1.Η τάση της επιφάνειας
Η δύναμη συστολής του αυθαίρετου μήκους μονάδας της επιφάνειας του υγρού ονομάζεται επιφανειακή τάση και η μονάδα είναι N • m-1.
2, επιφανειοδραστικό και επιφανειοδραστικό
Η ιδιότητα που μπορεί να μειώσει την επιφανειακή τάση ενός διαλύτη ονομάζεται επιφανειακή δραστηριότητα και η ουσία με επιφανειακή δραστηριότητα ονομάζεται επιφανειοδραστική ουσία.
Οι επιφανειακώς δραστικές ουσίες οι οποίες μπορούν να συσχετίζουν μόρια σε υδατικό διάλυμα και να σχηματίζουν ενώσεις όπως μικκύλια, έχουν υψηλή επιφανειακή δραστικότητα και επίσης έχουν λειτουργίες διαβροχής, γαλακτωματοποίησης, αφρισμού και πλύσης ονομάζονται επιφανειοδραστικές ουσίες.
3. Χαρακτηριστικά μοριακής δομής των επιφανειοδραστικών ουσιών
Τα επιφανειοδραστικά είναι οργανικές ενώσεις με ειδικές δομές και ιδιότητες. Μπορούν να αλλάξουν σημαντικά την διεπιφανειακή τάση μεταξύ δύο φάσεων ή την επιφανειακή τάση ενός υγρού (συνήθως νερού). Έχουν ύγρανση, αφρισμό, γαλακτωματοποίηση και ιδιότητες πλύσης.
Όσον αφορά τη δομή, οι επιφανειοδραστικές ουσίες έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό, δηλαδή το μόριο περιέχει δύο ομάδες διαφορετικών ιδιοτήτων, το ένα άκρο είναι μια μη πολική ομάδα μακράς αλυσίδας, η οποία είναι διαλυτή σε έλαιο αλλά όχι σε νερό, το λεγόμενο υδρόφοβο ομάδες ή υδρόφοβες ομάδες, τέτοιες υδρόφοβες ομάδες είναι γενικά υδρογονάνθρακες μακράς αλυσίδας και μερικές φορές οργανικό φθόριο, σιλικόνη, οργανικός φωσφόρος, αλυσίδες οργανικού κασσιτέρου και ούτω καθ 'εξής. Το άλλο άκρο είναι μια υδατοδιαλυτή ομάδα, δηλαδή μια υδρόφιλη ομάδα ή μια υδρόφιλη ομάδα. Η υδρόφιλη ομάδα πρέπει να είναι επαρκώς υδρόφιλη για να εξασφαλίσει ότι ολόκληρο το επιφανειοδραστικό είναι διαλυτό στο νερό και έχει την απαραίτητη διαλυτότητα. Επειδή τα τασιενεργά περιέχουν υδρόφιλες και υδρόφοβες ομάδες, είναι διαλυτές σε τουλάχιστον μία φάση της υγρής φάσης. Αυτή η υδρόφιλη και λιπόφιλη φύση ενός επιφανειοδραστικού ονομάζεται αμφίφιλη.
4. Τύποι επιφανειοδραστικών ουσιών
Το επιφανειοδραστικό είναι ένα αμφίφιλο μόριο με υδρόφοβη και υδρόφιλη ομάδα. Οι υδρόφοβες ομάδες επιφανειοδραστικών αποτελούνται γενικά από υδρογονάνθρακες μακράς αλυσίδας, όπως αλκυλομάδες ευθείας αλύσου C8 έως C20, αλκυλομάδες διακλαδισμένης αλυσίδας C8 έως C20, ομάδες αλκυλοφαινυλίου (ο αριθμός ατόμων άνθρακα αλκυλίου είναι 8 έως 16) κ.λπ. . Η διαφορά μεταξύ των υδρόφοβων ομάδων είναι κυρίως στη δομική αλλαγή της αλυσίδας υδρογονανθράκων, η διαφορά είναι μικρή και υπάρχουν περισσότεροι τύποι υδρόφιλων ομάδων, έτσι οι ιδιότητες των επιφανειοδραστικών ουσιών σχετίζονται κυρίως με το μέγεθος και το σχήμα των υδρόφοβων ομάδων. Επίσης σχετίζεται με υδρόφιλες ομάδες. Η δομή της υδρόφιλης ομάδας αλλάζει περισσότερο από την υδρόφοβη ομάδα, οπότε η ταξινόμηση των επιφανειοδραστικών ουσιών βασίζεται γενικά στη δομή της υδρόφιλης ομάδας. Η ταξινόμηση αυτή βασίζεται στο κατά πόσον η υδρόφιλη ομάδα είναι ιοντική και χωρίζεται σε ανιονικά, κατιονικά, μη ιονικά, αμφιτεριονικά και άλλα ειδικά είδη επιφανειοδραστικών ουσιών.
5. Χαρακτηριστικά του υδατικού διαλύματος επιφανειοδραστικού
① Προσρόφηση της επιφανειοδραστικής ουσίας στη διεπαφή
Τα επιφανειοδραστικά μόρια έχουν λιπόφιλες και υδρόφιλες ομάδες και είναι αμφίφιλα μόρια. Το νερό είναι ένα έντονα πολικό υγρό. Όταν ένα επιφανειοδραστικό διαλύεται σε νερό, οι υδρόφιλες ομάδες του είναι διαλυτές στο νερό λόγω της υδροφιλικότητας και της υδατικής τους φάσης, με βάση τις αρχές παρόμοιας πολικότητας και απώθησης. Η φάση απωθεί και αφήνει το νερό. Ως αποτέλεσμα, τα επιφανειοδραστικά μόρια (ή τα ιόντα) απορροφώνται στη διεπιφάνεια των δύο φάσεων, πράγμα που μειώνει την ενδοεπιφανειακή τάση μεταξύ των δύο φάσεων. Τα περισσότερα επιφανειοδραστικά μόρια (ή ιόντα) απορροφούνται στη διεπαφή, τόσο μεγαλύτερη είναι η μείωση της διεπιφανειακής τάσης.
②Μερικές ιδιότητες της μεμβράνης προσρόφησης
Επιφανειακή πίεση της μεμβράνης προσρόφησης: Η επιφανειοδραστική ουσία προσροφάται στη διεπιφάνεια αερίου-υγρού για να σχηματίσει μια μεμβράνη προσρόφησης. Για παράδειγμα, εάν τοποθετηθεί ένας κινητός πλωτήρας χωρίς τριβή στη διεπαφή, η μεμβράνη προσρόφησης ωθείται κατά μήκος της επιφάνειας του διαλύματος από τον πλωτήρα και η μεμβράνη δημιουργεί πίεση στον πλωτήρα. Αυτή η πίεση ονομάζεται επιφανειακή πίεση.
Ιξώδες επιφανείας: Όπως η επιφανειακή πίεση, το επιφανειακό ιξώδες είναι μια ιδιότητα που παρουσιάζεται από αδιάλυτες μοριακές μεμβράνες. Αναστέλλει ένα δαχτυλίδι πλατίνας με ένα λεπτό μεταλλικό σύρμα, κάνει το επίπεδό του να έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια του νεροχύτη, περιστρέφει το δαχτυλίδι πλατίνας, ο δακτύλιος πλατίνας εμποδίζεται από το ιξώδες του νερού και το πλάτος μειώνεται βαθμιαία. Βάσει αυτού, το επιφανειακό ιξώδες μπορεί να μετρηθεί αρχικά στην επιφάνεια του καθαρού νερού. Διεξήχθη ένα πείραμα για να μετρηθεί η εξασθένηση του πλάτους και έπειτα να μετρηθεί η εξασθένηση μετά τη δημιουργία της επιφανειακής μεμβράνης. Το ιξώδες του επιφανειακού φιλμ λήφθηκε από τη διαφορά μεταξύ των δύο.
Το επιφανειακό ιξώδες είναι στενά συνδεδεμένο με τη σταθερότητα της επιφανειακής μεμβράνης. Επειδή η μεμβράνη προσρόφησης έχει επιφανειακή πίεση και ιξώδες, πρέπει να είναι ελαστική. Όσο υψηλότερη είναι η επιφανειακή πίεση και όσο υψηλότερο είναι το ιξώδες του φιλμ προσρόφησης, τόσο μεγαλύτερο είναι το ελαστικό μέτρο. Το ελαστικό μέτρο της μεμβράνης προσρόφησης επιφάνειας έχει μεγάλη σημασία στη διαδικασία σταθεροποίησης.
③ Δημιουργία μικκυλίων
Το αραιό διάλυμα επιφανειοδραστικού ρηνίου υπακούει στους κανόνες που ακολουθείται από την ιδανική λύση. Η ποσότητα προσροφήσεως επιφανειοδραστικού επί της επιφανείας διαλύματος αυξάνει με την αύξηση της συγκεντρώσεως του διαλύματος. Όταν η συγκέντρωση φτάσει ή υπερβαίνει μια ορισμένη τιμή, το ποσό προσρόφησης δεν αυξάνεται πλέον. Αυτά τα υπερβολικά επιφανειοδραστικά μόρια είναι διαταραγμένα στη λύση, ή κατά κάποιον τρόπο Υπάρχει ένας κανονικός τρόπος. Η πρακτική και η θεωρία έχουν δείξει ότι σχηματίζουν ενώσεις στη λύση, που ονομάζονται μικκύλια.
Κρίσιμη συγκέντρωση μικκυλίων: Η ελάχιστη συγκέντρωση ενός επιφανειοδραστικού για τον σχηματισμό μικκυλίων σε ένα διάλυμα ονομάζεται κρίσιμη συγκέντρωση μικυλλίου.
④ cmc των κοινών επιφανειοδραστικών ουσιών.
6. Υδροφιλική-λιπόφιλη ισορροπία
Η HLB είναι συντομογραφία ισορροπίας λιπόφιλων υδρόφιλων και αντιπροσωπεύει την τιμή υδρόφιλης-λιποφιλικής ισορροπίας της υδρόφιλης ομάδας και της λιπόφιλης ομάδας του επιφανειοδραστικού, δηλαδή την τιμή HLB του επιφανειοδραστικού. Μια μεγάλη τιμή HLB υποδεικνύει ότι το μόριο είναι έντονα υδρόφιλο και ασθενώς λιπόφιλο. διαφορετικά, η λιποφιλικότητα είναι ισχυρή και η υδροφιλικότητα είναι ασθενής.
①Η απαίτηση της τιμής HLB
Η τιμή HLB είναι μια σχετική τιμή, οπότε όταν ρυθμίζεται η τιμή HLB ως πρότυπο, η τιμή HLB του παραφινικού κεριού χωρίς υδρόφιλη ιδιότητα ορίζεται ως 0 και η τιμή HLB του λαουρυλοθειικού νατρίου με ισχυρή υδατοδιαλυτότητα είναι 40. Συνεπώς, η τιμή HLB του επιφανειοδραστικού είναι γενικά εντός της περιοχής από 1 έως 40. Γενικά, οι γαλακτωματοποιητές με τιμή ΗΙ_Β μικρότερη από 10 είναι λιπόφιλες, ενώ οι γαλακτωματοποιητές μεγαλύτεροι από 10 είναι υδρόφιλοι. Επομένως, το σημείο καμπής από λιπόφιλο σε υδροφιλικό είναι περίπου 10.
7.Εμμολυσμοποίηση και διαλυτοποίηση
Δύο είδη αμοιβαία αδιάλυτων υγρών, ένα σχηματίζεται από μικροσωματίδια (σταγονίδια ή υγρούς κρυστάλλους) που διασκορπίζονται στο άλλο, ονομάζεται γαλάκτωμα. Επειδή το διεπιφανειακό προϊόν των δύο υγρών αυξάνεται όταν σχηματίζεται το γαλάκτωμα, αυτό το σύστημα είναι θερμοδυναμικά ασταθές. Για να σταθεροποιηθεί το γαλάκτωμα, χρειάζεται να προστεθεί ένα τρίτο συστατικό, ένας γαλακτωματοποιητής, για να μειωθεί η ενδοεπιφανειακή ενέργεια του συστήματος. Οι γαλακτωματοποιητές είναι τασιενεργά των οποίων η κύρια λειτουργία είναι να λειτουργούν ως γάλα. Η φάση στην οποία υπάρχουν τα σταγονίδια στο γαλάκτωμα ονομάζεται διασκορπισμένη φάση (ή εσωτερική φάση, ασυνεχής φάση) και η άλλη φάση συνδέεται σε ένα τεμάχιο ονομάζεται μέσον διασποράς (ή εξωτερική φάση, συνεχής φάση).
①Αμυστοποιητές και γαλακτώματα
Κοινό γαλάκτωμα, μία φάση είναι νερό ή υδατικό διάλυμα και η άλλη φάση είναι οργανική ύλη μη αναμίξιμη με το νερό, όπως έλαιο και κηρό. Τα γαλακτώματα που σχηματίζονται από το νερό και το λάδι μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους ανάλογα με τη διασπορά τους: τα έλαια διασκορπίζονται σε νερό για να σχηματίσουν γαλακτώματα ελαίου σε νερό, τα οποία εκφράζονται σε μορφές νερού / σε νερό Ο / Το γαλάκτωμα νερό-σε-λάδι εκφράζεται σε W / O (νερό / λάδι). Επιπλέον, είναι επίσης δυνατό να σχηματιστούν πολύπλοκα γαλακτώματα W / O / W και νερό-σε-λάδι σε νερό-σε-έλαιο O / W / O.
Οι γαλακτωματοποιητές σταθεροποιούν τα γαλακτώματα μειώνοντας τη διεπιφανειακή τάση και σχηματίζοντας μία μονομοριακή μεμβράνη διεπαφής.
Απαιτήσεις για γαλακτωματοποιητές γαλακτωματοποίησης: α: ο γαλακτωματοποιητής πρέπει να είναι ικανός να προσροφά ή να εμπλουτίζεται στη διεπιφάνεια των δύο φάσεων για να μειώσει την διεπιφανειακή τάση. β: ο γαλακτωματοποιητής πρέπει να δώσει στα σωματίδια ένα φορτίο και να προκαλέσει ηλεκτροστατική απωλειία μεταξύ των σωματιδίων ή να σχηματιστεί ένα σταθερό, υψηλά ιξώδες προστατευτικό φιλμ γύρω από τα σωματίδια. Επομένως, οι ουσίες που χρησιμοποιούνται ως γαλακτωματοποιητές πρέπει να έχουν αμφίφιλες ομάδες προκειμένου να πραγματοποιηθεί η γαλακτωματοποίηση. Τα επιφανειοδραστικά μπορούν να ικανοποιήσουν αυτήν την απαίτηση.
② Μέθοδος παρασκευής γαλακτώματος και παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερότητα του γαλακτώματος
Υπάρχουν δύο μέθοδοι παρασκευής γαλακτωμάτων: το ένα είναι η χρήση μηχανικών μεθόδων για τη διασπορά υγρών ως λεπτών σωματιδίων σε άλλο υγρό, το οποίο χρησιμοποιείται κυρίως στη βιομηχανία για την παρασκευή γαλακτωμάτων. το άλλο είναι να διαλύσει τα υγρά σε μια μοριακή κατάσταση Σε ένα άλλο υγρό, τότε σωστά συσσωματώνεται για να σχηματίσει ένα γαλάκτωμα.
Η σταθερότητα γαλακτώματος αναφέρεται στην ικανότητα να αντιστέκεται στη συσσωμάτωση σωματιδίων που οδηγεί σε διαχωρισμό φάσεων. Τα γαλακτώματα είναι θερμοδυναμικά ασταθή συστήματα με μεγάλη ελεύθερη ενέργεια. Επομένως, η λεγόμενη σταθερότητα γαλακτώματος αναφέρεται στην πραγματικότητα στον χρόνο που απαιτείται για να επιτευχθεί ισορροπία στο σύστημα, δηλαδή ο χρόνος που απαιτείται για το διαχωρισμό του υγρού στο σύστημα.
