โครงสร้างโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวมีลักษณะตรงกันข้ามสองประการ

2022-07-12 17:32:33

สารลดแรงตึงผิวเป็นสารที่ละลายน้ำได้และมีความเข้มข้นบนพื้นผิวของของเหลวหรือส่วนต่อระหว่างของเหลวกับวัตถุที่ผสมไม่ได้ โมเลกุลของมันสามารถดูดซับสารสองชนิดที่มีคุณสมบัติต่างกันได้ สารลดแรงตึงผิวสามารถแบ่งออกเป็นน้ำมันที่ละลายน้ำได้ (เช่น กรดโอเลอิก กรดปิโตรเลียม กรดปิโตรเลียมดอกไม้สีเหลือง ฯลฯ) และละลายน้ำได้ (เช่น สบู่)

โดยทั่วไปสารลดแรงตึงผิวจะละลายได้ในของเหลวส่วนใหญ่ แต่ความสามารถในการละลายของสารลดแรงตึงผิวไม่สูง เนื่องจากมันมีโครงสร้างขั้วและไม่มีขั้วที่สมดุล ส่วนหนึ่งของโมเลกุลละลายในสารละลายมีขั้ว ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งอยู่ในของเหลวไม่มีขั้ว กล่าวอีกนัยหนึ่ง มีลักษณะที่ตรงกันข้ามกันสองประการในโครงสร้างโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว ได้แก่ ปลายอัลคิลมีความสัมพันธ์กับน้ำมัน ในขณะที่ปลายขั้วมีความสัมพันธ์กับน้ำ ดังนั้นโมเลกุลนี้จึงถูกจัดเรียงอย่างประณีตบนส่วนต่อประสานของสื่อสองชนิดที่แตกต่างกันแต่อยู่ติดกัน เช่น ส่วนต่อประสานระหว่างน้ำมันกับเม็ดสี หรือส่วนต่อประสานระหว่างของเหลวสองชนิดที่ไม่ละลายน้ำร่วมกัน

ในเคมีคอลลอยด์ อัตราส่วนของพื้นที่ผิวทั้งหมดต่อปริมาตรรวมของเฟสที่กระจายตัวของของแข็งจะถูกบันทึกเป็นพื้นที่ผิวจำเพาะของเฟสที่กระจายตัวของของแข็ง เนื่องจากอนุภาคเม็ดสีมีขนาดเล็กมาก พื้นที่ผิวจำเพาะจึงค่อนข้างใหญ่ ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคคาร์บอนแบล็คอยู่ที่ประมาณ 0.1 นาโนเมตร หากมีอนุภาคคาร์บอนแบล็ค 1,015 อนุภาคต่อลูกบาศก์เซนติเมตรของหมึก พื้นที่ผิวจำเพาะของอนุภาคคาร์บอนแบล็คในช่วงที่กระจายตัวในหมึกสามารถสูงถึง 6x105 ซม.-1 พื้นที่ผิวจำเพาะของเฟสที่กระจายตัวมีขนาดใหญ่ และอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวจะมีพลังงานอิสระที่พื้นผิวจำเพาะขนาดใหญ่ ระบบไม่เสถียร และประสิทธิภาพระดับมหภาคคือการควบแน่นและการตกตะกอนของอนุภาคเฟสที่กระจายตัว

อย่างไรก็ตาม ภายใต้สถานการณ์ปกติ ปรากฏการณ์นี้จะไม่เกิดขึ้นเนื่องจากอนุภาคเม็ดสีในหมึกมีเกราะป้องกัน มีสารลดแรงตึงผิวบางชนิดอยู่เสมอ เช่น กรดไขมันอิสระและแอลกอฮอล์ที่สูงขึ้นในหมึก สารลดแรงตึงผิวเหล่านี้ถูกจัดเรียงในทิศทางรอบอนุภาคเม็ดสีเพื่อสร้างเปลือกแข็ง เพื่อให้อนุภาคไม่สามารถสัมผัสกับการตกตะกอนของการควบแน่นได้