1、2019/7/10,1,第 二 章,表面与界面的性质,2019/7/10,2,2.1 表面张力与表面活性,当任意两相接触时, 两相之间决非是一个没有厚度的纯几何面,而是一个具有相当厚度的过渡区, 这一过渡区通常称之为界面。 若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。 但由于历史的原因, 这两个概念常常混用。,严格讲表面应是液体、固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。,2019/7/10,3,常见的界面有：(1) 气-液界面，(2) 气-固界面，(3) 液-液界面，(4) 液-固界面，(5) 固-固界面。,2019/7/10,4,2.1 表面张力,201
2、9/7/10,5,由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此 如果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积， 就必须克服系统内部分子之间的作用力，对系统做功。,6,2019/7/10,（a）,（b）,7,2019/7/10,如果在活动边框上挂一重物，使重物质量W2与边框质量W1所产生的重力F（F=（W1+W2）g）与总的表面张力大小相等方向相反，则金属丝不再滑动。,这时,l是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边界总长度为2l， 就是作用于单位边界上的表面张力。,表面张力 的单位是N/m。,2019/7/10,8,2.1.4 表面张力的测试方法,1. 滴重法,W=2Rf,=W/2Rf,2019/
3、7/10,9,2. 毛细管法,r 毛细管半径g 重力加速度h 液柱高 接触角,2019/7/10,10,3. 环法,图2.9 环法表面张力测定原理示意图,2019/7/10,11,5. 最大汽泡压力法,2019/7/10,12,优点：该方法与接触角无关，也不需要液体密度数据，测定迅速， 被广泛使用。,2019/7/10,13,2.2 表面活性剂的表面活性,2.2.1 临界胶束浓度 CMCCritical Micelle Concentration,表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束
4、，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。,2019/7/10,14,具有第三类曲线的物质才叫表面活性剂。,溶液的表面张力随浓度的变化,2019/7/10,15,cmc,2019/7/10,16,这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。,2019/7/10,17,3. 表面活性剂的溶(解)度特性,表面活性剂水溶液不仅具有独特的表面性质，而且具有特殊的溶液性质。这表现在它的溶度特性、各种物理化学性质随溶液浓度变化的特性，以及一定浓度以上的稀溶液能够溶解油的特性。,2019/7/10,18,离子型
5、表面活性剂的溶度在温度升到一定值时会陡然上升，这个温度叫做该表面活性剂克拉夫特(Krafft)点。图2.17是这种溶度与温度关系的实例。表2.3列出一些离子表面活性剂的Krafft点的数值。 非离子型表面活性剂水溶液的溶度则往往随温度上升而降低，在升至一定温度时出现浑浊，经放置或离心可得到两个液相，该温度称为表面活性剂的浊点(cloud point)。表2.4列出几种典型的非离子表面活性剂的浊点。,2019/7/10,19,4. 表面活性剂的溶油特性,烃类一般不溶于水，也不溶于浓度很稀的表面活性剂溶液。但当表面活性剂浓度超过cmc后则使烃类溶度剧增，这就是表面活性剂对不溶物的加溶作用(增溶作用
6、)。这种溶解现象既不同于在混合溶剂中的溶解，也不同于乳化作用。前者是使用大量可以与水混溶的有机溶剂与水形成混合溶剂，而改变了溶剂的性质，使原来不溶于水的有机物在混合溶剂中溶解。如豆油在苯-乙醇混合溶剂中的溶解。此溶解能力一般随有机溶剂加入量增加而逐步增加，不存在一个突变点。,2019/7/10,20,乳化作用：两种不相溶的液体(油和水)中的一种，以非常小的粒子均匀地分散到另外一种液体中形成乳状液的过程。,加溶(增溶)作用：当表面活性剂浓度超过某个浓度后，使得原来微溶的烷烃的溶解度突然增大，例如图2.19，2-硝基二苯胺的溶解度存在突变点。增溶作用与胶束密切相关。,2019/7/10,21,2.
7、2.2 表面活性的表征,溶剂表面张力的降低2.形成胶团的能力(胶团化能力),效率能力,1/cmc, C20 , -lgC20 = pC20,cmc (表面张力),cmc cmc越小，越容易形成胶团,2019/7/10,22,2.2.3 表面活性剂的基本功能,1.吸附：在表面(或界面)上吸附，降低了表面张力，改变了体系的表面化学性质，使表面活性剂具有乳化、起泡和消泡、分散和絮凝、润湿、渗透、铺展、润滑、抗静电及杀菌等功能。,2.自聚：在溶液内部聚集，形成了多种形式的分子有序组合体如胶团、囊泡、液晶等，表现出来多种功能，其中最基本的是增溶作用，基于增溶作用，衍生出胶团催化、微乳状液、间隔化反应介质、微反应器和药物载体等功能。,
