多种不同的聚集颗粒直径分析图像显微镜

多种不同的聚集颗粒直径分析图像显微镜

表面活性剂溶于水后，水分子之间的一些氢键结构将重新排列，在表面活性剂疏水链周围形成新的结构。一般认为液态水是由强的氢键生成的正四面体型的冰状分子和非结合的自由水分子所组成，非极性的烃类分子溶解时，将助长这种水结构。于是当表面活性剂溶解在水中时，水分子会在表面活性剂的疏水链的周围形成有序的冰样结构即所谓的“冰山”结构。表面活性剂在形成胶束的过程中，这种“冰山”结构遂渐被破坏，恢复成自由水分子，使体系的无序状态增加，体系从比较有序变为比较无序，即为嫡增加的过程，而此过程的焙变化不大，所以体系的吉布斯自由能变化为负值。由于这一过程发生的本质主要在于嫡增加，故常称之为“嫡驱动过程”，并将水溶液中表面活性剂非极性基团(如碳氢键)相互靠拢缔合的作用称之为“疏水作用”。    在水溶液中，由于疏水作用，表面活性剂的疏水链存在力图脱离水包围的趋势，尽管在亲水头的作用下他们能够溶于水相，但疏水基仍然会自发从水环境中逃离并向界面迁移，将疏水基伸入另‘‘相中形成吸附。当表面吸附达到饱和后，为了满足表面活性剂分子的疏水基力图从水环境中逃离的热力学趋势，这些表面活性剂的疏水基常常在溶液中自发缔合起来，以消除围绕在疏水基周围水分子对疏水基的影响。这种自发缔合的结果将导致表面活性剂分子形成亲水基朝向水相，疏水基聚集在中央的束状或球状团簇结构，这种团簇结构便被称为胶束。因此，表面活性剂的这种趋势会导致两种情况：(1)表面活性剂聚集在溶液的表面，非极性基团与水的接触最小化，而极性基团仍溶于水中，从而能够降低溶液的表面张力：f2)在溶液内部形成胶束，即形成以疏水链段为内核、亲水链段为极性外壳的胶束。    随着浓度的变化，表面活性剂溶液可呈现多种不同的聚集状态，如图3—35所示。表面活性剂分子在‘+定浓度的水溶液中可自组织形成多种超分子结构，-‘般在溶液浓度稀时形成球状胶团，随浓度增加而变化，白球形变为长棒形，直至六角束、层状液晶，随着对表面活性剂溶液中的各种有序组合体进一步研究发现，一些表面活性剂的双分子层或多分子层状胶束可以弯曲封闭起来形成囊泡，而有些表面活性剂以及铵盐类表面活性剂在反离子及助表面活性剂作用F形成的柱状胶束长达几百纳米，被称为蠕虫状胶束(Worm．1ike Micelles)。球状胶团可以说是最小的表面括性剂聚集物，表面活性剂聚集体的各种结构，这些分子聚集体的形态结构既取决于表面活性剂分子的化学结构，也与溶液的环境条件(如溶液浓度、离子强度、温度、pH值)等有关。    表面活性剂溶液中存在不同类型的聚集体是溶液呈现不同的流变特性的本质原因。在高浓度且低黏度的表面活性剂溶液体系中，胶束呈球形，流动特性与颗粒问无联结的正常浓度分散体系一样；相反，低浓度、高黏度的表面活性剂溶液中胶束呈长柱状，这类胶束的形状可呈蠕虫状、线状及棒状，溶液呈现出黏弹性。例如，在溶液搅拌后，裹在溶液中的空气泡产生弹性反冲，在几分钟时问内观察到气泡如同静止一般。