什么是表面活性剂

什么是表面活性剂

什么是表面活性剂？

这是一个难以定义的问题。

赵国玺先生在《表面活性剂作用原理》一书中这样描述：表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率；在一定浓度以上的溶液中能形成分子有序组合体，从而具有一系列应用功能。

而在赵先生更早的著作《表面活性剂物理化学（修订版）》一书中这样描述：表面活性剂是这样一种物质，它在加入量很少时既能大大降低溶剂（一般为水）表面张力（或液/液界面张力），改变体系界面状态，从而产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡、以及加溶等一系列作用，以达到实际应用要求。

可以看出，赵先生对于表面活性剂的描述，经历了一个比较大的改变过程，也反应了表面活性剂理论发展的过程。

遵循这些前辈的足迹，其实我们也可以从以下方面进行表面活性剂的描述。

（1）具有界面行为

表面活性剂必须具有界面行为。表面活性剂的界面行为包括但不限于：洗涤、润湿、渗透、乳化、破乳、发泡、消泡、润滑、防锈缓蚀、杀菌、抗静电、加溶、分散、絮凝、分子交换等等。

伴随着表面活性剂的界面行为，我们可以有多种方式进行量化。如：对于洗涤作用，可以用界面张力（非表面张力）表达；对于润湿作用，可以用润湿时间、接触角表达；对于乳化作用，可以用HLB表达。

一般，最佳的界面行为状态，通常需要表面活性剂能够达到临界胶束浓度。然而，在水溶液中，一些微溶于水的表面活性剂却可以在没有达到临界胶束浓度时，即表现出优异的表面活性，如：吡咯烷酮。

如何看待这个问题呢？

（2）能够形成界面

在溶液中，表面活性剂，和溶剂（一般为水）之间形成了界面，而这个界面实际上为表面活性剂的有序组合体。

界面的形成并不取决于表面活性剂的溶解度。

因此，一些微溶于水，未达到临界胶束浓度的表面活性剂，依然可以发挥优异的界面行为。实际上，表面活性剂的界面行为，应该是界面与界面间的行为。

表面活性剂溶液和水溶液的区别还在于：从一个剖面看去，水溶液是连续的；表面活性剂溶液是连续而又间断的。

能够形成界面，还有更为重要的作用。生命体的诞生和界面息息相关，而这个界面和表面活性剂又紧密关联。

表面活性剂为什么会形成界面呢？

（3）自组织行为

表面活性剂界面的形成是自发的，不受外界因素影响的。外界因素能影响的只是界面状态，而不能阻止界面的生成。

我们以香精乳化至增溶至破乳的过程为例加以说明：

水溶液中，表面活性剂、溶剂把香精乳化至稳定的半透明状态，进一步加入电解质，溶液状态由半透明转变为透明，继续加入电解质，溶液状态由透明转变为分层。

对此过程，我们可以用ζ电位来解释，显然这种解释是合理的。透过这种解释，可以看出另外的问题，表面活性剂在外界因素的刺激下，其组织形态发生了根本性的转变，然而，我们也可以认为，表面活性剂界面的改变，是在外部因素刺激下，自身行为的调整。这看起来有点物活论的样子。

确实，笔者比较倾向于认为这是表面活性剂对外界因素的自身调整。

更进一步的例子，可以从DNA来讲：DNA的合成，只需要将每条链合成，放置在一起，即可形成双螺旋的DNA结构。显然，这是自组织的。

表面活性剂为什么具有以上行为呢？

（4）矛盾的结构

大家都知道，表面活性剂具有双亲的结构，即一个分子内，既有亲水基，又有亲油基。显然，这个结构是矛盾的，既相互竞争，又相互依存。

从哲学上讲，表面活性剂的结构天生是为三维世界准备的。其行为取决于两种结构的争竞、妥协。

表面活性剂的结构决定了它的行为。因此，我们可以通过设计表面活性剂的结构，来达到想要的行为效果。

然而，正如自然不是一种物质组成的一样，一种表面活性剂也不会是万能的。通过表面活性剂的复配，才会达到万紫千红的效果。