界面与胶体化学3 溶液的表面张力u.pdf

1.9溶液的表面张力与表面活性 1 表面活性 溶液至少由两种分子组成。由于 溶质分子与溶剂分子之间的作用 力与纯液体不同，因此，溶液的 表面张力除与温度、压力、溶剂 的性质有关外，还与溶质的性质 和浓度有关。实验表明，水溶液 表面张力随浓度变化规律大致有 如右图所示的三种类型。图中 0为纯水在测定温度下的 面张 力 溶液的表面张力与表面活性 类型1：溶液表面张力随溶液浓度增加而线性增大。 多数无机盐（如NaCl，NH Cl）、酸、碱及蔗糖、甘露醇 4 等多羟基有机物的水溶液属于这 类型。这类物质常称为 非表面活性物质 其特点是 d g 0 d c 类型2：溶液表面张力随溶液浓度增加而逐渐降低。这种类型 的例子包括大多数低分子量的极性有机物。如醇、醛、酸、 酯、胺及其衍生物。由于水溶性有机化含物 般含有 个极 性基（如OH 基或COOH 基）和 个非极性碳氢基团。这 类分子倾向于聚集在表面层，它们的取向是把极性部分指向 体相溶液中的极性水分子，非极性部分朝向气相。这种类型 2 的数学特征是 dg d g 0, 2 0 dc dc 溶液的表面张力与表面活性 类型3：这种类型的特点是；当浓度增加时，γ 迅速下降并很快达最低点，此后溶液 面张力随浓 度变化很小。 达到最低点时的浓度一般在1%以下。 在水中加入高直碳链的有机酸以及烷基磺酸盐 - + - + （RCOO Na 和R-SO3 Na ）等属这种类型。 服从特劳贝规则； 曲线可用希斯科夫斯基公式描述 溶液的表面张力与表面活性 溶质使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性，具 有表面活性的溶质称为表面活性物质 （如类型2和 类型3）。由于类型3表面活性物质具有在低浓度范 围内显著降低表面张力的特点，这类物质也称为 面活性剂。 例如在25℃时，在0.008mol·dm-3 的十二烷基硫 酸钠水溶液中，水的表面张力从0.072N·m-1 降到 0.039N·m-1 。 表面张力曲线的最低点问题 关于 面张力曲线的最低点问题 离子型表面活性剂溶液的表面张力曲线常会出现最 低点，这意味着有一部分曲线将有 d g 0 或 1 0 ， 2 d c 显然这与实验事实不相符，因实验测得最低点区 的 面过剩总是正的。 这个问题后来被Miles和Brady所解决，他们发现将 出现此类问题的原料纯化后，最低点消失了，显然这是 原料中杂质引起的。 关于产生最低点的 种解释是：在生成胶束的浓度之 后，杂质被胶束所加溶，结果使 面张力又上升了。 溶液的表面张力与表面活性 n 从能量观点考虑，由于表面活性剂的加入能显 著地降低表面张力，因此，这将有利于表面活 性剂聚集于表面层，在极端情况下，可在表面 构成由表面活性剂组成的 单分子层”。这种情 况，不仅在气-液界面上可发生，在液-液界面 上也可以发生。 溶液的表面张力与表面活性 n如下图（a ）和（b）所示。如在水中加入肥皂 （硬脂酸 钠），