Chất hoạt động bề mặt - P1
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.24 MB, 27 trang )
CÔNG NGHỆ
CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
NỘI DUNG
Phần 1: Tổng quan về các CHĐBM
Phần 2: Tổng hợp các CHĐBM
Phần 3: Sản xuất bột giặt và các sản phẩm tẩy rửa khác
Chất hoạt động bề mặt là gì?
Chất hoạt động bề mặt là gì?
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM
Công đưa thêm các phân tử trong lòng pha lỏng đến lớp bề mặt
dEs = σ.ds hay σ = dEs/ds
dEs: năng lượng dư bề mặt
ds: đơn vị diện tích bề mặt
σ : sức căng bề mặt
Đơn vị của σ:
J/m
2
theo cgs là erg/cm
2
N/m theo cgs là dyne/cm
Lực tương tác giữa các phân tử trên bề mặt và
trong lòng pha lỏng
S
ứ
c
c
ă
n
g
b
ề
m
ặ
t
?
1.1. Sức căng bề mặt và các yếu tố ảnh hưởng
Sức căng bề mặt (surface tension hay interfacial tension)
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM
Các yếu tố ảnh hưởng đến sức căng bề mặt
- Sức căng bề mặt phụ thuộc vào bản chất của chất tiếp xúc
Bảng 1.1 sức căng bề mặt của các chất lỏng tiếp xúc với không khí (σ
x
) và của chất lỏng
tiếp xúc với nước (σ
1
) ở 20°C (dyne/cm)
Chất lỏng
σ
x
σ
1
Chất lỏng
σ
x
σ
1
Nước 72,75 - Ethanol 22,30 -
Benzene 28,88 35,00 n-octanol 27,50 8,50
Acetic acid 27,60 - n-hexane 18,40 51,10
Chloroform 26,80 45,10 n-octane 21,80 50,80
Glycerine 66,00 - Aniline 42,90 -
Bề mặt
chất lỏng
Nhiệt độ
(
0
C)
Sức căng bề mặt L – KK (dyne/cm) Sức căng bề mặt L – L (dyne/cm)
Lớp hữu cơ Lớp nước Tính toán Thực nghiệm
Benzene/nước 19 28,8 72,79 43,99 43,99
Aniline/nước 26 42,2 71,9 29,7 30,3
Nếu 2 chất lỏng chỉ hòa tan 1 phần vào nhau thì σ trên giới hạn L – L gần bằng hiệu số
giữa σ của mỗi chất (đã bão hòa chất kia) so với không khí
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM
- Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sức căng bề mặt
- W. Ramsay và J. Shields sau khi hiệu chỉnh phương trình của
R. Eotvos:
σ.V
2/3
= k(Tc – T – 6)
Trong đó:
V: thể tích mol của chất lỏng
Tc: nhiệt độ tới hạn
k: hằng số, đa số chất lỏng có k ≈ 2,1 (erg/độ)
Ngoài ra: σ = σ
x
(1 – T/Tc)
n
Với chất hữu cơ n = 11/9, với kim loại n ≈ 1
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM
- Quan hệ giữa khối lượng riêng và sức căng bề mặt
Theo phương trình McLeod:
σ = K.(D – d)
4
Trong đó:
D: khối lượng riêng pha lỏng (g/cm
3
)
d: khối lượng riêng pha khí (g/cm
3
)
K: là hằng số phụ thuộc nhiệt độ và tính chất của chất lỏng
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM
1.2. Chất hoạt động bề mặt, chất không hoạt động bề mặt và chất không ảnh hưởng
đến sức căng bề mặt
Các chất hoạt động bề mặt (surfactant: surface active agent)
Là chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của dung môi chứa nó, có khả năng
hấp phụ lên lớp bề mặt, có độ tan tương đối nhỏ
Sodium lauryl sulfate
Các gốc hydrocarbon không phân cực kỵ
nước, không tan trong nước, tan trong pha
hữu cơ không phân cực
Các nhóm carboxylate, sulfonate, sulfate,
amine bậc 4, …
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM
Các chất không hoạt động bề mặt
Là những chất mà khi nồng độ của nó trong dung dịch tăng lên thì sức
căng bề mặt tăng lên
Trong nước, các muối vô cơ điện ly, các acid, base vô cơ không có
phần kỵ nước.
Có rất ít các chất không hoạt động bề mặt hữu cơ: HCOOH,
CH
3
COOH, … .
Trong các dung môi hữu cơ, các chất điện ly cũng làm tăng sức căng
bề mặt, tuy nhiên mức độ gia tăng này tùy thuộc vào bản chất của dung
môi
Ví dụ: khi thêm NaI vào MeOH thì sức căng bề mặt sẽ tăng nhiều, nếu
thêm NaI vào EtOH thì độ tăng này giảm đi 2 lần
