计算化学lhb资料
表面活性剂HLB值的分析测定与计算
表面活性剂HLB值的分析测定与计算Ⅱ.HLB值的计算作者：周家华等关键词：表面活性剂，HLB，极性指数，分子结构，结构参数摘要：内容：表面活性剂的亲油亲水平衡值(HLB值)是表面活性剂的生产和应用中的一个重要指标｡对于已知结构的表面活性剂的研究和应用以及新结构的表面活性剂的分子设计来说,采用有关公式计算HLB值十分方便,精度一般可以满足生产和应用的需要｡本工作收集整理了有关的文献资料,对各种计算方法的适用性进行了分析｡1 分子结构式法这种方法假定表面活性剂的亲油基和亲水基部分对整个分子的亲油性和亲水性的贡献仅与各部分的相对分子质量有关｡有关计算公式见表1｡根据表1中公式(1),壬基酚聚氧乙烯醚(9)即C9 H19C6H4O(CH2CH2O)9H的HLB值=20(1-396/616)=12.86由于一般情况下,分子的亲水性､亲油性不仅与该部分的相对分子质量有关,而且与该部分的化学结构有关,显然这种方法对于不同结构类型的表面活性剂要分别计算｡由于表面活性剂在水溶液中都会采取一定的构象存在,结构性质并不是简单的加和,因而就存在一个有效链长的问题,但在简单的相对分子质量HLB值计算中被略去了,采用本法计算,有时误差高达36%｡2 结构因子法结构因子法考虑了不同表面活性剂的结构因素,分别计算表面活性剂中亲水基和亲油基各构成细节部分对亲水性和亲油性的贡献,部分克服了简单运用相对分子质量计算带来的较大误差,公式的适用范围较广,与直接用分子结构式计算比较,需要的结构数据略多,这些数据可以在一般的表面活性剂文献中查到｡有关计算公式如下:根据表3中的公式(4),表面活性剂C9H19C6H4O(CH2CH2O)9H的HLB值=10(9×35+100+15)/(15×20)=14.3按本法中公式(1)计算仍嫌粗略,但比直接用亲水基占表面活性剂的质量分数表示的HLB值精度要高｡公式(2)和公式(3)引入有效链长,概念和公式(1)是一样的,主要是用同系表面活性剂链长和CMC之间的关系把环系结构､弱亲水结构等转化为有效链长,计算结果相对准确一些｡公式(4)的结果相对其余的来说更加粗略｡但可适用于一般的表面活性剂｡总之,分子结构式法和结构参数法结果不是十分准确,但由于基础数据较全,对于新结构的表面活性剂的设计､性能预测等方面仍有较大的应用价值｡3 结构参数法表面活性剂的一些结构参数与表面活性剂亲油基和亲水基的大小或相对作用大小相关,关联这种参数可以直接得出表面活性剂的HLB值｡有关公式见表5｡例如甘油硬脂酸单酯的皂化值=161,酸值=196,其HLB值=20(1-161/198)=3.8表5中公式(1)的实质与按分子结构式直接计算是一样的｡一般油脂类表面活性剂的酸值和皂化值都可以从有关文献中查到｡公式(2)中的溶度参数考虑了分子中各个基团的多种作用,有文献认为其计算结果较为准确｡4 极性指数表面活性剂由极性小的亲油基和极性大的亲水基两部分组成,对于同类表面活性剂,其极性与非离子表面活性剂分子中的亲油基和亲水基的相对大小有关,极性指数可以通过反向色谱法或介电常数来决定,此法一般只适用于非离子表面活性剂｡由于计算极性指数的结构参数资料有限,本法的应用受到限制｡有关的计算公式见表6｡5表面活性剂混合物的HLB值计算混合表面活性剂的HLB值一般采用重量分数加和法计算｡结果虽然粗略,但完全可以满足一般应用的需要,通常的乳化法测定表面活性剂的HLB值也是以此为基础的｡例如采用司盘20(HLB值=8.6)和吐温20(HLB值=16.7)混合表面活性剂乳化石蜡和芳香烃基矿物油1∶1的混合物(所需HLB值=10×0.5+12×0.5=11)时,需要司盘20和吐温20分别为70%和30%即8.6×0.7+16.7×0.3=11｡在数据资料充分的情况下,直接采用有关公式计算表面活性剂的HLB值十分方便｡工业产品往往为混合物,产品一般只标明了平均结构式,采用有关公式进行计算仍然是可行的｡但对于结构复杂的､特别是高分子表面活性剂,分子中有一些特殊基团或同时有很多亲水基团和/或多个疏水基团,基团之间相互影响很大,采用直接计算法误差较大,这个时候只有用实验测试的方法才能取得较好的结果｡。
分析化学实验报告范文9血红蛋白脱辅基和重组-2022-1210
分析化学实验报告范文9血红蛋白脱辅基和重组-2022-1210血红蛋白(Hemoglobin)脱辅基和和重组一、实验目的1.通过实验，了解结合蛋白的变性与变性条件下的行为，从而对结合蛋白中辅基的作用有更深的认识。
2.学习一种生物无机生化科研中常用的为金属酶和蛋白质脱辅基和重组的方法。
3.掌握柱层析法。
二、实验原理血红蛋白是由二价铁Fe(Ⅱ)血红素作为辅基与多肽链结合组成的一种结合蛋白，它是由四个亚基组成的四聚体，分子量大约为65000Da。
四个亚基中的两个亚基的氨基酸序列相同，称为α–亚基，每条链含141个氨基酸。
另外两个氨基酸序列相同的亚基，称为β–亚基，各含146个氨基酸。
α与β亚基有各自的二级、三级空间结构，亚基间以非共价键结合在一起。
每个亚基中均含有一个血红素辅基，它处于一个疏水环境，此疏水环境对血红蛋白的可逆载氧功能起着非常重要的作用。
Fe(Ⅱ)在血红蛋白中始终是以+2价还原态存在的，若被氧化成Fe(Ⅲ)，则称为高铁血红蛋白（MHb），其失去可逆载氧的功能。
血红素与血红蛋白均以非共价键相连，其中包括:①Fe(Ⅱ)与近端组氨酸(F8Hi)上的Nε上的配位键；②卟啉环侧链丙酸阴离子与蛋白质氨基酸侧链之间的盐桥；③卟啉环中乙烯基与蛋白质的疏水相的相互作用。
在酸性条件下，由于蛋白的变性而使这些作用变得很弱，以至于高铁血红素可以从血红蛋白的疏水区中游离出来。
利用高铁血红素在丁酮中的溶解度大大高于它在水溶液中的溶解度的性质，用多次丁酮萃取的方法将血红素与蛋白分离。
分离得到的脱辅基血红蛋白(ApoHb)可以再用金属卟啉化合物(例如高铁血红素、钴卟啉、铜卟啉等)进行重组，生成各种不同金属卟啉的血红蛋白。
由于高铁血红蛋白（MHb）的紫外可见吸收光谱中，在405nm处有很强的特征吸收峰，而脱辅基血红蛋白(ApoHb)只在280nm处有蛋白的特征吸收峰，当将高铁血红素加入ApoHb溶液中后，重组成功的高铁血红蛋白（MHb）又会在405nm处出现它的特征吸收峰，因而血红蛋白的脱辅基与重组试验均可用紫外可见分光光度计进行检测。
HLB的计算及测定
缺点： 实验测量操作复杂、烦琐，时间长、费时。
2.浊点、浊法
浊点法的原理是聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的HLB 值与它的水溶液发生混浊的温度之间有一定的关系，通 过测定浊点可以得知它的HLB值。
浊数也称水数，就是使一定质量分数(约10%)的表面活 性剂有机溶剂(可以是正丙醇、二氧六环等)溶液发生混 浊所需添加的水的毫升数。测定时采用普通的滴定法即 可。
8.表面活性剂混合物的HLB值计算
混合表面活性剂的HLB值计算方法：一般采用质量分数 加和法 (重量加和法) 计算。
HLB混合＝( HLBi qi )
HLBi—混合体系中表面活性剂i 的HLB值； qi—该种表面活性剂在混合体系中的质量分数。
HLB性能与用途之间的关系
Oteic acid 油酸 阴离子 1.0 Span 85 Sorbitan tribleate 失水山梨醇三油酸酯 非离子 1.8 Span 65 soibitan tristearate 失水山梨醇三硬脂酸酯 非离子 2.1 Emcol EO-50 ethyleneglycol fatty acid ester 乙二醇脂肪酸酯 非离子 2.7 Emcol PS-50 Ethylene glycol fattyacid ester 丙二醇脂肪酸酯 非离子 3.4 Arlacel C sorbitan sesquioleate 失水山梨醇倍半油酸酯 非离子 3.7 Atmul 67 glycerol monostearate 单硬脂酸甘油酯 非离子 3.8 AtlasG-385l propylene glycol monolaurate 丙二醇单月桂酸酯 非离子 4.5
以化学位移 δ=2. 5 为 中线，小于 2. 5 区域 为亲 油基，大于 2. 5 区域为亲水基，求出 亲水质子与亲油质子 的相对体积 H，由公 式 H = 60H/(H + 2)得 出 HLB 值。
阴离子表面活性剂HLB值与结构关系的拓扑化学研究
收稿日期:2004-07-02;修回日期:2004-09-27基金项目:国家“973”计划资助项目(G 199********)作者简介:于 涛(1953-),男,教授。
联系人:刘先军,电话:(0459)6500656,E -mail :lxjlj2000@yahoo 1com 1cn 。
阴离子表面活性剂H LB 值与结构关系的拓扑化学研究于 涛1,刘先军1,丁 伟1,雷钟海2,方 伟1(11大庆石油学院化学化工学院,黑龙江 大庆 163318;21大庆石化公司工程指挥部,黑龙江 大庆 163711)摘要:用拓扑方法研究阴离子表面活性剂H LB 值与分子结构的关系。
根据分子结构的特点,用距离矩阵表征分子中原子的连接性。
通过回归分析得到一个结构基础明确的定量关系式,其复相关系数为01999972。
用拓扑方法研究阴离子表面活性剂H LB 值与分子结构的定量关系是一种新的尝试,补充和完善了QSPR ,引入的拓扑参数W n 、S 和S n 与H LB 值相关性高,而且计算简便,物理意义明确,提高了预测结果的合理性和准确性,为众多的同名系列化合物H LB 值的预测和评价提供了一种新的方式和手段。
应用这一定量关系式,不仅能够合理表征阴离子表面活性剂的结构性能关系,而且有助于揭示物质结构与性能之间的关系,为阴离子表面活性剂的研究、产品开发、实际生产和综合应用提供重要的参考数据。
关键词:阴离子表面活性剂;拓扑指数;定量结构-性能相关;结构参数中图分类号:T Q423111;O189 文献标识码:A 文章编号:1001-1803(2004)06-0341-03 表面活性剂由于具有多种特殊的性质,不仅广泛应用到工、农业的各个领域[1],而且近年来在若干新兴科学技术领域也呈现出强劲发展的势头[2]。
亲油亲水平衡(H LB )值是与表面活性剂的结构和应用性能有直接关系的物理量之一,是选择、应用和开发新产品的重要参考因素[3～6]。
司盘吐温hlb值计算
司盘吐温hlb值计算司盘吐温（HLB）值计算是一种用于评估表面活性剂亲水性和疏水性的方法。
HLB值的计算可以帮助我们选择合适的表面活性剂，以满足特定应用的需求。
HLB值是由美国化学家威廉·C·司盘吐温于1954年提出的。
他将表面活性剂分为亲水性和疏水性两类，并通过计算HLB值来确定它们的相对比例。
HLB值的范围从0到20，数值越大表示表面活性剂的亲水性越强。
HLB值的计算方法有两种：经验法和计算法。
经验法是根据表面活性剂的化学结构和性质进行估算，而计算法则是通过计算表面活性剂中亲水基团和疏水基团的数量来确定HLB值。
在经验法中，我们可以根据表面活性剂的特性来估算其HLB值。
例如，具有亲水基团（如羟基、醇基、酚基等）的表面活性剂通常具有较高的HLB值，而具有疏水基团（如烷基、脂肪酸基等）的表面活性剂通常具有较低的HLB值。
通过对不同表面活性剂的特性进行比较，我们可以大致确定它们的HLB值范围。
计算法是一种更精确的方法，它通过计算表面活性剂中亲水基团和疏水基团的数量来确定HLB值。
亲水基团通常是指具有亲水性的官能团，如羟基、醇基、酚基等，而疏水基团则是指具有疏水性的官能团，如烷基、脂肪酸基等。
通过计算亲水基团和疏水基团的摩尔比例，我们可以得到表面活性剂的HLB值。
例如，对于一种表面活性剂，如果它含有10个亲水基团和5个疏水基团，那么它的HLB值可以通过以下公式计算得出：HLB = 20 × (亲水基团的摩尔比例)在这种情况下，亲水基团的摩尔比例为10 / (10 + 5) = 0.67，因此该表面活性剂的HLB值为20 × 0.67 = 13.4。
通过计算HLB值，我们可以选择合适的表面活性剂来满足特定应用的需求。
例如，对于需要较强乳化性能的应用，我们可以选择HLB 值较高的表面活性剂，以增强其亲水性。
而对于需要较强分散性能的应用，我们可以选择HLB值较低的表面活性剂，以增强其疏水性。
表面活性剂HLB值的分析测定与计算Ⅰ.+HLB值的分析测定
阴离子表面活性剂
表 Q 阴离子表面活性剂的 R"J值
表面活性剂
O
&
SL88T SL88UV SW82UV SW8(UV LXY’X1 *L88UV LXY’X1 *L88T
*-:(> *-(.( *-:*, *-.:* *-.:* *-;’,
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浊 数 也 称 水 数’就 是 使 一 定 质 量 分 数 &约 )*?,的 表 面 活 性 剂 有 机 溶 剂 &可 以 是 正 丙 醇1二 氧 六 环 等 ,溶 液 发 生 混 浊 所 需 添 加 的 水 的 毫 升 数 2 测 定 时 采 用 普 通 的 滴 定 法 即 可 ’此 法 简 单 易 行 ’但 只 适 用 于 水 溶 性 较 小 1分 布 较 窄 的 表 面 活 性 剂 2
表 G 水合热法 )*+值计算公式
符号意义 H为 表 面 活 性 剂 的 水 合 热 "I A.(F0JK2< R 为表面活性剂的混合热焓
适用范围
LMN:和 OPQQ:类非离子表面活性剂 亲油性非离子表面活性剂
S 核 磁 共 振 法TUSVUWX 用核磁共振研究一些非离子表面活性剂亲油
和 亲水部 分 的 氢 原 子 时 发 现"其 共 振 波 谱 的 特 性 值与表面活性剂的 )*+值有良好的一致性"用于 表面活性剂 )*+值的计算有快速简捷3重现性好 的特点!对于表面活性剂混合物也适用!有关的 计算公式见表 0! Y 色 谱 法TZ[VZ$X
围进行了分析2 5 乳 化 法65789
乳化法的原理是用表面活性剂来乳化油相介
常用乳化剂及其HLB值
HLB值HLB值：表面活性剂为具有亲水基团和亲油基团的两亲分子,表面活性剂分子中亲水基和亲油基之间的大小和力量平衡程度的量,定义为表面活性剂的亲水亲油平衡值。
目录HLB值简介1949年由W.C.Griffin 率先提出HLB值论点,说明表面活性剂分子中的亲水基团与亲油基团的平衡关系。
在HLB中H"Hydrophile" 表示亲水性，L为"Lipophylic"表示亲油性，B 是"Balance"表示平衡的意思。
表面活性剂的亲油或亲水程度可以用HLB值的大小判别，HLB值越大代表亲水性越强，HLB值越小代表亲油性越强，一般而言HLB值从1 ~ 40之间。
HLB在实际应用中有重要参考价值。
亲油性表面活性剂HLB较低,亲水性表面活性剂HLB较高。
亲水亲油转折点HLB 为10。
HLB小于10为亲油性,大于10为亲水性。
HLB值（Hydrophile-Lipophile Balance Number）称亲水疏水平衡值，也称水油度。
它既与表面活性剂的亲水亲油性有关，又与表面活性剂的表面（界面）张力、界面上的吸附性、乳化性及乳状液稳定性、分散性、溶解性、去污性等基本性能有关，还与表面活性剂的应用性能有关。
亲水亲油平衡值（HLB 值）是用来表示表面活性剂亲水或亲油能力大小的值。
1949 年Griffin 提出了HLB 值的概念。
将非离子表面活性剂的HLB 值的范围定为0 ～20 ，将疏水性最大的完全由饱和烷烃基组成的石蜡的HLB 值定为0 ，将亲水性最大的完全由亲水性的氧乙烯基组成的聚氧乙烯的HLB 值定为20 ，其他的表面活性剂的HLB 值则介于0 ～20 之间。
HLB 值越大，其亲水性越强，HLB 值越小，其亲油性越强。
随着新型表面活性剂的不断问世，已有亲水性更强的品种应用于实际，如月桂醇硫酸钠的HLB 值为40 。
HLB=亲水基的亲水性/亲油基的亲油性编辑本段胶束的结构表面活性剂由于在油- 水界面上的定向排列而具有降低界面张力的作用，所以其亲水与亲油能力应适当平衡。
表面活性剂HLB值的分析测定与计算__HLB值的分析测定
在应用乳化法时要注意以下两个方面的问 题: 一混合表面活性剂的 HLB 值的计算, 现在基 本上都采用重量加和法, 是一种粗略的算法。二是 当待测表面活性剂的乳化力较强时, 测得的 HLB 值是一个范围。 一般的表面活性剂都可以采用乳
2001
年
3
月 精 细 石 油 化 工
SPEC IAL IT Y PETRO CH EM ICAL
第
S
2
期
表面活性剂 HL B 值的分析测定与计算
. HL B 值的分析测定
周家华 崔英德
(广东工业大学轻工化工学院, 广州, 510090)
摘要: 介绍了表面活性剂 HLB 值的各种分析测试方法及有关计算公式, 包括乳化法、浊点法、水数法、临界胶 束浓度法、分配系数法、溶解度法、水合热法、核磁共振法、色谱法, 并对各方法的适用性进行了分析。 关键词: 表面活性剂 HLB CM C 浊点 溶解度 水数 水合热 核磁共振 色谱
表 2 CM C 法 HL B 值计算公式
编号 计算公式
1 HLB = 7+ 4. 02log (1 [CM C ]) 2 HLB = (2430. 56- log[CM C ]) (169- log [CM C ]) 3 HLB = 1. 412log[CM C ]- 10. 25
适用范围
非离子表面活性剂 聚乙二醇醚类非离子表面活性剂 聚氧乙烯、聚氧丙稀型均匀共聚物, 非离子表面活性剂
收稿日期: 2000 06 23; 修改稿收到日期: 2001 02 26。 作者简介: 周家华 (1967 ) , 博士, 副教授, 主要从事表面活
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学习要求
1. 上课认真听课，课下可以不用看书； 2. 了解计算化学的基本知识； 3. 对计算化学感兴趣，可以随时找老师讨论，讨论之前一
定要做好功课。
课程要求
1. 了解计算化学的主要方法和基本概念； 2. 了解常见的分子模拟软件的使用； 3. 了解基本的计算化学研究思路和方法； 4. 了解计算化学能干什么，可以做哪些工作，做到什么精度； 5. 淡化理论推导和数学。
收缩 • 如果原子得到一些电子, 其密度就会膨胀
76
双Zeta基组使得在径向上有一定伸缩性
+
Zeta1 Zeta2
C1 远核
+ C2 近核
1s (r )
3 1s
/
1/ 2
exp(1s r)
2s (r )
5 2s
/ 96
1/ 2
r exp( 2s r / 2)
2 px (r )
5 2p
/
32
1/ 2
x exp( 2 p r / 2)
• 对氢原子, 它是精确的 • 通常用于原子计算 • 有正确的渐进性质(r→) • 在核处满足尖点条件(r→0) • 三中心和四中心双电子积分没有可用的公式
– 3 GFT拟合一个STO – STO的指数从原子计算得到, 用一些典型的分子来调
整
• 这也称为单zeta基组 (zeta, , 是Slater型轨道的 指数)
75
双Zeta基组 (DZ)
• 最小基组中的每个基函数都变成两个 • 一组比较紧(离原子核近, 指数大), 另一组比较松
(离原子核较远, 指数比较小) • 因此在描写电子云方面, 径向上有一定的伸缩性 • 如果原子在分子中失去一部分电子, 其密度就会
计算化学的工具
• 计算化学的基本工具是计算机 • 计算机包括两个方面：硬件和软件
世界大型超级计算机 天河二号
显示目录 进入某个目录 创建文件夹
Linux
删除文件夹 寻找某个程序执行文件
第二讲 分子构建
第三讲 理论计算方法
计算模拟方法简介
• 第一原理法 • 分子动力学 • 蒙特—卡罗法 • 有限元法
67
基函数的一般形式
径向部分 角度部分
(r, ,) R(r)( )() Rn (r)Ylm ( ,)
Y00 s
1
4
Y10 pz
3 co dz2
5 (3cos2 1) 16
5
16
1 r2
(3z 2
r2
)
68
基组的角度部分
69
径向部分: Slater型函数(STO)
71
STO和GTF的比较
•在r比较大时, 衰减太快 •在核处没有尖点 •优点: 所有的双电子积分都 可以用公式直接计算
72
收缩Gaussian基函数
• 用GTF的线性组合来构造一个更适合进行分子计算的基 函数
• 一个GTF称为一个素基函数(primitive basis function)
(r ) ds gs (s , r )
缺点：数值计算的计算量大，限于较小尺寸的体系和瞬时现象。
多电子系统哈密顿的求解
Hartree-Fock近似
量子化学分子轨道方法
密度泛函理论（DFT）
密度泛函理论（DFT）
密度泛函理论（DFT）
V(XC)的表达形式决定了DFT的不同泛函：
• B3LYP • O3LYP • PBEPBE • M06 • PW91PW91 • ….
化学反应极为迅速，在数百万分一秒间，电子已经完成 从一个原子核向另一个原子核的迁移。经典化学已经难以跟 上这样的步伐，要想借助实验方法去描绘化学过程中的每一 个小步骤几乎已经是不可能的任务。借助本次化学奖所奖励 的科学家们发展的方法，科学家们得以在计算机的帮助下揭 示一些精妙过程的细节，如废气的催化净化，或是植物绿叶 中发生的光合作用过程。
一、分子模拟的概念
分子模拟过程 分子模拟（计算化学）计算
2013年诺贝尔化学奖
他们在“发展复杂化学体系多尺度模型”方面所出了的贡献。
马丁·卡普拉斯 (Martin Karplus)
迈克尔·莱维特
(Michael Levitt)
化学家们常常会利用塑料短杆和小球来表示分子结构。 时至今日，化学领域所取得的大部分重要进展都离不开先进 计算机模型的帮助。
第一性原理（从头计算）
第一性原理
• 第一性原理方法：从量子力学出发，通过求解 Schrödinger方程，计算材料性质。
利用自洽场法求解薛定额方程，得到系统的各种性质 根据量子力学基本原理最大限度对问题进行非经验处理 输入普朗克常数，电子电量，电子质量，光速等基本物理常数 分子团簇、晶体表面、体材料，各种原子、分子体 计算与电子结构有关的物理、化学以及力学性能
第四讲 基组
LCAO 近似
• 对多原子分子, 其分子轨道是用原子轨道的线性 组合(LCAO)来近似表示
c
基函数
c
• 称为基函数 • 其中心通常选在原子上 • 当然, 也可以使用比原子轨道更具有一般性, 更
灵活的基函数 • 当基函数足够多足够好时, 得到的分子轨道就能
相当准确
今年的诺贝尔化学奖成果简单来说便是综合了两个不同 领域方法的精华，设计出了基于经典物理与量子物理学两大 领域的方法。
亚利耶·瓦谢尔
(Arieh Warshel)
二、课程内容
三、常用分子模拟软件
AMBER
NAMD Free
MOVIES
气相或液相色谱
Gaussian软件
计算化学的软硬件
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径向部分: Gaussian型函数(GTF)
gs (r ) 2 3 / 1/4 exp( r2 ) gx (r ) 128 5 / 3 1/4 x exp( r2 ) gxx (r ) 2048 7 / 9 3 1/4 x2 exp( r2 ) gxy (r ) 2048 7 / 3 1/4 xy exp( r2 )
s
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基组
• 基组就是给一些原子确定出的一组指数和 收缩系数
• 基组的类型
– 最小基组 – 双zeta, 三zeta基组等 – 阶层分裂基组 – 极化函数 – 弥散函数
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最小基组
• 只有中性原子的轨道壳层才给定基函数 • 比如对C元素有1s, 2s, 2px, 2py, 2pz • STO-3G