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表面活性剂的几种重要作用
访问量:1123 发表于 2010-07-08 11:37:10
 

表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列,并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂在工业生产和日常生活中有着广泛的应用,它的主要作用有改变润湿性能、增溶、乳化、起泡、去污等,这里只作简单介绍。 
1
、改变润湿性能
  表面活性剂在化学结构上的共同特点是它们都是由亲水的极性基和亲油的非极性基构成的,由于它们能显著降低水的表面张力,因而能够强烈地吸附在水的表面上,也能吸附在其它各种界面上,而且这种吸附往往都有一定的取向。正是表面活性剂分子在界面上的定向吸附,使得表面活性剂具有改变表面润湿性能的作用。 
  在生产和生活中,人们常常需要改变液体对某种固体的润湿性能,有时希望把润湿变为不润湿,有时则希望把不润湿变为润湿,这些都可以借助表面活性剂来实现。 
  普通棉布因纤维中有醇羟基存在而呈亲水性,所以容易被水粘湿,不能防雨。若采用表面活性剂处理棉布,使其极性基与棉纤维醇羟基结合,而非极性基伸向空气,从而使棉布与水的接触角发生改变,由原来的润湿变为不润湿,制成既能防水又能透气的雨布。 
  喷洒农药杀灭害虫时,如果农药水溶液对植物的茎叶表面润湿不好,药液易滚落下来不仅造成浪费,而且洒在植物上的药液也不能很好的展开,待水分蒸发后,叶面上只能形成断续的斑点,杀虫效果不好。若在药液中加入少量的表面活性剂,使药容易在叶面上展开,待水分蒸发后,形成均匀的药物薄层,大大提高了农药的利用率和杀虫效果。 
 
2
、增溶作用
  一些非极性的碳氢化合物,如苯、乙烷等在水中溶解度本来很小,但浓度达到或超过临界胶束浓度的表面活性剂水溶液却能使这类物质的溶解度大为增加,形成完全透明外观与真溶液相似的体系。表面活性剂的这种作用称为增溶作用。 
  增溶作用与表面活性剂在水溶液中形成胶束是分不开的。在胶束内部,相当于液态的碳氢化合物,根据相似互溶原理,非极性的溶质容易溶解到胶束内部,因而溶解度增大。显然,只有表面活性剂的水溶液浓度达到或超过临界胶束浓度时,才有增溶作用。 
  增溶与真正的溶解不同,溶解是使溶质分散为分子或离子,溶液具有依数性,而增溶后的溶液无明显的依数性,说明增溶后溶质并未拆成分子,而是以较大的分子集团存在。 
  增溶应用很广,如肥皂液、洗涤液等除去油污时,增溶起着相当重要的作用。一些生理现象也与增溶有关,例如不能被小肠直接吸收的脂肪,是靠胆汁的增溶作用才能被有效吸收。 
 
3
、发泡和消泡作用
  液体泡沫是气体高度分散在液体中的分散体系。是由液体薄膜包围着的气体,泡沫则是很多气泡的聚集物。由于气液界面张力较大,气体的密度较液体小,所以气泡很容易破裂。 
  在液体中加入表面活性剂,再向液体中鼓气,就能形成较为稳定的泡沫,这种作用称为发泡,所加的表面活性剂叫做发泡剂。发泡剂的主要作用:(1)降低液气界面张力(2)在气泡的液膜上形成双层吸附膜并具有一定的机械强度,不易破裂(3)亲水基在液膜中的水化作用使膜内液体粘度增加,使液膜稳定(4)离子型表面活性剂可使泡沫带有电荷,气泡间的静电排斥阻碍了它们相互靠近和聚集。 
  一些表面活性剂也可以作消泡剂,它们的表面张力比气泡液膜的低,容易从液膜表面顶走原来的发泡剂,而其本身不能形成坚固的吸附膜,导致气泡破裂,从而起到消泡作用。 
 
4
、尖端材料的膜模拟
  膜模拟科学是当今科学与高技术发展的一个重要领域,它以模拟生物膜的基本功能为目的区构筑各种有序组合体,其中包括单分子膜、LB膜、自组装(SA)膜,胶束、微乳液、泡囊、微管、小棍及更复杂的有机/无机、生物/非生物的复合物。分子有序组合是一种比分子复杂得多的功能单元,能用以复制某些生命现象和制备许多尖端材料和器件,如生物及化学反应器、化学及生物传感器、微机械、仿生智能系统、分子识别薄膜、生物芯片、生物矿化、纳米颗粒等,具有及其广阔的应用前景。

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