一、名词解释:
1、界面吸附:指物质由相内部富集与界面的现象;
2、Stern电位ψs:固体表面外侧的Stern面至溶液本体相的电位差为Stern电位ψs 3、Zeta电位ζ:由滑移面至溶液本体相的电位差,称为电位ζ。 4、扩散双电层厚度k-1:k-1为扩散双电层的理论厚度。
5、吸附效率:界面吸附效率为单位浓度所能达到的界面吸附量,用?2/C2。 6、吸附效能:界面吸附效能则为界面所能达到的最大吸附量,即饱和吸附量??
7、界面张力降低效率:表面活性剂的单位本体浓度引起表面张力降低的值,用π/c表示。 8、界面张力降低效能:即表面活性剂降低表面张力的最大值,用?CMC表示。
9、临界胶束浓度CMC:溶液的表面现象(表面张力、临界张力)与其内部性质(摩尔电导、电导率、渗透压、浊度以及密度变化等)存在相互一致的内在关系,即溶液所有的物理性质的变化存在一个范围小、统一的浓度突变点。该突变点即为临界胶束浓度。
10、胶束的聚集数:胶束大小的量度是聚集数,即缔合成胶束的表面活性剂分子(或离子)数。
11、增溶:不溶于水的物质,在使用醇及其他溶剂的情况下,由于添加少量表面活性剂而透明地溶于水的现象称为增溶。
12、离子型表面活性剂的温度TK:离子型表面活性剂的Krafft温度是离子型表面活性剂的临界胶束浓度--温度曲线与离子型表面活性剂的饱和浓度--温度曲线的交点,称为临界溶解温度
Tk,为三相点,在该点饱和溶液与胶束和结晶三相共存。
13、非离子型表面活性剂的浊点TP:升温至某一温度时,会发生浑浊分相,通常此温度成为浊点。
14、pC20:与纯溶剂表面张力?o相比,溶液表面张力?下降20mN/m时,各种本体相浓度C??20的对数的负值:pC20??lgC??20。
15、前进接触角、后退接触角以及接触角滞后:在固/液界面扩展后测量的接触角叫做前进接触角,以?A表示;而在固/液界面缩小后测量的接触角叫后退角,以?R表示,前进接触角与后退接触角之间的差值(?A—?R)叫做接触角滞后。
16、润湿临界表面张力?C:
17、高能表面:与一般液体接触后,体系表面能将在很大程度上降低,应为一般液体润湿的表面,称为高能表面。
18、高能表面的自憎现象:高能分子表面发生了定向吸附,形成碳氢基朝向空气的定向排列吸附膜,使原来的高能表面成为实际上的低能表面,导致其临界表面张力比液体的表面张力还低,致使这种液体不能在其自身的吸附膜上铺展,故称这种现象为自憎现象。
19、低能表面:物体的表面能与液体不相上下,其表面被称作低能表面。
20、HLB值:乳化剂分子的亲水和疏水部分之间的比例,HLB值意为亲水亲油平衡值。 21、PIT:PIT是引起乳液类型转变的温度即相转变温度。 22、等电点:
23、平衡吸附量?1:达吸附平衡时,单位面积上吸附表面活性剂的物质的量。 24、饱和吸附量??:达吸附饱和时,单位面积上吸附表面活性剂的物质的量。
25、吸附截面积A:达吸附平衡时,单个表面活性剂分子在吸附表面所占据的平均面积。 26、逆胶束:在非水的烃类介质中,胶束的结构由亲水基构成内核,亲油基与烃类构成外层。
二、排序
1、影响界面张力的各种因素 1表面活性剂的结构; ○
a、疏水基:在各种疏水基中,碳氟链,硅氧链和碳氢链型的表面活性剂的pC20是逐个减小的;碳氢链中,碳链越长,pC20值越大,直链的pC20比含支链的同分异构体更大。
b、亲水基:含相同疏水基的表面活剂中,亲水基的亲水性越弱pC20越大,所以非离子表面活性剂的pC20最大,其次为两性离子表面活性剂,最小的一般为离子型表面活性剂。 对于离子型来说,离子头的有效电荷越小,pC20越大。
2电解质;加入电解质使离子型表面活性剂的离子氛半径被压缩,亲水性下降,表面活性增加,○
pC20随之增加。
3水结构调节剂: ○
a、水促进剂;降低表面活性剂的亲水基的水化度,从而提高表面活性,吸附效率pC20增大; b、水结构破坏剂;表面活性降低,pC20减小。
4温度:a、离子型包括两性离子型表面活性剂的吸附效率pC○
20随温度升高而下降;
b、非离子型表面活性剂在10~40℃范围内,pC20随温度升高而增加。
2、影响界面吸附效能??的因素
1疏水基:○疏水基的长度对吸附效能的影响极小,只有当16个碳以上的直链,随着链长的增加,
吸附效能??才明显下降。支化度越高的同系物的??也会减小。
2亲水基:具有相同疏水基的非离子型表面活性剂与离子型表面和活性剂相比,由于其极性头○
之间的斥力更小,吸附效能更大。
▲而聚氧乙烯醚除外,由于随着乙氧基的加成数增加,其亲水性提高,体积变大,分子截面积
增加,致吸附效能将随疏水基链的增加减小。
3添加剂:在离子型表面活性剂中加入中性盐,则压缩离子氛半径,离子间的库仑力减小,吸○
附效能??增加。
4温度:提高温度,增加分子的热运动,从而增加单个分子在界面上占据的面积,通常表面活 ○
性剂的吸附效能??减小。
3、聚集数
离子型表面活性剂的聚集数n在50~60之间; 非离子表面活性剂的聚集数n一般大于100。
通常,表面活性剂的亲油基团碳原子数增加时,水中的胶束聚集数就相应的增加,特别是非离子表面活性剂,增加的趋势更大。
对于聚氧乙烯醚,若氧乙烯醚的链长增加,而碳氢链长度不变,则表面活性剂的胶束聚集数n减小。碳氢链长度不变,乙烯醚链长变短,则胶束聚集数n增加。 (碳氢链增大,或者乙氧基减小,胶束聚集数n增加)
4、影响表面活性剂临界胶束浓度CMC的因素
(1)表面活性剂的结构影响
1疏水基:○在水介质中,随疏水基碳原子数增加至16时,临界胶束浓度会迅速下降。每增加一个亚甲基,直链离子表面活性剂的CMC可下降一半;而非离子表面活性剂更敏感,下降到原来的三分一。
疏水基的支化度增加或极性的位置向连中间移动时,支链会阻碍聚集,使CMC增大。
2亲水基:由于亲水基的亲水性不同,离子表面活性剂比含相同疏水基的非离子表面活性剂的○
CMC高出1~2个数量级。
3离子型表面活性剂的反离子:反离子的价数越高,CMC越低。 ○
(2)各种添加剂的影响
1电解质:CMC降低 ○
2有机化合物:a、水结构促进剂:使CMC下降;b、水结构破坏剂:使CMC增加。 ○
5、影响增溶因素
(1)表面活性剂的结构:
增溶能力:非离子>阳离子>阴离子 (2)增溶质的结构:
增溶质脂肪烃与烷基芳香烃被增溶的量一般随链增加而减小 增溶质的极性越大,增溶量越多 (3)电解质的影响
(4)不同类型有机物的影响 (5)温度
6、影响TK的因素
(1)离子型表面活性剂结构:表面活性剂的亲水基的亲水性越强或者疏水基的疏水性越弱,则TK越低。
(2)中性电解质:添加无共同离子的中性电解质,离子氛半径被压缩,分子亲水性降低,TK升高。反离子价数越高,升幅越大。
(3)水结构调节剂:
水结构促进剂会使离子型表面活性剂的TK升高,破坏剂则相反。
7、浊点TP的影响因素
(1)疏水基:具有相同链长的聚氧乙烯醚,疏水基越长,浊点越低。 (2)亲水基:随着乙氧基链的增长,相同疏水基的聚氧乙烯醚浊点升高。
(3)电解质:加入电解质,离子强度增大,聚氧乙烯醚的亲水性降低,TP随之降低。 (4)极性有机物:加入极性有机物,TP降低,极性有机物的碳链越长,TP降幅越大。 (5)水结构调节剂:促进剂,亲水性降低,TP降低;破坏剂则相反。
8、生物降解性
(1)阳离子<阴离子<两性离子型 (2)相同类型的表面活性剂,疏水基越长生物降解性越差,而且支链的表面活性剂较直链的难降解,分子中含酚基的更难。
(3)聚氧乙烯醚中的PO,EO,链节越长,生物降解性越差。
9、刺激性
(1)不同亲水基的刺激性排序如下:阳离子>阴离子>两性离子>非离子 (2)一般认为,疏水基越长,支化度越小,刺激性越小。
10、毒性
阳离子>阴离子>两性离子>非离子
11、高分子固体的润湿性能与其分子元素有关
增进润湿性的能力:F 12、各种固体表面的组成可以分为几大类,它们的润湿性按以下顺序增强: 碳氟化合物<碳氢化合物<含其他杂原子的有机物<金属无机物 13、影响表面活性剂润湿(渗透)作用的因素 (1)亲水基位置及支化度:亲水基在分子链的中心位置,润湿效果好(由于其在水中的尺寸相比直链异构体要小,能迅速渗透到内部纤维表面定向排列)。 (2)直链表面活性剂的长度:无论直链型表面活性剂的疏水基还是亲水基,短链比长链的尺寸小,扩散系数大,润湿时间更短。 (3)表面活性剂的浓度:通常表面活性剂的浓度过低会影响分子的扩散速率,润湿时间增长。 (4)聚氧乙烯醚非离子:乙氧基数目增加,润湿时间会经一最小值后增加。 (5)添加剂: a、中性电解质:降低;b、水结构调节剂:破坏剂使润湿性能降低,促进剂使润湿性提高; c、长链极性有机化合物:阴离子和非离子型表面活性剂溶液中加入长链醇会增加润湿力,在聚氧乙烯醚非离子表面活性剂加入阴离子表面活性剂也会提高润湿力,但聚氧乙烯醚非离子表面活性剂使阳离子降低。 三、 1、简述润湿过程的沾湿、浸湿、铺展及其相应的润湿功。 沾湿:沾湿又称粘附润湿,是指液体与基质固体接触、变液/气界面和固/液界面的过程。 沾湿功Wa??LG(cos??1); 浸润润湿:是指固体浸入液体的过程。 浸润功Wi??LGcos?; 铺展:铺展的过程的实质是在以固/液界面代替固/气界面的同时,液体表面也同时扩展。 铺展功Ws??LG(cos??1)。 2、影响接触角滞后的因素是什么?是如何影响的? 答:影响接触角之后的主要因素是固体表面粗糙、不均匀。表面粗糙、不均匀的固体通过液体在其表面上的前进角与后退角之间的差值来影响接触角滞后。