1. Ketegangan permukaan
Gaya kontraksi dari satuan panjang permukaan cairan yang berubah-ubah disebut tegangan permukaan, dan satuan tersebut adalah N • m-1.
2, permukaan aktif dan surfaktan
Properti yang dapat mengurangi tegangan permukaan pelarut disebut aktivitas permukaan, dan zat dengan aktivitas permukaan disebut zat aktif permukaan.
Zat aktif permukaan yang dapat mengaitkan molekul dalam larutan berair dan membentuk asosiasi seperti misel, memiliki aktivitas permukaan yang tinggi, dan juga memiliki fungsi pembasahan, pengemulsi, pembusa, dan pencucian disebut surfaktan.
3. Karakteristik struktur molekuler surfaktan
Surfaktan adalah senyawa organik dengan struktur dan sifat khusus. Mereka secara signifikan dapat mengubah ketegangan antarmuka antara dua fase atau tegangan permukaan cairan (biasanya air). Mereka memiliki sifat membasahi, berbusa, pengemulsi, dan mencuci.
Sejauh menyangkut struktur, surfaktan memiliki fitur umum, yaitu, molekul mengandung dua kelompok sifat yang berbeda, satu ujung adalah kelompok rantai panjang non-polar, yang larut dalam minyak tetapi bukan air, yang disebut Hidrofobik gugus atau gugus hidrofobik, gugus hidrofobik tersebut umumnya adalah hidrokarbon rantai panjang, dan terkadang fluor organik, silikon, fosfor organik, rantai timah organik, dan sebagainya. Ujung lainnya adalah gugus yang larut dalam air, yaitu gugus hidrofilik atau gugus hidrofilik. Gugus hidrofilik harus cukup hidrofilik untuk memastikan bahwa seluruh surfaktan larut dalam air dan memiliki kelarutan yang diperlukan. Karena surfaktan mengandung gugus hidrofilik dan hidrofobik, mereka larut dalam setidaknya satu fase fase cair. Sifat hidrofilik dan lipofilik dari surfaktan ini disebut amphiphilic.
4.Jenis surfaktan
Surfaktan adalah molekul amphiphilic dengan kelompok hidrofobik dan hidrofilik. Gugus surfaktan hidrofobik umumnya terdiri dari hidrokarbon rantai panjang, seperti gugus alkil rantai lurus C8 hingga C20, gugus gugus rantai alkil bercabang C8 hingga C20, gugus alkilfenil (jumlah atom karbon alkil adalah 8 sampai 16), dll. . Perbedaan antara kelompok hidrofobik terutama dalam perubahan struktural rantai hidrokarbon, perbedaannya kecil, dan ada lebih banyak jenis kelompok hidrofilik, sehingga sifat surfaktan terutama terkait dengan ukuran dan bentuk kelompok hidrofobik. Ini juga terkait dengan gugus hidrofilik. Struktur gugus hidrofilik lebih banyak berubah daripada gugus hidrofobik, sehingga klasifikasi surfaktan umumnya didasarkan pada struktur gugus hidrofilik. Klasifikasi ini didasarkan pada apakah gugus hidrofilik bersifat ionik, dan dibagi menjadi anionik, kationik, nonionik, zwitterionik, dan jenis surfaktan khusus lainnya.
5. Karakteristik larutan berair surfaktan
① Adsorpsi surfaktan pada antarmuka
Molekul surfaktan memiliki gugus lipofilik dan hidrofilik dan merupakan molekul amfifilik. Air adalah cairan yang sangat polar. Ketika surfaktan dilarutkan dalam air, gugus hidrofiliknya larut dalam air karena hidrofilisitas dan fase airnya, berdasarkan pada prinsip-prinsip polaritas dan tolakan yang serupa. Fase mengusir dan meninggalkan air. Akibatnya, molekul surfaktan (atau ion) diadsorpsi pada antarmuka dua fase, yang mengurangi ketegangan antarmuka antara dua fase. Semakin banyak molekul surfaktan (atau ion) teradsorpsi pada antarmuka, semakin besar penurunan tegangan antarmuka.
②Beberapa sifat membran adsorpsi
Tekanan permukaan membran adsorpsi: Surfaktan diadsorpsi pada antarmuka gas-cair untuk membentuk membran adsorpsi. Sebagai contoh, jika float bergerak tanpa gesekan ditempatkan pada antarmuka, membran adsorpsi didorong sepanjang permukaan solusi oleh float, dan membran menghasilkan tekanan pada float. Tekanan ini disebut tekanan permukaan.
Viskositas permukaan: Seperti tekanan permukaan, viskositas permukaan adalah sifat yang ditunjukkan oleh film molekuler yang tidak larut. Tangguhkan cincin platinum dengan kawat logam tipis, buat bidangnya menyentuh permukaan air wastafel, putar cincin platinum, cincin platinum terhalang oleh viskositas air, dan amplitudo berangsur-angsur berkurang. Berdasarkan hal ini, viskositas permukaan dapat diukur dengan terlebih dahulu pada permukaan air murni. Percobaan dilakukan untuk mengukur atenuasi amplitudo, dan kemudian mengukur atenuasi setelah film permukaan terbentuk. Viskositas film permukaan diperoleh dari perbedaan antara keduanya.
Viskositas permukaan terkait erat dengan kekencangan film permukaan. Karena film adsorpsi memiliki tekanan permukaan dan viskositas, itu harus elastis. Semakin tinggi tekanan permukaan dan semakin tinggi viskositas film adsorpsi, semakin besar modulus elastisitasnya. Modulus elastis dari film adsorpsi permukaan sangat penting dalam proses stabilisasi.
③ Pembentukan misel
Larutan encer surfaktan renium mematuhi aturan yang diikuti oleh solusi ideal. Jumlah adsorpsi surfaktan pada permukaan larutan meningkat dengan meningkatnya konsentrasi larutan. Ketika konsentrasi mencapai atau melebihi nilai tertentu, jumlah adsorpsi tidak lagi meningkat. Molekul surfaktan yang berlebihan ini tidak teratur dalam larutan, atau ada cara yang teratur. Praktik dan teori telah menunjukkan bahwa mereka membentuk asosiasi dalam solusi, yang disebut misel.
Konsentrasi misel kritis: Konsentrasi minimum surfaktan untuk membentuk misel dalam larutan disebut konsentrasi misel kritis.
④ nilai cmc dari surfaktan umum.
6. Keseimbangan hidrofilik-lipofilik
HLB adalah singkatan dari keseimbangan lipofil hidrofil, dan mewakili nilai keseimbangan hidrofilik-lipofilik dari kelompok hidrofilik dan kelompok lipofilik dari surfaktan, yaitu nilai HLB surfaktan. Nilai HLB yang besar menunjukkan bahwa molekul tersebut sangat hidrofilik dan lemah lipofilik; jika tidak, lipofilisitas kuat dan hidrofilisitas lemah.
① Persyaratan nilai HLB
Nilai HLB adalah nilai relatif, jadi ketika menetapkan nilai HLB, sebagai standar, nilai HLB lilin parafin tanpa sifat hidrofilik ditentukan sebagai 0, dan nilai HLB natrium lauril sulfat dengan kelarutan air yang kuat adalah 40. Oleh karena itu, nilai HLB surfaktan umumnya dalam kisaran 1 sampai 40. Secara umum, pengemulsi dengan nilai HLB kurang dari 10 bersifat lipofilik, sedangkan pengemulsi yang lebih besar dari 10 bersifat hidrofilik. Oleh karena itu, titik balik dari lipofilisitas ke hidrofilisitas adalah sekitar 10.
7.Emulsifikasi dan solubilisasi
Dua jenis cairan yang tidak larut satu sama lain, satu dibentuk oleh partikel mikro (tetesan atau kristal cair) yang tersebar di yang lain disebut emulsi. Karena produk antarmuka dari dua cairan meningkat ketika emulsi terbentuk, sistem ini secara termodinamik tidak stabil. Untuk menstabilkan emulsi, komponen ketiga, pengemulsi, perlu ditambahkan untuk mengurangi energi antarmuka sistem. Pengemulsi adalah surfaktan yang fungsi utamanya adalah sebagai susu. Fase di mana tetesan ada dalam emulsi disebut fase terdispersi (atau fase internal, fase terputus-putus), dan fase lain yang terhubung menjadi satu bagian disebut media dispersi (atau fase eksternal, fase kontinu).
M Pengemulsi dan emulsi
Emulsi umum, satu fasa adalah air atau larutan berair, dan fasa lainnya adalah zat organik yang tidak dapat larut dalam air, seperti minyak dan lilin. Emulsi yang dibentuk oleh air dan minyak dapat dibagi menjadi dua jenis menurut dispersinya: minyak didispersikan dalam air untuk membentuk emulsi minyak-dalam-air, yang dinyatakan dalam O / W (minyak / air): air-dalam-minyak bentuk water-in-oil Emulsion dinyatakan dalam W / O (air / minyak). Selain itu, dimungkinkan juga untuk membentuk emulsi multi-komponen air-dalam-minyak-dalam-air W / O / W dan minyak-dalam-air-dalam-minyak O / W / O multi-komponen.
Pengemulsi menstabilkan emulsi dengan mengurangi ketegangan antarmuka dan membentuk film antarmuka monomolekuler.
Persyaratan untuk pengemulsi dalam emulsifikasi: a: pengemulsi harus dapat menyerap atau memperkaya pada antarmuka dari dua fase untuk mengurangi ketegangan antarmuka; b: pengemulsi harus memberi muatan pada partikel dan menyebabkan tolakan elektrostatik antara partikel, atau film pelindung yang kental dan sangat kental terbentuk di sekitar partikel. Oleh karena itu, zat yang digunakan sebagai pengemulsi harus memiliki gugus amfifilik untuk menghasilkan emulsifikasi. Surfaktan dapat memenuhi persyaratan ini.
② Metode persiapan emulsi dan faktor-faktor yang mempengaruhi stabilitas emulsi
Ada dua metode untuk menyiapkan emulsi: satu adalah dengan menggunakan metode mekanis untuk menyebarkan cairan sebagai partikel halus dalam cairan lain, yang sebagian besar digunakan dalam industri untuk menyiapkan emulsi; yang lain adalah untuk melarutkan cairan dalam keadaan molekuler. Dalam cairan lain, kemudian diagregasi dengan benar untuk membentuk emulsi.
Stabilitas emulsi mengacu pada kemampuan untuk menolak agregasi partikel yang mengarah ke pemisahan fasa. Emulsi adalah sistem yang secara termodinamik tidak stabil dengan energi bebas yang besar. Oleh karena itu, yang disebut stabilitas emulsi sebenarnya mengacu pada waktu yang dibutuhkan sistem untuk mencapai kesetimbangan, yaitu waktu yang diperlukan untuk cairan untuk terpisah dalam sistem.
