什麼是表面活性劑

什麼是表面活性劑

什麼是表面活性劑？

這是一個難以定義的問題。

趙國璽先生在《表面活性劑作用原理》一書中這樣描述：表面活性劑是這樣一種物質，它活躍於表面和介面上，具有極高的降低表、介面張力的能力和效率；在一定濃度以上的溶液中能形成分子有序組合體，從而具有一系列應用功能。

而在趙先生更早的著作《表面活性劑物理化學（修訂版）》一書中這樣描述：表面活性劑是這樣一種物質，它在加入量很少時既能大大降低溶劑（一般為水）表面張力（或液/液介面張力），改變體系介面狀態，從而產生潤濕或反潤濕、乳化或破乳、起泡或消泡、以及加溶等一系列作用，以達到實際應用要求。

可以看出，趙先生對於表面活性劑的描述，經歷了一個比較大的改變過程，也反應了表面活性劑理論發展的過程。

遵循這些前輩的足跡，其實我們也可以從以下方面進行表面活性劑的描述。

（1）具有介面行為

表面活性劑必須具有介面行為。表面活性劑的介面行為包括但不限於：洗滌、潤濕、滲透、乳化、破乳、發泡、消泡、潤滑、防銹緩蝕、殺菌、抗靜電、加溶、分散、絮凝、分子交換等等。

伴隨著表面活性劑的介面行為，我們可以有多種方式進行量化。如：對於洗滌作用，可以用介面張力（非表面張力）表達；對於潤濕作用，可以用潤濕時間、接觸角表達；對於乳化作用，可以用HLB表達。

一般，最佳的介面行為狀態，通常需要表面活性劑能夠達到臨界膠束濃度。然而，在水溶液中，一些微溶于水的表面活性劑卻可以在沒有達到臨界膠束濃度時，即表現出優異的表面活性，如：吡咯烷酮。

如何看待這個問題呢？

（2）能夠形成介面

在溶液中，表面活性劑，和溶劑（一般為水）之間形成了介面，而這個介面實際上為表面活性劑的有序組合體。

介面的形成並不取決於表面活性劑的溶解度。

因此，一些微溶于水，未達到臨界膠束濃度的表面活性劑，依然可以發揮優異的介面行為。實際上，表面活性劑的介面行為，應該是介面與介面間的行為。

表面活性劑溶液和水溶液的區別還在於：從一個剖面看去，水溶液是連續的；表面活性劑溶液是連續而又間斷的。

能夠形成介面，還有更為重要的作用。生命體的誕生和介面息息相關，而這個介面和表面活性劑又緊密關聯。

表面活性劑為什麼會形成介面呢？

（3）自組織行為

表面活性劑介面的形成是自發的，不受外界因素影響的。外界因素能影響的只是介面狀態，而不能阻止介面的生成。

我們以香精乳化至增溶至破乳的過程為例加以說明：

水溶液中，表面活性劑、溶劑把香精乳化至穩定的半透明狀態，進一步加入電解質，溶液狀態由半透明轉變為透明，繼續加入電解質，溶液狀態由透明轉變為分層。

對此過程，我們可以用ζ電位來解釋，顯然這種解釋是合理的。透過這種解釋，可以看出另外的問題，表面活性劑在外界因素的刺激下，其組織形態發生了根本性的轉變，然而，我們也可以認為，表面活性劑介面的改變，是在外部因素刺激下，自身行為的調整。這看起來有點物活論的樣子。

確實，筆者比較傾向于認為這是表面活性劑對外界因素的自身調整。

更進一步的例子，可以從DNA來講：DNA的合成，只需要將每條鏈合成，放置在一起，即可形成雙螺旋的DNA結構。顯然，這是自組織的。

表面活性劑為什麼具有以上行為呢？

（4）矛盾的結構

大家都知道，表面活性劑具有雙親的結構，即一個分子內，既有親水基，又有親油基。顯然，這個結構是矛盾的，既相互競爭，又相互依存。

從哲學上講，表面活性劑的結構天生是為三維世界準備的。其行為取決於兩種結構的爭競、妥協。

表面活性劑的結構決定了它的行為。因此，我們可以通過設計表面活性劑的結構，來達到想要的行為效果。

然而，正如自然不是一種物質組成的一樣，一種表面活性劑也不會是萬能的。通過表面活性劑的複配，才會達到萬紫千紅的效果。