界面活性劑：棲身於邊界的分子

一個分子裡的兩種本性

界面活性劑——這個詞是「表面活性物質」的簡稱——是一種具有雙重性格的分子。它的一端是親水的頭部；另一端是親油的烴基尾部。由於沒有任何單一環境能同時滿足兩端，這種分子最舒服的位置恰恰是在邊界上：頭部浸在水裡，尾部伸向油或空氣。我們說這樣的分子是兩親性的。

當界面活性劑分子以這種方式擁擠到表面時，它們破壞了水分子之間那種最初造成表面張力的強內聚力。這種效應直接而可測：即使極少量的界面活性劑，也能把水的表面張力從約72 mN/m降到30出頭，並把油水界面張力降到接近於零。這樣在表面富集是一種吸附的例子——這個主題我們將在本系列後面深入討論。

四大家族

界面活性劑按其親水頭部進入水中後所帶的電荷分類：

1. 陰離子型——頭部帶負電荷（如月桂醇硫酸鈉、肥皂）。清潔和起泡力強；便宜；應用廣泛，但可能有刺激性。
2. 陽離子型——頭部帶正電荷（如苯扎氯銨）。常具抗菌性；用作防腐劑和消毒劑，但通常刺激性太強，不宜內用。
3. 非離子型——頭部不帶電荷，只有極性基團（如聚山梨酯/吐溫、司盤）。溫和、低毒、耐pH變化；是藥用乳化劑和增溶劑的主力。
4. 兩性（兼性離子）型——頭部可帶正電、負電或兩者皆有，取決於pH（如卵磷脂、甜菜鹼）。溫和、親膚；常見於溫和潔膚產品和生物膜中。

讀懂HLB數值

一種界面活性劑究竟更親油還是更親水，用一個數字來概括：親水親油平衡值，即HLB。對非離子型界面活性劑而言，它大致從0（完全親油）到20（完全親水）。這個標度的妙處在於，HLB值直接指明了一種界面活性劑適合做什麼工作。

HLB range   Typical use
  1 - 3     antifoaming agent
  3 - 6     water-in-oil (w/o) emulsifier
  7 - 9     wetting agent
  8 - 18    oil-in-water (o/w) emulsifier
 13 - 16    detergent / cleaner
 15 - 18    solubiliser (clear, micellar solutions)

Examples
  Span 80  ......... HLB  4.3  (w/o emulsifier)
  Span 20  ......... HLB  8.6
  Tween 80 ......... HLB 15.0  (o/w emulsifier)
  Sodium lauryl SO4  HLB 40    (very hydrophilic)

對於非離子型界面活性劑，還有一個值得標註的性質：加熱它們的溶液，到某個溫度時溶液會突然變混濁，因為界面活性劑從溶液中析出。這個溫度就是濁點。它之所以重要，是因為一個在濁點以上加工或貯存的製劑，可能會喪失其增溶或乳化能力。