活性剂 离子型表面活性剂；非离子型表面活
性剂
水溶性和油溶性表面活性剂 高分子表面活性剂 保护胶体 水溶性高分子
高级脂肪酸盐
硫酸化物 阴离子 离子表面活性剂 阳离子 磺酸化物
1.碱金属皂 2.碱土金属皂 3.有机胺皂
两性离子：卵磷脂、氨基酸型和甜菜碱型 脂肪酸甘油酯 多元醇型 非离子表面活性剂 1.蔗糖脂肪酸酯 2. 脂肪酸山梨坦（司盘） 3.聚山梨酯（吐温） 1.聚氧乙烯脂肪酸酯
2. 聚氧乙烯型 (1)聚氧乙烯脂肪酸酯（酯型） 通式：RCOOCH2(CH2OCH2)nCH2OH e.g.：卖泽, Myrij；聚氧乙烯40硬脂酸酯 (polyoxyl 40 stearate)， O/W型乳化剂 (2)聚氧乙烯脂肪醇醚（醚型） 通式：RO(CH2CH2O)nH e.g.：苄泽, Brij；Brij 30与Brij 35是不同分 子量聚乙二醇与月桂醇的缩合物 西土马哥、平平加0、埃莫尔弗 这一类表面活性剂通常被用作O/W型乳化剂
一价金属皂（钾、钠皂）
性质：易溶于水，在PH9以上稳定，在 PH9以下则析出脂肪酸而失去表面活性； 多价金属离子可与其结合成不溶性肥皂； 电解质使之盐析；乳化能力（O∕W） 很强，刺激性较大。 应用：一般只作外用。 钾皂potassium soap ：制备液状皂，外 用醑剂
二价或多价皂（铅、钙、铝皂）
聚氧乙烯型
2.聚氧乙烯脂肪醇醚
聚氧乙烯－聚氧丙烯共聚物
一、离子型表面活性
阴离子：高级脂肪酸盐、硫酸化物、 磺酸化物、胆盐 阳离子：季铵类化合物 两性离子型：卵磷脂、氨基酸型和甜 菜碱型
（一）阴离子表面活性剂
1. 高级脂肪酸盐 通式：(RCOO－)nMn＋ e.g.：硬脂酸钠、钙、镁等 分类： 一价金属皂（钾、钠皂）； 二价或多价皂（铅、钙、铝皂）； 有机胺皂（三乙醇胺皂） 性质：具有良好的乳化能力，易被酸破坏。 应用：具有一定的刺激性，多供外用。
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的胶束形成与结构
表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的胶束形成与结构表面活性剂（又称为表活剂或界面活性剂）是一类能够在液体界面上降低表面张力并改变界面性质的化学物质。
它们广泛应用于许多领域，如洗涤剂、乳液、药物制剂、染料、润滑剂等。
其中，表面活性剂胶束的形成与结构是物理化学教学中的重要内容。
本教案将介绍表面活性剂胶束形成的基本原理和结构特点。
一、胶束形成的基本原理胶束，是由表面活性剂分子在溶液中形成的一种特殊结构。
在水溶液中，表面活性剂分子呈现两性结构，即有亲水性的亲头部分和疏水性的疏尾部分。
当表面活性剂浓度较低时，由于分子间的疏水相互作用力较强，表面活性剂分子倾向于形成疏水性团聚，从而在水中形成胶束。
胶束的核心由疏水性的疏尾部分组成，而亲头部分则朝向水相。
表面活性剂胶束形成的原理可以用“疏水效应”和“疏溶效应”来解释。
疏水效应是指疏水性分子或基团在溶剂中聚集形成有序结构，以减少其与水分子的接触。
疏溶效应是指溶剂中某些组分对溶质分子的溶解度受溶液浓度的影响，从而促使溶质形成胶束结构。
二、胶束的结构特点表面活性剂胶束的结构特点与其分子结构有关。
根据亲头部分和疏尾部分在胶束中的排列方式，胶束可以分为不同的类型，如球形胶束、柱状胶束、片状胶束等。
1. 球形胶束球形胶束是最常见的胶束结构。
在球形胶束中，表面活性剂分子的疏尾部分朝向内部，形成一个疏水性的核心，而亲头部分则朝向溶液中的水相。
这种结构使得溶液中的疏水性物质可以被包裹在胶束内部，形成稳定的胶束。
2. 柱状胶束柱状胶束是由表面活性剂分子以柱状排列形成的结构。
在柱状胶束中，表面活性剂分子的疏尾部分呈现柱状排列，而亲头部分则朝向溶液中的水相。
柱状胶束结构的形成使得表面活性剂分子在水相中具有了更大的“柔性”，从而增加了胶束的稳定性。
3. 片状胶束片状胶束是由表面活性剂分子以片状排列形成的结构。
在片状胶束中，表面活性剂分子的疏尾部分呈现片状排列，而亲头部分则朝向溶液中的水相。
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1.2 表面活性剂科学
◆ 表面活性剂合成化学
研究各种表面活性剂的合成方法和生 产技术。
◆ 表面活性剂物理化学
研究表面活性剂性能、作用的规律和 原理。表面活性剂溶液表面张力、表面 活性剂溶液结构和性能。
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1.3 表面张力与表面自由能
表面张力（surface tension)：垂直通过液体表 面上任一 单 位长度、与液面相切地收缩表面的 力（单位：mN/m)。
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图4 溶液表面吸附和胶团化作用示意图
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第二章 表面活性剂类型
2.1 阴（负）离子表面活性剂
2.1.1 羧酸盐
脂肪酸钠盐（肥皂）、脂肪酸三乙醇胺盐 （用作乳化剂）、松香皂
2.1.2 磺酸盐
（1）烷基苯磺酸盐
烷基苯磺酸钠 R
SO3Na ，R基中
的碳原子数在12左右，是大多数洗涤剂中的表
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McBain的胶团假说可以解释表面活 性剂的各种特性。多种溶液性质在同一 浓度附近发生突变的现象是因为这些性 质都是依数性的或质点大小依赖性的。 溶质在此浓度区域开始大量生成胶团， 导致质点大小和数量的改变。于是，这 些性质都随之发生突变，形成共同的突 变浓度区域。
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1.7 疏水效应
在表面活性剂－水体系中，实现疏 水基逃离水环境的途径有二：一是表面 活性剂分子从溶液内部移至表面，形成 定向吸附层—以疏水基朝向气相，亲水 基插入水中，满足疏水基逃离水环境的 要求，这就是溶液表面的吸附作用（参 见图4)。二是在溶液内部形成缔合体— 表面活性剂分子以疏水基结合在一起形 成内核，以亲水基形成外层的聚集结构。
值来描述。此值大于0的溶质，为表面活 性物质(图1中B、C型曲线，其中C型为 表面活性剂曲线），反之为非表面活性 物质（A型曲线）。
C型曲线转折点的表面张力值和浓度值通 常用符号cmc和cmc来代表。
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1.5.3 表面活性剂的结构特征
表面活性剂的特点是具有不对称的分子结 构，整个分子分为两部分，一部分是亲 水的极性基团，叫做亲水基（hydrophilic group)；另一部分是亲油的非极性基团， 又叫做疏水基（hydrophobic group)。因 此，表面活性剂分子具有两亲性质，被 称为两亲分子（amphiphile)。
表面活性剂物理化学
叶志文
推荐教材：《表面活性剂作用原理》 ——中国轻工业出版社
作者： 赵国玺 朱步瑶
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授课内容
★ 表面活性剂的基本概念与基本方法 ★表面活性与表面活性剂 ★表面活性剂溶液的基本特性 ★表面张力与表面自由能、疏水效应 ★表面活性剂的结构与类型 ★液体表面张力的测定方法等
表面自由能（surface free energy)：恒温恒压 下增加单位表面积时体系自由能的增量（单位： mJ/㎡）。
表面张力和表面自由能分别是用力学方法和 热力学方法研究液体表面现象时采用的物理量， 具有不同的物理意义，却又具有相同的量纲。
25℃时水的表面张力为72 mN/m。
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图2 表面活性剂分子结构特征示意图
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1.6 表面活性剂溶液特性 1.6.1 溶液的物理化学性质
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图3 表面活性剂 溶液特性ห้องสมุดไป่ตู้意图
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1.6.2 溶度特性
离子型表面活性剂的溶度在温度升 到一定值时会陡然上升，此温度称为该 表面活性剂的Krafft点。
p=γ（R 11 +
1 R2
）
说明由于存在表面张力，弯曲液面 对内相施与附加压力，其值取决于液体 的表面张力和液面的曲率。
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1.5 表面活性与表面活性剂结构特征 1.5.1 溶液的表面张力
图1 溶液表面张力曲线
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1.5.2 表面活性
溶质使溶剂表面张力降低的性质叫做表 面活性(surface activity),可以用-(d/dc)c→0
面活性剂主要成分。
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（2）烷基萘磺酸盐
二丁基萘磺酸盐和二异丙基萘磺酸盐 （拉开粉，作为润湿剂）
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★ 表面活性剂的界面化学与胶体化学性质 ★表面活性剂在各种界面上的吸附和在溶液中形
成有序组合体的特性
★ 混合表面活性剂体系的基本性质 ★ 一般不溶物单分子膜、表面活性剂不溶
膜、固体表面上的超薄膜 ★ 表面活性剂应用基础性质
润湿、起泡、乳化、加溶、分散、洗涤等
★ 表面活性剂结构与性能的一些规律 ★ 表面活性剂新疆界
非离子表面活性剂水溶液的溶度往 往随温度上升而降低，在升至一定温度 时出现浑浊，此温度被称为该表面活性 剂的浊点（cloud point)。
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1.6.3 溶油性
烃类一般不溶于水，也不溶于浓度很 稀的表面活性剂溶液。但当表面活性剂 浓度超过cmc后则浓度剧增。这就是表面 活性剂对不溶物的加溶作用。这种溶解 现象既不同于在混合溶剂中的溶解，也 不同于乳化作用。
1.4 弯曲液面两侧压力差
1.4.1 液面的曲率 由于液体存在表面张力，液体表面常
常成为弯曲状，由此，对液体的性质产 生一系列重要的影响。其中，最重要的 是毛细压力，也就是弯曲液面下的附加 压力（Laplace压).
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1.4.2 Laplace公式
若液滴为球形：
p=
2γ R
若液面不成球形：
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第一章 绪 论
1.1 表面活性剂（surfactant，tenside) 表面活性剂是这样一种物质，它活跃
于表面和界面上，具有极高的降低表、 界面张力的能力和效率；在一定浓度以 上的溶液中能形成分子有序组合体，从 而具有一系列应用功能。 人类认识表面活性剂是从洗涤剂开始。
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发展历程：
山羊油制成的皂（甘油三羧酸酯水解产物） 皂角（皂苷）和猪胰（富含消化酶） 肥皂（洋胰子）：不耐硬水、不耐酸 土耳其红油：蓖麻油与硫酸的反应产物 短链烷基萘磺酸盐类表面活性剂（Nekal，拉开粉）：煤
焦油衍生物 烷基硫酸盐及长链烷基芳基（苯基）磺酸盐及非离子表
面活性剂：目前大量使用
目前洗涤剂要求：洗涤效率高，对皮肤和粘膜刺激性 小，对织物和头发具有柔软功能，对环境友好，易于 生物降解等。