物理化学论文

物理化学在生产生活中的应用

王贺

（西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院）

摘要：化学动力学研究的对象包括化学反应进行的条件（温度、压强、浓度、介质）对化学过程速率的影响，反应的历程（反应机理），物质的结构与化学反应能力之间的关系，这里将以用放射性碳测定年代的技术举例说明；在精细化工生产中界面现象的应用通常表现为通过表面活性剂来影响反应进程 关键词：化学动力学、胶体化学在化妆品中的应用

化学动力学是一个应用非常广泛的科学领域，如何较准确地测定考古挖掘物的年代，是考古学家们需要解决的重要课题。自20世纪中叶以来，科学家用先进技术解决了这一问题，即用放射性碳测定年代的技术。

碳的同位素主要是稳定同位素12C ，13C 及具有放射性的14C 。

地球上的大气永恒地承受着穿透能力极强的宇宙线照射。这些射线来自于外层空间，它是由电子、中子和原子核组成的。大气与宇宙线间的重要反心之一是中子被大气中的氮-14捕获产生了放射性的碳-14和氢：

放射性的碳原子最终生成了14CO 2，它与普通的二氧化碳12CO 2（12C 在自然界

的丰度占碳总量的98.89%）在空气中混合。同位素碳-14蜕变放射出粒子（电子），其蜕变速率由每秒放射出的电子数来测定。蜕变为一级反应，其速率方程式为：

K 为一级反应速率系数；N 为所存在的14C 核的数目。蜕变的半衰期为5.73

×103年 k==1.21×10-4a -1

当植物进行光合作用吸收了CO 2的时候，14C 同位素进入了生物圈。动物吃了

植物，在新陈代谢中，又以CO 2的形式呼出碳-14.因而导致碳-14以多种形式参

与了碳在自然界中的循环。因反射蜕变减少了的14C 又不断地被大气中新产生的14C 补充着。在蜕变补充的过程中，建立了动平衡。因此14C 与12C 的比例在生命体内保持恒定。当植物或动物死亡之后，其中的碳-14不再得到补充。由于14C 蜕变过程没有终止，死亡了的生命中14C 所占的比例将减少。在煤、石油及其他地下含碳的材料中碳原子也发生着同样的变化。如多年之后的干尸（木乃伊）中核与活着人们的体内14C 与12C 的比例随着年代的增长成正比地减少。

H C n N 1114

61014

7+−→−+kN v =a 31073.5693

.0⨯

1955年，W ．P ．Libby （美国化学家）提出，这一事实能用于估算某特定样品在没有补充14C 的情况下，碳-14同位素已经蜕变的时间。

根据= k t ，可以写出=kt

时所存在的14C 核数；时所存在的14C 核数。

因为蜕变速率正比存在的14C 核数，上述方程可写作：

t= t=

若已知新（new ）、旧（old ）样品的蜕变速率v ，就能计算出t ，即旧样品的年龄。这种有独创性的技术是以极简单的概念为基础的。W ．F ．Libby 奠定了这一技术的基础，为此他荣获了1960年的Nobel 化学奖。

“碳-14测定年代法”的成功与否，取决于能精确地测量蜕变速率。在活着（new ）的生物体内14C ／12C 为1/1012,14C 的量如此之少，所用仪器的检测器对放射性蜕变要特别灵敏。对年代久远的样品来说，要达到较高的精确度就更加困难。尽管如此，这一技术已成为考古学中判断古生物年龄的重要方法，可以用来判断远离现在（1000-50000）年之久的生物化石、绘画和木乃伊等。

胶体化学 磺基琥珀酸酯类是一类低刺激性表面活性剂。一种棕榈酸磺基琥珀酸酯衍生物已在意大利投产,产品性能温和。它的特点是用价廉而又丰富的原料棕榈油来制备的。一种带支链的烷磷酸酯,例如α-己基庚基磷酸三乙醇铵,其性能更加温和。可作为皮肤清洁剂,即β-羟基烷基醚乙酸钠,其结构式如下:

这种表面活性剂,从酸性到碱性都可使用,具有泡沫高,持续性好,能在硬水中使用,安全性、生物降解性好的特点,且已面市。脂肪醇硫酸镁及醇醚硫酸镁具优良的发泡、清洁作用,属低刺激性表面活性剂。氨基酸表面活性剂是一类极温和的表面活性剂。

)()(ln

o A c A c N No ln N No k

ln 1old new v v a v v a ln 1021.11ln 1021.114'4--⨯=⨯

十二烷酰丙氨酸引起毛皮细胞炎症的刺激性极低,其皮肤渗透性比肥皂、十二烷基硫酸钠、椰油酰基甲基牛磺酸钠、椰油酰基羟乙基磺酸钠及单烷基磷酸酯的皮肤渗透性小,它是极为安全的,可以用于过敏性皮肤及受损皮肤的清洗。氨基酸表面活性剂也可看作是两性表面活性剂。

两性表面活性剂也是一类温和的表面活性剂。新一代的咪唑啉两性表面活性剂在产品质量方面有很大提高,对比新旧两种咪唑啉表面活性剂,可以看出新一代的咪唑啉的盐含量、乙醇酸盐含量、未反应的氯乙酸盐含量都低得多。因此,它的润湿时间、表面张力都比原来咪唑啉有较大的降低,对皮肤和眼的刺激性低,抗皮脂的发泡能力有较大提高。纯度极高的椰油酰胺丙基甜菜碱也由比利时的Ｅｒｏ-ｏ-Ｃｏｍｐｏｕｎｏｌ公司面市,氯乙酸含量小于10ｐｐｍ,酰胺含量小于0.5%。

有关醇醚醋酸甜菜碱、十二烷基二羟乙基甜菜碱、醇醚氧化胺、烷基二羟乙(丙)基氧化胺的合成及性能,包括表面张力、ｃｍｃ、湿润力、发泡性、透明度及粘度、对蛋白质的变性及生物降解性的文章常有报道。

烷基葡糖表面活性剂也是低刺激性的。其高级烷基及其酯类已由德国汉高公司系列化,其中有些是乳化剂。以葡糖胺和Ｎ-甲基葡糖胺为原料可以得到一系列阴、阳、非离子化合物。以脂肪酸和Ｎ-甲基葡糖胺酰化生成葡酰胺类多元醇表面活性剂,被认为是迄今为止文献中最优良的类型。

研究发现,直链Ｃ22烷基三甲基氯化铵油感性弱于Ｃ16～18单烷基季铵盐,而其调理性却好于Ｃ16～18单烷基季铵盐。特别是它对眼和皮肤的刺激性还小于Ｃ16～18的季铵盐,且乳化作用好,因而得到广泛应用。

直链性的单烷基季铵盐,其克拉夫特点(Ｋｒａｆｔｐｏｉｎｔ)高,即从胶态转变成液晶相温度高,因而在实际使用时,仍然不能充分发挥其作用和效果。从Ｃ10.12.14的醇制得古厄贝特醇,再制得带分支的烷基三甲基季铵盐,其结构式如下:

其中ｎ=10,12,14。