表面活性剂：栖身于边界的分子

一个分子里的两种本性

表面活性剂——这个词是“表面活性物质”的简称——是一种具有双重性格的分子。它的一端是亲水的头部；另一端是亲油的烃基尾部。由于没有任何单一环境能同时满足两端，这种分子最舒服的位置恰恰是在边界上：头部浸在水里，尾部伸向油或空气。我们说这样的分子是两亲性的。

当表面活性剂分子以这种方式拥挤到表面时，它们破坏了水分子之间那种最初造成表面张力的强内聚力。这种效应直接而可测：即使极少量的表面活性剂，也能把水的表面张力从约72 mN/m降到30出头，并把油水界面张力降到接近于零。这样在表面富集是一种吸附的例子——这个主题我们将在本系列后面深入讨论。

四大家族

表面活性剂按其亲水头部进入水中后所带的电荷分类：

1. 阴离子型——头部带负电荷（如月桂醇硫酸钠、肥皂）。清洁和起泡力强；便宜；应用广泛，但可能有刺激性。
2. 阳离子型——头部带正电荷（如苯扎氯铵）。常具抗菌性；用作防腐剂和消毒剂，但通常刺激性太强，不宜内用。
3. 非离子型——头部不带电荷，只有极性基团（如聚山梨酯/吐温、司盘）。温和、低毒、耐pH变化；是药用乳化剂和增溶剂的主力。
4. 两性（兼性离子）型——头部可带正电、负电或两者皆有，取决于pH（如卵磷脂、甜菜碱）。温和、亲肤；常见于温和洁肤产品和生物膜中。

读懂HLB数值

一种表面活性剂究竟更亲油还是更亲水，用一个数字来概括：亲水亲油平衡值，即HLB。对非离子型表面活性剂而言，它大致从0（完全亲油）到20（完全亲水）。这个标度的妙处在于，HLB值直接指明了一种表面活性剂适合做什么工作。

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)

对于非离子型表面活性剂，还有一个值得标注的性质：加热它们的溶液，到某个温度时溶液会突然变浑浊，因为表面活性剂从溶液中析出。这个温度就是浊点。它之所以重要，是因为一个在浊点以上加工或贮存的制剂，可能会丧失其增溶或乳化能力。