Có hai đặc điểm trái ngược nhau trong cấu trúc phân tử của chất hoạt động bề mặt

2022-07-12 17:32:33

Chất hoạt động bề mặt là chất hòa tan và tập trung trên bề mặt chất lỏng hoặc bề mặt tiếp xúc giữa chất lỏng và vật thể không thể trộn lẫn. Các phân tử của nó có thể hấp phụ hai chất có tính chất khác nhau. Chất hoạt động bề mặt có thể được chia thành hòa tan trong dầu (như axit oleic, axit dầu mỏ, axit dầu mỏ hoa vàng, v.v.) và hòa tan trong nước (như xà phòng).

Chất hoạt động bề mặt thường hòa tan trong hầu hết các chất lỏng, nhưng độ hòa tan của chúng không cao. Điều này là do nó có cấu trúc phân cực và không phân cực cân bằng. Một phần của phân tử được hòa tan trong dung dịch phân cực, phần còn lại ở dạng chất lỏng không phân cực. Nói cách khác, có hai đặc điểm trái ngược nhau trong cấu trúc phân tử của chất hoạt động bề mặt: đầu alkyl có ái lực với dầu, trong khi đầu cực có ái lực với nước. Do đó, phân tử này được sắp xếp gọn gàng trên bề mặt phân cách của hai môi trường khác nhau nhưng liền kề nhau, chẳng hạn như bề mặt tiếp xúc giữa dầu và sắc tố, hoặc bề mặt giữa hai chất lỏng không hòa tan lẫn nhau.

Trong hóa học keo, tỷ lệ tổng diện tích bề mặt trên tổng thể tích của pha phân tán rắn được ghi là diện tích bề mặt riêng của pha phân tán rắn. Do các hạt sắc tố rất nhỏ nên diện tích bề mặt riêng của nó khá lớn. Ví dụ, đường kính của hạt cacbon đen là khoảng 0,1nm. Nếu có 1015 hạt cacbon đen trên một cm khối mực, diện tích bề mặt riêng của các hạt cacbon đen ở dạng pha phân tán trong mực có thể đạt tới 6x105cm-1. Diện tích bề mặt riêng của pha phân tán lớn và các hạt pha phân tán sẽ có năng lượng tự do bề mặt riêng lớn. Hệ thống không ổn định và hiệu suất vĩ mô là sự ngưng tụ và lắng đọng của các hạt pha phân tán.

Tuy nhiên, trong trường hợp bình thường, hiện tượng này không xảy ra do các hạt sắc tố trong mực có lớp vỏ bảo vệ. Luôn có một số chất hoạt động bề mặt như axit béo tự do cao hơn và rượu trong mực. Các chất hoạt động bề mặt này được sắp xếp theo hướng xung quanh các hạt sắc tố để tạo thành lớp vỏ rắn, sao cho các hạt không thể tiếp xúc với kết tủa ngưng tụ.