Bài giảng tính chất lý hóa chất hoạt động bề mặt trong dung dịch

7/18/2018

CƠNG NGHỆ
CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
Chương

2

1

Tên chương

Số
tiết

Tính chất hóa lý của
8
chất hoạt động bề
mặt trong dung dịch

Phân bố thời
gian
Lý
Thực
thuyết hành

8

0

Tự

học

Ghi
chú

16

2

Khi hịa tan CHĐBM vào nước
nước,,
chúng tồn tại như thế nào
nào?
?
Tính chất vật lý gì của dung
dịch sẽ bị thay đổi
đổi?
?
4

Các yếu tố vật lý của dd thay đổi
đổi?
?
p suất thẩm
thấu

Độ đục
Sức căng bề mặt

Độ dẫn điện

CMC

Nồng độ

• Chương 2: Tính chất hóa lý của chất hoạt
động bề mặt trong dung dịch
• 2.1. Cấu tạo lớp bề mặt trên giới hạn lỏng
lỏng--khí
• 2.2. Sự hình thành micelle
• 2.3. Nồng độ micelle tới hạn
• 2.4. Điểm Kraft
• 2.5. Điểm đục
• 2.6. HLB (hydrophile
(hydrophile--lipophile balance)
• 2.7. Đặc tính bề mặt lỏng
lỏng--rắn và quan hệ bề
mặt trong hệ ba pha
6

1


7/18/2018

8

7

Lớp bề mặt trên giới hạn lỏng khí

Để tìm hiểu cấu tạo lớp bề mặt
trên giới hạn lỏng khí người ta tìm
hiểu mối quan hệ giữa độ hấp phụ
 và nồng độ C của chất hoạt
động bề mặt có trong một đơn vị
diện tích bề mặt
mặt..
10

Γ: lượng chất HĐBM/ đơn vị diện tích bề mặt (mol
(mol/cm
/cm2
hay mol
mol/m
/m2)

Kết quả cho thấy sự hấp phụ
tăng tỷ lệ với chiều dài mạch
carbon trong một dãy đồng đẳng
và các đường này đạt giá trị giới
hạn m khi nồng độ chất hoạt
động bề mặt đủ lớn
lớn..
11

Quan hệ giữa độ hấp phụ Γ-C:
• Nồng độ C
• Chiều dài mạch carbon
• Giá trị tới hạn Γm

12

2


7/18/2018

Như vậy ở nồng độ đủ lớn
lớn,, một
đơn vị bề mặt sẽ chứa cùng một
số lượng phân tử chất hoạt động
bề mặt có chiều dài phần kỵ nước
khác nhau
nhau..

Người ta giải thích điều này như sau
sau::
khi bị hấp phụ, nhóm phân cực của chất
hoạt động bề mặt bị nước kéo mạnh vào
lịng dung dịch, phần khơng phân cực thì
bị đẩy ra phía pha khơng phân cực tức
pha khí, các phân tử chất hoạt động bề
mặt sẽ được phân bố thành một lớp phân
tử..
tử
14

13

Khi nồng độ C nhỏ

nhỏ,, mạch hydrocarbon sẽ bị đẩy
về phía khơng khí, có thể bị ngã nghiêng do mạch
hydrocarbon linh động và có khối lượng riêng bé,
phần phân cực ở trong nước
nước..

Khi nồng độ C lớn, số phân tử chất hoạt động bề mặt
tăng lên, mạch hydrocarbon dựng đứng lên, song song
với nhau, vng góc với mặt nước, tạo thành một màng
sít chặt gọi là màng

ngưng tụ.

Các phân tử chất hoạt động bề mặt sẽ chiếm cùng diện
nhau..
tích dù cho chúng có chiều dài khác nhau

(a)Nồng độ chất HĐBM nhỏ
(a)Nồng
(b)Nồng
(b)
Nồng độ chất HĐBM đủ lớn

15

Độ hoạt động bề mặt

16

Độ hoạt động bề mặt của các chất trong

Độ hoạt động bề mặt = biến thiên sức căng
bề mặt theo nồng độ

d
d

; hay 
dc
da
d
Đại lượng Gibbs: G*  
dc

dãy đồng đẳng biến đổi có quy luật.
Ví dụ:
Trong dãy đồng đẳng acid có 6  nC  2,
khi nồng độ tăng lên, sức căng bề mặt của
acid mà trong phân tử có mạch carbon dài
hơn sẽ giảm nhanh hơn.
Hiện tượng tương tự cũng xảy ra ở các
dãy đồng đẳng khác.

17

18

3

7/18/2018

Độ hoạt động bề mặt
s, dyn/cm
(1)
(2)

65

(3)
50

(1)HCOOH
(2) CH3COOH
(3) CH3CH2COOH
(4) CH3(CH2)2COOH
(5)(CH3)2CHCH2 COOH

(4)
(5)
35
0,16

0,36

0,54

C, mol/l

• Quy tắc Traube

Traube:: “Độ hoạt động bề mặt tăng 33-3,5 lần
khi chiều dài mạch carbon tăng thêm 1 nhóm CH2”. 19

Minh chứng sự tồn tại trạng
thái micelle

Hoạt động học SV
• Micelle là gì?
• Cấu trúc của một micelle?

• New electron micrographs, produced
using the technique of Field
Emission
Scanning
Electron
Microscopy, showing the details of
the micellar surface,
surface,…
…

21

Trạng thái các chất hoạt động bề mặt trong
dung dịch được khảo sát trên muối của
acid béo (xà phịng).

22

Thực nghiệm cho thấy trong dung dịch, xà
phịng có thể tồn tại dưới dạng phức hợp

hợp::
• các phân tử khơng ion hóa RCOONa
RCOONa,, ion
RCOO- và Na+,
• các sản phẩm do thủy phân RCOOH,
• dạng tập hợp các phân tử khơng ion hóa,
• các ion và các acid béo:

xRCOONa.yRCOOH.zRCOO-.z’Na+…
23

24

4


7/18/2018

• Tính chất của các chất hoạt động bề
mặt khác cũng tương tự
tự..

25

Khi nồng độ chất hoạt động bề mặt
tăng lên một giá trị nào đó, từ các
phân tử hịa tan riêng biệt, một số lớn
các micelle bắt đầu hình thành trong
hệ..
hệ

Các micelle này là các hình cầu trong đó
các phân tử chất hoạt động bề mặt liên
kết với nhau bằng đầu hydrocarbon và
hướng nhóm phân cực ra dung dịch
nước..
nước
Số phân tử xà phòng trong một tập hợp như vậy vào khoảng
50, đường kính hình cầu khoảng gấp đơi chiều dài phân tử xà
phịng tạo nên nó.

27

28

cylindrical
Unimers

Normal micelles
spherical

Inverted hexagonal phase

Reverse micelles
Bilayer lamella
4 nm
29

5

7/18/2018

• Lực hút Van de Walls giữa phần kỵ
nước
• Lực đẩy của nhóm điện tích cùng
dấu
• Lực hút của các phân tử nước
nước…
…
31

32

Ở các nồng độ cao
kích thước tăng
hydrocarbon mỗi lúc
với nhau hình thành
các hình dạng khác
khác..

33

hơn, các micelle có
lên và các gốc
mỗi thêm song song
các micelle tấm hay

34

Lưu ý:
Các micelle có thể được tạo thành khơng chỉ
trong các dung dịch nước mà còn ở dung dịch xà
phòng, trong dung mơi khơng phân cực
cực..
Khi đó các phân tử xà phịng trong micelle sẽ
hướng các nhóm phân cực vào phía trong micelle
cịn phần kỵ nước sẽ quay ra ngồi
ngồi..
Lúc này xà phịng khơng điện ly
ly,, dung dịch xà
phịng là dung dịch phân tử chứ không là dung
dịch của các ion
ion..

35

36

6


7/18/2018

Ý nghĩa của đồ thị
thị?
?

•( crictical micelle concentration: CMC
CMC))

38

Khi nồng độ chất hoạt động bề mặt tăng lên đến
một giá trị nào đó, từ các phân tử riêng lẻ sẽ có
sự hình thành các micelle.
Nồng độ dung dịch chất hoạt động bề mặt mà ở
đó sự hình thành micelle trở nên đáng kể gọi là
nồng độ micelle tới hạn (Critical micelle
concentration).

39

Nhận xét
• Khi nồng độ dung dịch chất họat
động bề mặt đạt đến giá trị CMC, sẽ
có sự thay đổi rõ rệt tính chất vật lý
của dung dịch như sự thay đổi độ đục,
độ dẫn điện, sức căng bề mặt, áp suất
thẩm thấu…
• Dựa vào sự thay đổi tính chất vật lý
đột ngột như vậy người ta xác định
được CMC.

Xác định giá trị CMC của dung dịch

Phương pháp xác định điểm
CMC

p suất thẩm

thấu

Độ đục

( Sinh viên làm bài tập lớn)

Sức căng bề mặt

Độ dẫn điện
CMC

Nồng độ

7


7/18/2018

Hoạt động học
Nhóm
1
2
3
4

Chủ đề thảo luận

Các yếu tố ảnh hưởng đến CMC:
Nhóm
phản biện

Bản chất CHĐBM sử dụng

5

Ảnh hưởng của nhiệt độ

6

Ảnh hưởng của chất điện li

7

Ảnh hưởng của chất không in li

8

ã Khi taờng chieu daứi cuỷa phan
kợ nửụực trong phân tử chất
họat động bề mặt sẽ tạo điều
kiện thuận lợi cho sự hình
thành micell, tức là giảm
CMC.

43

Các yếu tố ảnh hưởng đến CMC:

Các yếu tố ảnh hưởng đến CMC:

• Trong môi trường nước cất,
CMC của các chất họat động
bề mặt ion giảm đi ½ lần khi
mạch carbon tăng thêm 1nhóm
–CH2- .

• Đối với chất họat động bề
mặt không ion, sự khác biệt
này còn rõ ràng hơn. Điều
này đúng đến C16. Khi
mạch C  18 thì CMC hầu
như không đổi.

Ảnh hưởng của T

Ảnh hưởng của chất điện li

• Khi hạ nhiệt độ dung dịch, sẽ
xúc tiến cho sự hình thành của
các micell vì khi đó cường độ
chuyển động nhiệt của các
phân tử giảm, làm tăng khả
năng kết hợp của các phân tử
tức làm giảm CMC.

• Khi thêm chất điện ly vào
dung dịch chất họat động bề
mặt , chúng liên kết với nước
do sự hydrat hóa, điều này
tương tự như việc tăng nồng độ

chất họat động bề mặt lên.

8


7/18/2018

• Mặc khác, khi có mặt chất
điện ly, sự ion hóa của chất
họat động bề mặt giảm
(giảm độ tan), xúc tiến cho
sự liên kết các phân tử lại
với nhau, do đó CMC giảm.

• Việc thêm các chất hữu cơ vào
dung dịch chất họat động bề
mặt ảnh hưởng đến CMC theo
những hướng khác nhau tùy
thuộc vào bản chất của chất
thêm vào.

• Một số rượu mạch trung bình có thể
làm giảm CMC, thêm urea hay
formalmid lại làm tăng CMC. Dung
dịch chứa nhiều chất hoạt động bề
mặt có CMC nhỏ hơn CMC của các
dung dịch chứa từng chất hoạt động
bề mặt riêng biệt.

9

7/18/2018

Các chất hoạt động bề mặt

anion có một đặc điểm là khả năng hòa
tan của chúng tăng theo nhiệt độ.

Điểm Krafft là nhiệt độ tại đó
chất hoạt động bề mặt có độ hịa
tan bằng CMC

Khi đạt đến nhiệt độ này một lượng lớn
chất hoạt động bề mặt sẽ được phân
tán trong dung dịch dưới dạng micelle
micelle..
Như vậy ở nhiệt độ thấp hơn điểm
Kraft, độ tan của chất hoạt động bề mặt
anion khơng đủ lớn để hình thành
micelle..
micelle
Khi nhiệt độ tăng, độ tan tăng, khi đạt
đến nhiệt độ Kraft, micelle hình thành
thành..

55

56

Điểm Krafft
 Đối với chất hoạt động bề mặt anion, khi
chiều dài mạch C tăng, điểm Kraft cũng tăng.
 Mạch C có nhóm oxide ethylene -> Kraft giảm
 Phụ thuộc nồng độ và các thành phần khác trong
dd
Điểm Kraft của dung dịch alkyl sulphate trong nước
Số nguyên tử C

10

12

14

16

18

(oC)

8

16

30

45

56

Điểm Kraft

58

Hoạt động học theo vấn đề
Nhóm
1
2
3

Vấn đề

Điểm đục xuất hiện khi nào
nào?
?
Ý nghĩa của điểm đục
đục?
?
Tại sao điểm đục có ý nghĩa với CHĐBM?
Loại nào bị tác động nhiều nhất
nhất?
?
SV chuẩn bị trong 5 phút sau khi xem thí
nghiệm về điểm đục
đục:: cloud point
59

60

10


7/18/2018

ASTM D2500 CLOUD POINT TESTING
Đối với các chất hoạt động bề mặt không
ion,, độ tan của chúng là do liên kết hydro
ion
giữa nước và phần phân cực (VD như
chuỗi poly ethylene oxide)
oxide)..
Khi nhiệt độ tăng đến một mức nào đó,
liên kết hydro bị phá vỡ, xảy ra sự mất
nước, làm độ tan của chất hoạt động bề
mặt không ion giảm
giảm..
61

62

Điểm đục là nhiệt độ tại đó chất hoạt
động bề mặt khơng ion khơng thể hịa tan,
tách ra khỏi dung dịch làm dung dịch trở
nên đục
đục..
Đối với chất hoạt động bề mặt không ion
trên cơ sở ethylene oxide, điểm đục sẽ
giảm khi độ dài gốc alkyl tăng hoặc khi
lượng ethylene oxide trong phân tử giảm

xuống..
xuống
65

66

11


7/18/2018

Hoạt động học theo vấn đề
Nhóm
1
2
3

HLB:

Vấn đề

Điểm đục xuất hiện khi nào
nào?
?
Ý nghĩa của điểm đục
đục?
?
Tại sao điểm đục có ý nghĩa với CHĐBM?
Loại nào bị tác động nhiều nhất
nhất?

?
SV chuẩn bị trong 5 phút sau khi xem thí nghiệm

67

Griffin's method for nonnon-ionic surfactants
as described in 1954 works as follows

The hydrophilic
hydrophilic--lipophilic balance of
a surfactant is a measure of the degree
to which it is hydrophilic or lipophilic
lipophilic,,
determined by calculating values for
the different regions of the molecule,
as described by Griffin in 1949 and
1954..
1954
Other methods have been suggested,
notably in 1957 by Davies
Davies..
68

The HLB value can be used to predict the
surfactant properties of a molecule:

Where Mh is the molecular mass of the hydrophilic
portion of the molecule, and M is the molecular
mass of the whole molecule, giving a result on a
scale of 0 to 20

20..
An HLB value of 0 corresponds to a completely
lipophilic/hydrophobic
lipophilic
/hydrophobic molecule, and a value of 20
corresponds to a completely hydrophilic/
hydrophilic/lipophobic
lipophobic
molecule..
molecule
69

70

 Các tính chất của các chất hoạt động bề mặt liên quan
đến mối tương quan giữa phần ái nước và phần kỵ
nước..
nước
 Nếu phần ái nước tác dụng mạnh hơn phần kỵ nước thì
chất hoạt động bề mặt dễ hịa tan trong nước hơn,
ngược lại nếu phần kỵ nước tác dụng mạnh hơn phần ái
nước thì chất hoạt động bề mặt dễ tan trong pha hữu cơ
hơn..
hơn
 Từ đó dựa vào mối tương quan giữa phần kỵ nước và ái
nước mà chất hoạt động bề mặt được sử dụng vào các
mục đích khác nhau
nhau..

72

12


7/18/2018

• Hydrophile
Hydrophile--Lipophile Balance -HLB: Mối tương
quan ái nướcnước-ái dầu
• Thang đo HLB: 11-20
• HLB lớn
lớn:: tính ái nước cao
cao,, tính ái dầu thấp
• Gia tăng HLB -> gia tăng tính ái nước
• Độ phân tán khác nhau trong dd nước ->
HLB khác nhau

74

Ước tính HLB dựa trên mức độ phân tán của chất hoạt
động bề mặt trong nước
Mức độ phân tán

HLB

- Không phân tán trong nước

1-4

- Phân tán kém

3-6

- Phân tán như sữa sau khi lắc

6-8

- Phân tán như sữa bền

8-10

- Phân tán trong mờ đến trong

10--13
10

- Dung dịch trong

> 13
76

Thí nghiệm chỉ số HLB

78

13


7/18/2018

Davies đã chuyển cấu trúc chất hoạt động bề mặt
thành các nhóm thành phần để xác định HLB
HLB.. Giá
trị HLB của các nhóm cho trong bảng dưới đây
đây::

Translucent Water in Oil Nanoemulsion
Prepared by HighHigh-Intensity Ultrasound

79

Cơng thức tính HLB:
+Cơng thức của Davies:
HLB = 7 +  HLB nhóm ái nước - HLB nhóm kỵ
nước
+ Cơng thức của Kawakami:
HLB = 7 + 11,7 log(M
log(Mn/Md)
Mn : Khối lượng phần tử ưa nước trong phân tử
Md : Khối lượng phần tử ưa dầu trong phân tử
+ Cơng thức tính ester của acid béo và rượu đa
chức: HLB = 20.(1 – S/A)
S: Chỉ số xà phịng hóa của ester
A: Chỉ số acid của acid béo

Nhóm ái nước

HLB

- SO4Na

38,7

-COOK

21,1

- COONa

19,1

-N<

9,4

- ester (vòng sorbitol)

6,8

- ester (tự do)

2,4

- COOH

2,1

- OH (tự do)

1,9

- O-

1,3

-OH (vịng sorbitol)

0,5

-CH2-CH2-O-

0,33

-CH2-CH2-CH2-O-

0,15

Nhóm kỵ nước

HLB

-CH<,-CH2-, -CH3, =CH-

0,475

80

Nếu ester khơng đo được chỉ số xà phịng thì
có công thức sau
sau::

HLB = (E + P) / 5
E, P: phần trăm khối lượng của EO và rượu
đa chức trong phân tử
tử..
+Cơng thức Griffin
Griffin:: hỗn hợp có nhiều chất hoạt
động bề mặt thì
HLB hh =  xi HLBi
xi: phần khối lượng trong tổng lượng chất họat
động bề mặt

81

Rất ít trường hợp mà ái lực của
phần kỵ nước đối với dầu lại bằng ái
lực của đầu ưa nước đối với nước
nước..
Có thể thấy rằng tỉ lệ giữa các lực
này là yếu tố quan trọng để quyết
định tính năng chất nhũ hóa trong hệ
nhũ, vì vậy cần có sự đánh giá mức
độ cân bằng này
này..
83

82

 Trong chất nhũ hóa làm đặc, nhóm alkyl gắn liền
với nhóm poly ethylene oxide, mỗi nguyên tử O tương
đương với 3 nhóm –CH2 –.

 Mỗi nhóm (CH2-CH2-O) cân bằng với mỗi nhóm –
CH2 – trong gốc alkyl.
 Tham khảo tính cân bằng này từ sự ngưng tụ sản
phẩm của ethylene oxide và stearylalcohol:
(n thay đổi từ 2 đến 30 trong những sản phẩm trên thị trường)

Số nhóm –CH2- + CH3- kỵ nước: 18, gốc ái nước: 3+n (O là 3 và
–CH2-CH2O- là n).
Nếu n<15 tính kỵ nước sẽ cao hơn, nếu n>15 thì xu hướng
ngược lại.
84

14


7/18/2018

Hoạt động học

 Cơng ty hóa chất Atlas đã phát minh một cách định
lượng cho phép thể hiện mức độ cân bằng của chất
nhũ hóa được nêu lên như một con số thuần – HLB.
Con số đơn giản này là do sự đo % của phần ái
nước trong phân tử chia cho 5. Nếu chất nhũ hóa
nonionic có 100% ái nước thì nó sẽ có giá trị HLB là
100/5. Thang đo HLB kéo dài từ 0 đến 20 (theo lý
thuyết).
85

86

Trong trường hợp polyethylene glycol ether của
stearyl alcohol, HLB được tính như sau :
Trọng lượng gốc kỵ nước của stearyl: C18H37 = 253
Trọng lượng gốc ái nước: 44n+17
+ Nếu n=3, Mphân tử = 253+[(44.3)+17]= 253+149=403
=> HLB= 149/403*100/5=7.4
+Nếu n=20, Mphân tử =253+897=1150
=> HLB= 897/1150*100/5=15.6
87

88

89

90

15


7/18/2018

HLB thực tế và tính tốn
Chất hoạt động bề mặt

Giá trị thực

Giá trị tính tốn

Tween 18

Tween 81

15
10

15,8
10,9

Span 20
Span 40
Span 60
Span 80
Glycerol Stearat
Span 65

8,6
6,7
4,7
4,3
3,8
2,1

8,5
7,0
5,7
5,0
3,7
2,1

Để tạo nhũ O/W, mỗi thành phần dầu đều

cần có giá trị HLB “cần thiết
thiết””
Giá trị HLB “cần thiết
thiết”” là giá trị HLB của
chất nhũ hóa để có thể giảm sức căng bề mặt
giữa thành phần dầu và nước
Nhóm
Dầu thực vật
Silicone oils
Petroleum oils
Các ester làm mềm da
Acid và rượu béo

HLB “cần thiết”
6
8-12
10
12
14-15

91

92

Xác định HLB “cần thiết”

Chất hoạt động bề mặt nonionic sử dụng làm bộ HLB chuẩn:

1. Chuẩn bị 8 mẫu nhũ đơn giản:
HLB 2

8% SPAN®80 / 92% SPAN 85

Cùng lượng dầu

HLB 4

88% SPAN80 / 12% SPAN 85

Cùng lượng chất nhũ hóa với các giá trị HLB

HLB 6

83% SPAN 80 / 17% TWEEN® 80

khác nhau

HLB 8

65% SPAN 80 / 35% TWEEN 80

HLB 10

46% SPAN 80 / 54% TWEEN 80

HLB 12

28% SPAN 80 / 72% TWEEN 80

HLB 14

9% SPAN 80 / 91% TWEEN 80

HLB 16

60% TWEEN 20 / 40% TWEEN 80

Cùng lượng nước
2. Quan sát nhũ được hình thành và chọn nhũ
bền nhất
Bền: không tách lớp hay tách sau cùng
→HLB của nhũ hóa được sử dụng chính là HLB
93

“cần thiết”

94

Hoạt động học

95

96

16


7/18/2018

HLB “cần thiết” và công thức sản phẩm



◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦

Xác định các thành phần tan trong pha dầu (không bao
gồm chất nhũ hóa
hóa))
Xác định tổng thành phần khối lượng pha dầu
Xác định tỷ lệ % khối lượng của từng thành phần pha
dầu so với tổng
Nhân tỷ lệ % khối lượng với giá trị HLB “cần thiết
thiết”
” của
từng thành phần pha dầu
Cộng tổng các giá trị này để được HLB “cần thiết
thiết”
” cho
hỗn hợp

Công thức lotion O/W đơn giản

mineral oil
caprylic//capric triglyceride
caprylic
isopropyl isostearate
cetyl alcohol
Emulsifiers (chất nhũ hóa)
polyols
water soluble active
water
Perfume (hương)
Preservative (chất bảo quản)

8%
2%
2%
4%
4%
5%
1%
74 %
q.s..
q.s
q.s..
q.s

97

HLB “cần thiết” và công thức sản phẩm
◦

◦
◦
◦

mineral oil
caprylic/capric triglyceride
isopropyl isostearate
cetyl alcohol

8%
2%
2%
4%

◦
◦
◦
◦
◦
◦

emulsifiers
polyols
water soluble active
water
perfume
preservative

4%
5%

1%
74 %
q.s.
q.s.

98






16

99

Mineral oil
caprylic/cap.
caprylic
/cap. trig.
isopropyl isostearate
cetyl alcohol

Oil phase
ingredient

contribution

Mineral oil
Caprylic cap.

Trig.
Isopropyl
isostearate
Cetyl alcohol

8 / 16 = 50%
2 / 16 = 12.5%
2 / 16 = 12.5%
4 / 16 = 25%
equals

50.0%

X required
HLB of
ingredient
10.5

12.5%

5

0.625

12.5%

11.5

1.437

25.0%

15.5

3.875

Total

11.2

5.250

100

→ Cần sử dụng hệ nhũ hóa có giá trị HLB
khoảng 11
11..2
→ Nên sử dụng ít nhất 2 chất hoạt động bề mặt
trong hỗn hợp
 Giá

trị HLB đúng thường để đạt trạng thái rất
bền khi ở lượng dùng thấp hơn
hơn..

 VD
VD::

công thức cần hỗn hợp HĐBM ở HLB 11
11..2

với hàm lượng 4% thì bền hơn khi sử dụng với
hàm lượng 5% của hỗn hợp HLB 10
10..2 hoặc 13
13..2
101

17


7/18/2018

Hoạt động nhóm

Đặc tính bề mặt lỏng
lỏng--rắn
và
quan hệ 3 pha

Nhóm SV đã phân công hoạt
động thuyết giảng về hệ 3 pha
khí-- lỏng
khí
lỏng--rắn
sRK

sLK

(Khí)

q

(Lỏng)

LR

(Rắn)

103

104

Các bề mặt rắn tương tự như các bề mặt lỏng

Việc nghiên cứu sức căng bề mặt chất rắn sẽ

cũng chứa một năng lượng tự do vì sự khơng cân

khó khăn hơn
hơn.. Khơng có một phương pháp nào

bằng của lực tác dụng lên các phân tử trên lớp bề

có thể đo trực tiếp được sức căng bề mặt của bề

mặt.

mặt rắn
rắn..

Trong điều kiện bình thường, các chất rắn khó

Có thể xác định sức căng bề mặt của các chất

đạt tính đẳng hướng như ở các chất lỏng, do đó

rắn dựa vào định luật Thompson, biểu thị mối liên

năng lượng bề mặt ở các điểm khác nhau sẽ khác

quan giữa độ tan, kích thước của các phần tử hạt

nhau khơng giống như ở các chất lỏng.

nhỏ và các sức căng bề mặt
mặt..
105

Khi một chất lỏng tiếp xúc với bề mặt rắn (khơng tan vào

106

Trong thực tế có những bề mặt liên quan đến

chất lỏng), các phân tử của cả hai pha sẽ tương tác với
nhau (thông qua lực hút) qua bề mặt phân chia pha, do đó

ba pha.

làm giảm sức căng bề mặt
mặt..

Về mặt hình học ba pha chỉ tiếp xúc với nhau

Có một đặc điểm khác biệt so với bề mặt lỏng lỏng là ở

theo một đường giao tuyến. Hệ ba pha thường

đây các phân tử của hai pha không thể chuyển động qua lại

gặp là : L-R-K, L-L-K, L-L-R.

bề mặt phân chia pha
pha..
Tương tự như bề mặt lỏng
lỏng--lỏng, bề mặt phân chia pha ở

Hệ ba pha gồm hai pha rắn rất quan trọng

đây cũng có xu hướng giảm đến mức tối thiểu trong những

nhưng rất khó nghiên cứu. Các hệ ba pha gồm ba

điều kiện cho phép
phép..

chất lỏng khơng tan lẫn thì rất hiếm gặp.
107

108

18


7/18/2018

Trên một đơn vị chiều dài của chu vi giọt lỏng có tác
dụng của ba lực, các lực có xu hướng làm giảm bề mặt
phân chia pha nên sẽ có hướng như hình vẽ
vẽ..

sRK

HiỆN TƯỢNG DÍNH ƯỚT

sLK

(Khí)

q

(Lỏng)

LR

109

sRK

sLK

(Khí)

q

(Lỏng)

LR

(Rắn)

q: góc dính ướt
q < 90: sRK > sRL + sLK -> chất lỏng chảy loang trên
bề mặt rắn -> dính ướt
q > 90: sRK < sRL + sLK -> chất lỏng co lại trên bề
110
mặt rắn -> khơng dính ướt

(Rắn)

→ Hiện tượng dính ướt được sử dụng để
giải quyết một loạt các vấn đề thực tế trong
công nghiệp nhuộm, tẩy giặt, trong việc sử
dụng thuốc trừ sâu hay trong tuyển quặng
quặng..
111

19