一、液體的表面和表面張力
內(nèi)容見(jiàn)上期 【基礎(chǔ)知識(shí)】表面活性劑概論 (一)
二、溶液的表面張力、表面活性和表面活性物質(zhì)
純液體只有一種分子,故溫度和壓力固定時(shí),其表面張力是一定的。而溶液的表面張力則會(huì)隨濃度而改變,這種變化大致有三種情況
溶液表面張力隨溶質(zhì)性質(zhì)和濃度的變化曲線
第一種情形是表面張力隨溶質(zhì)濃度的增大基本不變或略有升高,且往往大致近于直線(圖中1線)。這種溶質(zhì)有NaCl、Na2SO4等無(wú)機(jī)鹽。第二種情形是表面張力隨溶質(zhì)濃度的增加而降低。通常開(kāi)始時(shí)降低得快些,后來(lái)降低得慢些(2線)。屬于此類(lèi)的溶質(zhì)有低分子量的醇類(lèi)、醛、酮、羧酸、酯、醚類(lèi)等極性有機(jī)物。第三種情形是一開(kāi)始表面張力急劇下降,但到一定濃度后幾乎不再變化(3線)。屬于這類(lèi)的溶質(zhì)有8個(gè)碳以上的有機(jī)羧酸鹽、有機(jī)胺鹽、磺酸鹽、苯磺酸鹽等。
不同類(lèi)型的物質(zhì)在溶液中的狀態(tài)不同。當(dāng)物質(zhì)加入液體中后,它在液體表面層的濃度與液體內(nèi)部的濃度不同,這種改變濃度的現(xiàn)象稱為吸附現(xiàn)象。
使表面層的濃度大于液體內(nèi)部濃度的作用稱為正吸附作用,相反則為負(fù)吸附作用,通常人們也習(xí)慣將正吸附稱為吸附。因溶質(zhì)在表面發(fā)生吸附(正吸附)而使溶液表面張力降低的性質(zhì)被稱為表面活性,這類(lèi)物質(zhì)被稱為表面活性物質(zhì)。第二、三類(lèi)物質(zhì)使溶液的表面張力降低,具有表面活性,屬于表面活性物質(zhì),而第一類(lèi)物質(zhì)則不具有表面活性,被稱為非表面活性物質(zhì)。
若一種物質(zhì)(甲)能降低另一物質(zhì)(乙)的表面張力,就說(shuō)甲對(duì)乙有表面活性。而以很低的濃度就能顯著降低溶劑的表面張力的物質(zhì)叫表面活性劑。上述1 類(lèi)物質(zhì)無(wú)表面活性,2類(lèi)物質(zhì)具有表面活性,但不是表面活性劑。只有3類(lèi)物質(zhì)才可稱為表面活性劑。
上述表面活性劑的定義是Freundlich在1930年提出的,是從降低表面張力的角度來(lái)考慮的。隨著表面活性劑科學(xué)的不斷發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)Freundlich的定義存在局限性。因?yàn)橛邢喈?dāng)一類(lèi)物質(zhì),雖然其降低表面張力的能力較差,但它們很容易進(jìn)人界面(如油/水界面),在用量很小時(shí)即可顯著改變界面的物理化學(xué)性質(zhì),這類(lèi)物質(zhì)也被稱為表面活性劑,如一些水溶性高分子。
因此,表面活性劑是這樣一種物質(zhì),它能吸附在表(界)面上,在加入量很少時(shí)即可顯著改變表(界)面的物理化學(xué)性質(zhì),從而產(chǎn)生一系列的應(yīng)用功能。