增溶作用指在水溶液中非表面活性劑的濃度達到臨界膠束濃度時，可使難溶或不溶於水的有機物的溶解度大大增加的現象。增溶能力的大小常以增溶量（每摩爾表面活性劑增溶有機物的量，以克為單位）表示。增溶量與表面活性劑和被增溶物的結構特點、溫度、有機和無機添加物的加人等因素有關。增溶作用在乳液聚合、膠束驅油、洗滌作用及某些生理過程中都有重要作用。
基本介紹
- 中文名：增溶作用
- 外文名：solubilization
- 釋義：有機物的溶解度大大增加
- 影響因素：結構特點、溫度
- 套用：乳液聚合、膠束驅油
- 衡量標準：增溶量
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作用介紹
增溶作用又稱加溶作用，指表面活性劑在水溶液中形成膠束後，具有能使不溶或微溶於水的有機化合物的溶解度顯著增大的能力，且溶液呈透明狀，這種作用稱為增溶作用，即在溶劑中完全不溶或者微溶的物質，藉助於添加表面活性劑而得到溶解，並成為熱力學上穩定的溶液：被增溶的有機物稱為被增溶物或稱為增溶溶解質。
增溶量
一般被增溶的物質增溶作用與溶液中表面活性劑膠束的存在有著密切關係。實驗證明，在臨界膠束濃度達到以前並沒有增溶作用，當濃度在CMC以上時才具有增溶作用。增溶溶解質的溶解度在表面活性劑到達臨界膠束濃度之前基本不變，不溶物質還是不溶，微溶物質還是微溶；當表面活性劑濃度超過CMC時，其溶解度在相當寬的表面活性劑濃度範圍內，基本上呈直線增加。表面活性劑濃度在CMC以下和以上增溶溶解質在溶劑中所增加溶解的部分稱為增溶量。
例如，乙苯基本上不溶於水，但在含有0.3mol/L C15H31COOK的100mL水中可溶解達3g。說明C15H31COOK的增溶作用相當明顯；在印染工業中，增溶作用最明顯的莫過於染滌綸用的分散染料。分散染料即使在高溫條件下，其溶解度在零點幾到幾十毫克/升之間，如果溫度升高到80℃，其溶解度也很少能超過1g/L。但如果加入有關表面活性劑（如C9H19COOK等），當表面活性劑的濃度超過CMC以後，增溶量直線上升，但要注意，不同種類的表面活性劑其增溶能力及效果是不同的。
增溶量的測定方法很多，最簡單的方法是將液狀的增溶溶解質少量均勻地滴入表面活性劑水溶液中，測定溶液變成白色混濁時的滴人量。如肉眼不能鑑別產生的白色混濁狀態，可用濁度計或分光光度計等儀器測定。增溶溶解質為固體時，同樣可測定發生相分離的濃度。
增溶的特點
增溶的“溶解”區別於有機物溶解於混合溶劑中。有機物溶解於混合溶劑及無機物溶解於相關的溶劑均以分子、離子的形式溶於溶劑的分子之中。而增溶的“溶解”是增溶溶解質呈遠比分子為大的分子集團被表面活性劑膠束所“包圍”後整體溶於溶劑中。增溶“溶解”看起來似乎和乳化相近，不過仍區別於乳化。乳化作用是不溶液體分散於水中（或另一液體中），形成熱力學上不穩定的多相分散體系，而增溶作用所形成的體系是熱力學上穩定的均相體系。
增溶也可看作乳化分散的極限階段，有機物（如苯）和礦物油（如有機矽油）等非水溶性物質，當進入表面活性劑水溶液的膠束時，此時的溶液是完全透明的，如氨基矽油經乳化成透明的微乳液，從非水溶性到完全水溶性，此過程即可看成乳化的極限—增溶。
作用方式
水溶液中的膠束，在表面活性劑濃度不太高的範圍內，被認為是一種親水基朝外、疏水基向內定向排列成球狀或主體橢圓形的締合體。增溶溶解質進入膠束的方式依賴於其本身的分子結構，大體上取決於親水性和疏水性的相對平衡。一般認為增溶作用的方式大致有以下四種。
1、在膠束核心的增溶：被增溶物質進入膠束核心。飽和脂肪烴、芳香烴及其他不易極化的化合物一般以這種方式增溶，增溶量隨表面活性劑的濃度增高而增大。
2、在表面活性劑分子間的增溶：被增溶物分子增溶在表面活性劑分子之間形成“柵欄”結構，即非極性碳氫鏈插入膠束內部，而極性頭（一OH，一NH3）則混於表面活性劑極性頭（親水基）之間，通過氫鍵或偶極作用相互聯繫起來，此時膠束大小基本不變。當有機物烴鏈較大時，插入膠束的程度將增加，有可能進入膠束核心中。長碳鏈醇、胺、脂肪酸和各種極性染料等極性化合物的增溶屬於這種方式。簡而言之，增溶溶解質的親水基在膠束表面，疏水基進入膠束中心部分。
3、在膠束表面的增溶：某些小的極性分子，不溶於水，也不溶於非極性碳氫化合物，如一些分散染料，增溶時吸附於膠束表面。被增溶的分子吸附於膠束的表面區域，即膠束“柵欄”的靠近膠束表面的區域。對於較易極化的碳氫化合物，如短鏈芳香烴類（苯，乙苯等），開始增溶時，可能被吸附於膠束一水界面處。增溶量增多後，可能插入表面活性劑分子的“柵欄”中，甚至可能更深入地進入膠束“核心”。在季銨鹽類表面活性劑膠束表面特別容易發生上述情況。高分子物質、甘油及某些不溶於烴的染料的增溶屬於這種方式。這種增溶方式的增容量較小。
4、在親水基之間的增溶：具有聚氧乙烯鏈的非離子表面活性劑對有機物的增溶與前三種不同，被增溶物包藏於膠束外層的聚氧乙烯親水鏈中，芳香烴類非離子染料和極性小的分子增溶於聚氧乙烯膠束的外殼中。某些增溶溶解質溶解於聚氧乙烯鏈層之間。例如，苯、苯酚、極性較小的有機物（如酯、鹵代烴等）以及一些染料的增溶都屬於這種方式。這種方式的增溶量較大。
影響因素
增溶作用的大小和增溶溶解質及表面活性劑的結構有關，並受溫度所影響，因為它與膠束的數目、大小及表面活性劑的CMC有關，影響CMC的因素必然影響到增溶作用。
增溶劑結構
由於增溶發生在表面活性劑濃度高於CMC時，才能明顯地表面出來，所以表面活性劑濃度增大，則增溶量增加。
①烴類以及長碳鏈極性有機物基本上被增溶於膠束內部，增溶量一般與膠束大小有關，形成的膠束越大，或其聚集數越大，則增溶量也越大。而在表面活性劑的同系物中，所形成的膠束大小隨碳原子數增加而增加，CMC降低，增溶作用隨之增強。
②疏水基具有分支的表面活性劑，其增溶作用比直鍊表面活性劑小，這是由於疏水基的支鏈結構阻礙了被增溶物分子插入到膠束內部的緣故。
③具有不飽和碳氫鏈的比有飽和碳氫鏈的增溶作用差。
溶解質結構
在同一表面活性劑膠束中測得的增溶量，與增溶溶解質分子性質有關（比如分子是極性還是非極性，直鏈還是支鏈，以及分子的開頭大小、結構等的作用），但它們之間沒有簡單的規律性。對於同一化合物的粒子越小，其增溶量越大。
溫度
增溶量一般隨溫度上升而增加。在含一定量增溶溶解質的體系中，膠束量隨溫度增高而增加，進入膠束的增溶溶解質的分子數也隨溫度升高而增加。
①非離子表面活性劑的膠束隨溫度上升，其膠束量增大，膠束越大，增溶量越大。對於聚氧乙烯型非離子表面活性劑，溫度增高時，聚氧乙烯基的水化作用減少，膠束較易形成。當溫度升至接近濁點時，膠束的聚集數劇增。非離子表面活性劑的濁點，是增溶量隨溫度急劇增加的轉折點。增溶效果在稍低於濁點的溶液溫度時最好。
②對離子型表面活性劑，增加溫度會引起極性和非極性物的增溶程度增加。這可能是因為分子熱運動使膠束中能發生增溶的空間加大。
套用
增溶作用在很多方面都得以利用。如日化工業，利於增溶作用生產化妝水和水溶性潤發膏；在高分子材料行業進行高分子乳液聚合；石油工業利用表面活性劑的增溶作用提高石油採收率；在印染工業的套用也很廣泛。如在洗滌過程中，表面活性劑對污垢的增溶起著去除油污的重要作用。雖然在一般的“水洗”過程中，增溶作用可能不是主要的（因為洗滌液中所用洗滌劑濃度不大），但一般人工手洗過程中，常常把洗滌劑直接塗在衣物的髒處，此時表面活性劑在局部的濃度很大，有大量的膠束存在，對油污的增溶作用就對洗滌效果有很大的作用。
在“乾洗”過程中，表面活性劑在非水溶劑中對污物發生增溶作用，從而有效地去除污垢。在染色過程中，表面活性劑的加入，對染料起到增溶作用，使染料的溶解度增大，一定程度上有利於染色的進行。總之，增溶作用套用較廣泛。
