Nguyên tắc cơ bản của việc tạo bọt, nhũ hóa và làm ướt chất hoạt động bề mặt

2022-07-17 18:21:21

Chất hoạt động bề mặt có thể rửa, nhũ hóa, tạo bọt, làm ướt, ngâm và phân tán, và lượng Chất hoạt động bề mặt rất nhỏ (thường từ vài phần trăm đến vài phần nghìn). Nó rất dễ vận hành, không độc hại và không bị ăn mòn. Là sản phẩm hóa học lý tưởng nên có ứng dụng quan trọng trong sản xuất và nghiên cứu khoa học. Ở cùng nồng độ, thành phần không phân cực của Chất hoạt động bề mặt lớn và hoạt động bề mặt của nó rất mạnh. Nghĩa là, trong số các chất tương đồng, hoạt động bề mặt có nhiều nguyên tử carbon hơn sẽ lớn hơn. Tuy nhiên, khi chuỗi carbon quá dài thì nó không có giá trị thực tiễn vì độ hòa tan trong nước thấp.

Từ chất hoạt động bề mặt xuất phát từ bề mặt tiếng Anh. Nó thực chất là sự cô đọng của cụm từ chất hoạt động bề mặt. Nó còn có tên gọi là tenside. Những chất có thể làm giảm đáng kể sức căng bề mặt của chất lỏng bằng cách thêm một lượng nhỏ được gọi chung là chất hoạt động bề mặt. Theo quan điểm của các tổ chức nghiên cứu khoa học, hoạt động bề mặt của chúng là dành cho một chất lỏng cụ thể, thường là nước. Một đầu của chất hoạt động bề mặt là chuỗi hydrocarbon không phân cực (nhóm hydrocarbon), có rất ít ái lực với nước và thường được gọi là nhóm kỵ nước; Đầu còn lại là nhóm cực (như -Oh, -cooh, -nh2, -so3h, v.v.), có ái lực lớn với nước nên gọi là nhóm ưa nước, thường gọi là "phân tử amphiphilic" (phân tử ưa nước lipophilic). Để đạt được sự ổn định, chất hoạt động bề mặt có thể được hòa tan trong nước theo hai cách

1. Một lớp đơn được hình thành trên bề mặt chất lỏng.

Nhóm ưa nước được giữ lại trong nước và nhóm kỵ nước được đưa ra không khí để giảm sự đào thải. Lực đẩy giữa các nhóm kỵ nước và phân tử nước tương đương với việc làm cho các phân tử nước trên bề mặt chịu lực đẩy ra ngoài, chống lại lực hút vào trong của các phân tử nước trên bề mặt, ngay cả khi sức căng bề mặt của nước giảm. Đây là nguyên tắc cơ bản của việc tạo bọt, nhũ hóa và làm ướt chất hoạt động bề mặt. Trong hệ thống dầu-nước, các phân tử chất hoạt động bề mặt sẽ được hấp phụ trên bề mặt phân cách dầu-nước, và các nhóm phân cực sẽ được đưa vào trong nước, trong khi các phần không phân cực sẽ đi vào dầu và được định hướng tại bề mặt phân cách. Điều này tạo ra sức căng giữa pha dầu-nước và làm giảm sức căng bề mặt giữa dầu và nước. Tính chất này có ảnh hưởng quan trọng đến việc ứng dụng rộng rãi các chất hoạt động bề mặt.

2. Hình thành "mixen".

Các mixen có thể có dạng hình cầu hoặc dạng lớp. Các nhóm kỵ nước được ẩn bên trong các mixen và các nhóm ưa nước được bộc lộ càng nhiều càng tốt. Nếu nhóm cực được biểu thị bằng một hình cầu và nhóm không phân cực kỵ nước được biểu thị bằng một cột thì đó là các lớp đơn lớp và các mixen. Nếu có các loại dầu không tan trong nước (thuật ngữ chung cho chất lỏng hữu cơ không tan trong nước) trong dung dịch, chúng có thể đi vào tâm của các mixen hình cầu và lớp xen kẽ của các mixen xếp lớp và hòa tan. Điều này được gọi là sự hòa tan của chất hoạt động bề mặt.