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表面张力和表面活性剂

文章出处: 发布时间:2017-12-06 11:13:57 点击数:-
无表面活性物质与表面活性物质

液体的表面有自动收缩的倾向,这表现在当重力可以忽略时液体总是趋向于形成球形。液体表面自动收缩的驱动力源于分子在液体内部和表面所受引力场的不同,如图所示。

液体表面自动收缩的驱动力

在液体内部,每个分子所受周围分子的作用力是对称的,而气/液界面上液体分子所受液相分子的引力比气相分子对它的引力强,它所受的力是不对称的,结果产生了表面分子受到指向液体内部并垂直于界面的引力。因此,表面上的分子有向液相内部迁移的趋势,使得液体表面有自动收缩现象。这种引起液体表面自动收缩的力就叫表面张力(用y表示)。任何液体,在一定条件下均有一定的表面张力,如在20℃下,水的表面张力为72.75mN/m,液体石蜡为33.1mN/m,乙醚为17.1mN/m。溶液与纯液体不同,它含有溶剂和溶质两种不同的分子。将各种物质分别溶解于水中,测定不同浓度(c)下水溶液的表面张力(y),结果如图所示。

不同物质水溶液的表面张力

曲线1是随溶质浓度增大而表面张力稍在提高,且近于直线,如氯化钠、硫酸钠、氢氧化钾、硝酸钾、氯化铵等无机物类,蔗糖、甘露醇等多羟基有机物溶于水时也是此种情况;曲线2是表面张力随溶质浓度增大而逐渐下降,绝大部分醇、醛、脂肪酸等有机化合物溶于水时为这种情况;曲线3是表面张力在低浓度醇、醛、脂肪酸等有机化合物溶于水时为这种情况;曲线3是表面张力在低浓度时随溶质浓度增大而急剧下降,至一定浓度后缓慢下来或不再下降,当溶质中含有某些杂质时,可能出现表面张力最低值(图中虚线)如肥皂、高级脂肪醇硫酸盐或磺酸盐、烷基苯磺酸盐等的水溶液均属这类情况。上述第一类物质无表面活性,称为非表面活性物质;第二类和第三类物质能够降低水的表面张力,具有表面活性,称为表面活性物质。但后两类物质的表面活性又很不相同,通常将第三类物质称为表面活性剂,即在不中加入很少量时就能显著降低其表面张力,改变体系界面状态,从而产生润湿、乳化、发泡、增溶等作用,以达到实际应用的要求。

表面活性剂是什么物质?

因此,表面活性剂是一类易附集于界面、并对界面性质及相关工艺过程产生明显影响的物质。从历史发展看,表面活性剂源于洗涤剂,随着表面活性剂量的发展和整体工业水平的提高,表面活性剂已从日常生活中的家用洗涤和个人保护用品,进入国民经济的各个领域如能源工业、新型材料、环境工程、冶金、电子、机械、农业等各个领域,它是一种“功能”型化工材料,能有效地改进相关行业工艺、提高效率、改善产品质量、节约能源、改善环境,并被誉为“工业味精”。

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