助劑及其在紡織染整工業(yè)中的應(yīng)用-資料下載頁
2025-01-17 23:06本頁面
【正文】 接觸出現(xiàn)成團(tuán)結(jié)構(gòu)，使體系穩(wěn)定。二、臨界膠束濃度。 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。用cmc表示。實(shí)驗(yàn)表明：cmc為一個(gè)窄的濃度范圍，不是一個(gè)確定的數(shù)值。如離子型表面活性劑的cmc約在103~102mol/L。 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)。如在表面活性劑cmc以上時(shí)，表面張力、滲透壓、冰點(diǎn)、粘度、密度、可溶性、凈洗力、光散射和顏色變化等性質(zhì)都會發(fā)生顯著變化，這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)濃度就是cmc。三、溶液中膠束的形成。根據(jù)體系能量最低最為穩(wěn)定的原則： 當(dāng)表面活性劑量極少時(shí)，表面活性劑的親水基與水的作用力大于疏水基對水的斥力，使水中氫鍵結(jié)構(gòu)重排，水分子與表面活性劑分子或離子形成一種有序結(jié)構(gòu)。圖（a） 根據(jù)體系能量最低最為穩(wěn)定的原則，為使其疏水基不被排斥，它的分子就不停轉(zhuǎn)動，可通過兩個(gè)途徑尋求獲得體系的穩(wěn)定。（1）圖（b）：表面活性劑的親水基留在水中，疏水基伸向空氣，形成定向吸附層，從而降低表面自由能。（2）圖（c）：表面活性劑疏水基相互聚集，盡可能減少疏水基與水的接觸，而降低體系的自由能。由于疏水基的相互締合，勢必讓親水基存在于締合物表面，從而與水接觸，促使整個(gè)體系的穩(wěn)定，這種締合即為膠束。 分類。（1） 離子型表面活性劑：其膠束是由離子締合而成的，且?guī)щ姡Q膠體電解質(zhì)。（2） 非離子型表面活性劑：其膠束是由分子締合而成的，不帶電，不屬于膠體電解質(zhì)。因表面活性劑膠束均通過締合而成，所以此溶液統(tǒng)稱為締合膠體或膠束溶液。四、膠束的結(jié)構(gòu)形狀。通過了解膠束形狀，可以認(rèn)識膠束的特性及其對界面的影響。 在稀溶液中，膠束一般呈球狀。雙電層：在溶液中的帶電固體表面，由于靜電吸引力的作用，必定要吸引等電量的、與固體表面上帶有相反電荷的離子（反離子）環(huán)繞在固體粒子周圍，這樣便在固、液兩面之間形成了雙層電。 在10倍于cmc或更大濃度的溶液中，膠束一般是非球狀的。（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。此結(jié)構(gòu)內(nèi)核由疏水基構(gòu)成，棒狀膠束表面油親水基構(gòu)成，具有一定的柔順性，隨著濃度增加，棒狀聚集成束，周圍是溶劑。（2）濃度更大時(shí)，形成層狀膠束。 膠束的形成是表面活性劑為了增加體系的穩(wěn)定性。離子型表面活性劑形成的膠束表面呈正電荷或負(fù)電荷，使得電荷更加集中，即電荷密度大于單分子時(shí)的電荷密度。所以，當(dāng)膠束靠攏時(shí)，勢必造成體系自由能增加。這樣，離子型表面活性劑膠束形成時(shí)，同時(shí)存在著體系自由能減小和增大的雙重效果。根據(jù)體系能量最低最為穩(wěn)定原則。所以，表面活性劑膠束形成的結(jié)構(gòu)形狀和大小必須使體系的表面自由能最小，才能形成穩(wěn)定的熱力學(xué)狀態(tài)。膠束的形狀與大小關(guān)系。（1） 膠束大小——膠束量：膠束相對分子質(zhì)量/表面活性劑單體相對分子質(zhì)量也稱膠束的聚集數(shù)，即：締合或膠束的表面活性劑的分子數(shù)或離子數(shù)。（2） 測定膠束大小（聚集數(shù)）的方法：光散射法、擴(kuò)散—粘度法、超離心法、電泳法第三節(jié) 臨界膠束濃度 復(fù)習(xí)：濃液中膠束的形成、臨界膠束濃度（cmc）一、 臨界膠束濃度 定義：形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。（提問）或：開始形成膠束時(shí)的濃度。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。 Kafft點(diǎn)與臨界膠束濃度的關(guān)系離子型表面活性劑：轉(zhuǎn)折點(diǎn)（Kafft點(diǎn)）對應(yīng)的是溫度，在此溫度范圍內(nèi)，其溶解度就是臨界膠束濃度（cmc）。 結(jié)論表面活性劑的潤濕、滲透作用因界面吸附，所以只要濃度稍大于cmc即可；而乳化、分散、增容和洗凈作用，濃度要大于cmc很多才顯示效果。 測定臨界膠束濃度（cmc）可通過各種物理性質(zhì)的突變來確定，方法不同，值也差異，但突變點(diǎn)總落在一個(gè)窄范圍內(nèi)。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)滏湥?）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而降低。P59表32是一些表面活性劑的臨界膠束濃度。（2）不同系列表面活性劑隨C鏈增長，cmc下降的程度不同。① 離子型表面活性劑每增加一個(gè)C，cmc下降近一半。② 非離子型表面活性劑疏水鏈每增加兩個(gè)C，cmc降至1/10。③ 兩性表面活性劑每增加四個(gè)C，cmc降至1/100。（3）表面活性劑疏水基↑，分子排列有序，cmc↓①表面活性劑疏水鏈（非極性基團(tuán)）如有支鏈，則支化度↑，cmc↑。②疏水鏈含有不飽和鍵時(shí)，cmc↑。③疏水鏈中引入極性基團(tuán)，cmc↑程度不同。④親水基處于疏水基鏈中間，cmc↑。⑤疏水鏈中的H被F取代時(shí)，cmc↓，特例末端的H被F取代。 表面活性劑的親水基。同類型表面活性劑親水基的親水能力↑，cmc↑，影響不大。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。 反離子的影響。反離子對表面活性劑cmc值影響不大，但假如反離子本身就是表面活性劑離子，則對cmc↓明顯，且隨反離子疏水基↑，cmc↓更明顯。例：25℃表面活性劑反離子對于表面活性劑膠束形成有了強(qiáng)烈促進(jìn)作用，它使表面活性劑的cmc↓。三、 外界因素對表面活性劑cmc的影響。 溫度通常：T↑，cmc↓，但至最低值后，T↑,cmc↑。T↑，分子動能↑，分子距離↑，親水性↓，有利于膠束形成，cmc↓。但T進(jìn)一步↑，不但親水性↓，而且疏水性↑，膠束碰撞加劇，不利于膠束形成,cmc↑。不同類型表面活性劑cmc最低值所處溫度是不同的。（1） 離子型表面活性劑：Krafft點(diǎn)溫度↑，cmc↓。（2） 非離子型表面活性劑：T↑，溶解度↓，甚至轉(zhuǎn)為不溶于水的渾濁液，此時(shí)溫度稱“濁點(diǎn)”，濁點(diǎn)以上不溶于水，濁點(diǎn)以下溶于水。在濁點(diǎn)溫度以下，T↑，cmc↓，且疏水基C原子數(shù)↑，cmc↓越顯著。 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↓。這種傾向：離子型表面活性劑兩性非離子型（1） 陰離子對表面活性劑cmc↓程度次序?yàn)椋海?） 陽離子對cmc下降程度次序?yàn)椋?有機(jī)物（1）極性有機(jī)物:高碳醇類和酰胺類,它與表面活性劑膠束結(jié)合而影響cmc。碳鏈↑,cmc↓。醇類烴基大小和表面活性劑的疏水基大小相當(dāng)時(shí)，cmc下降至最低值。（2）較大濃度時(shí)才對cmc影響的有機(jī)物：如尿素、低碳醇等。它通過改變水與膠束、水與表面活性劑相互作用而影響cmc。醇類對非離子表面活性劑cmc的影響與離子型相反：醇的加入，cmc↑。 PH值。PH值對兩性表面活性劑的cmc影響大，如圖實(shí)驗(yàn)知：pH↑，cmc↓。作業(yè)：畫出表面張力隨濃度變化的關(guān)系曲線，并簡單解釋此變化規(guī)律？臨界膠束濃度的定義及其表示符號？根據(jù)能量最低體系最穩(wěn)定原則，表面活性劑的分子在溶液中如何尋求穩(wěn)定的？25
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1