1.2表面張力或界面張力
作用在液體表面或同體表面的收縮力稱為表面張力,通常以達因/厘米(dyne/cm)或牛頓/米(N/m)來表示。兩相之問界面上的作用力稱界面張力,即表面張力。根據大量實驗結果,符種物質在水溶液中的表面張力可歸結為三種類型,如圖3所示,以溶液濃度為橫坐標,表面張力為縱坐標,得到三種不同的曲線。a類:如肥皂、洗滌劑等物質,在濃度很稀時,表面張力隨濃度增加而急劇下降,降到一定程度后出現一個最低點,又到一定數值后不再下降或下降很慢;b類:如乙醇、丁醇、醋酸等物質,表面張力隨濃度增加而逐漸下降,不會出現一個最低點;c類:如NaCI、KNO3、NaOH等無機物,表面張力隨濃度增加而稍有上升。
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就實際而言,a類物質是表面活性劑,能降低溶液表面張力,還具有潤濕、滲透、乳化、分散、起泡、增溶等作用;b類物質不是表面活性劑,也不具備表面活性劑的化學結構;C類物質更不是表面活性劑了。
1.3膠束及臨界膠束濃度
一定濃度的表面活性劑的水溶液,在其表面張力降低到最低值時,就具有最大的滲透壓及最大的潤濕、乳化、增溶、去污、勻染等功能,這個表面張力最低值的濃度稱為“臨界濃度”,超過這個濃度的溶液,則表面活性劑在表面(界面)達到了一個“飽和”,其表面活性不再繼續(xù)提高,多余的這些表面活性劑則在水中集合在一起形成“膠束”,這個形成最低膠束濃度稱為“臨界膠束濃度”,達到臨界膠束濃度前的瞬問濃度時,其表面活性作用最大。所以過多使用表面活性劑無多大意義,只能說是一種浪費,而且還污染環(huán)境。
1.4吸附
在一定溫度下,對純粹的液體顯示一定的表_面自由能,當縮小其一定程度的表面積,并有極稀的表面活性劑存在時,表面張力顯著下降,其表面濃度發(fā)生變化,這種表面濃度與內部濃度不同的現象稱為吸附。在液體表面張力減少時,活性物的分子由液體內部向表面移動,則表面濃度比內部濃度大,稱為正吸附;表面張力增高時,活性物分子山表面向液體內部移動,則內部濃度增大,此時表面濃度減少,稱為負吸附。吸附現象是表面活性劑又一重要性質,是探求其潤濕、乳化、分散等性能的重要物理化學原理,也是表面活性劑的化學結構及其化學性質的重要立足點。
1.5潤濕及滲透
液體對固體(如織物)、液體對不相溶的液體(如油與水)的一種貼附現象稱為潤濕,進一步擴展、深入稱為滲透。其原岡是液體貼附同體,液體和同體表面的親合力,即沾濕時的表面自由能減少,如溶液中添加有這方面的表面活性劑,則更有利于液體向同體的貼附與擴展、滲透。一件經過防水處理的雨衣,遇下雨時雨滴能形成珠狀而滾落,不會沾濕雨衣。如果加有洗滌劑的水,像下雨一樣淋到雨衣上,則很快就沾濕雨衣,甚至滲透到雨衣里面去,這是因為洗滌劑降低了表面張力,沾濕時的表面自山能減少,發(fā)揮了表面活性劑的潤濕、滲透的作用。再潤濕是附著在纖維表面上的表面活性劑干燥以后,水滴上去能迅速被潤濕、滲透的現象。所謂親水整理、吸濕排汁整理就是利用表面活性劑再潤濕的原理。
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