表面活性剂

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表面活性剂(又稱界面活性劑)是能使目标溶液表面张力显著下降的物质,可降低两种液体或液体-固体间的表面张力。表面活性剂一般为具有亲水疏水基团的有机两性分子,可溶于有机溶液和水溶液。表面活性剂在溶液中的浓度超过某一临界值后,会自发缔合形成胶束(micelle)。胶束开始明显形成时的浓度称为临界胶束浓度(CMC),是表面活性剂的重要参数。

语源[编辑]

“表面活性剂”一词的英文surfactant/surfactantssurface active agents(表面+活性+剂)组成的合成词[1]。表面活性剂通常是两亲有机化合物,就是说它们含有疏水基团(“尾”)和亲水基团(“头”)。因此,它们在有机溶剂和水中均可溶。“表面活性剂”一词于1950年由安德拉的产品首先使用。

性质[编辑]

胶束——表面活性剂分子的亲脂尾端聚于胶束内部,避免与极性的水分子接触;分子的极性亲水头端则露于外部,与极性的水分子发生作用,并对胶束内部的憎水基团产生保护作用。形成胶束的化合物一般为两亲分子,因此一般胶束除可溶于水等极性溶剂以外,还能以反胶束的形式溶于非极性溶剂中。

表面活性剂通过在气液两相界面吸附降低水的表面张力,或通过吸附在液體界面间来降低油水界面张力。许多表面活性剂也能在本体溶液中聚集成为聚集体

囊泡胶束都是此类聚集体。表面活性剂开始形成胶束的浓度叫做临界胶束浓度或CMC。当胶束在水中形成,胶束的尾形成能够包裹油滴的核,而它们的(离子/极性)头能够形成一个外壳,保持与水接触。表面活性剂在油中聚集,聚集体指的是反胶束。在反胶束中,头在核,尾保持与油的充分接触。表面活性剂通常分为四大类:阴离子,阳离子,非离子和两性离子(双电子)。

表面活性剂系统的热动力学很重要,不论是理论上还是实践上。因为表面活性剂系统代表的是介于有序和无序物质状态之间的系统。表面活性剂溶液可能含有有序相(胶束)和无序相(自由表面活性剂分子和/或离子)。

如常用的洗涤剂能够提高水在土壤中的渗透能力,但是效果仅仅持续数日(许多标准洗衣粉含有一定量的化学品,比如,由于它们会破坏植物,不适于土壤)。商业土壤润湿剂会持续起效果一段时间,最终还是会被微生物降解。然而,有一些会对水生物的生物循环产生影响,因此必须小心防止这些产品流入地表径流,过量产品不应该洗消。

应用[编辑]

表面活性剂可以有许多用途:

  • 金属行业的前处理
  • 粘合剂乳化
  • 纺织行业
  • 皮革行业
  • 清洁
  • 浸润
  • 脱墨水
  • 发泡
  • 量子点上包覆材料(coating)

也是许多日常用品的原料:

参见[编辑]

注解和参考文献[编辑]

  1. ^ Rosen, M.J., Surfactants and Interfacial Phenomena. 3 ed. 2004, Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.