Chất hoạt động bề mặt (tiếng Anh: Surfactant, Surface active agent) đó là một chất làm ướt có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng. Là chất mà phân tử của nó phân cực: một đầu ưa nước và một đuôi kị nước.
Chất hoạt động bề mặt (HĐBM) được dùng để làm giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng. Nếu có nhiều hơn hai chất lỏng không hòa tan thì chất hoạt hóa bề mặt làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai chất lỏng đó. Khi hòa chất hoạt hóa bề mặt vào trong một chất lỏng thì các phân tử của chất hoạt hóa bề mặt có xu hướng tạo đám (micelle, được dịch là mixen), nồng độ mà tại đó các phân tử bắt đầu tạo đám được gọi là nồng độ tạo đám tới hạn. Nếu chất lỏng là nước thì các phân tử sẽ chụm đuôi kị nước lại với nhau và quay đầu ưa nước ra tạo nên những hình dạng khác nhau như hình cầu (0 chiều), hình trụ (1 chiều), màng (2 chiều).
Phân loại chất HĐBM
Tùy theo tính chất mà chất hoạt hóa bề mặt được phân theo các loại khác nhau. Nếu xem theo tính chất điện của đầu phân cực của phân tử chất hoạt hóa bề mặt thì có thể phân chúng thành các loại sau:
Chất hoạt động bề mặt ion: khi bị phân cực thì đầu phân cực bị ion hóa.
– Chất HĐBM dương: khi bị phân cực thì đầu phân cực mang điện dương, ví dụ: Cetyl trimêtylamôni brômua (CTAB).
– Chất HĐBM âm: khi bị phân cực thì đầu phân cực mang điện âm, ví dụ: Xà phòng, Natri laureth sulfat, hay natri lauryl ete sulfat (SLES)
Chất HĐBM không ion: đầu phân cực không bị ion hóa, ví dụ: Ankyl poly(êtylen ôxít).
Chất HĐBM lưỡng cực: khi bị phân cực thì đầu phân cực có thể mang điện âm hoặc mang điện dương tùy vào pH của dung môi, ví dụ: Dodecyl đimêtylamin ôxít, Dodecyl betain, Dodecyl dimetylamin ôxít, Cocamidopropyl betain, Coco ampho glycinat.
Ứng dụng của chất HĐBM
Chất hoạt hóa bề mặt ứng dụng rất nhiều trong đời sống hàng ngày. Ứng dụng phổ biến nhất là bột giặt, sơn, nhuộm .
Ngoài ra những ứng dụng trong các lĩnh vực khác như
- Trong công nghiệp dệt nhuộm: Chất làm mếm cho vải sợi, chất trợ nhuộm
- Trong công nghiệp thực phẩm: Chất nhũ hóa cho bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp
- Trong công nghiệp mỹ phẩm: Chất tẩy rửa, nhũ hóa, chất tạo bọt
- Trong ngành in: Chất trợ ngấm và phân tán mực in
- Trong nông nghiệp: Chất để gia công thuốc bảo vệ thực vật,
- Trong xây dựng: Dùng để nhũ hóa nhựa đường, tăng cường độ đóng rắn của bê tông
- Trong dầu khí: Chất nhũ hóa dung dịch khoan
- Trong công nghiệp khoáng sản: Làm thuốc tập hợp, chất nhũ hóa, chất tạo bọt để làm giàu khoáng sản
Cách tính HLB của một chất HĐBM
Tính ưa, kị nước của một chất hoạt hóa bề mặt được đặc trưng bởi một thông số là độ cân bằng ưa kị nước (tiếng Anh: Hydrophilic Lipophilic Balance-HLB), giá trị này có thể từ 0 đến 40. HLB càng cao thì hóa chất càng dễ hòa tan trong nước, HLB càng thấp thì hóa chất càng dễ hòa tan trong các dung môi không phân cực như dầu.
HLB = 7 + S(số nhóm ưa nước) – S(số nhóm kị nước)
Một số giá trị của nhóm ưa nước: -SO4Na [38.7]; -COONa [19.1]; -N (amine) [9.4]; -COOH [2.1]; -OH (tự do) [1.9]; -O- [1.3]; -(CH2CH2O)- [0.33]
Một số giá trị của nhóm kị nước: -CH-; -CH2-; -CH3; =CH- [-0.475]; -(CH2CH2CH2O)- [-0.15]
Ví dụ 1: tính giá trị HLB của phân tử Oleic acid.
Công thức phân tử: CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
Nhóm ưa nước: -COOH, có giá trị HLB là 2.1
Nhóm kị nước: CH3 (1); CH2 (14), CH (2), tống số bằng 7*0.475 = -8.075
Vậy HLB của oleic acid là: 7-8.075+2.1=1.025
Ví dụ 2: tính giá trị HLB của phân tử Sodium oleate.
Công thức phân tử: CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COONa
Nhóm ưa nước: -COONa, có giá trị HLB là 19.1
Nhóm kị nước: CH3 (1); CH2 (14), CH (2), tống số bằng 7*0.475 = -8.075
Vậy HLB của oleic acid là: 7-8.075+19.1=18.1
Vì Oleic acid có HLB=1 nên nó hòa tan trong nước rất ít nhưng lại có thể hòa tan trong dầu, ngược lại, Sodium oleate lại không thể hòa tan trong dầu nhưng lại hòa tan được trong nước.
Hoahocngaynay.com
