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第二章小區(qū)的形成2.1單分子層或Langmuir膜

將表面活性劑的有機(jī)溶液鋪在一個(gè)水溶液上，在氣--水界面上會(huì)形成一個(gè)單分子層。通?？稍贚angmuir槽中來(lái)做。在有機(jī)溶劑揮發(fā)后，表面活性劑平躺在水面上，相互之間相去甚遠(yuǎn)，處于二維氣體狀態(tài)（如π—Α等溫圖）。隨著表面壓的增加，會(huì)看到二維的氣體—液體相變。在液相中，表面活性劑分子開(kāi)始“站起來(lái)”，其憎水的尾巴離開(kāi)亞相。進(jìn)一步壓縮，可使表面活性劑轉(zhuǎn)換成二維固態(tài)相，也叫液體凝聚態(tài)（或液晶，LC態(tài)），此時(shí)，表面活性劑分子緊密排列。再進(jìn)一步壓縮，使單分子層破裂。

單分子層破裂壓力πc和相應(yīng)的破裂面積Ac，是表面活性劑的特性。Langmuir等溫線通常用表面壓（單位為毫牛頓/米，mN/m）對(duì)分子面積（單位為埃2/分子，?2/分子）來(lái)作圖（如下圖）。

另一個(gè)重要的參數(shù)是平鋪時(shí)的鋪展壓力（πe)精確地測(cè)定了單分子層的相變和πe

的值后，就可以對(duì)這二維體系進(jìn)行熱力學(xué)處理。

有一個(gè)例子，N-(α-甲基苯基）硬脂酸酰胺對(duì)映體和外消旋體堆積時(shí)的手性差別。根據(jù)在一定溫度范圍內(nèi)所測(cè)定的πe值，可以評(píng)估出平衡鋪展時(shí)表面活性劑的各種熱力學(xué)參數(shù)。如下表。

在所有情況下，鋪展自由能ΔGo是負(fù)的，而焓ΔHo和熵ΔSo是大數(shù)且是正值。表明鋪展是自發(fā)進(jìn)行的。

單分子層最好是由在水中不溶的分子組成。具有12個(gè)或更長(zhǎng)碳鏈的羧酸、硫醇、季銨鹽、醇類、胺類以及腈類均符合這一要求。

類似的，從自然界中得到的磷脂以及其它合成類似物亦可得到很好的單分子層。近來(lái)，可聚合的表面活性劑、預(yù)聚物、液晶高聚物、巴基球、甚至SiO2小球均可在水溶液中形成單分子層。

亞相的組成對(duì)單分子層的形成極為重要，由于電解質(zhì)能使有機(jī)分子鹽析，常常使表面活性劑不溶而形成良好的單分子層。

高清潔度是研究單分子層的必要條件：所有應(yīng)用的材料都必須是高純度的；溶劑和溶液必須是無(wú)塵的；玻璃儀器必

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