表面活性劑分子中同時具有親水基團和親油基團,這種特性也叫做“雙親”(amphiphilic)。由于表面活性劑的這種特性,在適當濃度時,它們在水中能形成膠束(micelle)[1]:親水的頭部被水吸引朝外,親油的尾部被水排斥從而朝里。在洗衣服的過程中,油漬就是被親油基團拉到膠束的內(nèi)部,而整個膠束又被水帶走。
表面活性劑分子中具有親油基和親水基,為兩親分子。水是強極性液體,當表面活性劑溶于水中時,根據(jù)極性相似相引﹑極性相異相斥原理,其親水基與水相引而溶于水,其親油基與水相斥而離開水,結(jié)果表面活性劑分子(或離子)吸附在兩相界面上,使兩相間的界面張力降低。表面活性劑分子(或離子)在界面上吸附越多,界面張力降低越大。
那么,肥皂為什么能夠洗凈油漬呢?這得歸功于表面活性劑的“兩面派”特性。肥皂的成分是脂肪酸金屬鹽,它一頭易溶于水,我們稱之為“親水基團”;另一頭則難溶于水而易溶于油,我們稱之為“憎水基團”或“親油基團”。正因為這樣特殊的結(jié)構(gòu),肥皂能夠一頭扎進水中,另一頭扎進油中。這樣,水拉著肥皂分子,肥皂分子再拉著油,就把油漬從衣服上拉下來啦!
表面活性劑是一類功能性的精細化學品。表面活性劑因其兩親結(jié)構(gòu)和性能,在溶液內(nèi)部自聚,形成多種形式的分子有序組合體,如膠團、反膠團、囊泡、液晶等。這些分子有序組合體的質(zhì)點大小或聚集分子層厚度已接近納米級數(shù)量級,可以提供形成有“量子尺寸效應”超細微粒的適合場所與條件,而且分子聚集體本身也可能有類似“量子尺寸效應”。
因此,表面活性劑分子有序組合體表現(xiàn)出多種多樣的實用功能,如乳化、增溶、潤濕、吸附、滲透、分散、消泡、增稠、潤滑等,被用作印染助劑,農(nóng)藥乳化劑,高分子材料乳化聚合反應的分散劑,還可在采礦、石油、乳液聚合等工業(yè)得到廣泛應用。同時在膠體流變性、微乳和液晶模板等方面的應用也引起了人們的關(guān)注。近年來在無機材料超細粉體制備,納米與納米復合材料制備,分子篩與多孔材料的制備中,表面活性劑扮演了非常重要的角色,發(fā)揮了突出的功用。