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表面活性剂及其在电镀中的应用:表面活性剂的基础知识—什么是表面活性剂

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-26  浏览次数:677

什么是表面活性剂

表面活性剂是20世纪中期随着石油化工飞速发展伴之而生的一种新型精细化工产品。它广泛应用于纺织、制药、化妆品、食品、土建、采矿、洗涤以及金属表面处理等各个领域,它是许多工业部门必要的化学助剂,其用量少、作用大,素有"工业催化剂"、"工业味精"之称。

给表面活性剂下一个科学、严密的定义是很困难的。所谓表面活性剂是具有在两种物质间的界面上易于聚集并能显著改变这两种物质间界面性质的物质。从分子结构上一定是由非极性的亲油性基和极性的亲水性基两部分所组成的化合物。其性能通常是当其溶于水中即使浓度很小时,就能显著降低水与空气间的表面张力或水与其他物质的界面张力,这种物质称为表面活性剂。

水溶性表面活性剂的分子结构具有不对称的、极性的特征,分子中同时具有亲水基团和亲油基团(后又称为憎水基团)。常见的亲水基团有羧基(一COOH)、磺酸基(一S03H)、硫酸酯基(一O-S03)、醚基(一O一)、氨基(一NH2)、羟基(一0H)等;憎水基团有长烃链(一R)、烷基苯环(一R)等。所以表面活性剂可以形象地写成:

 

常用的肥皂是脂肪酸的钠盐,是一种最常见的阴离子表面活性剂,它的分子结构如下:

 

这种不对称的极性结构,使表面活性剂分子被定向吸附在水溶液和其他相的界面上时,大大改变了体系的物理性质,特别是降低了各相的界面张力。

由于表面活性剂分子是由难溶于水的憎水基和易溶于水的亲水基所组成,属于一个双亲分子。图5-1更形象地描述了不同浓度的表面活性剂分子在水溶液中的活动形态。

 

图5-1表面活性剂的浓度变化和表面活性剂活动情况的关系

图5-1(a)是表面活性剂在极低浓度时,以单分子或离子形态处于高分散状态。

图5-1(b)是浓度稍大,少许分子聚集形成局部小型胶束。

图5-1(c)是浓度再升高,水溶液表面聚集足够量的表面活性剂,整齐排列在液面上。憎水基部分指向空气,亲水基部分与液面的水分子结合,形成所谓单分子膜。这时的表面活性剂浓度就是临界胶柬浓度。

图5-1(d)是表面活性剂大于临界胶束浓度的分子状态,对于离子型的表面活性剂因界面吸附还会在界面形成双电层,在液/固界面吸附也会改变液/固界面的张力。这些都是表面活性剂最基本的特征。

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