增溶反應

增溶反應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。增溶反應在乳液聚合、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：增溶反應
• 外文名：Solubilization reaction
• 本質：使有機物的溶解度大大增加
• 反應方式：核心區增溶、柵欄區增溶等
• 影響因素：增溶劑的結構等

簡介

增溶反應又稱加溶反應，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。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

增溶反應的特點

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。

增溶反應機理

在增溶反應的體系中，表面活性劑起增溶作用稱為增溶劑，被增溶的物質稱為增溶質。顯然，在增溶過程中，增溶質進入到表面活性劑膠束中，而不是自身均勻分散在溶劑中。現代分析測試研究證明，增溶質可定位在膠束的四個區域，即膠束的核心、膠束的柵欄區、膠束的表面和聚氧乙烯鏈間的水化區域。下圖展示了膠束增溶的四種方式。增溶質具體被增溶在膠束中的位置，主要遵循“相似相溶”的原則。

增溶反應方式

1、核心區增溶

由於膠束的核心為液態烴環境，與飽和脂肪烴、環烷烴以及其他不易極化的增溶質相似，故該類增溶質一般被增溶在膠束核心。增溶後的紫外、螢光光譜或核磁共振譜證明，增溶質完全處於一個非極性環境，與溶於非極性碳氫化合物液體中情形一樣。

2、柵欄區增溶

膠束的柵欄層位於核心外部與極性基相連的亞甲基之間的結構區域。增溶質為易極化的碳氫化合物（苯、乙基苯等）及長鏈的極性分子（脂肪醇、脂肪胺等）時，往往增溶於膠束的柵欄層。

3、表面區增溶

增溶質為極性小分子如鄰苯二甲酸二甲酯（不溶於水，也不溶於非極性烴）以及一些高分子或染料時，增溶於膠束表面區域，即增溶質定位在膠束與溶劑交界處。

4、水化區增溶

聚氧乙烯醚非離子表面活性劑的膠束外部存在一較大的EO鏈水化區域，極性分子如苯酚、苯胺等增溶質主要吸附於該區域。

當然，增溶質在膠束中的具體定位受被增溶物自身性質及表面活性劑類型等因素的影響。如對易極化的苯、乙苯等分子，在離子型表面活性劑膠束溶液中，最初增溶質被吸附於膠束表面．取代那裡的水分子；隨增溶量的增加，增溶質可能插入到表面活性劑膠束的柵欄層，甚至還有可能深入到膠束的核心。在季銨鹽類表面活性劑膠束表面就能發生這類情況，因為苯環的π電子易與陽離子膠束表面發生相互作用。在聚氧乙烯醚非離子表面活性劑膠束溶液中，該類物質增溶於EO鏈水化區域。

影響增溶反應的因素

增溶反應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。

增溶劑的結構

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。

增溶溶解質結構

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。