油水相斥，千古如此。千百年来，人们从这种相斥中获得了灵感，使油水分离技术、石版印刷术、超疏水性服饰材料等产品和技术相继应运而生。

　　难道说油与水就只能老死不相往来吗？其实，让油与水和谐相处并不是一个无解的问题。现在，被广泛使用的“双亲分子”就是让油与水和谐相处的重要“媒介”。为什么“双亲分子”能让油与水“化敌为友”？“双亲分子”能为我们的生活带来哪些精彩？

油水相斥，藏在“基因”里的“逻辑”

　　为什么油水相斥？我们通常所说的“相似者相溶”，意思是只有结构和性质相似的物质才能相互溶解。就拿水和油来说，由于它们具有不同的分子结构和物理性质，无法互溶也是情理之中的事情。

　　就分子结构来讲，水是由一个氧原子和两个氢原子组成的极性分子，氧原子带有较强的负电荷，而氢原子带有较弱的正电荷。这种不均匀的电荷分布导致了氢键的形成，使得水分子能够互相吸附而形成氢键网络，并使得水分子具有较高的表面张力和黏附力。

　　油是非极性分子，通常由碳氢化合物组成。由于这些油分子中没有明显的电荷不对称，因此其相互作用主要为范德华力，这种作用力要比氢键弱得多。基于这样的结构差异，水分子更倾向于与具有相似极性的分子相互作用，而对油类非极性分子是排斥的；而油分子的非极性特征也使其无法与水分子有效作用，从而使油水相斥成为一种常态。

　　就其物理性质而言，在一般条件下，油的密度要小于水，这就决定了油水混合时油会浮到水面上，而不是与水形成均匀的混合物。这种分层现象则更加凸显了油水之间的不相容性。

　　看来，油水相斥的根本原因在于结构方面的差异：与谁相容或相斥，是由刻在“基因”里的“逻辑”决定的。那么，如何让油与水和谐相处呢？

　　我们不妨从化学结构上寻求突破，比如把“亲水基因”和“疏水基因”（亲油）装到一个化合物当中，是不是就可以使其兼具亲水和亲油特征呢？事实上，在各个行业广泛应用的表面活性剂就是这样的一类“双亲分子”。

“双亲分子”的结构

　　“双亲分子”又被称为“两亲分子”或“双亲化合物”，属于表面活性剂物质。从构成上来说，“双亲分子”是一类同时含有亲水基团和亲油基团的化合物。

“双亲分子”，创造自然界的精彩

　　从生物学功能到工业化应用，“双亲分子”都占有极其重要的地位。由于具有独特的物理和化学特性，“双亲分子”不仅可以参与生物体内的许多生理过程，还在诸多行业获得了广泛的应用，极大地提升了我们的生活质量和品味。

　　就从生物体内的“双亲分子”说起吧。作为细胞膜的主要成分，磷脂对于维持细胞结构和功能具有重要的作用。实际上，磷脂就是一种“双亲分子”，其亲水基通常包含一个磷酸基团和一个含氮化合物（如胆碱等），这些基团使磷脂能够与水分子相互作用。其疏水基则通常由两个脂肪酸链构成，这些疏水链嵌入细胞膜可以形成一个疏水的内层，保护细胞内部免受外界环境的干扰。磷脂分子的两亲性结构提供了必要的通透性屏障，以支持各种生物学功能。

磷脂的分子结构

　　在自然界广泛存在的甾醇化合物，可以分为动物甾醇和植物甾醇两大类。甾醇也是一种“双亲分子”，在调节生物膜的流动性和通透性方面起着关键作用。甾醇的亲水基主要是羟基部分，而疏水基主要由固醇核和侧链构成。亲水基能够与周围的水分子形成氢键，使得甾醇分子能够与细胞膜中的水相环境相作用。疏水基团则可以通过范德华力与膜中的其他疏水分子相互作用，有助于增强膜的内部稳定性。

　　生物界的双亲分子还有很多，它们给我们带来了哪些启示呢？我们能否设计制造出结构独特、功能各异的“双亲分子”来造福人类呢？回答是肯定的！事实上，人类已经设计制造出了种类繁多、功能齐全的“双亲分子”大家族，使其在水性环境和脂性环境中表现得游刃有余，并为我们的生活创造更多的精彩。

何去何从，关键要看HLB参数

　　在“双亲分子”的大家族中，许多成员被应用于不同的生产和生活场景。虽然它们同属于表面活性剂大类，但它们的化学结构、物化性质、作用机制有所不同，自然就会有着不同的应用场合和名称。比如，虽然“双亲分子”具有亲水、亲油的特性，但是它们亲水、亲油的相对强弱不尽相同。在应用实践中，亲水、亲油平衡值（HLB）就是一个理解和应用表面活性剂的关键指标。

油水界面上的“双亲分子”

　　作为一个描述表面活性剂亲水性和亲油性平衡程度的重要参数，亲水、亲油平衡值最初由格里菲于1949年提出。他提出用HLB值来衡量非离子型表面活性剂亲水性和亲油性的相对强弱，并设定完全疏水的石蜡（无亲水基）的HLB值为0，完全亲水的聚乙二醇（无疏水基）的HLB值为20。因此，非离子型表面活性剂的HLB值的范围为0～20。此后，人们又将HLB数值化方法推广至离子型表面活性剂，并将十二烷基硫酸钠的HLB值定为40，因此离子型表面活性剂HLB值的范围为1～40。HLB值越高，表面活性剂越亲水；HLB值越低，则越亲油。

洗涤用品，我们身边的“常客”

　　“长安一片月，万户捣衣声。”洗衣自古有之，是人们生活中的一项重要活动。不过古人的“捣衣”，只不过是洗衣过程中的一道工序而已。“捣衣”的意义在于为衣物提供一个机械作用，这与现代洗衣机的转动有异曲同工之妙。而去除衣物上的油污靠的是表面活性剂，也就是我们所说的“双亲分子”。

　　有人说，古代没有洗涤剂不也照样洗衣吗？古代虽然没有现代意义上的洗涤剂，但并不意味着没有原始的天然活性剂。其实，古人也在实践中因地制宜地使用了一些洗涤剂进行洗衣。比如，在某些地区，人们选用肥皂草和皂树的根或果实来提取天然皂，并进行衣物洗涤。天然皂就是一类表面活性剂，因其同时含有亲水基和亲油基而具有清洁作用。

　　天然皂的亲油基主要由长链脂肪酸构成，这些长链脂肪酸在化学结构上具有非极性特征，使得它们能够与油脂和污垢中的非极性成分相容。天然皂的亲水基通常为羧酸钠或羧酸钾等成分，能够与水分子形成氢键而增强其水溶性。

　　当天然皂溶解在水中时，其亲油基会与水介质中的油脂及污垢相互作用而将其包围起来，借助水的力量把亲油基包围的污垢带走而完成清洁过程。

　　现代生活中的洗涤剂品种之多、功能之全，远非昔日能比。洗涤剂的主要成分为表面活性剂、助洗剂和添加剂等，其中的表面活性剂是其核心成分。表面活性剂分子中的疏水基团会与油污结合，而亲水基团则与水分子结合，从而使油污从被清洗衣物上脱离并悬浮在水中。通常洗涤剂的HLB值较高（约13～16），主要是增强其亲水性，有助于油脂和污渍的去除。

洗涤剂的泡沫效应

　　诞生于20世纪30年代的十二烷基苯磺酸钠，无疑是洗涤剂行业发展的一个重要里程碑。十二烷基苯磺酸钠在现代洗涤剂产品中占有重要的地位，它不仅开启了合成洗涤剂大规模生产的新纪元，还为现代洗涤剂产品的进化奠定了基础。作为一种阴离子表面活性剂，十二烷基苯磺酸钠具有良好的洗涤能力，泡沫比较丰富，生物降解性也较好。

　　十二烷基苯磺酸钠不仅被用于家用清洗和工业清洗，还被用作抗静电剂、乳化剂和分散剂等；不仅在洗涤剂市场上表现出色，还被广泛应用于纺织工业、日化工业、环境保护以及农业生产等诸多领域。

泡起泡落，“魔变”背后的 诉求

　　作为一类多相分散体，泡沫由气体（分散相）在液体或固体（连续相）中分散而形成。其中，气体在液体中的分散是基础，这可以通过物理搅拌、振动或者化学反应等来实现。当然，“双亲分子”也直接影响着泡沫的起落。

　　要知道，泡沫也有两面性。比如，泡沫在食品中的地位非常特殊，不仅影响外观还会影响口感，像啤酒、香槟酒、冰淇淋、充气糖果等都需要泡沫来“捧场”。然而，某些产品的生产工艺中会不可避免地产生泡沫，不仅影响生产过程的效率，还影响设备的使用寿命。因此，有时我们又需要消除泡沫的影响。那么，影响泡沫起落的“双亲分子”有哪些呢？

　　起泡剂 起泡剂是一类能降低水的表面张力从而形成泡沫的表面活性剂。起泡剂特殊的分子结构使其既有亲水的特性也有疏水的特性，当其吸附在空气或气体与液体的界面上时就会形成泡沫。起泡剂分子中的亲水基和疏水基的比例和特性，决定了起泡能力以及泡沫的稳定性。

　　在许多工业领域，这些稳定的泡沫具有不可或缺的重要作用，如矿物浮选、污水处理、食品加工、消防灭火和石油开采等，都需要借助泡沫来提高生产效率、降低生产成本。如在矿物浮选中，起泡剂能够提高有用矿物的回收率，并减少化学品的用量；在消防领域，起泡剂快速形成的泡沫层能够覆盖住燃料，从而达到隔绝空气、扑灭火灾的目的。

　　稳泡剂 稳泡剂是用于增强和延长泡沫稳定性的一类表面活性物质。可以利用稳泡剂来提高泡沫的稳定性，从而达到延长泡沫寿命的目的。例如，在消防灭火中，鉴于泡沫层在隔绝火源空气中的重要地位，稳泡剂的应用至关重要。在洗涤剂中添加一定量的稳泡剂，则可以产生丰富的泡沫效果，这对于提高洗涤效果和改善用户体验具有重要的意义。在油田开发中合理使用稳泡剂，不仅可以提高原油的采收率，还可以通过稳定泡沫来减少油井中的水含量。食品工业中，在制作面包、蛋糕等烘焙食品时通常也会使用稳泡剂，从而使面团中的气泡均匀稳定，赋予产品细腻的质地和良好的口感。在混凝土和石膏等建筑材料的生产过程中，使用稳泡剂可以提高泡沫的均匀性和稳定性，从而提高产品的轻质化水平以及隔热隔音效果。

消防泡沫灭火

　　消泡剂 消泡剂是一种用于降低和防止液体中泡沫形成的表面活性剂。泡沫的存在有其消极的一面，如在纺织印染、废水处理、食品加工、制药工业、造纸工业、发酵工业、化妆品工业以及洗涤剂生产等行业，泡沫的存在往往会影响生产效率和产品质量。合理使用消泡剂可以降低液体的表面张力，从而破坏和抑制泡沫的形成，进而提高生产效率和产品质量。

似曾相识，换了马甲的“双亲分子”

　　在生产和生活中，我们都离不开“双亲分子”。然而，由于它们往往被披上了不同的“马甲”，我们尽管与其朝夕相伴却浑然不知。让我们一起走进带着马甲的“双亲分子”世界，去一睹它们别样的风采。

　　从饮食中的冰淇淋到奶油蛋糕，从日常生活中的洗漱品到洗涤制剂，从保健用品中的护肤品到美容产品……“双亲分子”在我们生活中几乎无处不在。在工业、农业、医药、环保、石油等诸多行业，“双亲分子”的应用也十分广泛。不同的应用场合，“双亲分子”往往都有特定的名称。

奶油蛋糕

　　乳化剂 乳化剂被广泛应用于食品工业、化妆品工业、化学工业，用以提高产品的稳定性和质感。乳化剂能够改善乳化体系中各构成相之间的表面张力，从而形成均匀的分散体或乳化体。在食品工业中，乳化剂是极其重要的食品添加剂，在焙烤类、饮料类、甜品类等食品中都有 应用。

　　破乳剂 破乳剂主要用于破坏乳液的稳定性，促使乳液分离成水相和油相。破乳剂在石油化工、污水处理和食品加工等行业中的应用十分广泛。破乳剂分子具有的亲水和亲油基团，能够对抗乳液中的表面活性剂，从而减少乳滴的表面电荷和界面张力，达到油与水分离的目的。

　　抗静电剂 抗静电剂主要用于减少或消除物体表面的静电，以降低火灾和爆炸的风险。抗静电剂通常在塑料工业、纤维工业、石油工业和电子工业中应用广泛。抗静电剂通常含有亲水基团和亲油基团，亲水基团吸附空气中的水分可以形成导电层，有助于静电的泄漏。抗静电剂在塑料工业中可防止吸尘和电击，在纺织工业中可提高纺织纤维的舒适性，在石油工业中可降低火灾和爆炸的风险，在电子行业中可使敏感电子元件免受静电损害。

　　分散剂 分散剂是一类用于促进物质分散稳定性的“双亲分子”，在染料工业、涂料工业、陶瓷工业、石油开采、农药工业、造纸工业等行业中应用广泛。分散剂的主要作用是提高物质的分散性、稳定性和加工性，有助于提升产品的性能和质量。分散剂通常具有特定的亲水和疏水基团，从而被吸附在物质颗粒的表面，防止颗粒之间的聚集。当然，分散剂还可以通过静电排斥等效应来维持分散体系的稳定性。

　　令人青睐的“双亲分子”以其独特的性能在我们的日常生活和现代工业体系中扮演了极其重要的角色。如今，“双亲分子”不但已渗透到我们日常生活中诸如洗涤剂、化妆品、食品、医疗药品等消费之中，而且在纺织、农业、环保、材料、造船、土建、采矿等行业大显身手。

　　未来，“双亲分子”前途光明，但也面临诸多挑战。只有在绿色化、环保性、高性能、可持续的道路上不断取得新突破，“双亲分子”才能抢占生物医药、纳米技术、智能材料等前沿阵地，从而为人类生活创造更多的精彩。

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