本文通過(guo)測(ce)定在十二烷基硫酸(suan)鈉(SDS)溶(rong)液中添(tian)加Na+、Cu2+和(he)Fe3+三種金屬陽離(li)子之后的表(biao)面(mian)張(zhang)力，試圖找出陽離(li)子如何影響表(biao)面(mian)活性劑的作用效果，從(cong)而降低了(le)水溶(rong)液的表(biao)面(mian)張(zhang)力。

三種(zhong)無(wu)(wu)(wu)機鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)入可以降低表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)(li)(li)；當NaCl、CuCl2，Fe(NO3)3的(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)在40，1.25，1.25 mmol/L以下(xia)(xia)范圍(wei)內，在一定量SDS表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑溶液濃(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)下(xia)(xia)，隨著無(wu)(wu)(wu)機鹽(yan)(yan)濃(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)(li)(li)逐漸減小；當超過無(wu)(wu)(wu)機鹽(yan)(yan)添加(jia)(jia)濃(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)上限后(hou)(hou)，在一定量的(de)(de)(de)SDS表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑溶液濃(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)下(xia)(xia)，隨著無(wu)(wu)(wu)機鹽(yan)(yan)濃(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)(li)(li)將達到穩(wen)定。同時(shi)，無(wu)(wu)(wu)機鹽(yan)(yan)濃(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)可以降低表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)(li)(li)達到最低時(shi)所對應的(de)(de)(de)SDS表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑溶液濃(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)值(zhi)(Ct)，各體系(xi)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)Ct即為cmc值(zhi)，當三種(zhong)無(wu)(wu)(wu)機鹽(yan)(yan)添加(jia)(jia)濃(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)達到上限值(zhi)后(hou)(hou)，表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)(li)(li)達到最小值(zhi)時(shi)所對應的(de)(de)(de)SDS表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑溶液濃(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)都是3 mmol/L，加(jia)(jia)入Fe(NO3)3、CuCl2和NaCl之后(hou)(hou)，溶液的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)(li)(li)由37.29 mN/m分別降至(zhi)21.35，23.44，27.53 mN/m。

這(zhe)是由于當無(wu)機鹽(yan)添加濃度(du)未達上(shang)(shang)限(xian)值時，由于反離(li)(li)(li)子的(de)加入可以降(jiang)(jiang)低(di)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性離(li)(li)(li)子之間的(de)靜(jing)電斥力(li)(li)，而(er)無(wu)機鹽(yan)濃度(du)越(yue)高(gao)，反離(li)(li)(li)子濃度(du)越(yue)大(da)，導(dao)致表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性離(li)(li)(li)子之間的(de)靜(jing)電斥力(li)(li)降(jiang)(jiang)低(di)程度(du)越(yue)大(da)，從而(er)使得(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)(li)越(yue)小，如圖(tu)1所示(shi)。而(er)當超過無(wu)機鹽(yan)添加濃度(du)上(shang)(shang)限(xian)時，表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)(li)達到穩(wen)定，其可能的(de)原因是反離(li)(li)(li)子和(he)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性劑分子在有限(xian)數量(liang)空位(wei)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)已達近飽(bao)和(he)狀態，導(dao)致靜(jing)電斥力(li)(li)的(de)降(jiang)(jiang)低(di)程度(du)達到最(zui)大(da)。

三(san)種無機鹽離子(zi)(zi)降低表面(mian)張(zhang)(zhang)力的能(neng)力為：Fe3+>Cu2+>Na+。這是由于(yu)價(jia)態越高(gao)(gao)的反離子(zi)(zi)壓(ya)縮雙電層(ceng)擴散(san)的能(neng)力越大(da)，使(shi)得表面(mian)活性劑(ji)分子(zi)(zi)更加容易在(zai)表面(mian)聚集吸附，而導致降低表面(mian)張(zhang)(zhang)力的能(neng)力要強；高(gao)(gao)價(jia)離子(zi)(zi)因為電荷密度高(gao)(gao)，與表面(mian)活性劑(ji)結合能(neng)力更強，使(shi)表面(mian)活性劑(ji)在(zai)氣液界面(mian)形成(cheng)類似gemini等多聚體的結構，所以(yi)性質有突變(bian)，所需鹽濃度更低、表面(mian)張(zhang)(zhang)力更低。

表(biao)(biao)面活性(xing)(xing)劑的(de)(de)作用是(shi)降低水的(de)(de)表(biao)(biao)面張力(li)(li)，其效果(guo)大小可(ke)以用水表(biao)(biao)面張力(li)(li)降低程度衡量。本研(yan)究(jiu)設定M為無(wu)(wu)機(ji)鹽(yan)陽離子(zi)對于表(biao)(biao)面活性(xing)(xing)劑溶(rong)(rong)液的(de)(de)作用效果(guo)，用添(tian)加無(wu)(wu)機(ji)鹽(yan)之后(hou)SDS溶(rong)(rong)液表(biao)(biao)面張力(li)(li)的(de)(de)降低值(ΔγSDS+salt，純(chun)水表(biao)(biao)面張力(li)(li)減(jian)去添(tian)加無(wu)(wu)機(ji)鹽(yan)之后(hou)溶(rong)(rong)液的(de)(de)表(biao)(biao)面張力(li)(li))比未添(tian)加無(wu)(wu)機(ji)鹽(yan)SDS溶(rong)(rong)液表(biao)(biao)面張力(li)(li)的(de)(de)降低值(Δγ，純(chun)水表(biao)(biao)面張力(li)(li)減(jian)去未添(tian)加無(wu)(wu)機(ji)鹽(yan)溶(rong)(rong)液的(de)(de)表(biao)(biao)面張力(li)(li))來表(biao)(biao)示，即：

M=ΔγSDS+salt/Δγ

結論

(1)添(tian)加無(wu)(wu)機(ji)鹽，可以降(jiang)低SDS的cmc值，cmc值隨無(wu)(wu)機(ji)鹽離子濃度(du)增(zeng)大(da)而降(jiang)低，無(wu)(wu)論何種無(wu)(wu)機(ji)鹽，cmc值均降(jiang)至3 mmol/L。

(2)不添加(jia)(jia)無機(ji)鹽，溶液(ye)達到cmc值時，溶液(ye)的表(biao)面張力為(wei)37.29 mN/m，加(jia)(jia)入(ru)NaCl后溶液(ye)表(biao)面張力為(wei)27.53 mN/m；加(jia)(jia)入(ru)CuCl2后溶液(ye)表(biao)面張力為(wei)23.44 mN/m；加(jia)(jia)入(ru)Fe(NO3)3后溶液(ye)表(biao)面張力為(wei)21.35 mN/m。

(3)不添(tian)加(jia)無(wu)機鹽，溶液(ye)達(da)到cmc值(zhi)時(shi)，溶液(ye)的表面擴展黏度為(wei)(wei)1.70 mN·s/m，加(jia)入(ru)NaCl后(hou)溶液(ye)擴展黏度為(wei)(wei)2.21 mN·s/m；加(jia)入(ru)CuCl2后(hou)溶液(ye)擴展黏度為(wei)(wei)2.58 mN·s/m；加(jia)入(ru)Fe(NO3)3后(hou)溶液(ye)擴展黏度為(wei)(wei)2.75 mN·s/m。

(4)通過引入M值，分析(xi)可(ke)(ke)得SDS分子呈長條形(xing)結(jie)構，推(tui)定(ding)其縱截面和橫截面之比可(ke)(ke)達(da)6.04倍以(yi)上(shang)(shang)，或(huo)直徑(jing)比可(ke)(ke)達(da)2.46倍以(yi)上(shang)(shang)。

(5)無(wu)機鹽(yan)陽(yang)(yang)離子提(ti)高SDS降低(di)(di)水表面(mian)張力值作用效果的(de)機理為：負電荷(he)在SDS分(fen)子的(de)縱截面(mian)的(de)頂部，陽(yang)(yang)離子通過正電荷(he)吸引SDS的(de)負電荷(he)端，使得縱截面(mian)橫躺在溶液表面(mian)，增(zeng)加了SDS分(fen)子在表面(mian)的(de)覆蓋面(mian)積，從而增(zeng)大了SDS降低(di)(di)水的(de)表面(mian)張力值的(de)作用效果。