本文通過(guò)測定在十二烷基硫酸鈉(SDS)溶液中添加Na+、Cu2+和Fe3+三種金屬陽(yáng)離子之后的表面張力，試圖找出陽(yáng)離子如何影響表面活性劑的作用效果，從而降低了水溶液的表面張力。

三種無(wú)機鹽的加入可以降低表面張力；當NaCl、CuCl2，Fe(NO3)3的濃度在40，1.25，1.25 mmol/L以下范圍內，在一定量SDS表面活性劑溶液濃度下，隨著(zhù)無(wú)機鹽濃度的增加，表面張力逐漸減??；當超過(guò)無(wú)機鹽添加濃度上限后，在一定量的SDS表面活性劑溶液濃度下，隨著(zhù)無(wú)機鹽濃度的增加，表面張力將達到穩定。同時(shí)，無(wú)機鹽濃度的增加可以降低表面張力達到最低時(shí)所對應的SDS表面活性劑溶液濃度值(Ct)，各體系下的Ct即為cmc值，當三種無(wú)機鹽添加濃度達到上限值后，表面張力達到最小值時(shí)所對應的SDS表面活性劑溶液濃度都是3 mmol/L，加入Fe(NO3)3、CuCl2和NaCl之后，溶液的表面張力由37.29 mN/m分別降至21.35，23.44，27.53 mN/m。

這是由于當無(wú)機鹽添加濃度未達上限值時(shí)，由于反離子的加入可以降低表面活性離子之間的靜電斥力，而無(wú)機鹽濃度越高，反離子濃度越大，導致表面活性離子之間的靜電斥力降低程度越大，從而使得表面張力越小，如圖1所示。而當超過(guò)無(wú)機鹽添加濃度上限時(shí)，表面張力達到穩定，其可能的原因是反離子和表面活性劑分子在有限數量空位的表面已達近飽和狀態(tài)，導致靜電斥力的降低程度達到最大。

三種無(wú)機鹽離子降低表面張力的能力為：Fe3+>Cu2+>Na+。這是由于價(jià)態(tài)越高的反離子壓縮雙電層擴散的能力越大，使得表面活性劑分子更加容易在表面聚集吸附，而導致降低表面張力的能力要強；高價(jià)離子因為電荷密度高，與表面活性劑結合能力更強，使表面活性劑在氣液界面形成類(lèi)似gemini等多聚體的結構，所以性質(zhì)有突變，所需鹽濃度更低、表面張力更低。

表面活性劑的作用是降低水的表面張力，其效果大小可以用水表面張力降低程度衡量。本研究設定M為無(wú)機鹽陽(yáng)離子對于表面活性劑溶液的作用效果，用添加無(wú)機鹽之后SDS溶液表面張力的降低值(ΔγSDS+salt，純水表面張力減去添加無(wú)機鹽之后溶液的表面張力)比未添加無(wú)機鹽SDS溶液表面張力的降低值(Δγ，純水表面張力減去未添加無(wú)機鹽溶液的表面張力)來(lái)表示，即：

M=ΔγSDS+salt/Δγ

結論

(1)添加無(wú)機鹽，可以降低SDS的cmc值，cmc值隨無(wú)機鹽離子濃度增大而降低，無(wú)論何種無(wú)機鹽，cmc值均降至3 mmol/L。

(2)不添加無(wú)機鹽，溶液達到cmc值時(shí)，溶液的表面張力為37.29 mN/m，加入NaCl后溶液表面張力為27.53 mN/m；加入CuCl2后溶液表面張力為23.44 mN/m；加入Fe(NO3)3后溶液表面張力為21.35 mN/m。

(3)不添加無(wú)機鹽，溶液達到cmc值時(shí)，溶液的表面擴展黏度為1.70 mN·s/m，加入NaCl后溶液擴展黏度為2.21 mN·s/m；加入CuCl2后溶液擴展黏度為2.58 mN·s/m；加入Fe(NO3)3后溶液擴展黏度為2.75 mN·s/m。

(4)通過(guò)引入M值，分析可得SDS分子呈長(cháng)條形結構，推定其縱截面和橫截面之比可達6.04倍以上，或直徑比可達2.46倍以上。

(5)無(wú)機鹽陽(yáng)離子提高SDS降低水表面張力值作用效果的機理為：負電荷在SDS分子的縱截面的頂部，陽(yáng)離子通過(guò)正電荷吸引SDS的負電荷端，使得縱截面橫躺在溶液表面，增加了SDS分子在表面的覆蓋面積，從而增大了SDS降低水的表面張力值的作用效果。