表面活性剂化学复习题

表面活性剂化学复习题一．名词解释1.表面活性：因溶质在表面发生吸附（正吸附）而使溶液表面张力降低的性质。2.界面：当任意两相接触时,两相之间决非是一个没有厚度的纯几何面,而是一个具有相当厚度的过渡区,这一过渡区通常称之为界面。3.表面:指固体表层一个或数个原子层的区域。由于表面粒子（分子或原子）没有邻居粒子，使其物理性和化学性与固体内部明显不同。4.表面现象：处于任何相态的任何物质的表面与其体相相比较,二者在组成、结构、分子所处的能量状态和受力情况等方面均有差别，由此而产生的各种物理和化学现象称之为表面(界面)现象。5.表面张力：垂直通过液面上任一单位长度、与液面相切的收缩表面的力，简称为表面张力，其单位为mN/m。6.表面活性剂：在浓度极低时就能明显地降低溶液的表面张力。7.胶束：表面活性剂溶于水中，当其浓度较低时呈单分子分散或被吸附在溶液的表面上而降低表面张力。当表面活性剂的浓度增加至溶液表面已经饱和而不能再吸附时，表面活性剂的分子即开始转入溶液内部，由于表面活性剂分子的疏水部分与水的亲和力较小，而疏水部分之间的吸引力较大，当达到一定浓度时，许多表面活性剂分子（一般50~150个）的疏水部分便相互吸引，缔合在一起，形成缔合体，这种缔合体称为胶团或胶束。8.吸附：水溶液中的表面活性剂分子由于其疏水作用，能自发地从溶液内部迁移至表面，采取亲水基伸向水中、疏水基伸向空气的排列状态。这种从水内部迁至表面，在表面富集的过程叫吸附。9.表面过剩：其意义是若自1cm2的溶液表面和内部各取一部分，其中溶剂的数目一样多，则表面部分的组分i比内部所多的摩尔数，记为Γi。10.双水相体系：是指某些物质的水溶液在一定条件下自发分离形成的两个互不相溶的水相。11.低表面能固体：表面能小于100mJ/m2的固体称为低表面能固体，聚合物和固态有机物。12.高表面能固体：无机固体和金属的表面能多大于100mJ/m2，称为高表面能固体。13.临界胶束浓度：表面活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度，14.亲水—亲油平衡值HBL：亲水基和疏水基之间在大小和力量上的平衡程度的量度。15.克拉夫特点（krafft）：溶解度随温度的变化存在明显的转折点，即在较低的一段温度范围内溶解度随温度上升非常缓慢，当温度上升到某一定值时溶解度随温度上升而迅速增大，把该温度称为克拉夫特点(又称临界溶解温度)。16.增溶作用：指水溶液中表面活性剂的存在能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加的现象，这种作用只有在表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度后才显现出来。17.乳化作用：指将一种液体的细小颗粒分散于另一种不相溶的液体中，所得到的分散体系被成为乳液。18.润湿过程：滴在固体表面上的少许液体，取代了部分固－气界面，产生了新的液－固界面。这一过程称之为润湿过程。19.洗涤作用：洗涤是从被洗涤对象中除去不需要的成分并达到某种目的的过程．通常意义是指从载体表面去污除垢的过程。20.相转变温度（PIT）：转型温度为表面活性剂亲水亲油性质达适当平衡的温度，称为相转变温度。21.浊点：当温度升高到一定程度时表面活性剂就会从溶液中析出，使原来透明的溶液变浑浊，这是的温度成为非离子型表面活性剂的浊点。22.分散相：乳状液中以液珠形式存在的相称为分散相（或称内相、不连续相）。23.分散介质：分散介质是由物质分散成微小的粒子（液滴或气泡）而分布在另一种物质中所组成的物系。分散相不是分散介质。24.絮凝作用：在体系中加入有机高分子絮凝剂（通常也是表面活性剂），有机高分子絮凝剂通过自身的极性基或离子基团与质点形成氢键或粒子对，加上范德华力而吸附在质点表面，在质点间进行桥联，形成体积庞大的絮状沉淀而与水溶液分离。25.增溶量：向100mL已标定浓度的表面活性剂溶液中由滴定管滴加被增溶物，当达到饱和时被增溶物析出，溶液变浑浊，此时已滴入溶液中的被增溶物的物质的量即为增溶量。26.正的加和增效作用：当复配体系水溶液形成混合胶束时，临界胶束浓度c径低于其中任何一种单一组分的临界胶束浓度(clM和c2M)时，即称为产生正加和增效作用。27.负的加和增效作用：当复配体系水溶液形成混合胶束时，如果混合物的临界胶束浓度比任何一种单一组分的高，则称产生负加和增效作用。一．问答题表面活性剂是指在较低浓度时，即能显著降低液体表面张力，改变体系界面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等作用的物质。分类方法：1）2）按亲水基的结构分类：羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型、磷酸酯盐型、胺盐型、季铵盐、鎓盐型（鏻、鉮、硫、碘鎓化合物）、多羟基型、聚氧乙烯型。3）按疏水基种类分类：直链、支链烷基(碳原子数为8～20)、烷基苯基、萘基(烷基碳原子数为8～16)、松香衍生物、高分子量聚环氧丙烯基、长链全氟(或高氟代)烷基、聚硅氧烷基、全氟聚环氧丙烷基(低分子量)。4）按表面活性剂的特殊性分类：碳氟表面活性剂、含硅表面活性剂、高分子表面活性剂、生物表面活性剂、冠醚型表面活性剂。1.表面活性剂按离子类型分类可分为几类，并举例说明。按照离子类型分类：分为非离子型表面活性剂、离子型表面活性剂，其中离子型表面活性剂又可以分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂。阴离子型:十二烷基苯磺酸钠阳离子型：苄基三甲基氯化铵两性型:十二烷基甜菜碱2.表面活性剂按亲水基的结构分类可分为哪几类，并举例说明。按亲水基的结构分类：羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型、磷酸酯盐型、胺盐型、季铵盐、鎓盐型（鏻、鉮、硫、碘鎓化合物）、多羟基型、聚氧乙烯型。3.叙述我国表面活性剂工业的现状和发展趋势。1）我国表面活性剂始于20世纪50年代末60年代初。1958年中科院植物保护研究所开发成功我国第一个表面活性剂蓖麻油聚氧乙烯醚，标志着我国表面活性剂工业的形成。2）“七五”和“八五”通过引进国外先进的三氧化硫连续磺化装置、乙氧基化装置、油脂水解装置、以及脂肪醇、脂肪胺和烷基酚的生产装置，使我国多种表面活性剂基本原料的生产能力达到世界水平，解决了原料问题。3）九十年代后品种的数量增长较快，从1990年的290种增加至现在的2000多种。4.叙述我国表面活性剂工业与发达国家的主要差别。（1）表面活性剂的品种少，产量低，不能满足国内需求（2）人均消费水平低，美国13.9Kg日本9.7Kg中国0.5Kg（3）产品结构不合理,高档产品少，低档产品多（4）工业应用比例偏低（5）基础理论研究比较薄弱，缺乏复配和深加工技术的理论指导，生产工艺落后5.简述影响表面张力的几种因素。1）分子间吸引力：液体分子间吸引力愈大，表面张力愈大。2）相界面性质：表面张力的大小与其共存的另以相的物质的性质有关。3）温度：温度升高，界面张力下降。当温度接近临界温度时，表面张力趋近于消失4）压力：压力升高，表面张力减小。可能与气体密度的增加和气体在液体中的吸附有关。6.简述表面活性剂的结构特点。（1）双亲性表面活性剂的分子结构具有不对称的极性的特点，分子中同时含有亲水性的极性基团和亲油性的非极性基团——亲水基和亲油基，因此，表面活性剂具有既亲水又亲油的双亲性。（2）溶解性表面活性剂至少应溶于液相中的某一相。（3）表面吸附表面活性剂的溶解，使溶液表面自由能降低，产生表面吸附，在达到平衡时，表面活性剂在界面上的浓度大于溶液整体中的浓度。（4）界面定向吸附在界面上的表面活性剂分子，定向排列成分子膜，覆盖于界面上。（5）形成胶束当表面活性剂在溶剂中的浓度达到一定值时，其分子会产生聚集生成胶束，这一浓度的极限值称为临界胶束浓度（简称CMC）。（6）多功能性表面活性剂在其溶液中显示多种复合功能。如清洗、发泡、润湿、乳化、增溶、分散等。7.叙述表面活性剂的基本功能。表面活性剂最基本的功能有两个，其一是在表(界)面上吸附，形成吸附膜(通常是单分子膜)；其二是在溶液内部自聚，形成多种类型的分子有序组合体。从这两个功能出发，衍生出表面活性剂的其他多种应用功能，概括起来主要功能有起泡、消泡、乳化、破乳、分散、絮凝、润湿、铺展、渗透、润滑、抗静电、杀菌等。8.叙述表面活性剂的分子在气—液界面吸附的吸附层结构。表面活性剂分子在浓度较低时零散地分布在液体表面，随着浓度的不断增加，分子疏松的定向排列在表面，当浓度接近cmc时，表面活性剂分子紧密地定向排列在液体表面形成一层致密的单分子界面膜，并在内部开始形成胶束。9.叙述影响表面活性剂分子在气—液界面吸附的物理化学因素。a.表面活性剂亲水基：亲水基小者，分子横截面积小，饱和吸附量大。b.疏水基：疏水基小者，分子横截面积小，饱和吸附量大。c.同系物：一般规律是随碳链增长，饱和吸附量有所增加，但疏水链过长往往得到相反的效果。d.温度：饱和吸附量随温度升高而减少。但对非离子表面活性剂，在低浓度时吸附剂量往往随温度上升而增加。e.无机电解质：对离子表面活性剂，加入无机电解质对吸附有明显的增强作用。10.叙述表面活性剂在油—水界面吸附的吸附层结构。油水界面上极限吸附的表面活性剂分子疏水链采取伸展的构象，近于直立地存在于界面上，表面活性剂吸附层的结构如图3．13所示。吸附层由疏水基在油相、亲水基在水相、直立定向的表面活性剂分子和油分子、水分子组成。吸附的表面活性剂分子疏水基之间插入油分子，它的亲水基间则存在水分子。根据吸附分子平均占有面积和Ao数据可知，在吸附层中油分子数多于吸附分子数。11.简述固体表面的特点。固体表面分子(原子)移动困难固体表面不像液体那样易于缩小和变形，固体表面难以收缩，所以只能靠降低界面张力的办法来降低表面能，这也是固体表面能产生吸附作用的根本原因。固体表面不均匀固体表面看上去是平滑的．但经过放大后即使磨光的表面也会有10-5～10-3cm左右的不规整性，即表面是粗糙的。这是因为在实际的表面上总是有台阶、裂缝、沟槽、位错等现象。固体表面层与体相内部组成不同由于加工方式或固体形成环境的不同，固体表面层由表向里往往呈现m多层次结构。12.叙述表面活性剂在固体—液界面吸附的吸附等温线有哪几种类型，并说明各类吸附等温线的特点。吸附等温线大部分可以分为五类，即最早由Brunauer，Deming，Deming和Teller提出的(简称BDDT)五种类型。现在人们已经普遍将它们称为第I类吸附等温线、第Ⅱ类吸附等温线……第V类吸附等温线。I型吸附等温线限于单层或准单层，2．5nm以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。Ⅱ型吸附等温线常称为S型等温线，吸附剂孔径大小不一，发生多分子层吸附，在后半段，由于发生了毛细孔凝聚，吸附量急剧增加，吸附等温线急剧上翘。在无孔粉末颗粒或在大孔中的吸附常是这种类型的等温线。Ⅲ型吸附等温线较少见，当吸附剂与吸附质相互作用很弱时会出现这种等温线，Ⅳ型吸附等温线是Ⅱ型吸附等温线的变种，多孔吸附剂发生多分子层吸附时会有这种等温线，V型吸附等温线是Ⅲ型吸附等温线的变种，发生多分子层吸附，有毛细凝聚现象。13.表面活性剂在固体上吸附的影响因素。a.表面活性剂的性质：如果是离子型表面活性剂，亲水基带有电荷，易于与其带电符号相反的固体表面吸附;其它表面活性剂，随着表面活性剂碳原子量的增加，吸附量增加，若为聚氧乙烯基型非离子表面活性剂，聚氧乙烯基数目越大吸附量越小。b..介质pH值的影响：当介质pH值大于等电点时固体表面上带负电荷;，易于吸附带正电的物质；当介质pH值小于等电点时表面正电;，易于吸附带负电的物质；介质pH值与等电点差别越大，固体表面电荷密度越大，越易吸附。c.固体表面的性质：带电固体表面总是易于吸附带反号电荷的离子型表面活性剂。d.温度的影响：随温度的升高，离子型表面活性剂吸附量增大，非离子型表面活性剂吸附量减小。e.无机电解质的影响：无机电解质的加入常能增加离子型表面活性剂的吸附量，对非离子型表面活性剂影响不大。14.表面活性剂在固体表面发生吸附的主要作用有哪些？a．增加固体物质在分散介质中的分散稳定性固体从溶液中吸附表面活性剂后，表面性质会有不同程度的改变。b．改变表面的润湿性离子表面活性剂以离子交换或离子对形成的方式吸附于固