对低于C0 的洗衣粉溶液的研究分析
作者：吴学森 魏杰
单位：蚌埠医学院计算机教研室, 安徽 蚌埠 233003
关键词：表面张力系数；临界胶团浓度；表面吸附；聚集
中国医学物理学杂志000323 摘要: 低于临界胶团浓度(C0 )的洗衣粉溶液的表面张力系数(α)会随溶液存放时间的增长而变大,经搅拌,α值仍会上升,而且同一种浓度的溶液放在不同的容器中α的测量值会有差异。
中图分类号: R312 文献标识码: A 文章编号: 1005-202X(2000)03-0175-02
The studies and analysis to the washing powder solutions lower than C0 in the concentration
, 百拇医药
WU Xue-sen
(Department of Computer,Bengbu Medical College)
WEI Jie
(Department of Physics,Bengbu Medical College,Anhui Bengbu 233003,China.)
Abstract：Of the washing powder solutions the coefficient surface tensions (α) that the concentrations are lower than critical micelle concentrations(C0) will become big while time goes on. The solutions being stirred,the(α)values become big,and the values of same concentration are various in different containers.
, 百拇医药
Key words：coefficient surface tensions;critical micelle concentrations surfactant adsorption;collect
前言洗衣粉与肺表面活性物质(PS)同属于表面活性物质,对洗衣粉溶液(特别是浓度低于C0的溶液)的研究,可使我们对PS的性质有较深入的了解。下面是我们对不同浓度洗衣粉溶液的研究和分析。
1 确定洗衣粉溶液的C0
1.1 实验材料 白猫牌低泡沫高级洗衣粉(1000克袋装),双蒸水,自来水。
1.2 仪器 焦利簧称,架盘物药天平,直径为60 mm的玻璃杯12个,直径为95 mm的白色搪瓷盆3个,温度计等。
, http://www.100md.com 1.3 方法 用拉脱法测各种浓度的洗衣粉溶液的表面张力系数。
1.4 结果 如表1中8日14时的测量值(表1内所有数据均在5月份完成)C0的大小如图1中的曲线1,C0值约为0.03%,此值小于文献[1]中的C0(0.55%),表1中的洗衣粉溶液用双蒸水作溶剂,各溶液重量皆为100克。
表1 不同浓度洗衣粉溶液的α值: 单位:×10-3(N/m) 时 间
温 度
双蒸水
0.01%自来水
0.01%
0.02%
, 百拇医药
0.04%
0.06%
0.08%
0.10%
0.14%
0.20%
0.40%
0.60%
8日14时
20 ℃
72.4
48.1
41.5
, http://www.100md.com
33.6
34.4
32.8
31.7
30.7
29.5
29.3
29.1
9日 9时
23 ℃
46.9
41.1
35.3
, http://www.100md.com
34.6
33.2
31.5
31.1
29.1
29.4
29.2
14日 9时
22 ℃
53.0
43.2
36.1
34.8
, 百拇医药
33.6
32.0
31.4
29.8
29.5
29.3
21日 9时
25 ℃
49.6
61.0
46.5
37.5
35.1
, 百拇医药
33.8
32.7
32.4
30.6
30.5
30.5
30日 9时
26 ℃
72.0
62.1
64.5
55.6
45.6
, http://www.100md.com
36.0
32.8
32.0
31.2
30.3
29.6
29.2
表2 搅拌前后的α值 单位:×10-3(N/m) 浓 度
搅拌前
搅拌后
静置5 分钟后
0.01%
, 百拇医药
60.9
65.6
61.6
0.08%
33.9
34.7
33.7
0.14%
32.0
32.2
32.0
0.40%
30.8
, http://www.100md.com
30.9
30.6
表3 在不同容器中的α 值 单位:×10-3(N/m) 时间
5月14日
5月15日
5月23日
浓度
0.01%
0.02%
0.14%
0.01%
0.02%
, 百拇医药
0.14%
0.01%
0.02%
0.14%
玻璃杯(d =60 mm)
53.0
43.3
31.4
56.3
43.8
32.0
61.7
48.3
, http://www.100md.com
31.9
搪瓷盆(d =95 mm)
50.6
42.0
31.4
51.4
42.1
31.8
58.7
46.7
31.8
图1 随浓度C 的变化曲线
, 百拇医药
2 低于C0溶液的α随存放时间的增长而变大
为了确定8日测量值的正确性,第二天(9日上午9点钟)我们对已配备的各溶液又进行了测量。结果出人意料:浓度较低溶液的α值发生了变化,在以后的连续测量中(对溶液在22天内连续进行测量),发现α 随时间的增长而增大,但浓度较高溶液的α值变化很小或几乎不变。如表1中9日、14日、21日、30日的测量值。图1中的虚线2、3分别对应21日和30日的测量值。5月21日我们又用自来水配制了浓度仍为0.01%的洗衣粉溶液,并对其作了连续性测量,α值也随时间而变大。在整个测量过程中溶液均加盖保存,防止蒸发。
3 搅拌α上升,静置后又下降
刚制备的溶液放置一夜后,浓度大于0.06%的会出现丝絮状的白色物体,搅拌后长丝断裂,但白色物仍存在。溶液若用玻璃棒搅拌后再测量低浓度的α值迅速增大,静置数分钟后又可减小如表2所示;高浓度的α值仍变化不大。
, http://www.100md.com
4 α值与盛放溶液的容器有关
用双蒸水配备洗衣粉溶液300克,分放在玻璃杯和搪瓷盆中,结果:玻璃杯内的测量值总大于搪瓷盆内的α值,溶液互换后仍如此,且两容器内的α值也随存放时间的增长而变大,如表3。
5 讨论
洗衣粉和PS均属于表面活性物质[2～3],它们的共性是:表面活性物质浓度很稀时,表面活性物质分子一部分聚集在水面,使空气和水的接触面减少,从而使溶液的α急剧下降;另一部分在水中自相接触,把憎水基靠在一起,形成简单的胶团(一种有着胶体尺寸的质点)。当表面活性物质浓度达到了足够量,在液面上就会形成单分子膜,使空气与水处于隔绝状态,溶液的α下降趋于减缓。再增加浓度,只能使水溶液中的表面活性物质分子以几十、几百地聚集在一起,排列成憎水基向里、亲水基向外的胶团(球状、棒状、层状的胶团),形成胶团的最低浓度称为临界胶团浓度,再增大溶液浓度,水表面已被表面活性物质占满,只能增加胶团数量,而胶团和单分子相反,并不具有活性,仅仅作为与吸附层相平衡的一种包含有表面活性物质的聚集体,因此α已不在下降。由此可见液体α的降低完全取决于表面活性物质在液面上以单个分子存在的数目,而影响此数目的原因又是什么呢?我们没有见到有关此方面的研究说明。本文认为此数目应与以下两个方面有关:(1)与液面的大小有关。浓度低于C0的某一种溶液,若放在内半径不同的同类容器中,溶液的α会随液面宽窄的不同而有差异,液面宽者α小。(2)与胶团形成和表面吸附两种能力有关。在胶团和界面争夺表面活性物质分子时,若表面活性物质分子易于形成胶团(胶团化能力强),则会阻碍表面活性物质分子在液面的吸附。若能抑制胶团化,表面吸附能力强,则液面表面活性物质分子数增加。本文实验中出现的α随时间的增长而变大的现象即说明了此问题。不断地测量和搅拌使液面表面活性物质分子进入液体内,形成胶团,故液体(低于C0 )的α 值越来越大,特别在液体刚被搅拌后测量的α 值很大。静置数分钟后,有些表面活性物质分子在液面不饱和力场的作用下,升至液面,故α又会略有下降。
, http://www.100md.com
浓度较大溶液内出现的丝絮状物体,可能是分子量较大的胶团引起,而其α不随时间而变的原因,与溶液内表面活性物质分子数多有关,即与受表面吸附的分子数多有关。至于在液面较大的搪瓷盆中的α 值大于液面较小的玻璃杯内的α,说明α值还与容器的性质有关,因为水润湿玻璃,故玻璃杯内的水面表面能小,相比而言减弱了水面对表面活性物质分子吸附,α较大。
本文虽对洗衣粉溶液作了简单的探讨和研究,但从中我们可推知:肺表面活性物质的替代治疗[4]所用的理想制剂[5]应该无聚集性或聚集性很小。
作者简介:吴学森(1964- ),男,安徽无为人,现为蚌埠医学院计算机教研室教师。
参考文献:
1，孙朝辉.球形液面附加压强演示实验的改进[J].物理实验,1994:14(2):54-55.
, http://www.100md.com
2，天津大学物理化学教研室.物理化学[M].下册.北京,人民教育出版社,1979.257-265.
3，[美]. J.康姆罗.呼吸生理学[M].北京,人民卫生出版社,1981.93-98.
4，朱光发等.联合应用吸入一氧化氮和PS治疗兔急性呼吸窘迫综合症[J].上海医科大学学报,1998,25(4):259-262.
5，陈正堂,等.呼吸窘迫综合症PS变化的探讨[J].第三军医大学学报,1994,16(2):99-101.
收稿日期:1999-11-08, http://www.100md.com
单位：蚌埠医学院计算机教研室, 安徽 蚌埠 233003
关键词：表面张力系数；临界胶团浓度；表面吸附；聚集
中国医学物理学杂志000323 摘要: 低于临界胶团浓度(C0 )的洗衣粉溶液的表面张力系数(α)会随溶液存放时间的增长而变大,经搅拌,α值仍会上升,而且同一种浓度的溶液放在不同的容器中α的测量值会有差异。
中图分类号: R312 文献标识码: A 文章编号: 1005-202X(2000)03-0175-02
The studies and analysis to the washing powder solutions lower than C0 in the concentration
, 百拇医药
WU Xue-sen
(Department of Computer,Bengbu Medical College)
WEI Jie
(Department of Physics,Bengbu Medical College,Anhui Bengbu 233003,China.)
Abstract：Of the washing powder solutions the coefficient surface tensions (α) that the concentrations are lower than critical micelle concentrations(C0) will become big while time goes on. The solutions being stirred,the(α)values become big,and the values of same concentration are various in different containers.
, 百拇医药
Key words：coefficient surface tensions;critical micelle concentrations surfactant adsorption;collect
前言洗衣粉与肺表面活性物质(PS)同属于表面活性物质,对洗衣粉溶液(特别是浓度低于C0的溶液)的研究,可使我们对PS的性质有较深入的了解。下面是我们对不同浓度洗衣粉溶液的研究和分析。
1 确定洗衣粉溶液的C0
1.1 实验材料 白猫牌低泡沫高级洗衣粉(1000克袋装),双蒸水,自来水。
1.2 仪器 焦利簧称,架盘物药天平,直径为60 mm的玻璃杯12个,直径为95 mm的白色搪瓷盆3个,温度计等。
, http://www.100md.com 1.3 方法 用拉脱法测各种浓度的洗衣粉溶液的表面张力系数。
1.4 结果 如表1中8日14时的测量值(表1内所有数据均在5月份完成)C0的大小如图1中的曲线1,C0值约为0.03%,此值小于文献[1]中的C0(0.55%),表1中的洗衣粉溶液用双蒸水作溶剂,各溶液重量皆为100克。
表1 不同浓度洗衣粉溶液的α值: 单位:×10-3(N/m) 时 间
温 度
双蒸水
0.01%自来水
0.01%
0.02%
, 百拇医药
0.04%
0.06%
0.08%
0.10%
0.14%
0.20%
0.40%
0.60%
8日14时
20 ℃
72.4
48.1
41.5
, http://www.100md.com
33.6
34.4
32.8
31.7
30.7
29.5
29.3
29.1
9日 9时
23 ℃
46.9
41.1
35.3
, http://www.100md.com
34.6
33.2
31.5
31.1
29.1
29.4
29.2
14日 9时
22 ℃
53.0
43.2
36.1
34.8
, 百拇医药
33.6
32.0
31.4
29.8
29.5
29.3
21日 9时
25 ℃
49.6
61.0
46.5
37.5
35.1
, 百拇医药
33.8
32.7
32.4
30.6
30.5
30.5
30日 9时
26 ℃
72.0
62.1
64.5
55.6
45.6
, http://www.100md.com
36.0
32.8
32.0
31.2
30.3
29.6
29.2
表2 搅拌前后的α值 单位:×10-3(N/m) 浓 度
搅拌前
搅拌后
静置5 分钟后
0.01%
, 百拇医药
60.9
65.6
61.6
0.08%
33.9
34.7
33.7
0.14%
32.0
32.2
32.0
0.40%
30.8
, http://www.100md.com
30.9
30.6
表3 在不同容器中的α 值 单位:×10-3(N/m) 时间
5月14日
5月15日
5月23日
浓度
0.01%
0.02%
0.14%
0.01%
0.02%
, 百拇医药
0.14%
0.01%
0.02%
0.14%
玻璃杯(d =60 mm)
53.0
43.3
31.4
56.3
43.8
32.0
61.7
48.3
, http://www.100md.com
31.9
搪瓷盆(d =95 mm)
50.6
42.0
31.4
51.4
42.1
31.8
58.7
46.7
31.8
图1 随浓度C 的变化曲线
, 百拇医药
2 低于C0溶液的α随存放时间的增长而变大
为了确定8日测量值的正确性,第二天(9日上午9点钟)我们对已配备的各溶液又进行了测量。结果出人意料:浓度较低溶液的α值发生了变化,在以后的连续测量中(对溶液在22天内连续进行测量),发现α 随时间的增长而增大,但浓度较高溶液的α值变化很小或几乎不变。如表1中9日、14日、21日、30日的测量值。图1中的虚线2、3分别对应21日和30日的测量值。5月21日我们又用自来水配制了浓度仍为0.01%的洗衣粉溶液,并对其作了连续性测量,α值也随时间而变大。在整个测量过程中溶液均加盖保存,防止蒸发。
3 搅拌α上升,静置后又下降
刚制备的溶液放置一夜后,浓度大于0.06%的会出现丝絮状的白色物体,搅拌后长丝断裂,但白色物仍存在。溶液若用玻璃棒搅拌后再测量低浓度的α值迅速增大,静置数分钟后又可减小如表2所示;高浓度的α值仍变化不大。
, http://www.100md.com
4 α值与盛放溶液的容器有关
用双蒸水配备洗衣粉溶液300克,分放在玻璃杯和搪瓷盆中,结果:玻璃杯内的测量值总大于搪瓷盆内的α值,溶液互换后仍如此,且两容器内的α值也随存放时间的增长而变大,如表3。
5 讨论
洗衣粉和PS均属于表面活性物质[2～3],它们的共性是:表面活性物质浓度很稀时,表面活性物质分子一部分聚集在水面,使空气和水的接触面减少,从而使溶液的α急剧下降;另一部分在水中自相接触,把憎水基靠在一起,形成简单的胶团(一种有着胶体尺寸的质点)。当表面活性物质浓度达到了足够量,在液面上就会形成单分子膜,使空气与水处于隔绝状态,溶液的α下降趋于减缓。再增加浓度,只能使水溶液中的表面活性物质分子以几十、几百地聚集在一起,排列成憎水基向里、亲水基向外的胶团(球状、棒状、层状的胶团),形成胶团的最低浓度称为临界胶团浓度,再增大溶液浓度,水表面已被表面活性物质占满,只能增加胶团数量,而胶团和单分子相反,并不具有活性,仅仅作为与吸附层相平衡的一种包含有表面活性物质的聚集体,因此α已不在下降。由此可见液体α的降低完全取决于表面活性物质在液面上以单个分子存在的数目,而影响此数目的原因又是什么呢?我们没有见到有关此方面的研究说明。本文认为此数目应与以下两个方面有关:(1)与液面的大小有关。浓度低于C0的某一种溶液,若放在内半径不同的同类容器中,溶液的α会随液面宽窄的不同而有差异,液面宽者α小。(2)与胶团形成和表面吸附两种能力有关。在胶团和界面争夺表面活性物质分子时,若表面活性物质分子易于形成胶团(胶团化能力强),则会阻碍表面活性物质分子在液面的吸附。若能抑制胶团化,表面吸附能力强,则液面表面活性物质分子数增加。本文实验中出现的α随时间的增长而变大的现象即说明了此问题。不断地测量和搅拌使液面表面活性物质分子进入液体内,形成胶团,故液体(低于C0 )的α 值越来越大,特别在液体刚被搅拌后测量的α 值很大。静置数分钟后,有些表面活性物质分子在液面不饱和力场的作用下,升至液面,故α又会略有下降。
, http://www.100md.com
浓度较大溶液内出现的丝絮状物体,可能是分子量较大的胶团引起,而其α不随时间而变的原因,与溶液内表面活性物质分子数多有关,即与受表面吸附的分子数多有关。至于在液面较大的搪瓷盆中的α 值大于液面较小的玻璃杯内的α,说明α值还与容器的性质有关,因为水润湿玻璃,故玻璃杯内的水面表面能小,相比而言减弱了水面对表面活性物质分子吸附,α较大。
本文虽对洗衣粉溶液作了简单的探讨和研究,但从中我们可推知:肺表面活性物质的替代治疗[4]所用的理想制剂[5]应该无聚集性或聚集性很小。
作者简介:吴学森(1964- ),男,安徽无为人,现为蚌埠医学院计算机教研室教师。
参考文献:
1，孙朝辉.球形液面附加压强演示实验的改进[J].物理实验,1994:14(2):54-55.
, http://www.100md.com
2，天津大学物理化学教研室.物理化学[M].下册.北京,人民教育出版社,1979.257-265.
3，[美]. J.康姆罗.呼吸生理学[M].北京,人民卫生出版社,1981.93-98.
4，朱光发等.联合应用吸入一氧化氮和PS治疗兔急性呼吸窘迫综合症[J].上海医科大学学报,1998,25(4):259-262.
5，陈正堂,等.呼吸窘迫综合症PS变化的探讨[J].第三军医大学学报,1994,16(2):99-101.
收稿日期:1999-11-08, http://www.100md.com