【文章內(nèi)容簡介】 。溶解在水中達一定濃度時，其非極性部分會自相結(jié)合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外， 這種多分子聚集體稱為膠束。 隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可呈現(xiàn) 棒狀 、 層狀或球狀等 多種形狀。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 膠束 (micelle) ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 膠束 (micelle) ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 膠束 (micelle) ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 膠束 (micelle) ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 臨界膠束濃度 (critical micelle concentration) 臨界膠束濃度簡稱 CMC 表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束， 這開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。 這時溶液性質(zhì)與理想性質(zhì)發(fā)生偏離，在表面張力對濃度繪制的曲線上會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)增加活性劑濃度，表面張力不再降低，而體相中的膠束不斷增多、增大。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 臨界膠束濃度 (critical micelle concentration) ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 親水親油平衡 (hydrophilelipophile balance) 表面活性劑都是兩親分子，由于親水和親油基團的不同，很難用相同的單位來衡量，所以Griffin提出了用一個相對的值即 HLB值來表示表面活性物質(zhì)的親水性。對非離子型的表面活性劑，HLB的計算公式為： HLB值 = 親 水基質(zhì)量 親水基質(zhì)量 +憎水基質(zhì)量 100/5 例如：石蠟無親水基，所以 HLB=0 十二烷基硫酸鈉 ， 全部是親水基， HLB=40。 其余非離子型表面活性劑的 HLB值介于 0～ 40之間 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 親水親油平衡 (hydrophilelipophile balance) 根據(jù)需要，可根據(jù) HLB值選擇合適的表面活性劑。例如： HLB值在 2～ 6之間，可作油包水型的乳化劑； 8～ 10之間作潤濕劑； 12～ 18之間作為水包油型乳化劑。 HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |———| |——| |——| |——| | 石蠟 W/O乳化劑 潤濕劑 洗滌劑 增溶劑 | |————| 聚乙二醇 O/W乳化劑 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 表面活性劑的重要作用 表面活性劑的用途極廣，主要有五個方面： 表面活性劑可以降低液體表面張力，改變接觸角的大小，從而達到所需的目的。 例如，要農(nóng)藥潤濕帶蠟的植物表面，要在農(nóng)藥中加表面活性劑； 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性劑，使接觸角大于 90176。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 表面活性劑的重要作用 “泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。有的表面活性劑和水可以形成一定強度的薄膜，包圍著空氣而形成泡沫，用于浮游選礦、泡沫滅火和洗滌去污等，這種活性劑稱為 起泡劑 。 也有時要使用 消泡劑 ，在制糖、制中藥過程中泡沫太多，要加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧姸?，消除氣泡，防止事故? ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 表面活性劑的重要作用 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 表面活性劑的重要作用 非極性有機物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉等表面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加，這稱為增溶作用。 增溶作用與普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均勻分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的膠束中。 經(jīng) X射線衍射證實，增溶后各種膠束都有不同程度的增大，而整個溶液的的依數(shù)性變化不大。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 表面活性劑的重要作用 一種或幾種液體以大于 107m直徑的液珠分散在另一不相混溶的液體之中形成的 粗分散 體系稱為乳狀液。 要使它穩(wěn)定存在必須加乳化劑。根據(jù)乳化劑結(jié)構(gòu)的不同可以形成以水為連續(xù)相的 水包油 乳狀液 (O/W)，或以油為連續(xù)相的 油包水 乳狀液 (W/O)。 有時為了破壞乳狀液需加入另一種表面活性劑，稱為 破乳劑 ，將乳狀液中的分散相和分散介質(zhì)分開。例如原油中需要加入破乳劑將油與水分開。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 表面活性劑的重要作用 洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，增加對被清洗物體的潤濕作用，又要有起泡、增白、占領(lǐng)清潔表面不被再次污染等功能。 其中占主要成分的表面活性劑的去污過程可用示意圖說明： ，對油污潤濕性能差，不容易把油污洗掉。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 表面活性劑的重要作用 ，憎水基團朝向織物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脫離表面。 泡沫浮到水面后被去除，潔凈表面被活性劑分子占領(lǐng)。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 固體表面的吸附 固體表面的特性 吸附劑和吸附質(zhì) 吸附量的表示 吸附等溫線的類型 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 固體表面的吸附 Langmuir吸附等溫式 BET吸附等溫式 物理吸附 化學(xué)吸附 吸附熱 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 固體表面的特性 固體表面上的原子或分子與液體一樣，受力也是不均勻的，而且不像液體表面分子可以移動，通常它們是定位的。 固體表面是不均勻的，即使從宏觀上看似乎很光滑，但從原子水平上看是凹凸不平的。 同種晶體由于制備、加工不同，會具有不同的表面性質(zhì)，而且實際晶體的晶面是不完整的，會有晶格缺陷、空位和位錯等。 正由于固體表面原子受力不對稱和表面結(jié)構(gòu)不均勻性，它可以 吸附氣體或液體分子 ，使表面自由能下降。而且不同的部位吸附和催化的活性不同。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 吸附劑和吸附質(zhì) (adsorbent,adsorbate) 當(dāng)氣體或蒸汽在固體表面被吸附時，固體稱為吸附劑，被吸附的氣體稱為吸附質(zhì)。 常用的吸附劑有： 硅膠、分子篩、活性炭等 。 為了測定固體的比表面，常用的吸附質(zhì)有： 氮氣、水蒸氣、苯或環(huán)己烷的蒸汽等 。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 吸附量的表示 吸附量通常有兩種表示方法： 3 1/ V m m k g? ? ?單 位 ：(2)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體物質(zhì)的量。 1/ n m m ol k g? ? ?單 位 ：(1)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體的體積。 體積要換算成標(biāo)準狀況 (STP) ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 物理吸附 具有如下特點的吸附稱為物理吸附： 的，一般比較弱。 ，接近于氣體的液化熱，一般在幾個 kJ/mol以 下。 ，任何固體可以吸附任何氣體，當(dāng)然 吸附量會有所不同。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 物理吸附 ，吸附與解吸速率都很快。 ，但也可以是多分子層的。 ，吸附速率并不因溫度的升高而 變快。 總之： 物理吸附僅僅是一種物理作用， 沒有電子轉(zhuǎn)移，沒有化學(xué)鍵的生成與破壞，也沒有原子重排等 。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 化學(xué)吸附 具有如下特點的吸附稱為化學(xué)吸附： 力，一般較強。 ，接近于化學(xué)反應(yīng)熱，一般在 40kJ/mol 以 上。 ，固體表面的活性位只吸附與之可發(fā) 生反應(yīng)的氣體分子，如酸位吸附堿性分子，反之亦 然。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 化學(xué)吸附 ，一旦吸附，就不易解吸。 。 ，溫度升高，吸附和解吸速率加快。 總之： 化學(xué) 吸附相當(dāng)與吸附劑表面分子與吸附質(zhì)分子 發(fā)生了化學(xué)反應(yīng) ，在紅外、紫外 可見光譜中會出現(xiàn)新的特征吸收帶。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 吸附熱 吸附熱的定義： 吸附熱的取號： 在吸附過程中的熱效應(yīng)稱為吸附熱。物理吸附過程的熱效應(yīng)相當(dāng)于氣體凝聚熱，很??；化學(xué)吸附過程的熱效應(yīng)相當(dāng)于化學(xué)鍵能，比較大。 吸附是放熱過程，但是習(xí)慣把吸附熱都取成正值。 固體在等溫、等壓下吸附氣體是一個自發(fā)過程，ΔG0， 氣體從三維運動變成吸附態(tài)的二維運動，熵減少， ΔS0， ΔH=ΔG+TΔS， ΔH0。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 吸附量與溫度、壓力的關(guān)系 對于一定的吸附劑與吸附質(zhì)的體系，達到吸附平衡時，吸附量是溫度和吸附質(zhì)壓力的函數(shù)，即： 通常固定一個變量，求出另外兩個變量之間的關(guān)系，例如： ( , )f T p??(1)T=常數(shù)， Γ = f (p)， 得吸附定溫線。 (2)p=常數(shù)， Γ = f (T)， 得吸附等壓線。 (3)Γ =常數(shù)， p = f (T)， 得吸附等量線。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 吸附等溫線 保持溫度不變，顯示吸附量與比壓之間的關(guān)系曲線稱為吸附等溫線。 縱坐標(biāo)是吸附量，橫坐標(biāo)是比壓 p/ps， p是吸附質(zhì)蒸汽的平衡壓力， ps是吸附溫度時吸附質(zhì)的飽和蒸汽壓。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 吸附等溫線的類型 從吸附等溫線可以反映出吸附劑的表面性質(zhì)、孔分布以及吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用等有關(guān)信息。 常見的吸附等溫線有如下 5種類型： (圖中 p/ps稱為 比壓 ， ps是吸附質(zhì)在該溫度時的飽和蒸汽壓， p為吸附質(zhì)的壓力 ) ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 吸附等溫線的類型 (Ⅰ) 在 吸附劑上的吸附等溫線屬于這種類型。例如 78K時 N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子篩上的吸附。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 吸附等溫線的類型 (Ⅱ) 常稱為 S型等溫線。吸附劑孔徑大小不一，發(fā)生多分子層吸附。在比壓接近 1時，發(fā)生毛細管和孔凝現(xiàn)象 。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 吸附等溫線的類型 (Ⅲ) 這種類型較少見。當(dāng)吸附劑和吸附質(zhì)相互作用很弱時會出現(xiàn)這種等溫線，如 352K時， Br2在硅膠 上的吸附。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 吸附等溫線的類型 (Ⅳ) 多孔吸附劑發(fā)生多分子層吸附時會有這種等溫線。在比壓較高時，有毛細凝聚現(xiàn)象。例如在 323K時，苯在氧化鐵凝膠上的吸附屬于這種類型。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 吸附等溫線的類型 (Ⅴ) 發(fā)生多分子層吸附，有毛細凝聚現(xiàn)象。例如 373K時，水汽在活性炭上的吸附屬于這種類型。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 Langmuir吸附等溫式 Langmuir吸附等溫式描述了吸附量與被吸附蒸汽壓力之間的定量關(guān)系。他在推導(dǎo)該公式的過程引入了兩個重要假設(shè)： (1) 吸附是單分子層的； (2) 固體表面是均勻的，被吸附分子之間無相互作用。 設(shè)：表面覆蓋度 q = V/Vm Vm為吸滿單分子層的體積 則空白表面為 (1 q ) V為吸附體積 達到平衡時，吸附與脫附速率相等。 r(吸附 )=k1p( 1q ) r(脫附 )=k