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量子化学方法研究阴离子表面活性剂在气液界面上的吸附

曾荣英  方淑英  冯泳兰  邝代治  唐文清  
【摘要】:用量子化学方法中的密度泛函理论,在B3LYP/6-3IG水平上,对十二烷基硫酸钠(SDS)阴离子表面活性剂与水分子形成的水合物CH_3(CH_2)_(11)OSO_3ˉ(H_2O)_n(n=0~7)进行结构优化和频率计算。从分子水平上研究了CH_3(CH_2)_(11)OSO_3ˉ在气液界面上与水分子的相互作用。计算结果表明:(1)7个水分子与极性头均采用1:1型和2:1型,即极性头中一个氧原子或2个氧原子与水分子以氢键形式构成水合层;(2)CH_3(CH_2)_(11)OSO_3中的氧原子与水分子中的氧原子最短氢键的键长(O-O键长)在0.27~0.31 nm之间,H…O键长在0.19~0.21 nm之间,O-H…O键角在140°~167°之间,均属于中强氢键:(3)水合物R(S-O)平均键长比表面活性剂单体分子分别增长了,说明形成水合物后S-O间的键减弱;(4)结合能D_0从64.04 kJ/mol增加到.428.29 kJ/mol,说明随着水分子数的增加,所获得的7种水合物的稳定性依次增强,表明最终形成的水合层是稳定的:(5)随着水分子数增加疏水基链长收缩,亲水基总电荷增加,C12-O13-S14的键角增大;(6)由于烷烃链带有了弱电荷,使胶束内核带有了部分极性,此种极性介于烷烃油相和水相的极性之间,利于表面活性剂在溶液中的聚集。

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