胶体化学-第四章-表面活性剂
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2019/11/23
胶束(micelle)
研究表明,胶束的形态除与表面活性剂的浓度有关 外,更多的是取决于表面活性剂的几何形状、亲水基与憎 水基截面积的相对大小。其一般规律是 （1）具有单链憎水基和较大极性基的分子或离子容易 形成球状胶束； （2）具有单链憎水基和较小极性基的分子或离子容易 形成棒状胶束。对于离子型活性剂，加入反离子将促使 棒状胶束形成； （3）具有较小极性基的分子或离子容易形成层状胶束。 （4) 一般规律是随表面活性剂浓度的增加，胶团由球状变
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。
2019/11/23
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 |
R-N+-CH3Cl- 季胺盐
|
CH3
2019/11/23
常用表面活性剂类型
表面活性剂发展历史
肥皂的起源: 最早的肥皂配 方起源于西亚的美索不达米亚, 约在公元前3000年的时候，人们 便将1份油和5份碱性植物灰混合 制成清洁剂。
考古学家在意大利的庞贝古 城遗址中发现了制肥皂的作坊。 说明罗马人早在公元2世纪已经 开始了原始的肥皂生产。
2019/11/23
表面活性剂发展历史
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
2019/11/23
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）。
两性表面活性剂
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸 型
CH3 |
R-N+-CH2COO| CH3
甜菜碱型
2019/11/23
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
烷基酚聚氧乙烯醚
R2N-(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基胺
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。
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
2019/11/23
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。
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。
2019/11/23
§4.1 表面活性剂分子结构及其分类
• 一、表面活性剂分子结构特点及其分类 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（Biblioteka Baidu15H31COONa）的结构可分为如 图所示的亲水基和憎水基部分：
2019/11/23
表面活性剂分子结构特点及其分类
2019/11/23
胶团的大小 胶团大小的量度是胶团聚集数n，即缔合成一个胶团的表
面活性剂分子或离子单体的平均数，一般常用光散射法测定胶 团聚集数（测定分子量，除以单体分子量即为聚集数）。
2019/11/23
胶团的大小
胶团聚集数的大小与亲水基和憎水性的相对大小有关，与电 解质的存在与否、强度的高低有关，一般规律为： （1）憎水基链长增加，胶团聚集数增加，这可从半径增大，表 面层面积增大（对球形或椭球形） （2）加入无机盐使离子型活性剂胶团聚集数上升，这是因为反 离子使极性离子的斥力减少，极性离子间靠得更近，聚集数上升 ，但无机盐对非离子活性剂的聚集数影响不大； （3）温度升高使非离子活性剂的聚集数明显升高，而对离子型 活性剂的聚集数影响不大。
为棒状最后为层状等结构
2019/11/23
胶束(micelle)
也可用临界排列参数P的大小俩来表示或预期胶束的形状： P = 亲水基截面积/憎水基截面积 当P＜0.33 易形成球状或椭球状胶束； 当0.33 ＜ P ＜0.5 易形成棒状胶束; 当P=0.5-1.0 易形成层状胶束; 当P＞1.0 易形成反胶束。
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。
2019/11/23
临界胶束浓度(critical micelle concentration)
2019/11/23
胶束(micelle)
2019/11/23
胶束(micelle)
2019/11/23
胶束(micelle)
表面活性剂从洗涤剂→工农业各领域 从洗涤剂中独立出来，形成了一种新 的功能性精细化工产品。
2019/11/23
表面活性剂的重要作用
表面活性剂作为精细化工的主要分支,是一 类重要化工产品，用量虽小却必不可少，素有 “工业味精”之称。
近年来，随着世界经济的发展以及科学技 术领域的开拓，表面活性剂的发展更为迅猛。 我国已进入世界表面活性剂强国之林，居世界 第二位。其应用领域从日用化学工业发展到石 油、纺织、造纸、农业、食品、皮革、医药、 建筑、环境以及新材料等方面。
R-CONH(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H
多元醇型
2019/11/23
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：a 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；b 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；c 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
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。
2019/11/23
§4.2 胶束和临界胶束浓度
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。
胶束(micelle)
研究表明,胶束的形态除与表面活性剂的浓度有关 外,更多的是取决于表面活性剂的几何形状、亲水基与憎 水基截面积的相对大小。其一般规律是 （1）具有单链憎水基和较大极性基的分子或离子容易 形成球状胶束； （2）具有单链憎水基和较小极性基的分子或离子容易 形成棒状胶束。对于离子型活性剂，加入反离子将促使 棒状胶束形成； （3）具有较小极性基的分子或离子容易形成层状胶束。 （4) 一般规律是随表面活性剂浓度的增加，胶团由球状变
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 |
R-N+-CH3Cl- 季胺盐
|
CH3
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常用表面活性剂类型
表面活性剂发展历史
肥皂的起源: 最早的肥皂配 方起源于西亚的美索不达米亚, 约在公元前3000年的时候，人们 便将1份油和5份碱性植物灰混合 制成清洁剂。
考古学家在意大利的庞贝古 城遗址中发现了制肥皂的作坊。 说明罗马人早在公元2世纪已经 开始了原始的肥皂生产。
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表面活性剂发展历史
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
2019/11/23
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）。
两性表面活性剂
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸 型
CH3 |
R-N+-CH2COO| CH3
甜菜碱型
2019/11/23
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
烷基酚聚氧乙烯醚
R2N-(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基胺
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。
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
2019/11/23
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。
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。
2019/11/23
§4.1 表面活性剂分子结构及其分类
• 一、表面活性剂分子结构特点及其分类 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（Biblioteka Baidu15H31COONa）的结构可分为如 图所示的亲水基和憎水基部分：
2019/11/23
表面活性剂分子结构特点及其分类
2019/11/23
胶团的大小 胶团大小的量度是胶团聚集数n，即缔合成一个胶团的表
面活性剂分子或离子单体的平均数，一般常用光散射法测定胶 团聚集数（测定分子量，除以单体分子量即为聚集数）。
2019/11/23
胶团的大小
胶团聚集数的大小与亲水基和憎水性的相对大小有关，与电 解质的存在与否、强度的高低有关，一般规律为： （1）憎水基链长增加，胶团聚集数增加，这可从半径增大，表 面层面积增大（对球形或椭球形） （2）加入无机盐使离子型活性剂胶团聚集数上升，这是因为反 离子使极性离子的斥力减少，极性离子间靠得更近，聚集数上升 ，但无机盐对非离子活性剂的聚集数影响不大； （3）温度升高使非离子活性剂的聚集数明显升高，而对离子型 活性剂的聚集数影响不大。
为棒状最后为层状等结构
2019/11/23
胶束(micelle)
也可用临界排列参数P的大小俩来表示或预期胶束的形状： P = 亲水基截面积/憎水基截面积 当P＜0.33 易形成球状或椭球状胶束； 当0.33 ＜ P ＜0.5 易形成棒状胶束; 当P=0.5-1.0 易形成层状胶束; 当P＞1.0 易形成反胶束。
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。
2019/11/23
临界胶束浓度(critical micelle concentration)
2019/11/23
胶束(micelle)
2019/11/23
胶束(micelle)
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胶束(micelle)
表面活性剂从洗涤剂→工农业各领域 从洗涤剂中独立出来，形成了一种新 的功能性精细化工产品。
2019/11/23
表面活性剂的重要作用
表面活性剂作为精细化工的主要分支,是一 类重要化工产品，用量虽小却必不可少，素有 “工业味精”之称。
近年来，随着世界经济的发展以及科学技 术领域的开拓，表面活性剂的发展更为迅猛。 我国已进入世界表面活性剂强国之林，居世界 第二位。其应用领域从日用化学工业发展到石 油、纺织、造纸、农业、食品、皮革、医药、 建筑、环境以及新材料等方面。
R-CONH(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H
多元醇型
2019/11/23
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：a 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；b 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；c 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
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。
2019/11/23
§4.2 胶束和临界胶束浓度
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。