【正文】 稱溶質(zhì)的表面過剩： 溶質(zhì)在表面濃度和溶液內(nèi)部濃度之差 。 （ 3） 液 —液界面：不易直接測(cè)定 。 一 、 吸附 定義：物質(zhì)從一相內(nèi)部遷至界面 ， 并富集于界面的過程 。 寫出 Laplace公式并寫出 △ р與 ρ、 γ。 ② 、 當(dāng)液體不能潤(rùn)濕毛管壁時(shí) ， 管內(nèi)液面呈凸形 ， 此 時(shí) рlрg 若要保持穩(wěn)定 ， 應(yīng)在內(nèi)外同一水平面上的壓力處處相等 。 ? 0p? 五 、 毛細(xì)現(xiàn)象 毛細(xì)現(xiàn)象是彎曲液面的附加壓力 △ р的作用結(jié)果 。 （ 2） 彎曲液面的附加壓力與曲率半徑成反比 。 四 、 彎曲液體表面下的附加壓力 ——Laplace公式 小面積液面的彎曲 彎曲的原因 彎曲液面受到由于表面張力作用而引起的附加壓力 。 三 、 表面張力的影響因素 表面張力與物質(zhì)的本性 、 所處溫度 、 壓力等因素有關(guān) 。表面張力或表面過剩 自由能是液體重要的基本性質(zhì)之一 第一節(jié) 表面張力 二 、 表面張力實(shí)驗(yàn)及分析 實(shí)驗(yàn)裝置 （ 如圖所示 ） 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析 （ 1） 若不加外力 ， 肥皂膜因表面張力作用而縮小 。表面張力或表面過剩自 由能是液體重要的基本性質(zhì)之一。 第四節(jié) 印染助劑對(duì)環(huán)保的影響 作業(yè)： 離子型 、 非離子型表面活性劑的溶解度隨溫度變化的規(guī)律分別是什么 ？ 什么是克拉夫特點(diǎn)和濁點(diǎn) ？ 什么是生物降解性 ？ 表面活性劑有哪些一般性質(zhì) ？ 第二章 表面張力和表面吸附 導(dǎo)入：提問為什么肥皂泡要用力吹才能變大 ？ 自來水龍頭滴下 的水滴變成球形 ？ 一、表面張力 定義 界面：物質(zhì)與物質(zhì)相接觸的面稱界面。 二 、 印染工業(yè)對(duì)生態(tài)平衡的影響 （ 尤其對(duì)水的影響 ） 水體富營(yíng)養(yǎng)化 。 生物活性 包括：毒性、殺菌力，且兩者相對(duì)應(yīng)。 （ 4） 兩性型表面活性劑一般受 PH值變化而改變性質(zhì) 。 二 、 化學(xué)穩(wěn)定性 酸、堿穩(wěn)定性 （ 1）一般陰離子表面活性劑在強(qiáng)酸中不穩(wěn)定：羧酸鹽易析出 游離酸；硫酸酯鹽易水解；磺酸鹽穩(wěn)定。 一、 溶解度 表面活性劑在水中溶解度的一般規(guī)律是：在一定溫度下，溶 解度隨親油基相對(duì)增大而降低。 （ 3） 硫酸酯鹽類 ROSO3M （ 4） 磷酸酯鹽類 ROPO3M 陽離子表面活性劑（應(yīng)用較少） 如：季銨鹽類。 按照結(jié)構(gòu)分類 分為：陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、 兩性型表 面活性劑 、非離子型表面活性劑、特殊類型等類型。當(dāng)溶劑中（一般為水）加入很 少量某種物質(zhì)時(shí)，就能增加表面活性，大大降低溶 劑的表面張力或液－液界面張力，改變體系的界面 狀態(tài)，從而產(chǎn)生潤(rùn)濕或反潤(rùn)濕、乳化或破乳、起泡 或消泡，以及增溶、凈洗等一系列作用，這種物質(zhì) 就稱為表面活性劑。 一 、 表面現(xiàn)象 自然界中物質(zhì)與物質(zhì)相接觸的界面稱為相界面。 （ 2）有機(jī)物 草酸、酒精、甘油（丙三醇）等。這些物質(zhì)都屬于助劑，其中大 部分是表面活性劑，本書我們主要討論印染工業(yè)中常 用的表面活性劑及其應(yīng)用。 一、 助劑及其在紡織染整工業(yè)中的應(yīng)用 定義：紡織工業(yè)從紡絲、紡紗、織布、印染到成 品的各道加工工序中，都要用到各種輔助化學(xué)品，它 賦予紡織品各種優(yōu)異的應(yīng)用性能，這種輔助化學(xué)品通 稱為紡織染整助劑。 印染助劑在染整工業(yè)中的應(yīng)用 潤(rùn)濕、滲透、乳化、分散、洗滌、柔軟、固色、防水、防霉、 抗靜電等作用。 若為氣－液的相界面稱為表面，發(fā)生在表面的現(xiàn)象 稱為表面現(xiàn)象。（如圖 11所示） 表面活性劑的分類 圖 11 二、 表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和表示方法 基本結(jié)構(gòu) 表面活性劑是一種兩親分子 ， 既親水又親油；一端是親水 基 （ 極性的 ） ；另一端是親油基 （ 非極性的 ） ， 形成不對(duì)稱結(jié) 構(gòu) 。 四、 按表面活性劑結(jié)構(gòu)分類 陰離子表面活性劑 特點(diǎn)：價(jià)廉，與堿合用能增強(qiáng)去污力，織物洗后手感較好。 兩性型表面活性劑 非離子型表面活性劑 如：聚乙二醇類 、平平加等。 離子型表面活性劑 一般情況下，溫度升高，離子型表面活性劑溶解度增大， 但至一定溫度后，溶解度增加很快（ Krafft點(diǎn)）。而在堿液中均穩(wěn)定。 在等電點(diǎn) 時(shí) ， 形成內(nèi)鹽而沉淀析出 。 如：陽離子表面活性劑中季銨鹽類毒性大，但殺菌力好。 生物降解 。 表面：物質(zhì)與氣相組成的界面為表面。 分析 解釋：以液 —?dú)鈨上嘟缑?（ 表面 ） 為例內(nèi)層：受力對(duì)稱 ， 合外力為零 ， 所以內(nèi)部分子可以作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而不消耗功 。 （ 2） 施加外力 ， 肥皂膜受力平衡 。 表面張力與物質(zhì)的本性有關(guān) 。 產(chǎn)生附加壓力的原因 （ 如圖所示 ） Laplace公式 △ р=PlPg △ р與彎曲液面曲率半徑 ρ的關(guān)系： (1)水平分力相互平衡 。 （ 3） 若液面是平的 ， 則 R＝ ， 。 ① 、 在毛細(xì)管壁潤(rùn)濕時(shí) ， 毛細(xì)管內(nèi)液面呈現(xiàn)凹半球面 。 ∴ 毛細(xì)管內(nèi)液柱必須下降 h的高度 。 已知 100℃ 時(shí)水的表面張力為 ∕m， 假設(shè)在 100℃的小滴曲率半徑為 ， 在空氣中存在一個(gè)半徑為 ， 分別求兩者的附加壓力 ？ 第二節(jié) 表面活性劑在界面上的吸附 復(fù)習(xí)：拉普拉斯公式 ， 毛細(xì)現(xiàn)象 舉例： 棕黃色的煤油和白土混合后放置一段時(shí)間 ， 發(fā)現(xiàn)上層煤 油變澄清 ， 下層沉淀的白土變 黃 。 吸附可發(fā)生在：固 液 、 氣 固 、 液 液 、 氣 液界面上 。 表面活性劑的吸附 。 單種表面活性劑吸附： （ 1） 表面張力隨濃度增加而降低 ——正吸附 。 不同類型表面活性劑混合物吸附 。L1時(shí) ,分子就不可隨意 “ 平躺 ” ， 濃度在800 106mol 此時(shí)溶液具 有最低表面張力 。 原因：生產(chǎn)上用的表面活性劑均不是純凈物 ， 而含有雜質(zhì) 時(shí)就常常出現(xiàn)表面張力的最低值現(xiàn)象 。 如圖 27 （ 3） 在陰離子表面活性劑中加入少量非離子表面活性劑 ， 也 會(huì)出現(xiàn)最低值現(xiàn)象 。 定義： 表面活性劑在固 —液界面上的吸附 ， 就是表面活性劑分子或 離子自溶液中移遷至固 —液界面并富集于界面的過程 ， 與液 — 液界面吸附相似 ， 但固體不能流動(dòng) ， 所以不能通過表面張力計(jì) 算吸附量；可通過計(jì)算單位固體中的吸附前后濃度的改變來計(jì) 算吸附量 。 例 :離子交換吸附如圖 29 表面活性劑溶液的吸附等溫線 。 由圖知：雖有差異 ， 但共同點(diǎn)：在濃度較稀時(shí)吸附量上升較 快 ， 至一定值后 ， 吸附量變化不大 ， 最后趨于飽和值 。 （ 2） 溫度： a、 離子型表面活性劑： T升高 ， 溶解度增大 ， 親水性增大 ， 吸附于固體上的趨勢(shì)減小 ， 從而吸附量增大 。 pH值較低時(shí) ， 陰離子表面活性劑吸附增強(qiáng) 。 （ 5） 吸附劑的表面性質(zhì) （ 6） 電解質(zhì) 表面活性劑吸附對(duì)固體表面性質(zhì)的影響 （ 1） 改變了固體質(zhì)點(diǎn)在溶液中的分散性質(zhì) 。 作業(yè)： 什么是溶質(zhì)的表面吸附量 、 吸附等溫線 ？ 從吸附等溫線上可以看出的共同規(guī)律是什 么 ？ 溫度對(duì)吸附產(chǎn)生怎樣的影響 ？ 什么是表面張力最低值現(xiàn)象 ， 其意義是什 么 ？ 第三章 表面活性劑在溶液的表面活性 復(fù)習(xí)： 表面張力的定義 、 計(jì)算附加壓力的公式 。表面張力和 溶液濃度的相互關(guān)系中 ,當(dāng)濃度較低時(shí) ,表面張力隨表面活 性劑濃度增加而降低很快 ,但濃度升至一定值后 ,隨濃度增 加 ,表面張力變化不大。 （ 成 團(tuán)結(jié)構(gòu)稱膠束 ） 。 （ 1）電導(dǎo)：描述導(dǎo)體導(dǎo)電能力大小的物理量。 SlRA??1/GR?1 sAGl??? l sA 離子型表面活性劑在水中可電離出正 、 負(fù)離子形式 ， 與無 機(jī)鹽溶液一致： （ 1） 在濃度極稀時(shí) ， 兩者相似 ， 電導(dǎo)率與濃度呈線性關(guān)系； （ 2）但隨著濃度的上升，無機(jī)鹽仍是電導(dǎo)率與濃度呈線性 關(guān)系；而離子型表面活性劑則與無機(jī)鹽有明顯差異，電導(dǎo)率隨 濃度改變有一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而且隨碳鏈（親油基）的縮短，發(fā)生轉(zhuǎn) 折點(diǎn)的濃度越高，且越來越接近于無機(jī)鹽。 溶解度 （ 1） 離子型表面活性劑的溶解度與溫度的關(guān)系 。 一般化合物稀溶液是理想的 ， 而表面活性劑不同 ， 其稀溶 液中表現(xiàn)出極大非理想性 ， 導(dǎo)致稀溶液與濃溶液有較大差異 。 （ 1） 定義：在溶劑中完全不溶或者微溶的物質(zhì) ， 借助于添加表 面活性劑而得到溶解 ， 并成為熱力學(xué)上穩(wěn)定的 溶液 ， 這種現(xiàn)象 稱增溶性 。 ②“ 干洗 ” 中 ， 表面活性劑在非水溶劑中對(duì)油污發(fā)生增溶作用 ， 從而有效地去除污垢 。 復(fù)習(xí)：表面活性劑溶液性質(zhì) 隨濃度而改變時(shí)，基本上所有性 能在一特定濃度均會(huì)發(fā)生突變離 子型、非離子型表面活性劑溶液 的界面張力（表面張力）隨濃度 變化的關(guān)系曲線。 水中的表面活性劑相互聚集 ， 疏水基相互靠攏 ， 開始形成膠束 。 定義：表面活性劑在溶液中形成膠束時(shí)的濃度 ， 稱為臨界 膠束濃度 。 重要意義： 表面活性劑的 cmc是一個(gè)很重要的特征數(shù)據(jù) ， 表面活性劑 的許多性能和應(yīng)用條件都與 cmc有關(guān) 。 圖 （ a） 為使其疏水基不被排斥 ， 它的分子就不停轉(zhuǎn)動(dòng) ， 可通過兩個(gè)途徑尋求獲 得體系的穩(wěn)定 。 如圖 （ d） 分類 。 四 、 膠束的結(jié)構(gòu)形狀 。 （ 1） 此結(jié)構(gòu)使大量的表面活性分子內(nèi)疏水基與水接觸面積縮小 ， 有更高的熱力學(xué)穩(wěn)定性 。 所 以 ， 當(dāng)膠束靠攏時(shí) ， 勢(shì)必造成體系自由能增加 。 膠束的形狀與大小關(guān)系 。 表面活性劑溶液的濃度只有稍高于它的臨界膠束濃度時(shí) ， 才 能充分顯示其作用 。 二 、 表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)和臨界膠束濃度 （ 內(nèi)因 ） 表面活性劑碳?xì)滏? （ 1） 同系列表面活性劑在親水基相同情況下 ， cmc值隨疏水基 的碳鏈增長(zhǎng)而降低 。 ③ 兩性表面活性劑每增加四個(gè) C， cmc降至 1/100。 ④ 親水基處于疏水基鏈中間 ， cmc↑。 cmc比較：兩性表面活性劑 ≈離子型表面活性劑 非離子型表面 活性劑 。L1 C12H25SO4－ Na+ cmc為 103mol 二 、 外界因素對(duì)表面活性劑 cmc的影響 。 不同類型表面活性劑 cmc最低值所處溫度是不同的 。 電解質(zhì) 通常：在表面活性劑溶液中 ， 加入無機(jī)電解質(zhì) ， 使 cmc↓。 （ 2） 較大濃度時(shí)才對(duì) cmc影響的有機(jī)物：如尿素 、 低碳醇等 。 PH值對(duì)兩性表面活性劑的 cmc影響較大 ， 試驗(yàn)表明： pH↑， cmc↓。 表面張力單位 mN/m。 （ 3） 親水基接在分子中間 ， 濃度 ↑， 效率 ↓。 （ 5） 非離子型表面活性劑 聚氧乙稀醚 ， （ OCH2CH2） n n為氧乙稀數(shù)目 ， n↑， 濃度 ↑，效率 ↓。 （ 2） 表面活性劑溶液電性質(zhì)的影響 對(duì)離子型表面活性劑 ， 在表面活性劑溶液中加入電解質(zhì) ，由于雙電層的影響 ， 使得效能增加 。 如：增加疏水鏈支化度；親水基處于分子中間；增加不 飽和度 。 第二節(jié) 表面活性劑的親疏平衡值 復(fù)習(xí)：表面活性劑降低表面張力的效率 、 效能及其分別的影響 因素 （ 提問 ） 引入：表面活性劑是一種兩親分子 ， 兩種基團(tuán)彼此相互影響 、 相互聯(lián)系 ， 對(duì)表面活性劑的各項(xiàng)性能起著決定作用 。 意義：反映表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中親水性和疏水性的良好匹 配 ， 即親水親油間的平衡關(guān)系 。 （ 2） 當(dāng)疏水基相同時(shí) ， 由于親水基種類繁多 ， 不同表面活 性劑親水基就不同 ， 所以親水性也不同 。 （ 二 ） HLB值的計(jì)算 非離子型表面活性劑 HLB值的計(jì)算 （ 1） 格里芬導(dǎo)出： HLB=100/5（ 1 Mo/ M） 式中： Mo－ 疏水基的相對(duì)分子