II. Hệ bán keo.
2.Tác dụng tẩy rửa, tác dụng nhũ hoá của các dung dịch bán keo.
Các chất hoạt động bề mặt có sức căng bề mặt rất nhỏ nên chúng dễ dàng tạo mixen,
điều đó gắn liền với tác dụng tẩy rửa và nhũ hoá của chúng.
Tẩy rửa và nhũ hoá là làm cho các chất vốn khó hồ tan, hoặc không hồ tan (ví dụ dầu, mỡ, thuốc trừ sâu… rất khó hồ tan trong nứơc) trở thành dễ hồ tan, dễ phân bố trong một môi trường nhờ chất hoạt động bề mặt làm tăng tính thấm ướt. Chẳng hạn hạt dầu (D) không hồ tan trong nước nhưng thêm xà phòng vào, dầu dễ dàng phân bố trong nước. Điều đó có được giải thích bằng hai cơ chế:
Cơ chế hấp phụ: giọt dầu hấp phụ các phân tử xà phòng, phần không phân cực của xà phòng hướng vào dầu, phần phân cực (hoặc ion hoá) hướng vào nước. Như vậy giọt dầu được phân cực hoá thấm ướt tốt khiến nó dễ bị nước lôi cuốn đi dưới
Cơ chế nội hòa tan: mixen bán keo xà phòng hồ tan dầu (dưới dạng từng phân tử dầu
– có trường hợp là hạt dầu cực nhỏ) ngay trong lòng mixen, nhờ thế mà dầu dễ dàng phân bố trong nước - xem hình VI.4b. Cơ chế hấp phụ chiếm ưu thế khi nồng độ chất hoạt động bề mặt nhỏ(C<Ct),cơ chế nội hồ tan chiếm ưu thế khi C ≥ Ct.
Tác dụng của 2 cơ chế trên là ngang nhau, qua các hiệu ứng khác nhau như sau: Sự hấp phụ lớp đơn phân tử xà phòng hydrat hóa có tác dụng tăng tính ưa nước cho hạt dầu, tăng tính động học cho nó để tách nó khỏi các đồ vật. Hiện tượng “nội hòa tan” hoặc nhũ hóa dầu mỡ thúc đẩy quá trình phân tán của hạt dầu. Dung dịch xà phòng có sức căng bề mặt nhỏ hơn so với nước làm tăng tính thấm ướt cho vải sợi hoặc bề mặt bị bẩn, có tác động
còn có tác dụng là chất tạo bọt để tuyển nổi hạt bẩn, đẩy nó vào nước thải.
D
a b
Hình VI.4: Cơ chế tẩy rửa của chất bán keo trong dung dịch nước:
a: Giọt dầu được phân cực hoá nhờ hấp phụ định hướng các phân tử xà phòng b: Các phân tử hoặc vi hạt dầu ( ) hồ tan trong lòng mixen bán keo
Nhưng cần nhớ là các quá trình trên, các hiệu ứng sẽ xẩy ra khi nồng độ xà phòng lớn hơn nồng độ tới hạn mixen. Nếu nồng độ xà phòng không đủ thì sự bám chắc của chất bẩn trên bề mặt vải sợi được tăng cường (do sự hấp phụ đơn lớp mà độ phụ θ < 100% thì lực dính của hạt bẩn với bề mặt vải sợi sẽ tăng lên). Quá trình tẩy rửa không xẩy ra.
Cần lưu ý loại xà phòng cổ truyền như C17H35COONa…không thích hợp trong nước cứng, vì lúc đó xà phòng bị kêt tủa dưới dạng các muối Ca2+, Mg2+, Al3+… Trái lại, loại xà phòng natrialkylsunfat (ví dụ: C12H25 – SO4Na…), natrialkylarylsunfonat (ví dụ: C12H25C6H4– SO3Na…) không bị cation có hóa trị II, III làm kết tủa nghĩa là chúng tẩy rửa ngay cả trong nước cứng.
Tác dụng tẩy rửa và nhũ hoá của các chất hoạt động bề mặt và của dung dịch bán keo cú ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: tẩy rửa, nhuộm, chế tạo nhiều chất xoa bóp, thuốc bôi ngoài da, hồ tan các thuốc trừ sâu, trừ cỏ… Cơ chế hồ tan theo kiểu hấp phụ (a) và nội hà tan (b) còn là hình thức vận chuyển, trao đổi và tích luỹ chất trong một số cơ quan của sinh vật.
Hiện tượng nội hồ tan vừa nêu trên thực chất là sự hòa tan keo.