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界面活性劑之溶化現象 指導教授：吳文海教授 學生：吳奕局 報告日期：98年11月30日 前言 1. 當不溶或難溶於水的非極性物質與達臨界微胞濃度（CMC） 水溶液混合後，發現水對非極性液體的溶解度有上升現象。 或是水加入達臨界微胞濃度非水溶液時，原本與水不相溶 或難溶的液體，其對水溶解度有上升的現象。這樣原本不 能相溶的兩液體，在加入界面活性劑，且達臨界微胞濃度 後，兩液體有溶解的現象稱為溶化(solubilization)。 前言(續) 2.其原因是水溶液中界面活性劑逹臨界微胞濃度時，界面活性劑 之疏水基會集合於內部，而親水基排出向外，形成內部為非極 性，表面為極性的微胞(micelle) 。 3. 當難溶水的非極性液體加入達臨界微胞濃度水溶液時，會有部 分非極性液體溶於微胞內，增加非極性液體在水溶液中的溶解 度。而溶化現象的界面活性劑稱為溶化劑(solubilizer)，被溶 化於微胞內化合物稱為被溶化物(solubilizate) 前言(續2) 增 溶 量 表面活性劑濃度 以水為媒介的溶化作用 溶化位點 溶化作用位點(續) 微胞內核 Micelle Core 微胞欄竿層 (非離子特有) Surface Rgion 內核-欄竿層 Core-palisade Micelle Surface 外圍離子型。 決定於溶化作用的因素 界面活性劑的結構 溶化作用結構 電解質效應 添加有機聚合物的影響 溫度影響 助溶性 界面活性劑結構 以含相同疏水基不同類型之界面活性劑對疏水物質作溶解 能力比較，發現溶化能力為：非離子型＞陽離子型＞陰離 子型。推論因離子型界面活性劑親水端的水合半徑過大， 足以減弱疏水基對被溶化物質的作用力。 溶化作用結構 1. 被溶化物在微胞表面吸著（吸著溶化）：染料等較大分子量之 極性化合物的被溶化物溶化時，因分子大無法進入微胞內，而 吸著微胞表面，如圖1(i)。 2. 被溶化物往微胞中心溶化（非極性溶化）：如正己烷、庚烷、 苯等非極性小分子能溶於微胞中心的疏水領域，如圖1(ii)。 3. 往微胞柵層(palisade)內滲透所致之溶化(極性-非極性溶化) 極之碳氫化合物的溶化時，溶化物會滲透至微胞內界面活性劑 分子之間。如圖1(iii)。 溶化作用結構(續) 圖一溶化作用示意圖(i)吸著溶化 (ii)非極性溶化 (iii)極性-非極性溶化 電解質效應 一般界面活性劑的微胞量隨添加鹽類量增加而增加，就離 子型界面活性劑形成的微胞而言，添加相反電荷離子鹽類 時，可中和微胞表面電荷，減低界面活性劑分子聚集時的 排斥力，降低臨界微胞濃度(CMC)，增加微胞的聚合數， 提高對非極性物溶化量。 電解質效應(續) 反之但對 極 性 物 而 言，因電解質滲透於界面活性劑 分子中之極性基之間，減少極性基與極性基之間斥力，使 微胞的界面活性劑分子緊密結合，卻減少極性溶化物形成 微胞柵層時的有效容積，使得溶化量減少。 添加有機物對聚合物的影響 1. 一般有機極性化合物，可溶化於界面活性劑微胞，隨著 微胞而增大，此微胞更增加對其他有機物之溶化量。 2. 加入少量會溶於水的有機添加物，如加入乙二醇會降低 CMC，當添加物的烷基數小於三，醇類的固有活性就會變 重要。 3. 通常，加入大量的水溶性有機物會增加CMC，因為加入極 性物質因其官能基的不同，使臨界微胞濃度值可能增加 或降低。 溫度影響 溫度上升有利於離子型界面活性劑形成更多微胞，故有提 升了溶化量。但對非離子型界面活性劑水溶液而言，溫度 低時非離子型界面活性劑未形成微胞，所以不會發生溶化 現象，與油混合的溶液可能呈現混濁或兩相區。 溫度影響(續) 當溫度達溶化點時，即非離子型界面活性劑形成微胞，混 合液發生溶化，則隨溫度上升溶化量也增加。當溫度上升 至濁點時，非離子性界面活性劑的溶解度下降，不利生成 微胞，則溫度上升溶化量下降，混合液可能再呈現混濁或 兩相區。 溫度影響(續) 混 濁 ．：濁點 。：溶化點 透明 庚烷的量 助溶性 界面活性劑濃度增加形成微胞。此時，如果界活面活劑濃 度增加，就會產生液晶相會避免產生這種情形要加入助溶 劑因為它具有仰制及破壞液晶相的成形，使微胞可以繼續 溶解。 非水溶劑的溶化作用 界面活性劑分子中，若非極性部分比極性部分強，即可在 油類及非極性化合物等非溶劑中溶解。在此種溶液中之界 面活性劑，將其非極性部分排向外面與非水溶劑接觸，將 極性部分聚集在中央部分為微胞。 非水溶劑的溶化作用(續) 因為該微胞中央部分為極性之集合體，故可將水溶於其中。 此溶化現象即溶化量與下列四種因素有關。 1. 非水溶劑之種類及化學構造 2. 界面活性劑之種類及化學構造 3. 溫度 4. 添加物 影響微胞結構溶化 謝謝大家耐心的聆聽