表面活性剂的作用原理

1、表面张力与表面活性的定义。

在两相 (特别是气 -液)界面上，处处存在着一种张力，这种力垂直与表面的边界，指向液体方向并与表面相 切。把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用 g 或 表示。表面张力的单位通常为 N/m. 表面活性：因 溶质在表面发生吸附（正吸附）而使溶液表面张力降低的性质被称为表面活性。

2、cmc 的测定方法及影响因素。

测定 cmc 的方法：

1）表面张力法：常用 表面张力 -浓度对数图 确定 cmc 。 具体做法：测定一系列不同浓度表面活性剂溶液的表面张 力，作出 γ-lgc 曲线，将曲线转折点两侧的直线部分外延，相交点的浓度即为此体系中表面活性剂的 cmc。

2）电导 法：确定 cmc 时可用电导率对浓度或 摩尔电导率对浓度的平方根 作图，转折点的浓度即为 cmc。只限于测定离子型表 面活性剂的 cmc。

3）染料法：先在较高浓度 ( ＞cmc)的表面活性剂溶液中加入少量染料，此染料加溶于胶团中，呈现 某种颜色。再用滴定的方法，用水将此溶液稀释，直至颜色发生显著变化，此时溶液的浓度即为 cmc。

4）浊度法：观 测加入适量烃的表面活性剂溶液的浊度随， 浊度突变点 的浓度即为表面活性剂的 cmc。

5）光散色法：利用 散射光强度 -溶液浓度曲线 中的突变点可以测定 cmc。

影响因素：

1）表面活性剂类型的影响：疏水基相同的情况下，离子型表面活性剂的 cmc 比非离子型的大，大约差两个数量 级。

2）碳氢链的长度：同类型表面活性剂的临界胶团浓度随疏水基增大而降低；离子型表面活性剂碳氢链的碳原子数 在 8-16 范围内， cmc 随碳原子数变化呈现一定规律：同系物每增加一个碳原子， cmc 下降约一半。非离子型表面活性 剂，cmc 受疏水基碳原子数的影响更大。一般每增加两个碳原子， cmc 下降至 1/10 。

3）碳氢链的分支：具有同样化学 组成的表面活性剂分子异构体中，直碳氢链的表面活性剂，其 cmc 最低，支化度越高， cmc 越高。

4）极性基团的位 置：碳氢链相同时，极性基越靠近中间位置的， cmc 越大。

5）碳氢链中其他取代基的影响：碳氢链中有双键时，其 cmc 较饱和化合物高。在疏水链中有苯基时，一个苯基约相当于 3.5 个 CH2 基团。

6）疏水链的性质：含碳氟链的表面 活性剂，其 cmc 要比同碳原子数的碳氢链表面活性剂低得多，相应地表面活性要高得多。碳氢链中的氢被氟部分取代 的表面活性剂，其 cmc 随被取代程度的增加而减少。

7）其他因素：除表面活性剂的化学结构外，添加剂（如无机盐、 极性有机物）对表面活性剂的 cmc 会有影响；温度对 cmc 也会有影响

3、论述表面活性剂结构与性质的关系。

表面活性剂结构由亲水集团和亲油基团组成，分子的亲水性和亲油性，分子的形态以及分子量都影响表面活 性剂的性质。

1）表面活性剂的 HLB 越高，亲水性越高。

2）亲油基团的影响：亲油基的疏水作用降低了表面张力，影 响胶束的形成。

3）亲水基团的影响：表面活性剂的亲水基会影响其溶解度，从而进一步影响胶束的形成，溶解度越 大，临界胶束浓度越高。同时，亲水基的不同，活性剂对温度的敏感程度和受温度的影响性质的变化也不同。

4）分子 形态的影响：即亲水基的相对位置和亲油基团的分支情况，一般亲水基位于分子之间时，表面活性剂的润湿性能比位 于分子末端强；带有分支结构的表面活性剂具有较好的润湿和渗透性能，但去污较好。

5）分子量的影响：一般分子量 较大的表面活性剂洗涤，分散，乳化性能好；而分子量较小的表面活性剂润湿，渗透效果好。

6）表面活性剂的溶解 度：对离子型和部分非离子型表面活性剂的 Krafft 点越低，溶解度越好；对大部分非离子型表面活性剂，温度高于浊 点时将发生分组，许多性质和效果均下降。

7）表面活性剂的安全性、温和性：毒性大小为：非离子和两性型