5_溶液表面-表面活性剂

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• 抗菌: 常春藤皂甙元有较强的抗菌作用. • 溶血: 本品总皂甙有溶血作用, 溶血指数为7000. • 其他: 果壳煎剂0.02%-0.03%浓度在1小时内能杀死蝌蚪
营养
– 还含有许多对人体有益的物质
– 如: 还原糖,脂肪酸,油脂,油酸,类胡萝卜素,菸酸,核 黄素, 蛋白质, 维生素C、维生素A、维生素B及赖 氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸和组 氨酸等10多种氨基酸
试纸一试便知!
– 滴一些化妆水在试纸上, 如果pH值小于7, 试纸呈现 红色就是酸性; 大于7且呈现蓝色就是 碱性.
– 接近pH 7中性或是接近皮肤酸碱值pH 5.5, 代表化妆 水很温和不会刺激肌肤.
– 化妆水具有收敛或去角质功能, pH值4~5最理想.
小知识2 精华露是否好吸收? 先拿化妆棉吸吸看!
= (T, p, cB)
or = (T, p, bB)

*
在等T等p下: = (cB)
Ⅰ(无机盐)
Ⅱ(极性有机物) Ⅲ(表面活性剂) cB (bB)
2. 溶液表面吸附现象:
AB
fA
fB
fA ≠ fB
(表面相),bB sln
(溶液体相或本体), bBsln
若fA > fB ,则 bB > bBsln (f大者更易进入本体)。正吸附
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生产过程
• 生物柴油
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化妆品中常用的表面活性剂
阴离子表面活性剂 阳离子表面活性剂 两性表面活性剂 非离子表面活性剂
脂肪酸皂 十二烷基硫酸钠 月桂醇聚氧乙烯醚 硫酸钠 十六烷基聚氧乙烯 醚磷酸钠 大豆磷脂(卵磷脂)
十八烷基三甲基氯 化铵 C12~14 烷基二甲 基苄基氯化铵 双十八烷基二甲基 氯化钠
(2) 反映吸附的性质和强弱: >0,正吸附, 越正表明正吸附越强
<0,负吸附, 越负表明负吸附越强
二、Gibbs吸附方程
对均相系统(以二元为例):G = G(T, p, nA, nB)。若把视为一个 相:G = f(T, p, nA, nB, A),是nA, nB, A的一次齐函数。
–无患子皂苷能够明显降低胃酸的体积和浓度,从而 具有治疗急性胃溃疡的潜力.
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无患子皮药理作用
• 降压及降血脂: 本品总皂甙0.44mg/kg皮下注射, 能使正常 兔血压下降25%, 对实验性动脉粥样硬化的兔每日以 0.04mg/kg灌胃, 连续30-50天, 从第40天开始, 血胆甾醇含 量自248-292mg/100ml降至50-110mg/100ml, 同时血中卵磷 脂升高, 血压降低36.7%.
体相G-D公式 nAslndA nBslndB 0

dA


nBsln nAsln
dB
代入(3): d


nB

nA A

nBsln nAsln
dB





d Γ dB

Γ



B
T,p
1



Γ
若fA < fB ,则 bB < bBsln。
负吸附
定义: bB ≠ bBsln 的现象,叫表面吸附
吸附平衡:浓差扩散
3. 表面吸附量:
达吸附平衡时,表面相含: nA , nB
体相中nA溶剂所溶溶质: nB’
令nB = nB - nB’
定义:
Γ nB A
(1) 意义:1m2表面上的溶质比同量溶剂在体相 中所溶溶质的超出量。表面超量、表面过剩、 表面浓度,mol.m-2。
清洁, 润湿, 乳化, 柔软, 抗静电, 防
发泡
水, 固色
椰油酰胺基丙基甜 菜碱 咪唑啉
柔软, 抗静电, 乳 化, 分散, 杀菌
失水山梨醇单月桂 酸酯 环氧乙烷加成物 月桂醇聚氧乙烯醚 椰油酸二乙醇酰胺 油酸单甘油酯 聚氧乙烯蓖麻油 聚氧乙烯羊毛脂
乳化, 增溶, 稳定 性高
小知识1 你的化妆水够温和吗?
张力几乎不再变化
– 达到最低点的浓度一 般在1%以下
表面活性剂水溶液的表面张力变化曲线
• 表面活性剂
– 两亲性有机化合物 – 分子同时含有亲水极性基团和憎水非极性碳链或环 – 一般指8个碳以上的碳链者
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– 天然表面活性剂
–皂荚,又名皂角树,是我国特有的苏木科皂荚属 树种之一,生长旺盛,雌雄异株,雌树结荚(皂角) 能力强.
–100%降解, 温和无刺激, 不会产生有害人体健康和有害 环境的残留物;
入药 –对人体皮肤有抗菌美容、杀菌消炎、祛屑止痒、 祛斑祛痘、增白、防治皮肤病等功效;
–无患子皂苷也是很好的农药乳化剂,对棉蚜虫、红 蜘蛛和甘薯金华虫等均有较好的杀灭效果;
–无患子皂苷具有抗肿瘤、抗病毒、抗真菌、降血 压等多种药理作用;
Euler定理:


nσA

Gσ nσA
T
,
p
,n
σ B
,
A

nσB

Gσ nσB



T
,
p
,
nσ A
,
A
A
Gσ A



T
,
p
,n
σ A
,nσB
即 Gσ nσA A nσBB A (表面相集合公式)
dGσ nσAdA AdnσA nσBdB BdnσB Ad dA (1)
– 螨虫是其中的一种, 任何活人在一定倍数的显微镜下都 可以被检出.
– 如果这些微生物处于正常的平衡状态, 是不会伤害皮 肤的, 根本没有必要清除.
• 4 精华被释放, 被皮肤吸收了!!!
– 有一类洗面奶, 按摩膏, 透明喱等产品, 轻微触摸时有硬 的感觉, 一经按摩它们便会软化而消失了, 于是销售员 便开始吹嘘: “富含VC, VE, 活肤精华被释放出来, 被皮 肤吸收了.”
其表面张力降低效应平均可增加约3.2倍.
• 傅鹰1928年在他有关溶液 吸附研究的博士论文中, 对著名的特劳贝规则进行 了补充和修改
• 该研究成果曾被美国一化 学家在所著《吸附和色谱》 一书中引用
傅鹰(1902~1979)
如何修订???
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溶液
• 溶液自动调节不同组分在表面层中的数量来促使 体系的吉布斯自由能降低
– 将精华露滴在一叠面纸或化妆棉上观察渗透力. – 易向下渗透, 表示分子小, 穿透力强易被皮肤吸收. – 如果只是在表面扩散, 表示渗透力差, 不好吸收.
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小知识3 乳液好不好吸收?
一杯水真的就能知道!
– 分为水包油或是油包水两种剂型 – 水包油型易被吸收且较清爽, 油包水型不好吸收 – 将乳液或是乳霜取绿豆般大小放入水中, 通常水包油型
• 正吸附-表面活性物质 • 负吸附-非表面活性物质
• 演示实验
– 回形针漂浮/沉降实验 – 加入表面活性剂
F
F
受力分析 G
回形针沿壁推入 回形针漂浮于水面 表面张力作用
表面活性剂水溶液
水上行舟
曲线C
– 在浓度低时可使水的表
面张力急剧下降(明显
降低水的表面张力)
稻杆
– 至一定浓度时(后), 表面
§2-5 溶液表面
液体自动降低表面能 纯液体:A↓
A↓
溶液 ↓:通过自发改变表面情况(∵ sln的与浓度有关)
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一、溶液的表面张力和表面吸附现象 (Surface tension of solution and adsorption at solution surface)
1. 溶液表面张力与浓度的关系:
– 但是哪个化妆品是买来看的?只要打开封盖, 暴露在这个 充满微生物世界里, 由于它没有加入抵抗性的物质, 只要 你用一次, 它便被污染了, 很快会腐败.
– 只要在国家法规限定下添加, 由防腐剂和香精引发的问题 是微乎其微的.
• 3 除螨产品
– 动物体包括人体在内, 都是天然微生物的寄宿体. 人的 脸上固定地有十几种微生物寄宿着
曲线B
– 溶质使水溶液表面张力降低 (表面活性)
– 表面张力随溶质浓度的增加 而下降, 通常开始降低得快 些, 后来慢一些.
– 一般低分子量的极性有机物 (<C8), 如: 醇, 醛, 酸, 脂, 胺及其衍生物
表面活性物质水溶液的表面张力变化曲线
• 特劳贝规则(Rraube's rule)
– 有机物溶液表面张力随浓度变化的经验规则 – 对同系有机物的水溶液来说, 每增加一个CH2基团,
基本关系式:
dGσ Sσ dT V σ dp AdnσA BdnσB dA
(2)
(1)=(2): nσAdA nσBdB Ad Sσ dT V σ dp
在等T等p下:nσAdA nσBdB Ad 0 (表面相G-D公式) (3)
nσAdA nσBdB Ad 0 (3)
– 属于这一类型物质 • 多数无机盐(NaCl, Na2SO4, NH4Cl); • 不挥发的酸碱(H2SO4, NaOH); • 多羟基有机物: 甘油, 蔗糖, 甘露醇等.
非表面活性物质水溶液的表面张力变化曲线
• 演示实验
– 回形针漂浮/沉降实验 – 加入乙醇
• 回形针沉入水底
F
F
受力分析 G
回形针沿壁推入 回形针漂浮于水面 表面张力作用
会浮在水面上, 而且稍微搅拌就会慢慢溶解变成乳白色. – 大部分油包水型乳液或乳霜会沉于水面下, 且不易溶于
水中.
美容概念炒作
• 1 “纯天然”型
– 膏霜类化妆品是油与水的乳化体, 无论是天然油脂还是 矿物油脂都是碳, 氢, 氧的化合物, 只是结构不同而已.
– 其实说到本源都是天然的, 矿物油是从天然石油中分离 出来的, 植物油也是从天然果实中分离的.
洗涤
–无患子皂苷 (Soapnut Saponin)是野生落叶乔木无患子 (Sapindus mukorossi Gareth.)果皮的提取物
–主要表面活性成分为三萜皂苷类(Ⅰ)、倍半萜糖苷类(Ⅱ)、 脂肪油和蛋白质.
–一种天然的非离子型表面活性剂, 具有很强的降低表面 张力的作用, 用于皮肤清洁(沐浴、洗脸、洗手、洗发) 和衣物洗涤, 洗洁性能好, 有效清除污垢, 无异味.
– 而从对皮肤的安全性上讲, 矿物油是稳定的, 惰性的, 而植物油是易氧化的, 其腐败性对人体是不安全的.
– 如果说纯天然化妆品的安全性要高于多年来人们已经 在使用的产品, 是缺乏理论和实践依据的.
• 2 “无添加剂化妆品”
– 所谓“无添加化妆品”, 无非是不添加“防腐剂和香精”, 像瓶装加工食品一样经过巴氏灭菌.在没有开瓶使用前, 肯定是细菌不超标的!

(θB RT ln aB
p pθ
VBdp
)

T,p

RT ln
aB
T,p
即:
Γ


aB RT

aB
T,p
近似:
aB

cB cθ
or
aB bB bθ
Γ


cB RT

cB
T,p
Γ


bB RT
– 其实这些通常是被加氢硬化的油脂造粒, 只要摩擦温度 在40-50oC时, 此硬化油脂便熔化成液态, 混合在乳化油 膜中, 眼睛便看不到了.
(2)

cB
T,p的求取:
方法
经验公式 实验
ຫໍສະໝຸດ Baidu
(3) 最大吸附量 (饱和吸附量) 许多 -cB测定结果均为

max
max的意义:
代表的表面状态:
cB
三、几种典型溶液的表面张力
曲线A
– 使溶液的表面张力升高(非表 面活性)
– 表面张力随溶质浓度的增加而 缓慢升高, 且近于直线.
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• 极性端成为头基,非极性基称为 尾基
• 表面活性物质具有两亲性结构, 极性端极力进入水相,而非极性 端受到水的排斥,有逃出水相的 趋势,于是它被排向水面,在水 面上浓集,将憎水部分伸向空气
• 微观上看,表面层表面活性物质 分子受到的向内的拉力比水分 子小些,即表面活性物质溶液的 表面张力低于水的表面张力.
–皂荚果是医药食品、保健品、化妆品及洗涤用 品的天然原料;皂荚种子可消积化食开胃,并含 有一种植物胶(瓜尔豆胶)是重要的战略原料; 皂荚刺(皂针)内含黄酮甙、酚类,氨基酸,有 很高的经济价值.
《本草纲目》
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皂 荚 树
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果皮提取液
化学成分 无患子中含有丰富的皂苷, 其中大部分为三萜皂苷, 主 要有以下三种结构

bB
T,p
Gibbs吸附方程
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Γ


cB RT

cB
T,p
(1)
意义:
cB
T,p

0
表面活性物质, B在表面上浓集;
>0,正吸附,

cB
T,p

0则
<0,负吸附,A在表面上浓集
∴ 能够使降低的物种总是相对浓集在表面上
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