1. Tensiune superficială
Forța de contracție a lungimii unității arbitrare a suprafeței lichide se numește tensiune superficială, iar unitatea este N • m-1.
2, suprafață activă și tensioactiv
Proprietatea care poate reduce tensiunea superficială a unui solvent se numește activitate de suprafață, iar substanța cu activitate de suprafață se numește substanță activă de suprafață.
Substanțele active de suprafață care pot asocia molecule într-o soluție apoasă și formează asociații, cum ar fi micelele, au o activitate de suprafață ridicată și au, de asemenea, funcții de umectare, emulsionare, spumare și spălare, se numesc surfactanți.
3. Caracteristicile structurii moleculare a agenților tensioactivi
Surfactanții sunt compuși organici cu structuri și proprietăți speciale. Acestea pot schimba semnificativ tensiunea interfațială între două faze sau tensiunea de suprafață a unui lichid (de obicei apă). Au proprietăți de umectare, spumare, emulsionare și spălare.
În ceea ce privește structura, surfactanții au o caracteristică comună, adică molecula conține două grupuri de proprietăți diferite, un capăt este o grupă nepolară cu lanț lung, care este solubil în ulei, dar nu în apă, așa-numitul hidrofob grupuri sau grupări hidrofobe, astfel de grupări hidrofobe sunt în general hidrocarburi cu lanț lung și uneori fluor organic, silicon, fosfor organic, lanțuri organice de staniu și așa mai departe. Celălalt capăt este o grupare solubilă în apă, adică o grupare hidrofilă sau o grupare hidrofilă. Grupul hidrofil trebuie să fie suficient de hidrofil pentru a se asigura că întregul surfactant este solubil în apă și are solubilitatea necesară. Deoarece agenții tensioactivi conțin grupe hidrofile și hidrofobe, aceștia sunt solubili în cel puțin o fază a fazei lichide. Această natură hidrofilă și lipofilă a unui agent tensioactiv se numește amfifil.
4. Tipuri de surfactanți
Surfactantul este o moleculă amfifilă atât cu grupări hidrofobe cât și hidrofile. Grupele hidrofobe ale tensioactivilor sunt în general compuse din hidrocarburi cu lanț lung, cum ar fi grupele alchil cu catenă dreaptă C8 până la C20, grupele alchil cu catenă ramificată C8 până la C20, grupări alchilfenil (numărul de atomi de alchil carbon este de 8 la 16) etc. . Diferența dintre grupările hidrofobe este în principal modificarea structurală a lanțului hidrocarburilor, diferența este mică și există mai multe tipuri de grupări hidrofile, astfel încât proprietățile tensioactivilor sunt în principal legate de mărimea și forma grupărilor hidrofobe. Este, de asemenea, legat de grupele hidrofile. Structura grupului hidrofil se schimbă mai mult decât grupa hidrofobă, astfel încât clasificarea agenților tensioactivi este, în general, bazată pe structura grupării hidrofile. Această clasificare se bazează pe dacă gruparea hidrofilă este ionică și este împărțită în anionici, cationici, nonionici, zwitterionici și alte tipuri speciale de surfactanți.
5. Caracteristicile soluției apoase tensioactive
① adsorbția agentului tensioactiv pe interfață
Moleculele tensioactive au grupe lipofile și hidrofile și sunt molecule amfifile. Apa este un lichid puternic polar. Atunci când un agent tensioactiv este dizolvat în apă, grupele sale hidrofile sunt solubile în apă datorită hidrofilicității și fazei apei, pe baza principiilor polarității și repulsiei similare. Faza se respinge și părăsește apa. Ca urmare, moleculele (sau ionii) tensioactivi sunt adsorbiți pe interfața celor două faze, ceea ce reduce tensiunea interfațială între cele două faze. Cu cât moleculele (sau ionii) mai tensioactivi sunt adsorbiți pe interfață, cu atât scade tensiunea interfațială.
Ome Unele proprietăți ale membranei de adsorbție
Presiunea de suprafață a membranei de adsorbție: agentul tensioactiv este adsorbit pe interfața gaz-lichid pentru a forma o membrană de adsorbție. De exemplu, dacă pe interfață este plasat un plutitor mobil fără frecare, membrana de adsorbție este împinsă de-a lungul suprafeței soluției de către plutitor, iar membrana generează o presiune pe plutitor. Această presiune se numește presiune de suprafață.
Vâscozitate de suprafață: Ca și presiunea de suprafață, vâscozitatea de suprafață este o proprietate expusă de filmele moleculare insolubile. Suspendă un inel de platină cu un fir subțire de metal, face ca planul său să contacteze suprafața apei a chiuvetei, roti inelul de platină, inelul de platină este împiedicat de vâscozitatea apei, iar amplitudinea scade treptat. Pe baza acestui lucru, vâscozitatea suprafeței poate fi măsurată prin întâi pe suprafața apei pure. Un experiment a fost efectuat pentru a măsura atenuarea amplitudinii și apoi a măsura atenuarea după formarea filmului de suprafață. Vâscozitatea filmului de suprafață a fost obținută din diferența dintre cele două.
Vâscozitatea suprafeței este strâns legată de fermitatea filmului de suprafață. Deoarece pelicula de adsorbție are presiune de suprafață și vâscozitate, trebuie să fie elastică. Cu cât presiunea de suprafață este mai mare și vâscozitatea filmului de adsorbție este mai mare, cu atât modulul său elastic este mai mare. Modulul elastic al foliei de adsorbție a suprafeței are o semnificație mare în procesul de stabilizare.
③ Formarea micelelor
Soluția diluată de surfactant de reniu respectă regulile urmate de soluția ideală. Cantitatea de adsorbție de agent tensioactiv pe suprafața soluției crește odată cu creșterea concentrației soluției. Când concentrația atinge sau depășește o anumită valoare, cantitatea de adsorbție nu mai crește. Aceste molecule surfactante excesive sunt dezordonate în soluție, sau cumva Există un mod regulat. Practica și teoria au arătat că formează asociații în soluție, care se numesc micelele.
Concentrație micelară critică: Concentrația minimă a unui agent tensioactiv pentru a forma micelele într-o soluție se numește concentrație critică de micelă.
④ cmc valoarea surfactanților comuni.
6. Echilibrul hidrofil-lipofil
HLB este o prescurtare a echilibrului lipofil hidrofil și reprezintă valoarea de echilibru hidrofil-lipofil a grupului hidrofil și a grupului lipofil al agentului tensioactiv, adică valoarea HLB a agentului tensioactiv. O valoare mare HLB indică faptul că molecula este puternic hidrofilă și slab lipofilă; în caz contrar, lipofilicitatea este puternică, iar hidrofilicitatea este slabă.
①Recesibilitatea valorii HLB
Valoarea HLB este o valoare relativă, deci la stabilirea valorii HLB, ca standard, valoarea HLB a ceară de parafină fără proprietate hidrofilă este specificată ca 0, iar valoarea HLB a lauril sulfatului de sodiu cu solubilitate puternică în apă este de 40. Prin urmare, valoarea HLB a agentului tensioactiv este, în general, în intervalul de la 1 la 40. În general, emulgatorii cu o valoare HLB mai mică de 10 sunt lipofili, în timp ce emulgatorii mai mari de 10 sunt hidrofili. Prin urmare, punctul de cotitură de la lipofilicitate la hidrofilicitate este de aproximativ 10.
7.Emulsificare și solubilizare
Două tipuri de lichide insolubile reciproc, unul este format din microparticule (picături sau cristale lichide) dispersate în celălalt se numește emulsie. Deoarece produsul interfațial al celor două lichide crește la formarea emulsiei, acest sistem este instabil termodinamic. Pentru a stabiliza emulsia, trebuie să fie adăugată o a treia componentă, un emulgator pentru a reduce energia interfațială a sistemului. Emulgatorii sunt tensioactivi a căror funcție principală este să acționeze ca un lapte. Faza în care există picăturile în emulsie se numește faza dispersată (sau faza internă, faza discontinuă), iar cealaltă fază conectată într-o bucată se numește mediu de dispersie (sau faza externă, fază continuă).
M Emulsii și emulsii
Emulsie obișnuită, o fază este apa sau soluția apoasă, iar cealaltă fază este materia organică nemiscibilă în apă, cum ar fi uleiul și ceara. Emulsiile formate din apă și ulei pot fi împărțite în două tipuri în funcție de dispersia lor: uleiurile sunt dispersate în apă pentru a forma emulsii ulei în apă, care este exprimată în O / W (ulei / apă): forme apă-în-ulei Emulsia apă în ulei este exprimată în W / O (apă / ulei). În plus, este de asemenea posibil să se formeze emulsii cu componente multiple apă-în-ulei-în-apă W / O / W și ulei în apă-în-ulei O / W / O.
Emulgatorii stabilizează emulsiile prin reducerea tensiunii interfațiale și formarea unui film de interfață monomolecular.
Cerințe pentru emulgatori în emulsificare: a: emulsionatorul trebuie să fie capabil să adsorbe sau să se îmbogățească la interfața celor două faze pentru a reduce tensiunea interfațială; b: emulgatorul trebuie să ofere particulelor o încărcare și să provoace repulsia electrostatică între particule, sau în jurul particulelor se formează o peliculă de protecție stabilă, foarte vâscoasă. Prin urmare, substanțele utilizate ca emulgatori trebuie să aibă grupuri amfifile pentru a efectua emulsificarea. Surfactanții pot îndeplini această cerință.
② Metoda de preparare a emulsiei și factori care afectează stabilitatea emulsiei
Există două metode de preparare a emulsiilor: una este de a utiliza metode mecanice pentru a dispersa lichidele ca particule fine într-un alt lichid, care este utilizat mai ales în industrie pentru prepararea emulsiilor; cealaltă este dizolvarea lichidelor într-o stare moleculară În alt lichid, este apoi agregată corespunzător pentru a forma o emulsie.
Stabilitatea emulsiei se referă la capacitatea de a rezista agregării particulelor care duce la separarea fazelor. Emulsiile sunt sisteme instabile termodinamic cu energie liberă mare. Prin urmare, așa-numita stabilitate a emulsiei se referă de fapt la timpul necesar pentru ca sistemul să ajungă la echilibru, adică timpul necesar pentru separarea unui lichid în sistem.
