表面活性剂化学复习资料

表面活性剂化学复习资料

一．名词解释

。表面张力:指垂直通过液面上任一单位长度、与液面相切的收缩表面的力

（N/m）

并且产生表面活性剂:是指在某液体中加入少量某物质时就能使液体表面张力急剧降低，

一系列应用功能的物质。

临界胶束浓度:表面活性剂溶液的表面张力随着活性剂浓度的增加而急剧地降低，但是

当浓度增加到一定值后，表面张力随溶液浓度的增加而变化不大，此时表面活性剂从分子或

离子分散状态缔合成稳定的胶束，从而引起溶液的高频电导、渗透压、电导率等各种性能发 生明显的突变，这个开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC)。

亲水亲油平衡值:是表面活性剂中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来表示

表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。

高能固体表面：与一般液体接触后，体系表面能将在很大程度上降低，应为一般液体

润湿的表面，称为高能表面。

低能固体表面：物体的表面能与液体不相上下，其表面被称作低能表面。

胶束：两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，从而使得分子自发

形成有序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接触，使体系能

量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束

反胶束：表面活性剂在有机溶剂中形成极性头向内，非极性头尾朝外的含有水分子内核

的聚集体，称为反胶束。

表面过剩：若自 1cm2的溶液表面和内部各取一部分，其中溶剂的数目一样多，则表面

部分的溶质比内部所多的摩尔数。

相转变温度：是指在某一种特定的体系中，表面活性剂的亲水亲油性质达到平衡时的温 度。

固体表面未被反离子占据的部位与表面活性剂离子因电性作用而引起的离子对位吸附： 吸附。

离子交换吸附：在低浓度时，固体表面的反离子被同电荷符号的表面活性剂离子取代

而引起的吸附。

吸附量:单位表面上表面相超过体相的溶质量，有时也叫表面浓度或吸附量。

增溶量：向 100ml 已标定浓度的表面活性剂溶液中由滴定管滴加被增溶物，当达到饱和

时被增溶物析出，溶液变浑浊，此时已滴入溶液中的被增溶物的物质的量（mol）即为增溶 量。

克拉夫反应点：它是指 1%的表面活性剂溶液在加热时由浑浊忽然变澄清时相变的温度。 浊点：是指一定浓度的非离子表面活性活性剂溶液在加热过程中突然析出使溶液变浑浊的温 度点。

聚集作用：分散剂粒子以任意方式或受任何因素的作用而结合在一起，形成有结构或无

特定结构的集团的作用。

分散作用：一般是指把一种物质分散剂于另一种物质中以形成分散剂体系的作用。

增溶作用：是指由于表面活性剂胶束的存在，使得在溶剂中难溶乃至不溶的物质溶解度

显著增加的作用。

润湿作用：指加入表面活性剂后，由于表面活性剂的双亲结构，可在界面处发生定向吸

附，降低液体的表面张力，从而改变体系润湿性质的作用。

絮凝作用：在体系中加入一定的电解质可能中和微粒表面的电荷，降低液体表面的扩散

双电子层的厚度，降低表面电贺荷的电量，使微粒间的斥力下降，从而使微粒的物理稳定性

下降，出现絮凝状态，形成疏松的纤维状结构，但振摇又重新分散均匀的作用叫絮凝作用。

乳化作用：是在一定条件下使互不混溶和两种液体形成有一定稳定性的液液分散体系的 作用。

加和增效作用:把不同类型的表面活性剂人为地混合后，得到的混合物其性能比原来单

一组分的性能更加优良，也就是通常所说的“1+1＞2”的效果。

负的加和增效作用:把不同类型的表面活性剂人为地混合后，得到的混合物其性能比

原来单一组分的性能差。

二、简答题

1.影响表面张力大小的因素？

1

答：○表面活性剂的结构；

a、疏水基：在各种疏水基中，碳氟链，硅氧链和碳氢链型的表面活性剂的 pC20 是逐个减 小的；碳氢链中，碳链越长， pC20 值越大，直链的 pC20 比含支链的同分异构体更大。 b、亲水基：含相同疏水基的表面活剂中，亲水基的亲水性越弱 pC20 越大，所以非离子表 面活性剂的 pC20 最大，其次为两性离子表面活性剂，最小的一般为离子型表面活性剂。 对于离子型来说，离子头的有效电荷越小， pC20 越大。 2

○电解质；加入电解质使离子型表面活性剂的离子氛半径被压缩，亲水性下降，表面活性

增加， pC20 随之增加。 3

○水结构调节剂：

a、水促进剂；降低表面活性剂的亲水基的水化度，从而提高表面活性，吸附效率 pC20 增 大；

b、水结构破坏剂；表面活性降低， pC20 减小。 4

○温度：a、离子型包括两性离子型表面活性剂的吸附效率 pC20 随温度升高而下降；

b、非离子型表面活性剂在 10～40℃范围内， pC20 随温度升高而增加。

2.表面活性剂按离子类型分类常见的类型有哪些？

答：表面活性剂按离子分类有非离子型表面活性剂（如脂肪醇聚氧乙烯醚）和离子型表面活性剂， 其中离子型表面活性剂又分为阴离子表面活性剂（如十二烷基苯磺酸钠），阳离子表面活性剂（如苄 基三甲基氯化铵）及两性表面活性剂（如十二烷基甜菜碱）。

3.表面活性剂分子的结构特点及亲水亲油基的组成。

答：表面活性剂由两部分构成：a.疏水基团，由疏水亲油的非极性碳氢链、硅烷基、硅氧 烷基、或碳氟链构成; b.亲水基团，由亲水疏油的极性基团构成。

4.阳离子表面活性剂的特点及分类？

答：特点：在水溶液中呈现正电性，能形成携带正电荷的表面活性离子 分类：胺盐型、季铵盐型、杂环型、鎓盐型

5.阴离子表面活性剂的特点及分类？

答：特点：（1）溶解度随温度的变化存在明显的转折点。

（2）一般情况下与阳离子表面活性剂配伍性差，容易生成沉淀或浑浊。 （3）抗硬水性能差

分类：羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型、磷酸酯盐型

6.两性离子表面活性剂的特点及分类？

答：特点：（1）具有等电点

（2）几乎可以同所有其他类型的表面活性剂进行复配，一般都会产生加和增效作用 （3）具有较低的毒性，对皮肤眼睛刺激小 （4）具有极好的耐硬水性和耐高浓度电解质性 （5）对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性 （6）具有良好的乳化性和分散性

（7）可以吸附在带点物质的表面，而不产生憎水薄层，有很好的润湿和发泡性 （8）具有一定的杀菌性和抑霉性 （9）有良好的生物降解性

分类：a.按阴离子亲水基类型分类：羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型、磷酸酯盐型 b.按整体化学结构分类：甜菜碱型、咪唑啉型、氨基酸型、氧化胺型

7.非离子离子表面活性剂的特点及分类？

答：非离子表面活性剂主要分为聚乙二醇型和多元醇型两大类（详见课本 P156~P157） 特点：（1）稳定性高，不易受强电解质无机盐类存在的影响 （2）不易受 Mg2+、Ca2+的影响，在硬水中使用性能好 （3）不易受酸碱的影响 （4）与其他表面活性剂相容性好

（5）在水和有机溶剂中皆有较好的溶解性能 （6）此类产品大部分呈液态和浆态，使用方便

（7）存在浊点

8.离子型表面活性剂胶束的结构？

答：对于离子型表面活性剂， 胶束外壳由粗糙不平的表面和一部分的反离子，还包括扩散 的双电子层，内核由非极性的碳氢链和渗透入的渗透水组成。

9.非离子型表面活性剂胶束的结构？

答：对于非离子型表面活性剂，胶束的外壳是一层相当厚的、柔顺的聚氧乙烯层，还包括大 量以乙醚相结合的水分子。胶团内核由碳氢链组成类似液态烃的内核；没有扩散双电层。

10.表面活性剂在气-液、液-液界面上的吸附层结构？

气液界面：表面活性剂分子在浓度较低时零散地分布在液体表面，随着浓度的不断增加，分 子疏松的定向排列在表面，当浓度接近 cmc 时，表面活性剂分子紧密地定向排列在液体表 面形成一层致密的单分子界面膜，并在内部开始形成胶束。

11.影响表面活性剂在固-液界面吸附的因素？

答：a.表面活性剂的性质

如果是离子型表面活性剂，亲水基带有电荷，易于与其带电符号相反的固体表面吸附; 其它表面活性剂，随着表面活性剂碳原子量的增加，吸附量增加，若为聚氧乙烯基型非离子 表面活性剂，聚氧乙烯基数目越大吸附量越小。 b..介质 pH 值的影响

当介质 pH 值大于等电点时固体表面上带负电荷;，易于吸附带正电的物质；当介质 pH 值 小于等电点时表面正电;，易于吸附带负电的物质；

介质 pH 值与等电点差别越大，固体表面电荷密度越大，越易吸附。 c.固体表面的性质

带电固体表面总是易于吸附带反号电荷的离子型表面活性剂。 d.温度的影响

随温度的升高，离子型表面活性剂吸附量增大，非离子型表面活性剂吸附量减小。 e.无机电解质的影响

无机电解质的加入常能增加离子型表面活性剂的吸附量，对非离子型表面活性剂影响不大。

12.叙述表面活性剂在固-液界面吸附的吸附机制？

答：吸附过程可分为两个阶段：

（1）表面活性剂浓度小于 cmc，则形成单分子吸附层;表面活性剂浓度大于 cmc 时形成双分 子吸附剂层，这将导致吸附量急剧增加。 （2）吸附的一般机制 A. 离子交换吸附 引起的吸附。 B. 离子配对吸附 吸附。

C. 形成氢键面引起的吸附 D. 电子极化引起的吸附剂 引起吸附。 E. 色散力引起的吸附 F. 疏水作用引起的吸附

固体表面与表面活性剂间因为 van der Waals 色散力而引起的吸附。 表面活性剂的疏水基间相互作用使它们逃离水的趋势，使得达到 固体表面和表面活性剂的某些基团间形成氢键而导致的吸附。 表面活性剂分子中富电子芳环与固体表面强正电位间的作用而

固体表面未被反离子占据的部位与表面活性剂离子因电性作用而引起的 在低浓度时，固体表面的反离子被同电荷符号的表面活性剂离子取代而

一定浓度后它们相互缔合而吸附。

13.叙述表面活性剂在固体油污去除过程中的作用？

答：表面活性剂在固体油污及固体表面上的吸附而使二者分离。在洗涤过程中，首先对污垢 点及表面润湿，在固体界面形成电层，使油污粘附强度减弱。

14.叙述表面活性剂在液体油污去除过程中的作用？

答：（1）洗涤液润湿表面。

（2）油污的去除，即润湿了表面的洗涤液如何把油污顶替下来。液体油污的去除，通 过卷缩机理实现。

15.简述破乳剂的选择原则？

答：（1）具有良好的表面活性，能将乳状液中乳化剂从界面上顶替下来。

（2）破乳剂在油-水界面上形成的界面膜不可有牢固性，在外界条件作用下或液滴碰撞时易 破裂，从而液滴发生聚结。

（3）离子型的乳化剂可使液滴带电面稳定，选用带反号电荷的离子型破乳剂可使液滴表面 电荷中和。

（4）分子量大的非离子或高分子破乳剂溶解于连续相中可因桥连联用使液滴聚集，进而聚 结、分层和破乳。

（5）固体粉末乳化剂稳定的乳状液可选择固体粉末良好的润湿剂作为破乳剂，以使粉末完

全润湿进入油相或水相。

16.叙述聚集作用的机理？

答：（1）电性作用

在分散体系中加入无机电解质，其反离子将向粒子周围的扩散双电层

中扩散，压缩双电层，从而降低粒子间的静电排斥作用，破坏分散体系的稳定性，从而发生 聚集作用。 （2）桥梁作用

在高分子化合物浓度很低时，吸附于分散粒子上的聚合物长链可以同时吸

附于其它表面上，这样就可将多个粒子通过聚合物分子连接起来，从而来发生聚集作用。

17.简述影响表面吸附的物理化学因素？

答：（1）表面活性剂亲水基：亲水基小者，分子横截面积小，饱和吸附量大。 （2）疏水基：疏水基小者，分子横截面积小，饱和吸附量大。

（3）同系物：一般规律是随碳链增长，饱和吸附量有所增加，但疏水链过长往往得到相反 的效果。

（4）温度：饱和吸附量随温度升高而减少。但对非离子表面活性剂，在低浓度时吸附剂量 往往随温度上升而增加。

（5）无机电解质：对离子表面活性剂，加入无机电解质对吸附有明显的增强作用。

18.简述非极性固体表面的润湿作用？

答：表面活性剂溶液的表面张力等于或低于非极性固体的的γ

C 是发生完全润湿的必要条件，

C 更低的表面吸

而某些特殊性质的表面活性剂在固液界面上吸附可能形成比原非极性固体γ附层，此吸附层的γ

C 值若低于表面活性剂溶液的表面张力，则该溶液不能铺展。在非极固

体的表面上，能使液体表面能力降低的各种因素

19.简述被增溶物在胶束中的位置及其排列情况？

答：位置：主要发生在胶团中的四个区域：（1）胶团内核；（2）离子型表面活性剂的胶团内 核/栅栏层；（3）非离子型表面活性剂的栅栏层；（）4 胶团表面。 排列情况：增溶顺序的（3）>(2)>(1)>(4).

20.简述影响增溶作用的因素？

答：1）表面活性剂的化学结构

①具有相同亲油基的表面活性剂，对于烃类及极性有机物的增溶作用大小顺序一般为： 非离子型﹥阳离子型﹥阴离子型。

②胶束越大，对于增溶到胶束内部的物质增溶量越大。 ③亲油基部分带有分支结构的表面活性剂增溶作用较直链的小。

④带有不饱和结构的表面活性剂，或在活性剂分子上引入第二极性基团时，对烃类的溶解作 用减小，而对长链极性物增溶作用增加。 2）被增溶物的化学结构

脂肪烃与烷基芳烃被增溶的程度随其链长的增加而减小，随不饱和度及环化程度的增加而增 大，带支链的饱和化合物与相应得直链异构体增溶量大致相同；烷烃的氢原子被羟基、氨基 等极性基团取代后，其被表面活性剂增溶的程度明显增加。 3）温度的影响

多数情况下，温度升高，增溶作用加大。 4）添加无机电解质的影响

在离子型表面活性剂中添加少量无机电解质，可增加烃类化合物的增溶程度，但却使极性有 机物的增溶程度减少。 5）有机添加剂的影响

向表面活性剂溶液中添加非极性化合物，提高了极性有机化合物的增溶程度；添加极性有机 化合物后，使非极性碳氢化合物增溶量增加。增溶了一种极性有机物后，会使表面活性剂对 另一种有机物的增溶程度降低。

21.简述泡沫破坏的机理？

答：泡沫破裂的机理主要有泡沫液膜的排液和泡沫中气体的扩散两种情况。

1○泡沫液膜的排液：

a.重力排液：在重力下液体沿液膜自上而下的流动，造成上层液膜变薄而破裂。 b.表面张力排液：密集的泡沫中气泡一般呈多面体型，泡沫间的压力小于气泡中的压力，导 致气泡液膜中的液体向泡沫间流动，导致气泡破裂。

2○泡沫中气体的扩散：

气泡大小不均，小气泡内的压力大于大气泡的，气体存在由小气泡透过液膜向大气泡扩散的 趋势，一旦扩散小气泡越来越小最后消失。

22.表面活性剂的稳泡作用主要表现在什么地方？

1答：○降低溶液的表面张力2○提高液膜粘度

3○吸附膜的气体紧闭作用4○表面张力修复作用5○表面电荷作用

23.乳化剂的选择原则？

答：（1）要有良好的表面活性，且能极剧降低表面张力 （2）乳化剂分子能与其他分子在界面上形成致密界面膜 （3）乳化剂的乳化性能与其水相油相的亲和能力 （4）适当的外相黏度，减小液滴聚集速度 （5）特殊情况下要求无毒 （6）用最小的量达到最好的乳化效果

24.表面活性剂在分散过程中的主要作用？

答：（1）降低液体介质的表面张力、固液介面张力、和液体在固体上的接触角。 （2）离子型表面活性剂在某些固体粒子上的吸附可增加粒子表面电势，提高粒子间的静电 排斥作用，利于分散体系的稳定。

（3）在固体粒子表面上亲液基团朝向液相的表面活性剂定向吸附层的形成利于提高疏液分 散体系粒子的亲液性，有时也可以形成吸附溶剂化层。

（4）长链表面活性剂和聚合物大分子在粒子表面吸附形成厚吸附层起到空间稳定作用。 （5）表面活性剂在固体表面结构缺陷上的吸附不仅可降低界面能，而且能在表面上形成机 械屏障，有利于固体研磨分散。

25.以乳滴粒径的分类，乳状液可分为几类？各有什么特点？

答：以乳滴粒径的大小分类，乳液可分为四类。

1○粒径小于 0.05μm，此类乳液在外观色泽上表现为全透明；2○粒径在 0.05～0.1μm 3○粒径在 0.1～1.0μm 4○粒径在 1.0～5.0μm

之间，外观色泽表现为半透明灰色；

之间，外观色泽表现为蓝乳白色； 之间，乳液外观色泽表现为乳白色。

26.为什么乳状液是热力学不稳定因素？

答：乳状液存在相当大的界面，从而就有一定的界面能，这样的的体系总是力图减小界面积 而使能量降低，最终乳状液破坏，两相分离。

27.叙述表面活性剂在润湿过程中的作用？

答：（1）改变固体表面性质。表面活性剂吸附于固体表面，形成定向排列的吸附层，达到改 变润湿性能的目的，由高能表面变为低能表面，或有低能表面变为高能表面。

（2）改变液体表面性质。在水中加入表面活性剂降低表面张力，使水在固体发生铺展， 提高液体的润湿能力。

28.叙述表面活性剂在洗涤过程中的作用？

答：（1） 降低水的表面张力，改善水对洗涤物表面的润湿性，从而除去固体表面的污垢。 （2）是对油污的分散和悬浮作用，也就是使已经从固体表面脱落的污垢能很好的分散和 悬浮在洗涤介质中，不再沉积在固体表面。

29.碳氟表面活性剂的特点及应用？

答：特点（1）.具有良好的化学稳定性和热稳定性 （2）.具有高熔点、高 Krafft 点，在溶剂中溶解度较低 （3）具有较强的表面活性 （4）具有较低的 cmc

应用：在高效灭火剂、电镀、织物整理、高聚物添加剂、感光剂添加材料及医疗材料、杀虫 剂配方、石油开采中都有较大的应用。

30.高分子表面活性剂的特点及应用？

答：(1)表面活性较弱，表面张力不易恒定

（2）具有较好的乳化能力，可用作稳泡剂，起泡力较低 （3）不具备在水溶液中形成胶束的性质 （4）具有较好的分散性、凝聚性和增溶性 （5）能够用作增稠剂

（6）渗透性较差，去污力较低，毒性较小

应用：木质素磺酸钠、聚皂、由对烷基苯酚和甲醛制得的高分子表面活性剂系列、由丙烯晴 及丙烯酰胺制得的高分子表面活性剂系列。

31.碳氟、硅、氧、烷表面活性剂的特点及应用？

答：（1）具有良好的耐热稳定性和化学稳定性 （2）具有较低的表面张力和较好的表面活性

（3）合成方法与普通硅氧烷相似，比较简单

（4）可用于织物的防水、防污和防油整理，制造“三防”材料，而硅氧烷则不具有防油的 能力

（5）具有良好的消泡作用，可用作消泡剂

应用：在塑料、橡胶、纺织、涂料、医药、食品、、化妆品、石油、化工等部门得到广泛应 用。

32.判定表面活性剂复配加和增效作用和负的加和增效作用的条件？

答:产生正、负加和增效作用的条件为：

（3）合成方法与普通硅氧烷相似，比较简单

（4）可用于织物的防水、防污和防油整理，制造“三防”材料，而硅氧烷则不具有防油的 能力

（5）具有良好的消泡作用，可用作消泡剂

应用：在塑料、橡胶、纺织、涂料、医药、食品、、化妆品、石油、化工等部门得到广泛应 用。

32.判定表面活性剂复配加和增效作用和负的加和增效作用的条件？

答:产生正、负加和增效作用的条件为：

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