阿摩線上測驗
登入
阿摩線上測驗
登入
學習重點 界面活性劑依具界面活性部分的電荷分為陰離子、陽離子、兩性及非離子型；分類不能只看鈉、鈣或氯等對等離子。 脂肪酸皂屬陰離子型；SLS 也是陰離子型，但屬烷基硫酸酯鹽，與脂肪酸皂的羧酸鹽結構不同。 掌握非離子型系列：Span、Arlacel、Tween、Myrj、Brij，並區分 sorbitan esters 與 polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters。 四級銨化合物及甲基藍屬陽離子型；dodecyl-β-alanine 屬兩性型。 SLS 的碳鏈含12 個碳；本單元保有其離子特性的酸鹼值考點為pH 大於 8。 核心觀念 一、分類看活性部分，對等離子維持電中性 界面活性劑通常具有疏水部分與親水部分。離子型界面活性劑的分類，取決於具界面活性的離子帶何種電荷；與其配對的離子稱為對等離子（counterion），主要功能是維持電中性。 類別離子特性代表物 陰離子型活性部分帶負電，對等離子帶正電SLS、sodium stearate、sodium laurate 陽離子型活性部分帶正電，對等離子帶負電Benzalkonium chloride、甲基藍 兩性型同時具有可形成正、負電荷的基團，帶電情形受 pH 影響Dodecyl-β-alanine 非離子型親水部分不靠解離產生電荷Span、Tween、polyoxyl 40 stearate 例如 sodium stearate 解離後，具活性的硬脂酸根帶負電，因此屬陰離子型；Na⁺ 是陽離子對等離子，不能因名稱含 sodium 就判為陽離子型。 二、脂肪酸皂：鈉、鉀、鈣與胺皂的共同點 脂肪酸與鹼形成鹽後，親水端為羧酸根（–COO⁻）。因此月桂酸形成的鈉皂、鉀皂、鈣皂及三乙醇胺皂，分類上均屬陰離子型。 鈉皂、鉀皂：一般較易溶於水，常用於 O/W 乳化系統；鈉皂較硬，鉀皂較軟。 鈣皂：水溶性較差，較偏親油，可用於 W/O 乳化系統，但不會因搭配 Ca²⁺ 就變成陽離子型。 三乙醇胺皂：脂肪酸根仍帶負電，質子化的三乙醇胺為對等離子，因此不是非離子型。 綠肥皂（green soap）是由植物油經鉀鹼皂化製得的軟皂製品，不能將所有鉀皂，或單一月桂酸鉀，直接等同於綠肥皂。 Sodium stearate 為硬脂酸鈉，屬羧酸鹽型陰離子界面活性劑，不是烷基硫酸酯鹽，也不稱為綠肥皂。月桂酸與鈉形成的 sodium laurate，同樣屬陰離子型。 三、SLS 的結構、用途與酸鹼值 Sodium lauryl sulfate（SLS）即 sodium dodecyl sulfate（SDS）。Lauryl／dodecyl 表示十二碳烷基，其親水端是硫酸酯陰離子，故屬陰離子界面活性劑。 SLS 親水性強，可用於清潔、起泡、潤濕及 O/W 乳化系統；在本單元的用途判斷中，應掌握不是 W/O 乳化劑，也不是以殺菌用途為主要特色。 酸鹼值對陰離子型的影響，須依親水基結構區分。脂肪酸皂在酸性環境會因羧酸根質子化，形成水溶性較差的游離脂肪酸，使功能受影響；SLS 則為硫酸酯鹽，不能直接套用脂肪酸皂的解離方式，強酸條件下另須考慮水解與安定性。 本單元以「使用 SLS 時，為保有其離子特性最適合的酸鹼值」設問，應掌握pH 大於 8。這是此處的作答重點，不代表 SLS 在 pH 8 以下便完全不帶電或完全失去界面活性，也不能推論所有陰離子界面活性劑都只能在此範圍使用。 四、陽離子型的抑菌作用與染料辨識 四級銨化合物是常見的陽離子界面活性劑。Benzalkonium chloride 的活性部分帶正電，可吸附於帶負電的微生物細胞表面，與細胞膜發生陽離子交換及膜作用，改變膜的通透性而產生抑菌活性。 陽離子型與陰離子型混合，可能形成離子對或沉澱，使活性降低，因此 benzalkonium chloride 與肥皂、SLS 等的配伍須留意。 染料離子性辨識重點 甲基藍（methylene blue）陽離子型發色離子帶正電，屬鹼性染料 橙色二號（Orange II）陰離子型含帶負電的磺酸根 剛果紅（Congo red）陰離子型含帶負電的磺酸根 五、兩性型與非離子型的區別 Dodecyl-β-alanine具有長碳鏈及可帶電的胺基、羧基，屬胺基酸型的兩性界面活性劑。酸性時較偏陽離子性，鹼性時較偏陰離子性；即使某些條件下淨電荷為零，仍不能歸為非離子型。 非離子型則主要藉多元醇羥基或聚氧乙烯鏈與水作用，不靠親水端解離。其離子性受 pH 的影響較小，但不表示化學安定性完全不受酸鹼影響。 六、非離子型商品名與結構對照 葡萄糖還原可得山梨醇（sorbitol），山梨醇脫水形成山梨醇酐（sorbitan）。Sorbitan 是多元醇骨架；常用的界面活性劑為其脂肪酸酯，不能把 sorbitan 說成陰離子界面活性劑。 系列化學類別辨識重點 SpanSorbitan fatty acid esters山梨醇酐脂肪酸酯，較親油；Span 20 為 sorbitan monolaurate，Span 80 為 sorbitan monooleate Arlacel本單元以山梨醇酐酯類辨識性質最接近 Span TweenPolyoxyethylene sorbitan fatty acid esters即 polysorbates；加入聚氧乙烯鏈後親水性提高，常用於 O/W 乳化 MyrjPolyoxyethylene stearates聚氧乙烯硬脂酸酯；polyoxyl 40 stearate 為非離子型 BrijPolyoxyethylene alkyl ethers聚氧乙烯烷基醚，注意是醚類 Sorbitan monolaurate、Span 80、Tween 20、polysorbate 80 與 polyoxyl 40 stearate 均為非離子型。PEG 是聚乙二醇，不能將其名稱直接等同於 Tween 的完整結構。 常考陷阱 「有鈣就是陽離子、有胺就是非離子」：分類要看具活性的部分；鈣皂、三乙醇胺皂仍是陰離子型。 「陰離子型的對等離子也是陰離子」：錯。對等離子須帶相反電荷，主要維持電中性。 「月桂酸鉀就是綠肥皂」：不能直接畫等號；綠肥皂是特定的植物油鉀皂製品。 「SLS 是陽離子型、適合 W/O、主要作殺菌劑」：均不符合本單元重點；應記陰離子、十二碳、偏親水。 「SLS 只有 pH 大於 8 才會帶電」：說法過度。本單元最適酸鹼值選大於 8，但不可把此值當成完全解離與完全不解離的分界。 「兩性型淨電荷為零就是非離子型」：錯。Dodecyl-β-alanine 仍具有可帶正、負電的基團。 「Span 與 Tween 結構相同」：Tween 多了聚氧乙烯鏈；sorbitan esters 對應 Span，polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters 對應 Tween。 「甲基藍是陰離子染料」：錯。甲基藍為陽離子型；橙色二號、剛果紅為陰離子型。 記憶口訣 「分類看活性，陪離子中性」：看活性部分的電荷，對等離子維持電中性。 「皂是陰，甲藍陽，丙胺酸有兩樣」：皂類陰離子、甲基藍陽離子、dodecyl-β-alanine 兩性。 「Span 山梨酐，Tween 加氧乙；Myrj 硬脂酯，Brij 記作醚」。 「SLS 十二碳，酸鹼考點大於八」：同時記結構數字與本單元的 pH 作答重點。