หลักการพื้นฐานของการเกิดฟอง การทำอิมัลซิไฟเออร์ และการทำให้สารลดแรงตึงผิวเปียก

2022-07-17 18:21:21

สารลดแรงตึงผิวสามารถล้าง ทำให้เป็นอิมัลชัน เกิดฟอง เปียก แช่ และกระจายตัวได้ และปริมาณของสารลดแรงตึงผิวมีน้อย (โดยทั่วไปคือไม่กี่เปอร์เซ็นต์ถึงสองสามในพัน) ใช้งานง่าย ปลอดสารพิษ และไม่กัดกร่อน เป็นผลิตภัณฑ์เคมีในอุดมคติ ดังนั้นจึงมีการนำไปใช้ที่สำคัญในการผลิตและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ที่ความเข้มข้นเดียวกัน ส่วนประกอบที่ไม่มีขั้วของสารลดแรงตึงผิวจะมีขนาดใหญ่ และกิจกรรมพื้นผิวมีความแข็งแรง นั่นคือในบรรดาความคล้ายคลึงกัน กิจกรรมพื้นผิวที่มีอะตอมของคาร์บอนมากกว่านั้นยิ่งใหญ่กว่า อย่างไรก็ตาม เมื่อโซ่คาร์บอนยาวเกินไป ก็จะไม่มีคุณค่าในทางปฏิบัติเนื่องจากมีความสามารถในการละลายน้ำต่ำ

คำว่า surfactant มาจากพื้นผิวภาษาอังกฤษ จริงๆ แล้วมันคือการควบแน่นของวลีสารออกฤทธิ์ที่พื้นผิว นอกจากนี้ยังมีชื่อเรียกว่าเทนไซด์ สารที่สามารถลดแรงตึงผิวของของเหลวได้อย่างมากโดยการเติมในปริมาณเล็กน้อย เรียกรวมกันว่าสารลดแรงตึงผิว ในมุมมองของสถาบันวิจัยทางวิทยาศาสตร์ กิจกรรมบนพื้นผิวมีไว้สำหรับของเหลวจำเพาะ ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึงน้ำ ปลายด้านหนึ่งของสารลดแรงตึงผิวคือสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนที่ไม่มีขั้ว (กลุ่มไฮโดรคาร์บอน) ซึ่งมีความสัมพันธ์กับน้ำน้อยมาก และมักเรียกว่ากลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ อีกด้านคือหมู่ขั้ว (เช่น - Oh, -cooh, -nh2, -so3h เป็นต้น) ซึ่งมีความสัมพันธ์กับน้ำมาก จึงเรียกว่ากลุ่มที่ชอบน้ำ ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า "โมเลกุลแอมฟิฟิลิก" (โมเลกุลไลโปฟิลิกที่ชอบน้ำ) เพื่อให้เกิดความเสถียร สารลดแรงตึงผิวสามารถละลายในน้ำได้สองวิธี

1. ชั้นเดียวจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของเหลว

หมู่ที่ชอบน้ำจะถูกปล่อยทิ้งไว้ในน้ำ และหมู่ที่ไม่ชอบน้ำจะถูกขยายออกไปในอากาศเพื่อลดการปฏิเสธ แรงผลักระหว่างหมู่ที่ไม่ชอบน้ำและโมเลกุลของน้ำเทียบเท่ากับการทำให้โมเลกุลของน้ำบนพื้นผิวถูกผลักออกไปด้านนอก ซึ่งขัดขวางการดึงโมเลกุลของน้ำบนพื้นผิวเข้าด้านใน แม้ว่าแรงตึงผิวของน้ำจะลดลงก็ตาม นี่คือหลักการพื้นฐานของการเกิดฟอง การทำอิมัลชัน และทำให้สารลดแรงตึงผิวเปียก ในระบบน้ำมัน-น้ำ โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวจะถูกดูดซับบนส่วนต่อประสานระหว่างน้ำมันกับน้ำ และกลุ่มขั้วจะถูกแทรกเข้าไปในน้ำ ในขณะที่ชิ้นส่วนที่ไม่มีขั้วจะเข้าสู่น้ำมันและจะถูกวางทิศทางที่ส่วนต่อประสาน สิ่งนี้จะสร้างความตึงเครียดระหว่างเฟสน้ำมันและน้ำ และลดความตึงเครียดระหว่างน้ำมันกับน้ำ คุณสมบัตินี้มีอิทธิพลสำคัญต่อการใช้สารลดแรงตึงผิวในวงกว้าง

2. สร้างไมเซลล์

ไมเซลล์อาจเป็นทรงกลมหรือหลายชั้นก็ได้ หมู่ที่ไม่ชอบน้ำจะถูกซ่อนอยู่ภายในไมเซลล์ และหมู่ที่ชอบน้ำจะถูกเปิดเผยให้มากที่สุด ถ้ากลุ่มขั้วโลกแสดงด้วยทรงกลม และกลุ่มที่ไม่มีขั้วที่ไม่ชอบน้ำจะแสดงด้วยคอลัมน์ แสดงว่าชั้นโมโนเลเยอร์และไมเซลล์ หากมีน้ำมันที่ไม่ละลายน้ำ (คำทั่วไปสำหรับของเหลวอินทรีย์ที่ไม่ละลายน้ำ) ในสารละลาย พวกมันสามารถเข้าสู่ศูนย์กลางของไมเซลล์ทรงกลมและชั้นที่อยู่ระหว่างไมเซลล์และละลายได้ สิ่งนี้เรียกว่าการละลายของสารลดแรงตึงผิว