生产农药加入的渗透剂( 三 ) _表面活性剂

请观察下列现象：一烧杯装满清水，水面上撒一层粉末，再加一滴肥皂水，漂在水面上的粉末立即向边缘移动，这种现象称为表面活性现象。这是因为肥皂（高级脂肪酸钠盐），具有两亲性（R-COONa），即分子中有亲水的极性基（－COONa）和亲酯的非极性基（R-），当肥皂加入水中后，非极性基插入油酯中，无油就插入气界中，极性基立即插入水界中，因此在水面上形成定向排列的分子层，呈胶囊状存在，而把浮在水面上的粉末推向杯壁。
表面活性剂具备的条件：（1）分子具有两亲性，（2）亲水力与拒水力平衡。二者缺一不可。请看下列两种物质：
（1）醋酸钠（），分子中有两亲性，但亲水力大于拒水力。
（2）硬酯酸钠（），分子中有两亲性，但拒水力大于亲水力。
以上两种物质分子中虽有两亲性，但都不是表面活性，因为亲酯力与亲水力不平衡，极性基把分子拉入水中，的亲酯基把分子拉入油中，两者均不能在油水界面上呈定向排列，没有表面活性作用。
2．表面活性剂对降低表面张力的作用
表面张力（）：表面张力是液体内部的向心收缩力。
向心力可使液体的液滴缩小到最少的程度，向心力越大，液体形成的液滴就越少，喷雾就越不均匀。
表面张力的来源：处在液体内部分子从各方面受到相邻分子的吸引力而互成平衡，作用某分子的合力为零.所以液体内部均可任意移动。而液体表面的某分子的吸引力是指向液体内部，并与液面垂直，指向液体内部的即为表面张力。
液体的表面张力越大，喷出的液滴就越大，分散度就越小，喷雾就越不均匀，要提高分散度，就必须降低表面张力，而降低表面张力唯一的途径就是加入表面活性剂，改变液体农药的性能。
例如：水的表面张力一般是73达因／厘米，当加入0.5％肥皂水时表面张力降低为27达因／厘米。
为什么要降低表面张力？我们首先(1)从流体物理学上分析：
农药在喷雾中就是要提高分散度，分散度的提高就是要把液体内部的分子移到表层以形成新的表面，即把液体农药形成细小的液珠，这就必须克服指向液体内部的吸引力而做功，消耗的功则转变成表面分子多余的自由能而贮藏在表面，这种分子表面多余的自由能称表面能（）
因此，液体形成的表面积越多，表面分子数就越多，消耗的功越多，表面能则越大。如用：
δ表示单位面积所做的功（即表面张力，尔格/cm2）；
S表示增加的表面积（cm2）；
E表示自由能，那么：δ、S、E三者之间的关系为：
E=δ*S
即表面张力与表面积的乘积为自由能。
单位：δ达因/cm；尔格/cm2，是由E和S的单位所决定的。
1尔格=达因.cm
∴尔格/cm2=达因.cm/cm2
= 达因/cm∵1尔格=达因/cm
E的单位理尔格;达因/cm
S: cm2
δ=E/S=尔格/ cm2=达因*cm/ cm2=达因/cm
(2)热力学上的自然变化法则告诉我们：表面张力越大越不稳定,必须向表面能小的稳定状态而自自动转变,这种转变就意味着表面积降低,表面分子数减少,小液珠合并成大液珠。
如何才能降低表面能，使形成小液珠稳定呢？有两种方法：

文章插图
（1）物理方法：加大喷雾的内空气压对液体做功，可喷出较细的液珠，但从上述分析中可知，此法形成有液珠不稳定，不可取。
（2）化学方法：此法是从E=δ*S公式上分析得到的。从公式中我们可知：要使表面能降低（E须是较小的值），也必须降低δ和表面积S，即只有δ、S的值小，才能得到较小的E值，但S降低，总表面积降低，就意味着颗粒或雾滴增大，防治效果差，这根本不符合农药的使用原则。因此只有在δ寻找解决途径。如果降低δ，也能达到降低表面能的效果，而又使表面积不改变，岂不两全其美。