Sức căng bề mặt

 

5/10/2018

Sức c ă ng bê ̀ mă ̣t - slide pdf.c om

Sức căng bề mặt  Trong vật lý học, sức căng bề mặt (còn gọi là năng lượng bề mặt hay ứng suất bề mặt, thường viết tắt là σ hay γ hay T ) là mật độ dài lực xuất hiện ở bề mặt giữa chất lỏng và các chất khí, chất có bcủa lỏng hay chất rắn khác; ản một chất màng là chênh hútchịu phânlực tử kéo khiến các   phân tử ở bề mặt của chất lỏng thể hiện đặc tính chấtlệch lực dẻo đang căng.

Các phân tử trong chất lỏng luôn chịu ảnh hưởng của các lực phân tử từ các phân tử xung quanh. Với các phân tử nằm ở giữa chất lỏng, chúng được bao quanh một các h đối xứng  bởi các phân tử chất lỏng cùng loại khác, nên lực tổng cộng được cân bằng thành 0. Ở bề mặt, một bên các phân tử bị các phân tử cùng loại tương tác với lực khác bên kia do các phân tử khác loại. Lực tổng cộng có thể kéo phân tử bề mặt vào bên trong chất lỏng, như trường hợp bề mặt giọt nước trong không khí , hay đẩy nó ra phía ngược lại, như trường hợp giọt nước bám vào thành ống mao dẫn.  Đây là hiệu ứng làm cho giọt nước trong không khí có hình cầu, hỗ trợ  thực vật vận chuyển nước  lên đến  , giúp   bò từ rễnước, thôngtrạng qua hệ dẫn phloem  hiện tượng mao dẫn nước mặt giảilá thích tháimạch cân bằng của nhũ bằng tương từ đến   phế nangnhện  phổi  (từ nước  trong  )  trên cũng như tác dụng tẩy rửa của xà phòng nói riêng hay hoạt tính nói chung của chất hoạt hóa bề mặt, ... Sức căng bề mặt được định nghĩa là lực căng trên một đơn vị chiều dài cắt ngang bề mặt. -1 Trong hệ đo lường quốc tế, sức căng bề mặt được đo bằng Newton trên mét (N·m ).

Cũng có thể định nghĩa sức căng bề mặt là công cơ học thực hiện khi lực căng làm cho diện tích   bề mặt thay đổi một đơn vị đo diện tích. Như vậy nó cũng là mật độ diện tích của năng lượng; ý nghĩa này mang lại tên gọi năng lượng bề mặt cho đại lượng vật lý này. Như vậy, trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị đo sức căng bề mặt tương đương Jul trên mét vuông.  Chất hoạt động bề mặt (tiếng Anh: Surfactant , Surf ace  active  age nt) đó là một chất làm ướt  có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng. Là chất mà phân tử của nó phân cực: một đầu ưa nước và một đuôi k ị nước. Đặc điểm

Chất hoạt động bề mặt được dùng giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng  bằng cách làm giảm sức căng  bề mặt tại bề mặt tiếp xúc (interface)của hai chất lỏng. Nếu có nhiều hơn hai chất lỏng không hòa tan thì chất hoạt hóa bề mặt làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai chất lỏng đó. Khi hòa chất hoạt hóa bề mặt vào trong một chất lỏng thì các phân tử của chất  hoạt hóa bề mặt có xu hướng tạo đám (micelle, được dịch là mixen), nồng độ mà tại đó các phân tử bắt đầu tạo đám được gọi là nồng độ tạo đám tới hạn. Nếu chất lỏng là nước thì các phân tử sẽ chụm đuôi kị nước lại với nhau và quay đầu ưa nước ra tạo nên những hình dạng khác nhau như hình cầu (0 chiều), hình trụ (1 chiều), màng (2 chiều). Tính ưa, kị nước của một chất hoạt hóa bề mặt được đặc trưng  bởi một thông số là độ cân bằng ưa kị nước  (tiếng Anh: Hydrophilic Lipophilic Balance-HLB),

http://slide pdf.c om/re a de r/full/suc -c a ng-be -ma t

1/3

 

5/10/2018

Sức c ă ng bê ̀ mă ̣t - slide pdf.c om

giá trị này có thể từ 0 đến 40. HLB càng cao thì hóa chất càng dễ hòa tan trong nước, HLB càng thấp thì hóa chất càng dễ hòa tan trong các dung môi không phân cực như dầu.   LAS :CH3-(CH2)n-C6H4)SO3H Lauryl aryl sulfonic Đây là chất hoạt động bề mặt mạnh, là phần ưa nước. Nó là hoạt chất chính trong các loại dầu gội . Giá rất rẻ, ít gây kích ứng da, tẩy rửa tốt ---> được dùng

Phân loại

Tùy theo tính chất mà chất hoạt hóa bề mặt được phân theo các loại khác nhau. Nếu xem theo tính chất điện của đầu phân cực của phân tử chất hoạt hóa bề mặt thì có thể phân chúng thành các loại sau:   



Chất hoạt hóa ion: khi bị phân cực thì đầu phân cực bị ion hóa.  o  Chất hoạt hóa dương: khi bị phân cực thì đầu phân cực mang điện dương, ví dụ: Cetyl trimêtylamôni brômua (CTAB).   Cetyl trimetylammonium bromua (CTAB)   Cetyl pyridinium clorua (CPC)   Polyethoxylated tallow amin (POEA)   Benzalkonium clorua (BAC)   Benzethonium clorua (BZT) o  Chất hoạt hóa âm: khi bị phân cực thì đầu phân cực mang điện âm    Natri dodecyl sulfat (SDS), amoni lauryl sulfat, và các mu ối ankyl sulfat khác   Natri laureth sulfat, hay natri lauryl ete sulfat (SLES)   Ankyl benzen sulfonat   Xà phòng và các muối của axit béo     

   

 



phi ion: đầuoxit) Chấto hoAnkyl phân cực không bị ion hóa, ví dụ: Ankyl poly(êtylen ôxít). ạt hóapoly(etylen

  Copolymers của poly(etylen oxit) và poly(propylen oxit) (trong th ương mại gọi là các Poloxamer hay Poloxamin) o  Ankyl polyglucozit, bao gồm: o  Octyl glucozit   Decyl maltosit o  Các rượu béo   Rượu cetyl   Rượu oleyl Cocamit MEA, cocamit DEA o  Chất hoạt hóa lưỡng cực: khi bị phân cực thì đầu phân cực có thể mang điện âm hoặc mang điện dương tùy vào pH của dung môi, ví dụ: Dodecyl đimêtylamin ôxít. o    Dodecyl betain   Dodecyl dimetylamin ôxít   Cocamidopropyl betain   Coco ampho glycinat o



 

 



   

http://slide pdf.c om/re a de r/full/suc -c a ng-be -ma t

2/3

 

5/10/2018

Sức c ă ng bê ̀ mă ̣t - slide pdf.c om

Ứ ng dụng: Chất hoạt hóa bề mặt ứng dụng rất nhiều trong đời sống hàng ngày. Ứng dụng phổ biến nhất là  bột giặt, sơn, nhuộm ...  Ngoài ra những ứng dụng trong các lĩnh vực khác như                 

       

Trong công nghiệp dệt nhuộm: Chất làm mếm cho vải sợi, chất trợ nhuộm Trong công nghiệp thực phẩm: Chất nhũ hóa cho bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp Trong công nghiệp mỹ phẩm: Chất tẩy rửa, nhũ hóa, chất tạo bọt Trong ngành in: Chất trợ ngấm và phân tán mực in Trong nông nghiệp: Chất để gia công thuốc bảo vệ thực vật, Trong xây dựng: Dùng để nhũ hóa nhựa đường, tăng cường độ đóng rắn của bê tông Trong dầu khí : Chất nhũ hóa dung dịch khoan Trong công nghiệp khoáng sản: Làm thuốc tuyển nổi, chất nhũ hóa, chất tạo bọt để làm giàu khoáng sản

Các chất hoạt động bề mặt truyền thống như LAS, LES dùng trong lĩnh vực tẩy rửa là các anionic surfactants, chúng đi kèm với tính chất tạo bọt do đó người hay gọi là chất tạo bọt. Trong lĩnh vực hoạt động bề mặt người ta thường gọi tên theo công dụng vd. defoamer - chất phá bọt, OW emulsifier - chất nhũ hoá dầu trong nướ c, WO emulsifier - chất nhũ hoá nước trong dầu, wetting agents (hoặc penetrating agents) - ch ất thấm ướt, ... Bạn nên làm quen v ới các ethoxylates , chúng là các nonionic surfactants vd, nonyl ethoxylate, octyl ethoxylate, linear alkyl ethoxylate, PEO, polysorbate, ... tùy theo m ức độ ethoxylation (bao nhieu mol ethylene oxide cho 1 mol surfactant) ta s ẽ có họ chất với độ dài của dãy polyether khác nhau => tính HLB sẽ có trị số từ 1 đến 20. HLB : 1-3 phá bọt HLB : 4-9 nhũ nước trong dầu HLB : 9-11 wetting agents HLB nhũ dầu ếchtrong HLB :>1115 15 chấ t khu tán, nướ c

http://slide pdf.c om/re a de r/full/suc -c a ng-be -ma t

3/3