ผลของความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีไอออนิกต่อจุดขุ่นมัว

2022-07-27 00:33:44

โดยทั่วไป จุดขุ่นมัวของสารละลายในน้ำของสารลดแรงตึงผิวสามารถบ่งบอกถึงความสามารถของหมู่ที่ชอบน้ำในการสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำ ที่ความเข้มข้นเดียวกัน ยิ่งสายโซ่ EO ของสารลดแรงตึงผิวที่ไม่มีไอออนิกยาวเท่าไร จุดขุ่นของสารละลายที่เป็นน้ำก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น สาเหตุหลักมาจากห่วงโซ่ EO สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำได้ ยิ่งสายโซ่ EO ยาวเท่าไร พันธะไฮโดรเจนก็จะยิ่งก่อตัวขึ้น และต้องใช้พลังงานมากขึ้นเพื่อทำลายพันธะไฮโดรเจนเหล่านี้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้อุณหภูมิที่สูงขึ้นเพื่อทำลายความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างสารลดแรงตึงผิวและโมเลกุลของน้ำโดยสิ้นเชิง โดยทั่วไป เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวเพิ่มขึ้น จุดขุ่นมัวจะลดลงก่อนแล้วจึงเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้ตามมุมมองที่ว่ารูปร่างของไมเซลล์เปลี่ยนแปลงไปตามความเข้มข้นในสารละลายที่เป็นน้ำ ก่อนที่จุดขุ่นมัวจะถึงค่าต่ำ ความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวที่เพิ่มขึ้นมีแต่จะเพิ่มจำนวนไมเซลล์ ความน่าจะเป็นที่จะชนกัน และเพิ่มความเป็นไปได้ที่จะรวมตัวกัน ดังนั้นจึงทำให้เกิดการแยกตัวจากเฟสน้ำและลดจุดขุ่นได้ง่าย จากนั้น รูปร่างของไมเซลล์เริ่มเปลี่ยน จากทรงกลมไปเป็นรูปแท่ง รัศมีการหมุนของอนุภาคไมเซลล์เพิ่มขึ้น ความหนืดของสารละลายเพิ่มขึ้น และความน่าจะเป็นที่ไมเซลล์จะบรรจบกันลดลงอย่างมาก ส่งผลให้จุดเมฆเพิ่มขึ้น

การเติมสารลดแรงตึงผิวไอออนิกจะเพิ่มจุดขุ่นของสารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิก เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวที่เติมถูกคงที่ ยิ่งความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิกยิ่งต่ำ ความหนาแน่นประจุของส่วนผสมที่เกิดจากทั้งสองก็จะยิ่งสูงขึ้น แรงผลักระหว่างไมเซลล์ก็จะยิ่งมากขึ้น และจุดขุ่นมัวก็จะยิ่งสูงขึ้น ภายใต้ความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิกที่ความเข้มข้นเท่ากัน เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวไอออนิกที่เติมเพิ่มขึ้น จุดขุ่นมัวทั่วไปก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน นี่เป็นเพราะการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นประจุบนพื้นผิวของไมเซลล์ ดังนั้น ความหนาแน่นประจุของไมเซลล์ผสมที่เกิดจากสารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิกและสารลดแรงตึงผิวไอออนิกจะเป็นตัวกำหนดจุดขุ่นมัว ยิ่งความหนาแน่นของประจุสูง จุดเมฆก็จะยิ่งสูงขึ้น

อิทธิพลของสารลดแรงตึงผิว เช่น แอลกอฮอล์และกรดอินทรีย์ต่อจุดขุ่นมัวก็เป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของปัจจัยสองประการเช่นกัน กลุ่มแอลกอฮอล์ที่ชอบน้ำสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับน้ำได้ ซึ่งจะจำกัดการเกิดไมเซลล์ของสารลดแรงตึงผิวและเพิ่มจุดขุ่นมัว ในเวลาเดียวกัน แอลกอฮอล์ละลายได้ในชั้นผิวสัมผัสและชั้นกั้นของไมเซลล์ ก่อให้เกิดพันธะไฮโดรเจนกับน้ำ เพิ่มปริมาณน้ำทั้งหมดของไมเซลล์ และยังเพิ่มจุดขุ่นมัวอีกด้วย แอลกอฮอล์ละลายได้ในชั้นกั้น กลุ่มที่ชอบน้ำอยู่ใกล้กับหัวขั้วของสารลดแรงตึงผิว และการขัดขวางช่องว่างและการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนกับอีเทอร์จะลดความสามารถในการให้ความชุ่มชื้นของสารลดแรงตึงผิว และลดจุดขุ่นมัว

เมทานอลและเอทานอลมีโซ่คาร์บอนสั้นและมีความสามารถในการละลายน้ำสูง ส่วนใหญ่จะละลายได้ในน้ำในสารละลายไมเซลล์ และบางส่วนถูกดูดซับบนส่วนต่อประสานของไมเซลล์และชั้นกั้น จึงเพิ่มจุดขุ่นมัว สำหรับแอลกอฮอล์ที่มีเลขคาร์บอนมากกว่า 4 ความสามารถในการชอบน้ำของแอลกอฮอล์นั้นไม่ดี และส่วนใหญ่จะละลายได้ในชั้นกั้น ซึ่งจะทำให้จุดขุ่นมัวลดลง สำหรับโพลีออล เช่น เอทิลีนไกลคอล กลีเซอรอล กลูโคส ฯลฯ ยิ่งมีไฮดรอกซิลมากเท่าไร การสร้างพันธะไฮโดรเจนด้วยพันธะอีเทอร์ของสารลดแรงตึงผิวก็จะยิ่งลดระดับความชุ่มชื้นและจุดขุ่นมัวของพวกมันได้ง่ายขึ้น