Introduktion til overfladeaktive stoffer

Aug 02, 2024

Læg en besked

Udtrykket overfladeaktivt stof kommer fra det engelske ord 'surfactant'. Det er faktisk et fortættet ord af sætningen 'overfladeaktivt middel'. Den har også et navn kaldet Tensor. Ethvert stof, der væsentligt kan reducere overfladespændingen af ​​en væske ved at tilsætte en lille mængde, omtales samlet som et overfladeaktivt middel. Deres overfladeaktivitet er specifik for en bestemt væske, normalt refererer til vand. Den ene ende af det overfladeaktive middel er en ikke-polær carbonhydridkæde (alkylgruppe) med ekstremt lav affinitet for vand, ofte omtalt som en hydrofob gruppe; På den anden ende er der polære grupper (såsom - OH, - COOH, - NH 2, - SO3H osv.), der har en høj affinitet til vand, derfor kaldes de hydrofile grupper og tilsammen omtalt som "amfifile molekyler " (lipofile hydrofile molekyler). For at opnå stabilitet kan overfladeaktive stoffer opløses i vand på to måder:

 

1. Form et monolag på væskeoverfladen.

Efterlad hydrofile grupper i vand og stræk hydrofobe grupper mod luften for at reducere frastødning. Den frastødende kraft mellem hydrofobe grupper og vandmolekyler svarer til at udøve et udadgående skub på overfladevandsmolekylerne, der opvejer den indadgående trækkraft, som overfladevandsmolekylerne oprindeligt modtog, og selv hvis overfladespændingen af ​​vand falder. Dette er grundprincippet for overfladeaktive stoffers skum-, emulger- og befugtningseffekter. I olie-vand-systemer adsorberes overfladeaktive molekyler ved grænsefladen mellem olie- og vandfaserne, mens polære grupper indsættes i vandet, og ikke-polære dele kommer ind i olien og er orienteret ved grænsefladen. Dette genererer spændinger mellem olie-vand-fasen, hvilket reducerer grænsefladespændingen mellem olien og vandet. Denne egenskab har en betydelig indvirkning på den udbredte anvendelse af overfladeaktive stoffer.

 

2. Dann 'miceller'.

Miceller kan være sfæriske eller lagdelte, som begge forsøger at skjule hydrofobe grupper inde i micellerne og blotlægge hydrofile grupper så meget som muligt. Hvis polære grupper er repræsenteret af kugler, og hydrofobe ikke-polære grupper er repræsenteret af søjler, kan monolag og miceller opnås. Hvis der er uopløselige olier (en generel betegnelse for organiske væsker, der er uopløselige i vand) i opløsningen, kan de trænge ind i midten af ​​sfæriske miceller og opløses i mellemlaget af lagdelte miceller. Dette kaldes solubiliseringseffekten af ​​overfladeaktive stoffer.

 

Overfladeaktive stoffer kan have forskellige funktioner såsom vask, emulgering, skumdannelse, befugtning, iblødsætning og dispergering, og mængden af ​​anvendt overfladeaktivt stof er lille (normalt nogle få procent til et par tusinde procent). De er nemme at betjene, ikke-giftige og ikke-ætsende, hvilket gør dem til ideelle kemiske produkter. Derfor har de vigtige anvendelser inden for produktion og videnskabelig forskning. Når koncentrationen er den samme, er de ikke-polære komponenter i det overfladeaktive middel større og har stærkere overfladeaktivitet. Blandt homologer har dem med flere carbonatomer højere overfladeaktivitet. Men når kulstofkæden er for lang, har den ingen praktisk værdi på grund af dens lave opløselighed i vand.