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1、表面活性剂化学本讲稿第一页，共六十一页有关表面活性剂领域简介有关表面活性剂领域简介化学科学部化学科学部“十一十一 五五”优先发展领域优先发展领域（1）新的合成策略、概念与方法）新的合成策略、概念与方法（2）化学反应过程、调控及实验与理论）化学反应过程、调控及实验与理论（3）分子聚集体的构筑、有序结构和功能）分子聚集体的构筑、有序结构和功能（4）复杂化学体系理论与计算方法）复杂化学体系理论与计算方法（5）分析测试原理和检测新技术、新方法）分析测试原理和检测新技术、新方法（6）生命体系的化学过程与功能调控）生命体系的化学过程与功能调控（7）绿色化学与环境化学中的关键科学问题）绿色化学与环境化学中的
2、关键科学问题（8）材料科学中的关键化学问题）材料科学中的关键化学问题（9）能源和资源中的基本化学问题）能源和资源中的基本化学问题（10)化学工程中的关键科学问题化学工程中的关键科学问题本讲稿第二页，共六十一页参考书目：参考书目：（1 1）肖进新等，表面活性剂应用原理）肖进新等，表面活性剂应用原理 化工出版社，化工出版社，20032003（2 2）赵国玺等，表面活性剂作用原理）赵国玺等，表面活性剂作用原理 中国轻工业出版社，中国轻工业出版社，20032003考试形式：开卷考试形式：开卷要求：有目的的学要求：有目的的学 带开拓思维的学带开拓思维的学本讲稿第三页，共六十一页第一章第一章 表面活性剂概
3、论表面活性剂概论（1 1）表面活性剂是一种两亲（亲水和亲油）分子）表面活性剂是一种两亲（亲水和亲油）分子独特的结构；独特的结构；（2 2）称之为）称之为“工业味精工业味精”；“浓缩的是精华浓缩的是精华”“变废为宝变废为宝”（3 3）在科学新兴领域强劲的发展势头。）在科学新兴领域强劲的发展势头。如应用胶束、微乳液、溶致液晶等分子有序聚如应用胶束、微乳液、溶致液晶等分子有序聚集体集体/各种以两亲分子为主体形成的膜结构体系各种以两亲分子为主体形成的膜结构体系在光化学太阳能的转换和储存、新材料合成、催在光化学太阳能的转换和储存、新材料合成、催化、分子识别和运输、药物的胶囊化、靶向和缓化、分子识别和运输
4、、药物的胶囊化、靶向和缓释，为底物和酶提供独特的微环境以及酶固定化释，为底物和酶提供独特的微环境以及酶固定化等方面。等方面。本讲稿第四页，共六十一页1.1 1.1 表面和界面现象表面和界面现象 要想了解表面和界面现象，首先，要要想了解表面和界面现象，首先，要了解表面和界面。那么什么是表了解表面和界面。那么什么是表(界界)面面呢呢?众所周知，我们周围的物质有三态：众所周知，我们周围的物质有三态：气、液、固，也就有了气、液、固三相。气、液、固，也就有了气、液、固三相。除气体之间外，应有除气体之间外，应有5 5种不同的相界面。种不同的相界面。当有界面的两相其中之一为气相时，这当有界面的两相其中之一为
5、气相时，这个界面常被称为表面。个界面常被称为表面。本讲稿第五页，共六十一页表面现象表面现象:蟑螂在洁净的水面蟑螂在洁净的水面“跳舞跳舞”；两枚纸片在宽敞的水面自行分开；等。两枚纸片在宽敞的水面自行分开；等。界面现象：界面现象：不光液体与气体之间有表面层，液体与固体器壁不光液体与气体之间有表面层，液体与固体器壁之间也存在着之间也存在着“表面层表面层”，这一液体薄层通常叫做，这一液体薄层通常叫做附着层附着层。液体和固体接触时，会出现两种现象：液体和固体接触时，会出现两种现象：不浸润和不浸润和浸润现象浸润现象。水银水银掉到掉到玻璃玻璃上，呈现出球形上，呈现出球形不浸润不浸润。而而水水滴掉到滴掉到玻璃
6、玻璃上，是慢慢地沿玻璃散开上，是慢慢地沿玻璃散开浸润浸润。浸润和不浸润两种现象，决定了液体与固体器壁接触浸润和不浸润两种现象，决定了液体与固体器壁接触处形成两种不同形状：凹形和凸形。处形成两种不同形状：凹形和凸形。本讲稿第六页，共六十一页1.2 1.2 表面活性和表面活性剂表面活性和表面活性剂 前面提到的表面和界面现象都和一种前面提到的表面和界面现象都和一种物质有关物质有关表面活性剂表面活性剂。表面活性剂的。表面活性剂的主要功能之一表现在改变液体的表面，主要功能之一表现在改变液体的表面，液液界面和液固界面的性质，而其液液界面和液固界面的性质，而其中液体的表中液体的表(界界)面是最重要的。面是最
7、重要的。那么何谓表面活性？它和表面活性剂那么何谓表面活性？它和表面活性剂又有什么关联？又有什么关联？本讲稿第七页，共六十一页 醛、酮、醇、酸等有机物质在水中的醛、酮、醇、酸等有机物质在水中的分布是不均匀的，即在液体表面的浓度分布是不均匀的，即在液体表面的浓度和液体内部的浓度不同。人们把这种表和液体内部的浓度不同。人们把这种表面和溶液内部浓度不同的现象称为面和溶液内部浓度不同的现象称为吸附吸附现象现象。使表面层的浓度大于液体内部浓。使表面层的浓度大于液体内部浓度的作用称为正吸附作用（简称：吸附）度的作用称为正吸附作用（简称：吸附）。相反的作用称为负吸附作用。相反的作用称为负吸附作用。这种因这种因
8、表面正吸附而使液体表面张力降低的性表面正吸附而使液体表面张力降低的性质称为表面活性。质称为表面活性。本讲稿第八页，共六十一页 表面活性物质很喜欢跑到两种物质或表面活性物质很喜欢跑到两种物质或者两相的表面上活动，从而改变表面性者两相的表面上活动，从而改变表面性质，人们把它叫做表面活性剂。实质上，质，人们把它叫做表面活性剂。实质上，它活动的表面是一个界面。这个界面包它活动的表面是一个界面。这个界面包括气、液、固各相的任何两相的界面，括气、液、固各相的任何两相的界面，因此人们又把它叫界面活性剂。它就是因此人们又把它叫界面活性剂。它就是通过界面活动的能力，发挥润湿、乳化、通过界面活动的能力，发挥润湿、
9、乳化、分散、发泡、增溶、洗涤以及润滑等作分散、发泡、增溶、洗涤以及润滑等作用。通常为方便起见统称之为表面活性用。通常为方便起见统称之为表面活性剂。剂。本讲稿第九页，共六十一页 不同表面活性物质的表面活性程度是不同表面活性物质的表面活性程度是不同的。一般而言，在不同的。一般而言，在低浓度低浓度下能下能大大大大降低溶液表面张力降低溶液表面张力的物质也可以说是具的物质也可以说是具有良好表面活性的物质。使表面张力降有良好表面活性的物质。使表面张力降低越大的物质其表面活性就越大。即使低越大的物质其表面活性就越大。即使从其它表面性质来看，大体也以此为基从其它表面性质来看，大体也以此为基准来衡量。这就是为什
10、么像庚烷、丙酮准来衡量。这就是为什么像庚烷、丙酮等表面张力低，而不是表面活性剂的原等表面张力低，而不是表面活性剂的原因。因。本讲稿第十页，共六十一页表面活性剂定义表面活性剂定义：表面活性剂是这样的一种物质，它能表面活性剂是这样的一种物质，它能吸附在表（界）面上，在加量很少时即吸附在表（界）面上，在加量很少时即可可显著改善表（界）的物理化学性质；显著改善表（界）的物理化学性质；在浓度足够大时，能在浓度足够大时，能形成分子有序组合形成分子有序组合体；体；从而产生一系列应用功能。从而产生一系列应用功能。表面活性剂所具有的润湿和反润湿，表面活性剂所具有的润湿和反润湿，乳化和破乳，分散和凝聚，起泡和消泡
11、乳化和破乳，分散和凝聚，起泡和消泡以及增溶等一系列作用称为表面活性。以及增溶等一系列作用称为表面活性。本讲稿第十一页，共六十一页1.3 1.3 表面张力和表面自由能表面张力和表面自由能 表面张力是物质表面的一种作用力，物质的表面表面张力是物质表面的一种作用力，物质的表面性质基本上都与此有关。因此，研究物质的各种表面性质基本上都与此有关。因此，研究物质的各种表面现象差不多都要从它的表面张力入手。现象差不多都要从它的表面张力入手。表面张力是分子间吸引力强弱的一种量度，因此表面张力是分子间吸引力强弱的一种量度，因此引起分子间吸引力变化的因素都会引起表面张力的变引起分子间吸引力变化的因素都会引起表面张
12、力的变化。化。物质表面张力的大小，主要取决于物质自身和物质表面张力的大小，主要取决于物质自身和与其接触的另一种物质，与其接触的另一种物质，就气液界面而言，当液就气液界面而言，当液体为醇、醛、酮等有机物质时，表面张力比较低。体为醇、醛、酮等有机物质时，表面张力比较低。与此相反，当液体为无机酸、水银、水等无机液体与此相反，当液体为无机酸、水银、水等无机液体时，表面张力比较大。时，表面张力比较大。本讲稿第十二页，共六十一页 物质根据浓度和表面张力的关系，可分成表物质根据浓度和表面张力的关系，可分成表面活性剂、表面活性物质和无表面活性的物质三面活性剂、表面活性物质和无表面活性的物质三类。类。第一类是表
13、面张力略上升且往往近于直线第一类是表面张力略上升且往往近于直线(曲线曲线A)A)，属于这类有无机盐和蔗糖、甘露醇等多羟，属于这类有无机盐和蔗糖、甘露醇等多羟基有机物。基有机物。第二类是表面张力在浓度很稀时，下降较快，随浓第二类是表面张力在浓度很稀时，下降较快，随浓度增加下降变慢度增加下降变慢(曲线曲线B)B)。用于此类的溶质有低分子。用于此类的溶质有低分子量的醇类、酸类等大部分极性有机物。量的醇类、酸类等大部分极性有机物。第三类是在溶液浓度稀时，溶液的表面张力第三类是在溶液浓度稀时，溶液的表面张力随溶质浓度的增加急剧下降，当溶液的浓度增加随溶质浓度的增加急剧下降，当溶液的浓度增加到一定值后，就
14、不再下降了到一定值后，就不再下降了(曲线曲线C)C)。属于这类的。属于这类的溶质一般为八个碳以上的有机酸盐、有机胺盐等。溶质一般为八个碳以上的有机酸盐、有机胺盐等。本讲稿第十三页，共六十一页本讲稿第十四页，共六十一页丝线圈实验丝线圈实验本讲稿第十五页，共六十一页证明表面张力存在试样图证明表面张力存在试样图 本讲稿第十六页，共六十一页液体的表面张力液体的表面张力 ：在单位长度作用线上液体表面在单位长度作用线上液体表面的收缩力，它存在于液体表面上的任何部分，其的收缩力，它存在于液体表面上的任何部分，其方向是切于液面而垂直于作用线，并指向液面缩方向是切于液面而垂直于作用线，并指向液面缩小的方向。小的
15、方向。的单位为的单位为N N m m-1-1或或mNmN m m-1-1，是液体的基本物理性是液体的基本物理性质之一。质之一。通常通常 的值与液体所处的温度、压力、组成以及的值与液体所处的温度、压力、组成以及共同存在的另一相的性质等均有关系。对于纯液体共同存在的另一相的性质等均有关系。对于纯液体来时，共存的另一相就是指标准压力时的空气和本来时，共存的另一相就是指标准压力时的空气和本身的饱和蒸汽，若不是，则表面张力的数值可能有身的饱和蒸汽，若不是，则表面张力的数值可能有相当大的变化，因此必须注明共存相，此时的表面相当大的变化，因此必须注明共存相，此时的表面张力就称张力就称“界面张力界面张力”。本
16、讲稿第十七页，共六十一页 液体表面自动收缩的现象也可以从能液体表面自动收缩的现象也可以从能量的角度来认识。设前图中的肥皂水膜量的角度来认识。设前图中的肥皂水膜若增加一无限小的力于滑丝上以使其向若增加一无限小的力于滑丝上以使其向下移动下移动dxdx距离，此过程中环境对体系所距离，此过程中环境对体系所作功为作功为 本讲稿第十八页，共六十一页 能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。活性物质。这种物质通常含有这种物质通常含有亲水的极性基团亲水的极性基团和和憎水的非憎水的非极性碳链或碳环极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水中，有机化合物。亲水基团进入水
17、中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定向排憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定向排列。列。表面活性物质表面活性物质的的表面浓度大于本体浓度，增加表面浓度大于本体浓度，增加单位面积所需的功较纯水小。非极性成分愈大，单位面积所需的功较纯水小。非极性成分愈大，表面活性也愈大。表面活性也愈大。7.4.1 表面活性剂的分类表面活性剂的分类本讲稿第十九页，共六十一页 表面活性剂通常采用按化学结构来分类，分为离子型表面活性剂通常采用按化学结构来分类，分为离子型和非离子型两大类，离子型中又可分为阳离子型、阴离子和非离子型两大类，离子型中又可分为阳离子型、阴离子型和两性型表面活性剂。显然阳离子型和阴离子型
18、的表面型和两性型表面活性剂。显然阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用，否则可能会发生沉淀而失去活性作用。活性剂不能混用，否则可能会发生沉淀而失去活性作用。1.1.离子型离子型2.2.非离子型非离子型阳离子型阳离子型阴离子型阴离子型两性型两性型表面活性剂表面活性剂本讲稿第二十页，共六十一页阴离子表面活性剂RCOONa羧酸盐阴离子表面活性剂RCOONa羧酸盐R-OSO3Na硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐本讲稿第二十一页，共六十一页阳离子表面活性剂R-NH2HCl伯胺盐伯胺盐 CH3|R-N-HCl仲胺盐仲胺盐|H CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH3 CH3|R-N+-C
19、H3Cl-季胺盐季胺盐|CH3本讲稿第二十二页，共六十一页两性表面活性剂两性表面活性剂R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3|R-N+-CH2COO-甜菜碱型甜菜碱型|CH3本讲稿第二十三页，共六十一页R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧乙烯醚本讲稿第二十四页，共六十一页7.4.2 液体对固体的润湿作用液体对固体的润湿
20、作用 在等温等压条件下，在等温等压条件下，单位面积的液面与固体表面单位面积的液面与固体表面粘附时对外所作的最大功称为粘附功粘附时对外所作的最大功称为粘附功(WORK OF ADHESION)，它是液体能否润湿固体的一种量度。粘它是液体能否润湿固体的一种量度。粘附功越大，液体越能润湿固体，液附功越大，液体越能润湿固体，液-固结合得越牢。固结合得越牢。在粘附过程中，消失了单位液体表面和固体表面，产生了单位液-固界面。粘附功就等于这个过程表面吉布斯自由能变化值的负值。本讲稿第二十五页，共六十一页本讲稿第二十六页，共六十一页接触角的示意图：接触角的示意图：在气、液、固三相交界点，气在气、液、固三相交界
21、点，气-液与液液与液-固界面张固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用力之间的夹角称为接触角，通常用q q表示。表示。本讲稿第二十七页，共六十一页 在气、液、固三相交界点，气在气、液、固三相交界点，气-液与气液与气-固界面张固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用力之间的夹角称为接触角，通常用q q表示。表示。若接触角大于若接触角大于90，说明液体不能润湿固体，如，说明液体不能润湿固体，如汞在玻璃表面；汞在玻璃表面；若接触角小于若接触角小于90，液体能润湿固体，如水在洁，液体能润湿固体，如水在洁净的玻璃表面。净的玻璃表面。接触角的大小可以用实验测接触角的大小可以用实验测量，也可以用公式计算：量，也
22、可以用公式计算：接触角接触角CONTACT ANGLE本讲稿第二十八页，共六十一页 等温、等压条件下，单位面积的液固界面等温、等压条件下，单位面积的液固界面取代了单位面积的气固界面并产生了单位面取代了单位面积的气固界面并产生了单位面积的气液界面，这过程表面自由能变化值的积的气液界面，这过程表面自由能变化值的负值称为铺展系数，用负值称为铺展系数，用S表示。若表示。若S0，说明，说明液体可以在固体表面自动铺展。液体可以在固体表面自动铺展。铺展系数铺展系数SPREDING COEFFICIENT本讲稿第二十九页，共六十一页本讲稿第三十页，共六十一页 临界胶束浓度简称临界胶束浓度简称CMCCMC 表面
23、活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。界胶束浓度。这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多
24、、度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。增大。7.4.3 胶束与增溶作用胶束与增溶作用本讲稿第三十一页，共六十一页本讲稿第三十二页，共六十一页MICELLE本讲稿第三十三页，共六十一页可以将可以将“油油”“藏藏”在水中在水中.本讲稿第三十四页，共六十一页本讲稿第三十五页，共六十一页表面活性剂作用表面活性剂作用 表面活性剂的用途极广，主要有五个方面：表面活性剂的用途极广，主要有五个方面：1 1.润湿作用润湿作用 表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接触角的大小，从而达到所需的目的。触角的大小，从而达到所需的目的。例如，要农药润湿带蜡的植物表面，
25、要在农例如，要农药润湿带蜡的植物表面，要在农药中加表面活性剂；药中加表面活性剂；如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性剂，使接触角大于表面活性剂，使接触角大于9090。本讲稿第三十六页，共六十一页2 2.起泡作用起泡作用 “泡泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表就是由液体薄膜包围着气体。有的表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗空气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤去污等，这种活性剂称为涤去污等，这种活性剂称为起泡剂起泡剂。也有时要使用也有时要使用消泡剂
26、消泡剂，在制糖、制中药过程，在制糖、制中药过程中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜强度，消除气泡，防止事故。强度，消除气泡，防止事故。本讲稿第三十七页，共六十一页本讲稿第三十八页，共六十一页无无节节制制使使用用或或不不处处理理将将污污染染河河流流本讲稿第三十九页，共六十一页3 3.增溶作用增溶作用 非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加，这称为增溶作用。大大增加，这称为增溶作用。增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增增溶作用与普
27、通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸溶的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的胶束中。根分子形成的胶束中。经经X X射线衍射证实，增溶后各种胶束都有射线衍射证实，增溶后各种胶束都有不同程度的增大，而整个溶液的的依数性变不同程度的增大，而整个溶液的的依数性变化不大。化不大。本讲稿第四十页，共六十一页4 4.乳化作用乳化作用 一种或几种液体以大于一种或几种液体以大于1010-7-7m m直径的液珠分散在直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的另一不相混溶的液体之中形成的粗分散粗分散体系称为乳体系称为乳状液。状液。要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构要
28、使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的不同可以形成以水为连续相的的不同可以形成以水为连续相的水包油水包油乳状液乳状液(O/W)(O/W)，或以油为连续相的，或以油为连续相的油包水油包水乳状液乳状液(W/O)(W/O)。有时为了破坏乳状液需加入另一种表面活性有时为了破坏乳状液需加入另一种表面活性剂，称为剂，称为破乳剂破乳剂，将乳状液中的分散相和分散介，将乳状液中的分散相和分散介质分开。例如原油中需要加入破乳剂将油与水分质分开。例如原油中需要加入破乳剂将油与水分开。开。本讲稿第四十一页，共六十一页5 5.洗涤作用洗涤作用 洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，
29、增加对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。洁表面不被再次污染等功能。其中占主要成分的表面活其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用示意图说性剂的去污过程可用示意图说明：明：A.A.水的表面张力大，对油污润水的表面张力大，对油污润湿性能差，不容易把油污洗掉。湿性能差，不容易把油污洗掉。本讲稿第四十二页，共六十一页B.B.加入表面活性剂后，加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表憎水基团朝向织物表面和吸附在污垢上，面和吸附在污垢上，使污垢逐步脱离表面。使污垢逐步脱离表面。C.C.污垢悬在水中或随污垢悬在水中或随泡沫浮到水面
30、后被去泡沫浮到水面后被去除，洁净表面被活性除，洁净表面被活性剂分子占领。剂分子占领。A.A.水的表面张力大，对油污润湿性水的表面张力大，对油污润湿性能差，不容易把油污洗掉。能差，不容易把油污洗掉。不用洗衣粉的洗衣机不用洗衣粉的洗衣机本讲稿第四十三页，共六十一页 首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加入入捕集剂和起泡剂捕集剂和起泡剂等表面活性剂。等表面活性剂。搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。不含矿石的泥砂、岩石留在池底，
31、定时清除。不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除。表面活性剂用于表面活性剂用于矿石的浮选矿石的浮选本讲稿第四十四页，共六十一页浮游选矿的原理图浮游选矿的原理图 选择合适的捕集剂，使选择合适的捕集剂，使它的亲水基团只吸在矿砂的它的亲水基团只吸在矿砂的表面，憎水基朝向水。表面，憎水基朝向水。当矿砂表面有当矿砂表面有5%5%被捕集被捕集剂覆盖时，就使表面产生憎水剂覆盖时，就使表面产生憎水性，它会附在气泡上一起升到性，它会附在气泡上一起升到液面，便于收集。液面，便于收集。本讲稿第四十五页，共六十一页7.4.4 乳状液乳状液一种或一种以上的液体以液珠的状态分散在另一种一种或一种以上的液体以液珠的状态分散
32、在另一种与其不相混溶的液体中构成的系统与其不相混溶的液体中构成的系统称为称为乳状液。乳状液。简单的乳状液通常分为两大类。习惯上将不简单的乳状液通常分为两大类。习惯上将不溶于水的有机物称油，将不连续以液珠形式存在溶于水的有机物称油，将不连续以液珠形式存在的相称为分散相或者内相，将连续存在的液相称的相称为分散相或者内相，将连续存在的液相称为连续相为连续相(分散介质分散介质)或者外相。或者外相。可使乳液稳定的物质称为乳化剂。可使乳液稳定的物质称为乳化剂。天然天然乳状液乳状液：牛奶；石油；：牛奶；石油；本讲稿第四十六页，共六十一页当当表面活性剂表面活性剂胶束溶液与不溶于水的油相接触时，胶束溶液与不溶于
33、水的油相接触时，会发生一系列的过程。会发生一系列的过程。开始是油自动进入胶束内核，发生增溶作用。开始是油自动进入胶束内核，发生增溶作用。随着油的不断进入，胶束胀大，最后在胶束内形成微随着油的不断进入，胶束胀大，最后在胶束内形成微滴。滴。这种体系称为微乳状液，简称微乳液。这种体系称为微乳状液，简称微乳液。什么是微乳状液什么是微乳状液(简称微乳液简称微乳液)微乳状液微乳状液(简称微乳液简称微乳液)也属于也属于乳状液乳状液.本讲稿第四十七页，共六十一页1.1.水包油乳状液水包油乳状液，用，用O/WO/W表示。内相为油，外相为表示。内相为油，外相为水，这种乳状液能用水稀释，如牛奶等。水，这种乳状液能用
34、水稀释，如牛奶等。2.2.油包水油包水乳状液乳状液，用，用W/OW/O表示。内相为水，外相为表示。内相为水，外相为油，如油井中喷出的原油。油，如油井中喷出的原油。乳状液的破坏：使两相分离乳状液的破坏：使两相分离.乳状液转化乳状液转化:W/O-O/W本讲稿第四十八页，共六十一页检验水包油乳状液加入水溶性染料如亚甲基蓝，说明水是连续相。加入油溶性的染料红色苏丹，说明油是不连续相。本讲稿第四十九页，共六十一页乳状液的应用举例乳状液的应用举例15cm3煤油煤油,25cm3水水0.8gC,震荡震荡,W/O;外观为油外观为油.0.1gSiO2,震荡震荡,O/W膨化燃油膨化燃油不等于不等于水变燃油技术水变燃
35、油技术!1999年的南极科考船被迫中途返航年的南极科考船被迫中途返航.19861996年的骗子王洪成年的骗子王洪成,300多个企业多个企业,上亿元投上亿元投资资.水中含有氢和氧水中含有氢和氧.氢和氧结合可以放出大量能量氢和氧结合可以放出大量能量!请分析这句话请分析这句话.本讲稿第五十页，共六十一页液膜萃取技术液膜萃取技术:应用黄连素的提取应用黄连素的提取黄连素黄连素:盐酸小蘖碱盐酸小蘖碱,主要从黄柏树皮或者黄连根的主要从黄柏树皮或者黄连根的韧皮部提取韧皮部提取.黄连主产地在川东和鄂西黄连主产地在川东和鄂西.传统中药是其主根传统中药是其主根.须根被弃须根被弃,或者冬天烤火或者冬天烤火.实际上须根
36、韧皮部的比例更高实际上须根韧皮部的比例更高.1吨根吨根,710吨水吨水,10kg浓硫酸浓硫酸,200300kg食盐食盐得到得到10kg盐酸小蘖碱粗品盐酸小蘖碱粗品.液膜萃取技术液膜萃取技术:盐酸水溶液盐酸水溶液/煤油煤油(W/O);萃取萃取;分液分液;W/O两相分离两相分离.本讲稿第五十一页，共六十一页1990年在鄂西某国家级贫困县进行人口普查年在鄂西某国家级贫困县进行人口普查.社会现象观察社会现象观察当时大学生是由国家各部门安排工作当时大学生是由国家各部门安排工作我校化学系有本科毕业生我校化学系有本科毕业生,在县化肥厂和中学在县化肥厂和中学.县化肥厂半年生产县化肥厂半年生产,维持温饱维持温饱
37、.中学教师搞了台塑料共混中学教师搞了台塑料共混/熔融吹制塑料包装机熔融吹制塑料包装机.当当时自己购买了一台小轿车时自己购买了一台小轿车.另外有两兄弟进行生物化学制药另外有两兄弟进行生物化学制药:猪小肠粘膜猪小肠粘膜,碱煮碱煮后加盐后加盐,得到抗凝血剂得到抗凝血剂-肝素钠肝素钠.联产肠衣联产肠衣.除了日常生活开支除了日常生活开支,还盖了两栋楼还盖了两栋楼.这两兄弟是初中毕业的正宗农民这两兄弟是初中毕业的正宗农民,拜师学艺拜师学艺.本讲稿第五十二页，共六十一页本小节完本小节完本讲稿第五十三页，共六十一页备用件备用件小蘖小蘖(nie,第四声第四声)碱碱本讲稿第五十四页，共六十一页 等温、等压条件下，
38、两个单位液面可逆聚合为液柱所作的最大功称为内聚功，是液体本身结合牢固程度的一种量度。内聚时两个单位液面消失，所以，内聚功在数值上等于该变化过程表面自由能变化值的负值。WORK OF COHESION本讲稿第五十五页，共六十一页本讲稿第五十六页，共六十一页 等温、等压条件下，将具有单位表面积的固体等温、等压条件下，将具有单位表面积的固体可逆地浸入液体中所作的最大功称为浸湿功，可逆地浸入液体中所作的最大功称为浸湿功，它是它是液体在固体表面取代气体能力的一种量度。液体在固体表面取代气体能力的一种量度。只有浸湿功大于或等于零，液体才能浸湿固体。在浸只有浸湿功大于或等于零，液体才能浸湿固体。在浸湿过程中，消失了单位面积的气、固表面，产生了单位面湿过程中，消失了单位面积的气、固表面，产生了单位面积的液、固界面，所以浸湿功等于该变化过程表面自由能积的液、固界面，所以浸湿功等于该变化过程表面自由能变化值的负值。变化值的负值。浸湿功浸湿功WORK OF IMMERSION本讲稿第五十七页，共六十一页本讲稿第五十八页，共六十一页本讲稿第五十九页，共六十一页本讲稿第六十页，共六十一页本讲稿第六十一页，共六十一页