Podstawowe zasady pienienia, emulgowania i zwilżania środków powierzchniowo czynnych

2022-07-17 18:21:21

Środek powierzchniowo czynny może myć, emulgować, pienić, zwilżać, nasiąkać i dyspergować, a ilość środka powierzchniowo czynnego jest niewielka (zwykle od kilku procent do kilku tysięcznych). Jest łatwy w obsłudze, nietoksyczny i nie powoduje korozji. Jest to idealny produkt chemiczny, dlatego ma ważne zastosowania w produkcji i badaniach naukowych. Przy tym samym stężeniu niepolarny składnik środka powierzchniowo czynnego jest duży, a jego aktywność powierzchniowa jest silna. Oznacza to, że wśród homologów aktywność powierzchniowa przy większej liczbie atomów węgla jest większa. Jednakże, gdy łańcuch węglowy jest zbyt długi, nie ma on praktycznej wartości ze względu na jego słabą rozpuszczalność w wodzie.

Słowo Surfaktant pochodzi od angielskiego Surface. W rzeczywistości jest to kondensacja wyrażenia środek powierzchniowo czynny. Ma również nazwę zwaną tensydem. Substancje, które po dodaniu niewielkiej ilości mogą znacznie obniżyć napięcie powierzchniowe cieczy, określa się zbiorczo mianem środków powierzchniowo czynnych. W opinii instytucji naukowo-badawczych ich aktywność powierzchniowa dotyczy konkretnej cieczy, którą najczęściej jest woda. Jednym końcem środka powierzchniowo czynnego jest niepolarny łańcuch węglowodorowy (grupa węglowodorowa), który ma bardzo małe powinowactwo z wodą i często nazywany jest grupą hydrofobową; Drugi koniec to grupa polarna (taka jak - Oh, -cooh, -nh2, -so3h itp.), która ma duże powinowactwo z wodą, dlatego nazywa się ją grupą hydrofilową, którą ogólnie nazywa się „cząsteczką amfifilową” (lipofilową cząsteczką hydrofilową). Aby uzyskać stabilność, środek powierzchniowo czynny można rozpuścić w wodzie na dwa sposoby

1. Na powierzchni cieczy tworzy się monowarstwa.

Grupę hydrofilową pozostawia się w wodzie, a grupę hydrofobową wyciąga się do powietrza, aby zmniejszyć odrzut. Odpychanie między grupami hydrofobowymi a cząsteczkami wody jest równoznaczne z poddaniem cząsteczek wody na powierzchni działaniu na zewnątrz, przeciwdziałając przyciąganiu cząsteczek wody na powierzchni do wewnątrz, nawet jeśli napięcie powierzchniowe wody jest zmniejszone. Jest to podstawowa zasada pienienia, emulgowania i zwilżania środków powierzchniowo czynnych. W układzie olej-woda cząsteczki środka powierzchniowo czynnego zostaną zaadsorbowane na granicy faz olej-woda, a grupy polarne zostaną wprowadzone do wody, natomiast części niepolarne przedostaną się do oleju i zostaną zorientowane na granicy faz. Generuje to napięcie pomiędzy fazą olej-woda i zmniejsza napięcie międzyfazowe pomiędzy olejem i wodą. Właściwość ta ma istotny wpływ na szerokie zastosowanie surfaktantów.

2. Uformuj „micele”.

Micele mogą być kuliste lub warstwowe. Grupy hydrofobowe są ukryte wewnątrz miceli, a grupy hydrofilowe są maksymalnie odsłonięte. Jeśli grupa polarna jest reprezentowana przez kulę, a hydrofobowa grupa niepolarna jest reprezentowana przez kolumnę, wówczas monowarstwy i micele. Jeżeli w roztworze znajdują się oleje nierozpuszczalne w wodzie (ogólne określenie nierozpuszczalnych w wodzie cieczy organicznych), mogą one przedostać się do środka miceli sferycznych i międzywarstwy miceli warstwowych i rozpuścić się. Nazywa się to solubilizacją środków powierzchniowo czynnych.