表面活性剂起泡消泡作用.doc

表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有能使不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著增大的能力，且此时溶液呈透明状，胶束的这种作用称为增溶。能产生增溶作用的表面活性剂叫做增溶剂，被增溶的有机物称为被增溶物。如果在已增溶的溶液中继续加入被增溶物，达到一定量后，溶液由透明状变为乳浊状，这种乳液即为乳状液，在此乳状液中再加人表面活性剂，溶液又变得透明无色。虽然这种变化是连续的，但乳化和增溶本质上是不同的。增溶作用可使被增溶物的化学势显著降低，使体系变得更稳定，即增溶在热力学上是稳定的，只要外界条件不变，体系不随时间变化。而乳化在热力学上是不稳定的。这可由下面的事实说明，乳化的苯和增溶的苯，它们的蒸气压不相同，前者的蒸气压与纯苯的相同，后者的蒸气压显著低于纯苯。由化学势的表示式 知，乳状液的P与纯苯的相N，大于被增溶苯的，所以乳状液的化学势大于增溶液的化学势，因此乳状液的稳定性显著地低于增溶体系，即增溶体系在热力学上是稳定的。
一、增溶作用机理
既然增溶作用与胶束密切相关，则需要了解被增溶物在胶束中的位置和状态，以进一步认识增溶的本质。
根据紫外分光光度法、核磁共振波谱法、电子自旋共振频谱法对各种物质增溶于胶束中的位置和状态的研究表明，被增溶物在胶束中的位置和状态取决于被增溶物和表面活性剂的类型。
近年来的研究表明，被增溶物均匀地分配于胶束的内部，增溶作用是一种动态平衡过程，被增溶物在胶束内．的停留时间约为l06～1010 s，被增溶物的几种不同的状态能相互转换。胶束的内芯并非完全与烃相似，而接近胶束表面区域的性质也并不与水相同。当被增溶物从胶束内芯向界面移动时，经受着不同作用力的连续变化，故被增溶物在胶束内是以多态存在的，至少是两种状态。胶束内芯和界面对增溶所起的作用是不同的。
(一)单态模型
被增溶物分子在胶束内存在状态和位置基本上是固定的，通常可分四种方式增溶(见下图所示)。
四种增溶方式
1．非极性分子在胶束内部增溶
被增溶物进入胶束内芯，有如被增溶物溶于液体烃内（如上图所示）。正庚烷、苯、乙苯等简单烃类的增溶属于这种方式，其增溶量随表面活性剂的浓度增高而增大。
2．在表面活性剂分子问的增溶
被增溶物分子固定于胶束“栅栏”之间，即非极性碳氢链插入胶束内芯，极性端处于表面活性剂分子(或离子)之间，通过氢键或偶极子相互作用联系起来。当极性有机物分子的烃链较长时，极性分子插入胶束内的程度增大，甚至极性基也被拉入胶束内（如上图b所示）。长链醇、胺、脂肪酸和各种极性染料等极性化合物的增溶属于这种方式增溶。
3．在胶束表面增溶
被增溶物分子吸附于胶束表面区域，或靠近胶束“栅栏”表面区域（如上图c所示）。高分子物质、甘油、蔗糖及某些不溶于烃的染料的增溶属于这种方式。当表面活性剂的浓度大于cmc时，这种方式的增溶量为一定值。较上两方式的增溶量少。
4．在聚氧乙烯链间的增溶
具有聚氧乙烯链的非离子表面活性剂，其增溶方式与上述三种有明显不同，被增溶物包藏于胶束外层的聚氧乙烯链内（如上图d所示）。例如苯、苯酚即属于这种方式增溶，此种方式的增溶量大于前三种。四种方式增溶的增溶量顺序为(d)>(b)>(a)>(c)。
(二)两态模型