المعرفة النظرية الأساسية حول الفاعل بالسطح النسيجية

1. التوتر السطحي

قوة الانكماش لطول الوحدة التعسفي للسطح السائل تسمى التوتر السطحي ، والوحدة N • m-1.

2 ، السطحي النشط والسطحي

الخاصية التي يمكن أن تقلل من التوتر السطحي للمذيب تسمى النشاط السطحي ، وتسمى المادة ذات النشاط السطحي مادة نشطة على السطح.

المواد النشطة السطحية التي يمكن أن تربط الجزيئات في المحاليل المائية وتشكيل جمعيات مثل المذيلات ، لها نشاط سطحي مرتفع ، ولها أيضًا وظائف ترطيب واستحلاب ورغوة وغسيل تسمى مواد خافضة للتوتر السطحي.

3. خصائص التركيب الجزيئي للسطحي

المواد الخافضة للتوتر السطحي هي مركبات عضوية ذات هياكل وخصائص خاصة. يمكن أن يغيروا بشكل كبير التوتر البيني بين مرحلتين أو التوتر السطحي للسائل (الماء عادة). لديهم خصائص ترطيب ورغوة واستحلاب وغسيل.

فيما يتعلق بالهيكل ، فإن المواد الخافضة للتوتر السطحي لها سمة مشتركة ، أي أن الجزيء يحتوي على مجموعتين من الخصائص المختلفة ، أحدهما عبارة عن مجموعة طويلة غير قطبية ، قابلة للذوبان في الزيت ولكن ليس في الماء ، ما يسمى بـ "مسعور" مجموعات أو مجموعات مسعور ، مثل هذه مجموعات مسعور بشكل عام هيدروكربونات طويلة السلسلة ، وأحيانًا الفلور العضوي والسيليكون والفوسفور العضوي وسلاسل القصدير العضوية وما إلى ذلك. الطرف الآخر هو مجموعة قابلة للذوبان في الماء ، أي مجموعة محبة للماء أو مجموعة محبة للماء. يجب أن تكون مجموعة المحبة للماء محبة للماء بشكل كافٍ لضمان أن المادة الخافضة للتوتر السطحي قابلة للذوبان في الماء ولديها قابلية الذوبان اللازمة. لأن المواد الخافضة للتوتر السطحي تحتوي على مجموعات محبة للماء ومحبوبة للماء ، فهي قابلة للذوبان في مرحلة واحدة على الأقل من المرحلة السائلة. هذه الطبيعة المحبة للماء ومحبة للدهون من الفاعل بالسطح تسمى amphiphilic.

4. أنواع المواد الخافضة للتوتر السطحي

السطحي هو جزيء برمفي مع كل من مجموعات مسعور ومحب للماء. تتكون مجموعات المواد الخافضة للتأثر بالسطح بشكل عام من الهيدروكربونات طويلة السلسلة ، مثل مجموعات الألكيل المستقيمة من سلسلة C8 إلى C20 ، ومجموعات الألكيل المتفرعة من السلسلة C8 إلى C20 ، ومجموعات الألكيل فينيل (عدد ذرات كربون الألكيل من 8 إلى 16) ، إلخ. . الفرق بين مجموعات مسعور هو بشكل رئيسي في التغيير الهيكلي لسلسلة الهيدروكربون ، والفرق صغير ، وهناك أنواع أكثر من مجموعات محبة للماء ، لذلك ترتبط خصائص المواد الخافضة للتوتر السطحي بشكل رئيسي بحجم وشكل مجموعات مسعور. كما أنها مرتبطة بالمجموعات المحبة للماء. يتغير هيكل المجموعة المحبة للماء أكثر من المجموعة المحبة للماء ، لذلك يعتمد تصنيف المواد الخافضة للتوتر السطحي بشكل عام على هيكل المجموعة المحبة للماء. يعتمد هذا التصنيف على ما إذا كانت المجموعة المحبة للماء أيونية ، وتنقسم إلى أنيونية ، كاتيونية ، غير أيونية ، zwitterionic ، وأنواع خاصة أخرى من المواد الخافضة للتوتر السطحي.

5. خصائص المحاليل المائية السطحية

① امتزاز الفاعل بالسطح على الواجهة

تحتوي جزيئات الفاعل بالسطح على مجموعات محبة للدهون ومحبة للماء وجزيئات أمفيفية. الماء سائل قطبي بقوة. عندما يذوب الفاعل بالسطح في الماء ، تكون مجموعاته المحبة للماء قابلة للذوبان في الماء بسبب مرونته ومرحلة الماء ، بناءً على مبادئ القطبية والتنافر المتشابهين. المرحلة تتنافر وتترك الماء. ونتيجة لذلك ، يتم امتصاص جزيئات الفاعل بالسطح (أو أيونات) على واجهة الطورين ، مما يقلل من التوتر البيني بين المرحلتين. كلما تم امتصاص جزيئات الفاعل بالسطح (أو أيونات) على الواجهة ، زاد انخفاض التوتر البيني.

properties بعض خصائص غشاء الامتزاز

الضغط السطحي لغشاء الامتزاز: يتم امتصاص الفاعل بالسطح على واجهة الغاز السائل لتكوين غشاء امتزاز. على سبيل المثال ، إذا تم وضع تعويم متحرك بدون احتكاك على الواجهة ، يتم دفع غشاء الامتزاز على طول سطح المحلول بواسطة العوامة ، ويولد الغشاء ضغطًا على الطفو. هذا الضغط يسمى الضغط السطحي.

اللزوجة السطحية: مثل الضغط السطحي ، اللزوجة السطحية هي خاصية تظهرها الأفلام الجزيئية غير القابلة للذوبان. قم بتعليق حلقة بلاتينية بسلك معدني رفيع ، واجعل طائرتها تلامس سطح الماء في الحوض ، وقم بتدوير الحلقة البلاتينية ، وتعوق الحلقة البلاتينية بسبب لزوجة الماء ، وينخفض ​​السعة تدريجيًا. وبناءً على ذلك ، يمكن قياس اللزوجة السطحية أولاً على سطح الماء النقي. تم إجراء تجربة لقياس توهين السعة ، ثم قياس التوهين بعد تكوين الطبقة السطحية. تم الحصول على لزوجة الفيلم السطحي من الفرق بين الاثنين.

ترتبط اللزوجة السطحية ارتباطًا وثيقًا بصلابة الغشاء السطحي. نظرًا لأن طبقة الامتزاز لها ضغط سطحي ولزوجة ، فيجب أن تكون مرنة. كلما زاد الضغط السطحي وزادت لزوجة فيلم الامتزاز ، زادت معاملته المرنة. إن المعامل المرن لفيلم الامتصاص السطحي له أهمية كبيرة في عملية التثبيت.

③ تكوين المذيلات

يخضع المحلول المخفف للسطح الرينيوم للقواعد التي يتبعها الحل المثالي. تزداد كمية الامتصاص من الفاعل بالسطح على سطح المحلول مع زيادة تركيز المحلول. عندما يصل التركيز إلى قيمة معينة أو يتجاوزها ، لا يزداد مقدار الامتزاز. هذه الجزيئات السطحية المفرطة مضطربة في المحلول ، أو بطريقة ما هناك طريقة منتظمة. لقد أثبتت الممارسة والنظرية أنهما يشكلان جمعيات في الحل ، والتي تسمى micelles.

تركيز الميسيل الحرج: الحد الأدنى لتركيز الفاعل بالسطح لتكوين مذيلات في المحلول يسمى تركيز الميسيل الحرج

④ قيمة cmc من المواد الخافضة للتوتر السطحي الشائعة.

6. التوازن محبة للماء

HLB هو اختصار لتوازن محبة للدهون المحبة للماء ، ويمثل قيمة توازن محبة للماء محبة للدهون من مجموعة محبة للماء ومجموعة محبة للدهون من الفاعل بالسطح ، أي قيمة HLB من الفاعل بالسطح. تشير قيمة HLB الكبيرة إلى أن الجزيء محبة للماء بشدة ومحبة للدهون بشكل ضعيف ؛ خلاف ذلك ، يكون محبة للدهن قوية وقوة المحبة للماء ضعيفة.

equطلب قيمة HLB

قيمة HLB هي قيمة نسبية ، لذلك عند تعيين قيمة HLB ، كمعيار ، يتم تحديد قيمة HLB من شمع البارافين بدون خاصية محبة للماء على أنها 0 ، وقيمة HLB من كبريتات لوريل الصوديوم ذات قابلية قوية للذوبان في الماء 40. لذلك ، تكون قيمة HLB من الفاعل بالسطح بشكل عام ضمن النطاق من 1 إلى 40. بشكل عام ، المستحلبات ذات القيمة HLB أقل من 10 محبة للدهون ، في حين أن المستحلبات الأكبر من 10 محبة للماء. لذلك ، فإن نقطة التحول من محبة الدهون إلى المحبة للماء هي حوالي 10.

7. الاستحلاب و الذوبان

نوعان من السوائل غير القابلة للذوبان المتبادل ، أحدهما يتكون من جزيئات دقيقة (قطرات أو بلورات سائلة) مشتتة في الآخر يسمى المستحلب. نظرًا لأن المنتج بين السائلين يزيد عند تكوين المستحلب ، فإن هذا النظام غير مستقر ديناميكيًا حراريًا. لتثبيت المستحلب ، يجب إضافة مكون ثالث ، مستحلب ، لتقليل الطاقة البينية للنظام. المستحلبات هي مواد خافضة للتوتر السطحي وظيفتها الرئيسية هي العمل كحليب. تسمى المرحلة التي توجد فيها القطرات في المستحلب بالمرحلة المشتتة (أو الطور الداخلي ، الطور المتقطع) ، والمرحلة الأخرى المتصلة بقطعة واحدة تسمى وسط التشتت (أو الطور الخارجي ، الطور المستمر).

① المستحلبات والمستحلبات

المستحلب المشترك ، المرحلة الأولى هي الماء أو المحلول المائي ، والمرحلة الأخرى هي المواد العضوية غير القابلة للمزج ، مثل الزيت والشمع. يمكن تقسيم المستحلبات المكونة من الماء والزيت إلى نوعين وفقًا لتشتتهما: تتوزع الزيوت في الماء لتشكيل مستحلبات الزيت في الماء ، والتي يتم التعبير عنها في O / W (زيت / ماء): أشكال الماء في الزيت يتم التعبير عن مستحلب الماء في الزيت W / O (الماء / الزيت). بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن أيضًا تكوين مركب ماء في زيت في ماء W / O / W و مستحلب زيت في ماء في زيت O / W / O متعدد المكونات.

تعمل المستحلبات على تثبيت المستحلبات عن طريق تقليل التوتر البيني وتشكيل طبقة واجهة أحادية الجزيئات.

متطلبات المستحلبات في المستحلب: أ: يجب أن يكون المستحلب قادراً على الامتصاص أو التخصيب في واجهة المرحلتين لتقليل التوتر البيني. ب: يجب أن يعطي المستحلب الجسيمات شحنة ويسبب تنافرًا إلكتروستاتيكيًا بين الجسيمات ، أو يتم تشكيل طبقة واقية مستقرة عالية اللزوجة حول الجسيمات. لذلك ، يجب أن تحتوي المواد المستخدمة كمستحلبات على مجموعات برمائية من أجل إحداث استحلاب. يمكن لسطح السطح تلبية هذا الشرط.

method طريقة تحضير المستحلب والعوامل المؤثرة على استقرار المستحلب

هناك طريقتان لتحضير المستحلبات: الأولى هي استخدام الطرق الميكانيكية لتفريق السوائل كجزيئات دقيقة في سائل آخر ، والتي تستخدم في الغالب في الصناعة لإعداد المستحلبات ؛ والآخر هو إذابة السوائل في حالة جزيئية في سائل آخر ، يتم تجميعه بشكل صحيح لتشكيل مستحلب.

يشير استقرار المستحلب إلى القدرة على مقاومة تراكم الجسيمات مما يؤدي إلى فصل الطور. المستحلبات هي أنظمة غير مستقرة ديناميكا حرارية ذات طاقة مجانية كبيرة. لذلك ، يشير ما يسمى باستقرار المستحلب في الواقع إلى الوقت المطلوب للنظام للوصول إلى التوازن ، أي الوقت اللازم لتفريق السائل في النظام.