chất hoạt động bề mặt (tiếng Anh: Surfactant, Surface active agent) đó là một chất làm ướt có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng
CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT NỘI DUNGPhần 1: Tổng quan về các CHĐBMPhần 2: Tổng hợp các CHĐBMPhần 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 CHĐBMCông đưa thêm các phân tử trong lòng pha lỏng đến lớp bề mặt dEs = σ.ds hay σ = dEs/dsdEs: năng lượng dư bề mặtds: đơn vị diện tích bề mặt σ : sức căng bề mặtĐơn vị của σ:J/m2 theo cgs là erg/cm2 N/m theo cgs là dyne/cmLực tương tác giữa các phân tử trên bề mặt và trong lòng pha lỏngSức căng bề mặt?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 CHĐBMCác yếu tố ảnh hưởng đến sức căng bề mặt- Sức căng bề mặt phụ thuộc vào bản chất của chất tiếp xúcBảng 1.1 sức căng bề mặt của các chất lỏng tiếp xúc với không khí (σx) và của chất lỏng tiếp xúc với nước (σ1) ở 20°C (dyne/cm)Chất lỏngσxσ1Chất lỏngσxσ1Nước 72,75 - Ethanol 22,30 -Benzene 28,88 35,00 n-octanol 27,50 8,50Acetic acid 27,60 - n-hexane 18,40 51,10Chloroform 26,80 45,10 n-octane 21,80 50,80Glycerine 66,00 - Aniline 42,90 -Bề mặtchất lỏngNhiệt độ (0C)Sức căng bề mặt L – KK (dyne/cm) Sức căng bề mặt L – L (dyne/cm)Lớp hữu cơ Lớp nước Tính toán Thực nghiệmBenzene/nước 19 28,8 72,79 43,99 43,99Aniline/nước 26 42,2 71,9 29,7 30,3Nếu 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.V2/3 = k(Tc – T – 6)Trong đó:V: thể tích mol của chất lỏngTc: nhiệt độ tới hạnk: hằng số, đa số chất lỏng có k ≈ 2,1 (erg/độ)Ngoài ra: σ = σx(1 – T/Tc)nVới 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 mặtTheo phương trình McLeod: σ = K.(D – d)4 Trong đó:D: khối lượng riêng pha lỏng (g/cm3)d: khối lượng riêng pha khí (g/cm3)K: là hằng số phụ thuộc nhiệt độ và tính chất của chất lỏng Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM1.2. 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 nhỏSodium lauryl sulfateCác gốc hydrocarbon không phân cực kỵ nước, không tan trong nước, tan trong pha hữu cơ không phân cựcCác nhóm carboxylate, sulfonate, sulfate, amine bậc 4, … Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBMCác chất không hoạt động bề mặtLà 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, CH3COOH, … .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 môiVí 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 [...]... của dung dịch CHĐBM (tt) 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 mơi chứa nó, có khả năng hấp phụ lên lớp bề mặt, có độ tan tương đối nhỏ Sodium lauryl sulfate Các gốc hydrocarbon... 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 khơng 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... tension) Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM 1.3 Độ hoạt động bề mặt Độ hoạt động bề mặt –dσ/dc là biến thiên sức căng bề mặt theo nồng độ CHĐBM còn gọi là đại lượng Gibbs G* = –dσ/dc Độ hoạt động bề mặt của các chất trong dãy đồng đẳng biến đổi có quy luật Ví dụ: trong dãy đồng đẳng acid có 2 ≤ n ≤ 6, khi nồng độ tăng lên thì sức căng bề mặt của phân tử có mạch carbon dài hơn sẽ giảm nhanh hơn... các chất khơng 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 mơi 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 Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM Tính hoạt động bề mặt của một chất. .. 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... CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH - Nhóm ưa nước: -COOH có giá trị HLB là 2,1 - Nhóm kỵ nước: CH 3 - (1); CH 2 - (14), CH- (2), tổng số bằng 17*0.475 = 8.075 Vậy HLB của axit Oleic là: 7-8 ,075+2,1=1,025 Ví dụ 2 Tính giá trị HLB của phân tử Sodium oleate - Cơng thức phân tử: CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COONa - Nhóm ưa nước: -COONa, có giá trị HLB là 19,1 - Nhóm kị nước: CH 3 - (1); CH 2 - (14), CH- (2), tổng số bằng... Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM Chất không ảnh hưởng đến sức căng bề mặt là những chất phân bố đều đặn trên cả lớp bề mặt và trong dung dịch, do đó khơng ảnh hưởng nhiều đến sức căng bề mặt của dung mơi Ví dụ: đường saccharose hịa tan vào trong nước không làm thay đổi sức căng bề mặt trên giới hạn lỏng – khí CKHĐBM Chất khơng ảnh hưởng đến sức căng bề mặt CHĐBM C σ Mäúi quan hãû giỉ ỵa cạc... 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 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. .. 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 tốn 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 hịa chất kia) so với khơng khí ... CHĐBM 1.5. Tính chất vật lý của dung dịch CHĐBM Cấu tạo lớp bề mặt trên giới hạn lỏng – khí Sự hấp phụ tăng tỷ lệ với chiều dài mạch carbon trong một dãy đồng đẳng và các đường này đều đạt giá trị giới hạn Γ m khi nồng độ chất hoạt động bề mặt đủ lớn C Γ m Γ n = 3 4 5 Các đường đẳng nhiệt hấp phụ trên ranh giới lỏng – khí của dãy đồng đẳng Γ - số phân tử CHĐBM có trong một đơn vị diện tích bề mặt phân . chất của chất lỏng Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM1.2. Chất hoạt động bề mặt, chất không hoạt động bề mặt và chất không ảnh hưởng đến sức căng bề. căng bề mặt- Sức căng bề mặt phụ thuộc vào bản chất của chất tiếp xúcBảng 1.1 sức căng bề mặt của các chất lỏng tiếp xúc với không khí (σx) và của chất