表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)特征

時(shí)間：2024-03-07 16:56:27 來源：創(chuàng)始人點(diǎn)擊：0次

表面張力與表面活性物質(zhì)

在水溶液中能夠產(chǎn)生正吸附的溶質(zhì)可以使水的表面張力降低，而產(chǎn)生負(fù)吸附的溶質(zhì)則會(huì)使水的表面張力有所升高。

表面活性物質(zhì)(surface active materials),：能夠在水溶液中產(chǎn)生正吸附從而使水的表面張力顯著降低的一大類物質(zhì)。例如：如乙醇、丙酸、十二烷基硫酸鈉等;

而此類物質(zhì)降低水的表面張力的性質(zhì)稱為表面活性(surfaceactivity); 相應(yīng)地不能產(chǎn)生正吸附即不能降低水的表面張力的物質(zhì)被稱為非表面活性物質(zhì)，如無機(jī)鹽、葡萄糖等。

表面活性劑(surfactants)：在表面活性物質(zhì)中，有一類物質(zhì)在很低濃度時(shí)就能使水的表面張力顯著下降，但當(dāng)濃度增加至一定值后，表面張力就不再下降或非常緩慢地減小，人們把這一類表面活性物質(zhì)稱為表面活性劑(surfactants)，如十二烷基硫酸鈉、十二烷基三甲基溴化銨和壬基酚聚氧乙烯(9)醚等物質(zhì)。

表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)特征

人類最早使用的表面活性劑是脂肪酸鈉(或者鉀)鹽，俗稱肥皂。

早期人們將動(dòng)植物油脂和草木灰水溶液混合加熱制取肥皂;

后來隨著化學(xué)工業(yè)的進(jìn)步，有了苛性堿(NaOH)，人們通過用堿皂化油脂制取肥皂。

20世紀(jì)20~30年代由于第一次世界大戰(zhàn)導(dǎo)致了油脂短缺，為了開發(fā)肥皂的代用品，在德國(guó)誕生了合成表面活性劑，如烷基苯磺酸鹽，脂肪醇硫酸鹽等。

這些表面活性劑分子具有共同的分子結(jié)構(gòu)特征，即分子中同時(shí)包含親水性基團(tuán)和親油性基團(tuán)，例如肥皂中的親水性基團(tuán)為-COONa，烷基苯磺酸鈉中的親水性基團(tuán)為-SO3Na,而親油性基團(tuán)皆為長(zhǎng)烷基鏈。

現(xiàn)在人們把這種分子稱為兩親分子，其中親水基為離子的兩親分子結(jié)構(gòu)上非常類似于火柴，球部為親水基,梗棒部為烷基，為親油基

如圖1所示

圖1 表面活性劑的球棒模型及其在水/空氣(油)界面的定向排列示意圖

親水基使得該類分子具有一定的水溶性，

親油基使得該類分子具有一定的油溶性。

當(dāng)這類分子與水接觸時(shí)，分子中的親水基與水分子發(fā)生強(qiáng)烈的水合作用而導(dǎo)致溶解，同時(shí)，分子中的親油基由于與水分子之間沒有親和力而具有逃逸出水環(huán)境的強(qiáng)烈趨勢(shì)，這兩種截然相反的作用使得分子富集于水/空氣界面或水/油界面，以親水基處于水相，親油基處于空氣相或油相，在界面定向排列，如圖1所示。

綜合結(jié)果是表面活性劑在水溶液中產(chǎn)生正吸附，使水的表面張力或油/水界面張力顯著下降。

表面活性劑分子結(jié)構(gòu)有一個(gè)共通點(diǎn)，它的分子由兩部分組成:

一部分是親溶劑的;另一部分是憎(疏)溶劑的。

由于表面活性劑通常在水溶液中使用，因此常把表面活性劑的這兩部分分別稱為親水基(極性部分)和憎(疏)水基(非極性部分)，疏水基也叫親油基。

如圖2 (a) 所示。