1. tension superficielle
La force de contraction de la longueur unitaire arbitraire de la surface liquide est appelée tension superficielle, et l'unité est N • m-1.
2, tensioactif et tensioactif
La propriété qui peut réduire la tension superficielle d'un solvant est appelée activité de surface, et la substance ayant une activité de surface est appelée substance tensioactive.
Les substances tensioactives qui peuvent associer des molécules en solution aqueuse et former des associations telles que les micelles, ont une activité de surface élevée et ont également des fonctions de mouillage, d'émulsification, de moussage et de lavage, appelées tensioactifs.
3. Caractéristiques de la structure moléculaire des tensioactifs
Les tensioactifs sont des composés organiques ayant des structures et des propriétés spéciales. Ils peuvent modifier considérablement la tension interfaciale entre deux phases ou la tension superficielle d'un liquide (généralement de l'eau). Ils ont des propriétés mouillantes, moussantes, émulsifiantes et lavantes.
En ce qui concerne la structure, les tensioactifs ont une caractéristique commune, c'est-à-dire que la molécule contient deux groupes de propriétés différentes, une extrémité est un groupe non polaire à longue chaîne, qui est soluble dans l'huile mais pas dans l'eau, ce qu'on appelle hydrophobe des groupes ou des groupes hydrophobes, ces groupes hydrophobes sont généralement des hydrocarbures à longue chaîne, et parfois du fluor organique, du silicone, du phosphore organique, des chaînes organiques de l'étain, etc. L'autre extrémité est un groupe soluble dans l'eau, c'est-à-dire un groupe hydrophile ou un groupe hydrophile. Le groupe hydrophile doit être suffisamment hydrophile pour garantir que le tensioactif entier est soluble dans l'eau et possède la solubilité nécessaire. Parce que les tensioactifs contiennent des groupes hydrophiles et hydrophobes, ils sont solubles dans au moins une phase de la phase liquide. Cette nature hydrophile et lipophile d'un tensioactif est appelée amphiphile.
4.Types de surfactants
Le surfactant est une molécule amphiphile avec des groupes hydrophobes et hydrophiles. Les groupes hydrophobes des tensioactifs sont généralement composés d'hydrocarbures à longue chaîne, tels que les groupes alkyle à chaîne droite C8 à C20, les groupes alkyle à chaîne ramifiée C8 à C20, les groupes alkylphényle (le nombre d'atomes d'alkyle carbone est de 8 à 16), etc. . La différence entre les groupes hydrophobes réside principalement dans le changement structurel de la chaîne hydrocarbonée, la différence est faible et il existe plus de types de groupes hydrophiles, de sorte que les propriétés des tensioactifs sont principalement liées à la taille et à la forme des groupes hydrophobes. Il est également lié aux groupes hydrophiles. La structure du groupe hydrophile change plus que le groupe hydrophobe, donc la classification des tensioactifs est généralement basée sur la structure du groupe hydrophile. Cette classification est basée sur la question de savoir si le groupe hydrophile est ionique et il est divisé en anioniques, cationiques, non ioniques, zwitterioniques et autres types spéciaux de surfactants.
5. Caractéristiques de la solution aqueuse de tensioactif
① Adsorption de tensioactif sur l'interface
Les molécules tensioactives ont des groupes lipophiles et hydrophiles et sont des molécules amphiphiles. L'eau est un liquide fortement polaire. Lorsqu'un surfactant est dissous dans l'eau, ses groupes hydrophiles sont solubles dans l'eau en raison de leur hydrophilie et de leur phase aqueuse, sur la base des principes de polarité et de répulsion similaires. La phase repousse et quitte l'eau. En conséquence, les molécules (ou ions) de surfactant sont adsorbées à l'interface des deux phases, ce qui réduit la tension interfaciale entre les deux phases. Plus il y a d'adsorption de molécules (ou d'ions) de surfactant sur l'interface, plus la tension interfaciale diminue.
②Certaines propriétés de la membrane d'adsorption
Pression de surface de la membrane d'adsorption: Le tensioactif est adsorbé sur l'interface gaz-liquide pour former une membrane d'adsorption. Par exemple, si un flotteur mobile sans frottement est placé sur l'interface, la membrane d'adsorption est poussée le long de la surface de la solution par le flotteur, et la membrane génère une pression sur le flotteur. Cette pression est appelée pression de surface.
Viscosité de surface: Comme la pression de surface, la viscosité de surface est une propriété présentée par les films moléculaires insolubles. Suspendez un anneau de platine avec un fil métallique mince, faites en sorte que son plan entre en contact avec la surface de l'eau de l'évier, faites tourner l'anneau de platine, l'anneau de platine est gêné par la viscosité de l'eau et l'amplitude diminue progressivement. Sur cette base, la viscosité de surface peut être mesurée d'abord sur la surface de l'eau pure. Une expérience a été réalisée pour mesurer l'atténuation d'amplitude, puis mesurer l'atténuation après la formation du film de surface. La viscosité du film de surface a été obtenue à partir de la différence entre les deux.
La viscosité de surface est étroitement liée à la fermeté du film de surface. Le film d'adsorption ayant une pression de surface et une viscosité, il doit être élastique. Plus la pression de surface est élevée et plus la viscosité du film d'adsorption est élevée, plus son module élastique est important. Le module d'élasticité du film d'adsorption de surface est d'une grande importance dans le processus de stabilisation.
③ Formation de micelles
La solution diluée de tensioactif rhénium obéit aux règles suivies de la solution idéale. La quantité d'adsorption de tensioactif sur la surface de la solution augmente avec l'augmentation de la concentration de la solution. Lorsque la concentration atteint ou dépasse une certaine valeur, la quantité d'adsorption n'augmente plus. Ces molécules de surfactant excessives sont désordonnées dans la solution, ou d'une manière ou d'une autre Il existe un moyen régulier. La pratique et la théorie ont montré qu'elles forment des associations en solution, appelées micelles.
Concentration micellaire critique: La concentration minimale d'un tensioactif pour former des micelles dans une solution est appelée concentration micellaire critique.
④ valeur cmc des surfactants courants.
6. Équilibre hydrophile-lipophile
HLB est une abréviation de l'équilibre lipophile hydrophile et représente la valeur d'équilibre hydrophile-lipophile du groupe hydrophile et du groupe lipophile du tensioactif, c'est-à-dire la valeur HLB du tensioactif. Une valeur HLB élevée indique que la molécule est fortement hydrophile et faiblement lipophile; sinon, la lipophilie est forte et l'hydrophilie est faible.
①Exigence de la valeur HLB
La valeur HLB est une valeur relative. Ainsi, lorsque vous définissez la valeur HLB, en tant que norme, la valeur HLB de la cire de paraffine sans propriété hydrophile est spécifiée à 0 et la valeur HLB du laurylsulfate de sodium à forte solubilité dans l'eau est de 40. Par conséquent, la valeur HLB du tensioactif se situe généralement dans la plage de 1 à 40. De manière générale, les émulsifiants ayant une valeur HLB inférieure à 10 sont lipophiles, tandis que les émulsifiants supérieurs à 10 sont hydrophiles. Par conséquent, le point tournant de la lipophilie à l'hydrophilie est d'environ 10.
7. émulsification et solubilisation
Deux types de liquides mutuellement insolubles, l'un formé de microparticules (gouttelettes ou cristaux liquides) dispersés dans l'autre, sont appelés émulsions. Du fait que le produit interfacial des deux liquides augmente lorsque l'émulsion est formée, ce système est thermodynamiquement instable. Pour stabiliser l'émulsion, un troisième composant, un émulsifiant, doit être ajouté pour réduire l'énergie interfaciale du système. Les émulsifiants sont des tensioactifs dont la fonction principale est d'agir comme un lait. La phase dans laquelle les gouttelettes existent dans l'émulsion est appelée phase dispersée (ou phase interne, phase discontinue), et l'autre phase connectée en une seule pièce est appelée milieu de dispersion (ou phase externe, phase continue).
①Émulsifiants et émulsions
Émulsion courante, une phase est de l'eau ou une solution aqueuse, et l'autre phase est une matière organique non miscible à l'eau, comme l'huile et la cire. Les émulsions formées par l'eau et l'huile peuvent être divisées en deux types selon leur dispersion: les huiles sont dispersées dans l'eau pour former des émulsions huile-dans-eau, qui sont exprimées en O / W (huile / eau): formes eau-dans-huile L'émulsion eau dans l'huile est exprimée en E / H (eau / huile). De plus, il est également possible de former des émulsions multicomposants complexes eau-dans-huile-dans-eau / E / H et huile-dans-eau-dans-huile O / W / O.
Les émulsifiants stabilisent les émulsions en réduisant la tension interfaciale et en formant un film d'interface monomoléculaire.
Exigences pour les émulsifiants en émulsification: a: l'émulsifiant doit pouvoir s'adsorber ou s'enrichir à l'interface des deux phases pour réduire la tension interfaciale; b: l'émulsifiant doit charger les particules et provoquer une répulsion électrostatique entre les particules, ou Un film protecteur stable et très visqueux se forme autour des particules. Par conséquent, les substances utilisées comme émulsifiants doivent avoir des groupes amphiphiles pour effectuer l'émulsification. Les tensioactifs peuvent répondre à cette exigence.
② Méthode de préparation de l'émulsion et facteurs affectant la stabilité de l'émulsion
Il existe deux méthodes pour préparer des émulsions: l'une consiste à utiliser des méthodes mécaniques pour disperser les liquides sous forme de fines particules dans un autre liquide, qui est principalement utilisé dans l'industrie pour préparer des émulsions; l'autre consiste à dissoudre des liquides à l'état moléculaire. Dans un autre liquide, il est ensuite correctement agrégé pour former une émulsion.
La stabilité de l'émulsion fait référence à la capacité de résister à l'agrégation de particules conduisant à une séparation de phases. Les émulsions sont des systèmes thermodynamiquement instables avec une grande énergie libre. Par conséquent, la soi-disant stabilité de l'émulsion se réfère en fait au temps nécessaire au système pour atteindre l'équilibre, c'est-à-dire au temps requis pour qu'un liquide se sépare dans le système.
