surfactant chất hoạt động bề mặt

Surfactants :
Khaựi nieọm vaứ ửựng
duùng


SURFACTANT = SURFace ACTive AgeNT


Các Surfactant là những chất hoạt
động tại bề mặt pha và liên pha.
gaseous

liquid

gaseous

liquid

i n t e r f a c e

solid

solid

liquid

liquid

Surfactant có khả năng xóa bỏ ranh giới
giữa hai pha.
Là chất có chứa phần hydrophilic và hydrophobic,

khi cho vào nước (hoặc dung môi) có thể làm
giảm sức căng bề mặt của hệ thống cho
nhiều mục đích khác nhau như: thấm ướt, nhũ
hoá, phân tán, tạo bọt, tạo tính nhờn.


ỨNG DỤNG
• Chất tẩy rửa
• Chất nhũ hoá
• Tác nhân phân tán
• Chất làm mềm
Chống độ tónh điện


So sánh Tính chất vật lý của nước và
các chất khác
Bảng 1
 

Trọng lượng phân tử
Sức căng bề mặt

Nhiệt độ sôi °C @ 760mm. Hg
( @20°C Dynes per

cm)

Water (H2O)

18

Hydrogen Sulphide (H2S)34
Ammonia (NH3)

100

73

-60

(a)

17

-33

(a)

Methanol (CH3OH)

32

65

22

Ethanol (C2H5OH)

46

78

22

Ether (C2H5OC2H5)

74

34

17


Mối liên hệ giữa sức căng bề mặt
và nồng độ
(Bảng 2)
So sánh nồng độ % của NaLAS và Ethanol cần sử
dụng ứng với từng giá trò sức căng bề mặt xác
đònh

Giá trò SCBM
22
(dynee/cm)
NaLAS
--Ethanol (%)

73

50

40

0

0.003 0.008 0.0150

0

9

18

40

30

100


Tính chất của các chất hoạt động bề
mặt theo cấu trúc hoá học.

lipophilic
likes fat

....

hydrophilic
likes water

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

O

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

lipophilic
(likes fat)

_
O

Na

hydrophilic
(likes water)

Giản đồ của surfactant


Tính chaát cuûa caùc
surfactant

air

water

ÔÛ noàng ñoä cao

air

water


Micelle

water

Lipophilic : quay vaøo trong .
Hydrophilic : quay ra ngoaøi .

water


Mối liên hệ giữa sự thay đổi của nồng
độ và hoạt động của các surfactant : ý
nghóa của nồng độ tới hạn (c.m.c)
Small
micelle

Water

(a) Dung dòch rất
loãng.
Lớp màng đơn phân tử của

các phân tử surfactant hấp phụ
tới bề mặt của dung dòch
lỏng.

(b) Dung dòch
loãng.

Spherical
micelle
(c) Dung dòch tại
c.m.c.

(d) Dung dòch tại điểm trên
c.m.c.


Ví dụ về sự khác biệt của các
micell có nồng độ cao.


Lý thuyết của sự giặt,
rửa:
phase 1: adsorption

phase 3: dislodging
Fig. 5

phase 2: drop formation

phase 4: transport

Removal of pigment soil

Hầu hết các chất bẩn gồm có hai thành phần:
Chất lỏng nhờn: ví dụ như mồ hôi, mỡ do cơ thể
tiết ra; và chất bẩn có màu sẫm giống như
đất.


Caùc loaïi surfactant


....

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

O

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

lipophilic
(likes fat)

_
O

hydrophilic

(likes water)

Na

+


Phaân loaïi Surfactant
__

+

negative charge in the
hydrophilic group

anionic surfactant
__

positive charge in the
hydrophilic group

cationic surfactant

+

positive and negative
in thecharge
hydrophilic
group

amphoteric surfactant

no charge in the
hydrophilic group

nonionic surfactant


anionic
surfactants

_
_

nonionic
surfactants

°
_

cationic
surfactants

+
_

strong repulsion

weak repulsion

strong attraction


Chaỏt hoaùt ủoọng be maởt
Anionic





Soap
Fatty alcohol sulfate
Fatty alcohol ether sulfate
Linear alkyl benzene sulfonate


•Chất hoạt động bề mặt Anionic được
sử dụng rộng rãi, chiếm khoảng 49%
trên tổng số các chế phẩm hoạt động
bề mặt.
• Chúng được dùng làm dầu gội đầu,
nước rửa chén, bột giặt và các ứng
dụng khác trong các ngành công
nghiệp
• Ngoài ra chất hoạt động bề mặt
Anionic còn được sử dụng chung với các
CHĐBM nonionic để tạo độ ổn đònh cao
hơn với vai trò của chất liên kết.

Xà phòng
Xà phòng là một loại CHĐBM, được tạo thành từ
phản ứng xà phòng hóa dầu thực vật. Xà phòng
có một nhóm carboxylate ở đầu mạch, có khả năng
tạo phức với ion canxi có trong nước cứng. Điều này
làm cho xà phòng kết lại, nổi lên trên bề mặt như
một lớp váng. Các xà phòng thường được gọi là
muối
các acid
béo.thường:
Cáccủa
xà phòng
thông

sodium oleate (Có nguồn gốc từ dầu Ô liu:
Olive)
Na+

O
O

-

sodium palmitate (Có nguồn gốc từ dầu cọ:
Palm)
Na+

O
O-

Xà phòng và chất tẩy rửa
• Xà phòng là một chất hoạt động bề mặt
(thường có nguồn gốc từ thiên nhiên)
• Xà phòng là những muối của axit béo bao gồm:
– Mạch cacbon dài đầu mạch (mạch đơn bất bão hoà, bão
hoà hay mạch polimer bão hoà)
– Nhóm caboxylate ở cuối mạch
O

Na+

Sodiumlà
oleate
• Chất HĐBM nào không phải xà
phòng
chất
Otẩy rửa. Xà phòng có khuynh hướng tạo màng
bọt với ion kim loại (có trong nước cứng) và tủa
ở pH thấp, trong khi chất tẩy rửa sẽ không xảy
ra trường hợp này.


O
OO
OH
•Proton hóa ion oleate thành axit
Oleic thực hiện ở pH < 4.5, thành
phân tử trung hoà, không tan
trong nước, không có tính chất

hoạt động bề mặt, và nó tạo
màng (kết tủa)

+
H
+


“Sodium dodecyl sulfate
Đây là một trong những chất HĐBM
thông dụng nhất, nó còn được gọi
là Sodium Lauryl Sulfate, có nguồn
gốc từ dầu mỏ (dodecyl) hoặc thực
vật (lauryl), tuy nhiên chúng có
cùng công thức phân tử:
O
O S O
Na+
O

“sodium dodecyl sulfate“


SLES , Sodium laureth sulfate
Sodium laureth sulfate là một loại CHĐBM mới, được kết hợp
giữa một CHĐBM nonionic và một nhóm anionic ở đầu
mạch. Mục đích nhằm cải thiện hơn tính hoạt động của
CHĐBM trong nước cứng, và cũng giúp cho CHĐBM nonionic
tăng được khoảng nhiệt độ hoà tan trong nước của nó.

O
(O

) O S
n
O

O-

Sodium laureth sulfate: là một loại CHĐBM mới
kết hợp được tính chất của cả hai loại
nonionic và anionic.


Coâng thöùc thoång quaùt:
R-COO - Na

+

R-O-SO3 - Na+

Sodium Soap
Sodium Lauryl Sulfate (SLS)
Sulfopon

R -O- (CH2-CH2-O)n SO3 - Na+ Sodium Lauryl Ether Sulfate (SLES)
Texapon N70 T
R -O- (CH2-CH2-O)n SO3 - NH4+ Ammonium Laury Ether Sulfate
(ALES)
RSO3- Na+ Sodium Linear Alkyl Benzene Sulfonate

(NaLAS)
LABSA