表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)，也被稱作表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)物(wu)(wu)質，是(shi)一(yi)(yi)種能夠顯著降低水(shui)(shui)(shui)(shui)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張力的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)質。這種物(wu)(wu)質屬于(yu)一(yi)(yi)類特殊的(de)(de)(de)(de)(de)有機化合物(wu)(wu)，其(qi)分(fen)子(zi)結構(gou)(gou)具有親(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)和疏水(shui)(shui)(shui)(shui)兩個不同的(de)(de)(de)(de)(de)部分(fen)。親(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)部分(fen)能夠與(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)子(zi)相互(hu)作用，而(er)疏水(shui)(shui)(shui)(shui)部分(fen)則(ze)傾向于(yu)避開水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)子(zi)。這種分(fen)子(zi)結構(gou)(gou)使得表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)在(zai)水(shui)(shui)(shui)(shui)溶(rong)液(ye)中(zhong)能夠在(zai)水(shui)(shui)(shui)(shui)與(yu)空(kong)氣的(de)(de)(de)(de)(de)界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)上(shang)形成(cheng)吸附層，有效(xiao)降低水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張力。具體來(lai)說，表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)分(fen)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)親(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)極(ji)性(xing)基團會朝向水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)子(zi)，而(er)疏水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)非極(ji)性(xing)碳鏈或碳環則(ze)會朝向空(kong)氣，從而(er)在(zai)界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)上(shang)形成(cheng)定向排列。這種排列導致(zhi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)物(wu)(wu)質在(zai)界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)濃度高于(yu)溶(rong)液(ye)內部，因(yin)此，增加(jia)單位面(mian)(mian)(mian)(mian)積所需的(de)(de)(de)(de)(de)能量比(bi)純水(shui)(shui)(shui)(shui)要小。一(yi)(yi)般(ban)來(lai)說，分(fen)子(zi)中(zhong)非極(ji)性(xing)部分(fen)越(yue)大(da)，其(qi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)也越(yue)強。

表面(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑可(ke)(ke)以根(gen)據其化學結構被分(fen)為兩大類：離(li)子型(xing)和非離(li)子型(xing)。在離(li)子型(xing)表面(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑中，進一步可(ke)(ke)以細分(fen)為陽離(li)子型(xing)、陰離(li)子型(xing)和兩性(xing)(xing)型(xing)表面(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑。

表面活性劑的有效性

這(zhe)是指表(biao)面活(huo)(huo)性劑能夠(gou)將水的(de)(de)(de)表(biao)面張(zhang)力(li)(li)(li)降低(di)到(dao)的(de)(de)(de)最低(di)限度。簡而言(yan)之，如果(guo)一種(zhong)(zhong)表(biao)面活(huo)(huo)性劑能夠(gou)顯著(zhu)降低(di)水的(de)(de)(de)表(biao)面張(zhang)力(li)(li)(li)，那么它就被認為(wei)是更有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)。這(zhe)種(zhong)(zhong)降低(di)表(biao)面張(zhang)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)能力(li)(li)(li)也被稱作表(biao)面活(huo)(huo)性劑的(de)(de)(de)有(you)效(xiao)值。

表面活性劑的效率

這(zhe)是指在(zai)使(shi)水的(de)表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)降低到(dao)特定水平時所需的(de)表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)劑濃(nong)度(du)。一(yi)般來說，如果一(yi)種表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)劑能在(zai)較低的(de)濃(nong)度(du)下(xia)實現這(zhe)一(yi)效果，那么它的(de)性(xing)能就(jiu)被認為是更好的(de)。

表面活性劑結構對其性能的影響

表(biao)面活性劑的(de)(de)性能，包括(kuo)其(qi)效率(lv)和能力(li)，與其(qi)分子結(jie)構有著密切的(de)(de)關系，并且這兩個(ge)性能指(zhi)標往往呈現出(chu)相反的(de)(de)趨勢。

鏈(lian)長(chang)對性能的影響(xiang)：

當表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑分(fen)子中(zhong)的(de)疏水基(ji)團(tuan)（憎水基(ji)團(tuan)）的(de)碳鏈長度(du)增加時(shi)，其在(zai)降低(di)(di)水表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)方面(mian)(mian)的(de)效(xiao)率會(hui)提高(gao)(gao)，這(zhe)意(yi)味著需要更少的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑就能達到相同的(de)效(xiao)果。然而，這(zhe)種效(xiao)率的(de)提高(gao)(gao)可能會(hui)以犧牲(sheng)其降低(di)(di)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)的(de)能力(li)為代價，即在(zai)碳鏈變長時(shi)，表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑可能無(wu)法將(jiang)水的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)降低(di)(di)到很低(di)(di)的(de)水平。

支(zhi)鏈和不飽和程(cheng)度對性能的影響：

如(ru)(ru)果疏(shu)水(shui)基團中存在支(zhi)鏈或者不飽和鍵(jian)（如(ru)(ru)雙鍵(jian)）的(de)數量增加，這(zhe)通常會(hui)降低表面活性劑的(de)效率，因為這(zhe)些(xie)結構(gou)變化可能會(hui)干擾分子(zi)在水(shui)表面的(de)排列(lie)。盡管如(ru)(ru)此，這(zhe)種結構(gou)的(de)變化可能會(hui)增強表面活性劑的(de)能力(li)，即它們能夠將水(shui)的(de)表面張力(li)降低到更低的(de)水(shui)平(ping)。

表面活性劑膠束的形成

膠(jiao)(jiao)束和(he)臨界(jie)膠(jiao)(jiao)束濃(nong)度(du)（CMC）的(de)形(xing)成(cheng)：當(dang)表面(mian)活(huo)性劑在(zai)水(shui)中的(de)濃(nong)度(du)逐漸增加時，它們(men)首先在(zai)水(shui)的(de)表面(mian)形(xing)成(cheng)一(yi)(yi)層有序排(pai)列的(de)單分子層。隨著濃(nong)度(du)的(de)進一(yi)(yi)步增加，未被(bei)表面(mian)吸附的(de)表面(mian)活(huo)性劑分子在(zai)溶液內部開始(shi)聚(ju)集(ji)，它們(men)的(de)疏水(shui)基團相互靠近，從而形(xing)成(cheng)膠(jiao)(jiao)束結構。

臨界膠束濃(nong)度（CMC）的(de)定義：

表(biao)面活性劑開(kai)始形成膠(jiao)束(shu)的(de)最低(di)濃度(du)點被稱為臨界(jie)膠(jiao)束(shu)濃度(du)。這個濃度(du)標志著表(biao)面活性劑從單(dan)體(ti)狀態轉變為膠(jiao)束(shu)狀態的(de)轉變點。

膠束(shu)的(de)形(xing)態多(duo)樣性(xing)：根據表(biao)面活性(xing)劑的(de)親水基團(tuan)的(de)不同特性(xing)以及溶液的(de)濃度，形(xing)成的(de)膠束(shu)可以有(you)多(duo)種(zhong)形(xing)態，包括棒狀、層狀或球(qiu)狀等(deng)。

膠束形(xing)成對溶液性質的影響：

當表(biao)面(mian)(mian)(mian)活性劑的(de)(de)濃(nong)度(du)達到CMC時，溶(rong)液(ye)的(de)(de)性質開始(shi)偏離理想溶(rong)液(ye)的(de)(de)行為。這種變化在表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力與濃(nong)度(du)的(de)(de)關系曲線上表(biao)現為一個明顯的(de)(de)轉折(zhe)點(dian)。超過CMC后，即(ji)使(shi)繼續增加(jia)表(biao)面(mian)(mian)(mian)活性劑的(de)(de)濃(nong)度(du)，水的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力也不會(hui)進一步降低，但溶(rong)液(ye)中(zhong)的(de)(de)膠束數量和大小會(hui)繼續增加(jia)。

HLB值與表面活性劑的選擇

HLB（依凡，尼洛(luo)夫(fu)法）值(zhi)是一種用(yong)于測量表(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)性劑(ji)(ji)（也稱(cheng)為表(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)性劑(ji)(ji)）的(de)極性度的(de)指標(biao)。依凡尼洛(luo)夫(fu)（HLB）值(zhi)是一種常(chang)用(yong)的(de)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)性劑(ji)(ji)組合的(de)量化指標(biao)，主要是用(yong)來確(que)定表(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)性劑(ji)(ji)的(de)最佳(jia)組合。

HLB（依凡尼洛夫）值計(ji)算過程有以下(xia)四步：

第(di)一步：計算組份的HLB值。

HLB值(zhi)(zhi)是用來衡量表(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑的(de)極(ji)性(xing)(xing)度的(de)指標，可以用來確(que)定(ding)每種表(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑的(de)組(zu)合(he)，確(que)定(ding)母液的(de)形成(cheng)與特(te)性(xing)(xing)。每種表(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑都(dou)有其自身的(de)HLB值(zhi)(zhi)，可以簡(jian)單地通(tong)過手冊或(huo)者互聯網等方式獲得(de)這個HLB值(zhi)(zhi)。

第(di)二步(bu)：根據公式(shi)計算表面活性(xing)劑總體(ti)的HLB值。

通過以下公式可以計算表面活性劑的總體HLB值：

總體HLB值(zhi)=∑［每種表(biao)面活(huo)性劑的質量分數x每種表(biao)面活(huo)性劑對應的HLB值(zhi)］

第三(san)步：根據總體HLB值(zhi)計算混合液體的表面張力(li)

根據總(zong)體HLB值可以(yi)計算混合液的(de)表面張力，公式(shi)如下：表面張力=20x總(zong)體HLB值（dyn/cm）

第(di)四步：計(ji)算和(he)結果(guo)報告

最后，將所有步驟的(de)(de)結果匯總(zong)在一起，就可以(yi)得出總(zong)體表面活性劑(ji)組(zu)合的(de)(de)HLB值和其對應的(de)(de)表面張。

根據(ju)不同的(de)(de)應用(yong)需求，我(wo)們可以根據(ju)HLB值(zhi)來選擇(ze)最合適的(de)(de)表面活性劑(ji)。HLB值(zhi)的(de)(de)不同范(fan)圍(wei)對應著不同的(de)(de)應用(yong)：

①當HLB值在(zai)2到6之(zhi)間時，表面活(huo)性劑(ji)(ji)適合作為油包水(shui)型(xing)乳化劑(ji)(ji)，這種類型(xing)的乳化劑(ji)(ji)能夠將油滴分散在(zai)水(shui)中。

②當(dang)HLB值在8到10之間時，表(biao)面(mian)活性劑(ji)適(shi)合作為潤濕劑(ji)，幫助液體(ti)更好地在固體(ti)表(biao)面(mian)鋪展。

③當(dang)HLB值在12到18之間(jian)時(shi)，表面活性劑適合作為水包油型乳化劑，這種(zhong)類型的乳化劑能夠將水滴分散在油中。

表面活性劑的關鍵作用及其應用

①潤濕(shi)作(zuo)用：表面活性(xing)劑通過降(jiang)低(di)液體表面張力(li)和改變接觸角(jiao)，實(shi)現潤濕(shi)效果。

②洗滌作用(yong)：表面活性劑通過(guo)降低(di)污垢與(yu)固體表面的粘附力來去污，理(li)想的洗滌劑應具備良好的潤濕性、降低(di)界面張力的能力、一定的起(qi)泡或增溶作用(yong)，以及在(zai)清潔后(hou)形成保護膜防止再污染。

③增(zeng)溶作(zuo)用：表(biao)面活性劑如油(you)酸鈉能顯著(zhu)增(zeng)加非極性有機物（如苯）在(zai)水(shui)中(zhong)的溶解度(du)，這(zhe)些有機物實際上是分散在(zai)膠束中(zhong)，而非均勻溶于水(shui)。

④起泡作用：表面活性(xing)劑能形成強度(du)足夠(gou)的液(ye)體薄(bo)膜(mo)包(bao)(bao)圍空氣，形成泡沫(mo)，用于(yu)選礦、滅火和(he)清潔等(deng)，主要功(gong)能包(bao)(bao)括降低表面張(zhang)力、增(zeng)強泡沫(mo)膜(mo)的穩定性(xing)和(he)彈(dan)性(xing)，以(yi)及(ji)調(diao)節泡沫(mo)的表面黏度(du)。

⑤乳化作(zuo)用：表面活性(xing)劑能形成乳狀液，分(fen)為水包油(you)（O/W）和油(you)包水（W/O）兩種類(lei)型，分(fen)別以水和油(you)為外相。