溶液的表面張力、表面活性和表面活性物質(zhì)

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(xiàn) 

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(xiàn)(圖中1線(xiàn))。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(xiàn))。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(xiàn))。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(chēng)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(chēng)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(chēng)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(chēng)為表面活性，這類(lèi)物質(zhì)被稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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(chēng)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。