影响吸附效率与效能的结构因素

原标题：影响吸附效率与效能的结构因素与环境因素
 

1．表面活性剂类型的影响
 

非离子型表面活性剂因相互间无电斥力，所以吸附效率要比离子型表面活性剂大很多。乙氧基链长的增加，分子的吸附自由能变化很小，因此吸附效率下降得极少。与此相反，吸附效能却下降得很快。在庚烷一水界面上表面活性剂的吸附效率见表3—6。
 

 

对吸附效能来说，离子型表面活性剂与同样疏水链长的非离子型表面活性剂相比，其γ_CMC值总是较大。特别是极性头大小相近的，例如C₁₀H₂₁SOCH₃与C₁₀H₂₁SO₄Na，差别更为明显。即使是大极性头的非离子表面活性剂，如C₁₀H₂₁O(EO)₃ H，其γ_CMC值也比相应的离子型表面活性剂小(表3—7)。
 

 

2．不同亲油墨的影响
 

亲油基的不同包括3种情况：化学成分不同、长度不同、结构不同。吸附效率随直链亲油基中碳原子数的增加而增大，直至20个碳原子。离子型表面活性剂的亲油基增加2个一CH₂一，则pc₂₀增大0.56—0.60，相当于达到饱和的表面浓度只需原来需要表面活性剂体相浓度的25％一30％。侧链上的碳原子大约相当于直链中碳原子作用的2／3。两个亲水基之间的亚甲基大约相当于带有单个链端亲水基的直链碳中的半个亚甲基。亲油基的1个苯环相当于直链碳中的3．5个碳原子。
 

若表面活性剂的亲油基的化学组成不同，其降低水表面张力的能力有明显差别。碳氟链表面活性剂的γ_CMC可低达几十个，远低于碳氢链表面活性剂。硅表面活性剂的γ_CMC也比较低，如非离子型表面活性剂(CH₃)₃ Si[OSi(OCH₃)₂]Si(CH₃])₂ CH₂(E0)8.2CH₃的γ_CMC只有22mN／m。亲油基长度变化对γ_CMC的影响相对较小。一般的规律是疏水链增长，γ_CMC变小。
 

相同组成和大小的亲油基，结构不同时，表面活性剂水溶液的γ_CMC有显著的差别。主要是亲油基中带有分支结构和端基结构不同的影响(表3—8)，疏水链中存在分支结构会使γ_CMC降低。
 

 

亲油基末端基团的性质对γ_CMC有明显的影响(表3—9)，在碳氢链亲油基中，以CH₃为端基的与以CH₂为端基的相比，有较低的γ_CMC值。对比H(CF₂)₈ COONH₄与F(CF₂)₈COONH₄的γ_CMC值，可以看出CF₃端基比CF₂H端基有较大的降低水表面张力的能力。
 

 

综合上述亲油基对γ_CMC影响的规律可见：表面活性剂降低水表面张力的能力主要取决于它在水溶液表面饱和吸附时最外层的原子或原子团。对分子间相互作用贡献大的原子或原子团占据表面，则扎。。值较高；反之，γ_CMC值较低。一般来说，最外层带有极性基团比带非极性基团表面张力高。非极性基团对降低表面张力能力的贡献有以下次序：一CF₃>一CF₂一>一CH₃>一CH₂一>一CH=CH一。
 

3．环境因素
 

对吸附效率而言，单价离子型亲水基电荷的变化对吸附效率有影响。将中性电解质加到无电解质离子型表面活性剂水溶液中，可显著增加其吸附效率。例如在0．1mol NaCl中，离子型表面活性剂的链长增加2个亚甲基时，pc₂₀增大0．7。这是由于双电层压缩，电排斥作用减小，从而促使吸附效率增加。当表面活性剂的反离子被另一与表面活性剂离子结合的较紧密的反离子所取代时，由于水合程度较低，能有效中和表面活性剂离子上的电荷，降低电斥力，表面吸附效率显著升高，例如磺酸钾就比磺酸钠更为有效。温度对液气界面吸附作用的影响表现在pc₂₀稍有降低。尿素等一类水结构破坏剂的加入会增加空间障碍，促使pc₂₀下降。
 

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