cobanvang' post='9545' date='May 30 2008, 08:30 AM' viết:Anh em trong diễn đàn ai có sách về chất hoạt động bề mặt share cho mình nhé, mình đang cần vì đợt này đi thực tập về vấn đề này. Thanks!
🔒 Bấm Cảm ơn hoặc Trả lời để xem Link[1].gif" alt="" class="bb-img" loading="lazy">
O day co noi 1 phan ve chat hoat dong be mat ne. Ban tham khao nhe!
1.1. Các khái niệm cơ bản:
Các quá trình dị thể bất kỳ ( như hình thành hay phân hủy các chất rắn, hòa tan các chất rắn, lỏng và khí, bay hơi, thăng hoa, tẩy rửa , tạo nhũ tương, bọt ….) đều là những quá trình xảy ra trên bề mặt phân chia pha. Trạng thái các chất ở bề mặt phân chia pha rất khác với vật chất trong lòng các pha vì có sự khác biệt về tương tác giữa các phân tử với nhau. Sự khác biệt đó làm sản sinh các hiện tượng đặc biệt trên bề mặt phân chia pha.
Viêc nghiên cứu hiện tượng bề mặt có sức lôi cuốn lớn vì nó có tầm quan trọng lý thuyết và thực tế. Nghiên cứu các hiện tượng bề mặt có thể đánh giá được năng lượng và hiểu rõ được bản chất tương tác phân tử. ý nghĩa thực tế của các hiện tượng bề mặt là ở chổ, vật chất có bề mặt lớn rất phổ biến trong tự nhiên và được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật. Vì vậy việc tìm hiểu về sức căng bề mặt đóng một vai trò rất quan trọng.
1.1.1. Sức căng bề mặt và các yếu tố ảnh hưởng
Xét trên một bề mặt phân chia pha lỏng- khí của một chất lỏng nguyên chất mọi phân tử chất lỏng đều chịu sự tương tác của các phân tử bao quanh ( tương tác lưỡng cực-lưỡng cực, lưỡng cực- cảm ứng , tương tác khuếch tán- đây là ba thành phần của liên kết Van der Waals). Tuy nhiên:
+ Đối với các phân tử trong lòng pha lỏng các lực tương tác là cân bằng với nhau
+ Đối với các phân tử ở trên ranh giới phân chia pha, lực tương tác về phía pha lỏng lớn hơn về phía pha khí, nên tạo ra mốt lực ép lên phần chất lỏng về phía bên trong. Ap suất tạo ra đó ( lực trên một đơn vị bề mặt) gọi là áp suất phân tử -chính là nội áp pi trong phương trình van der Waals. Nội áp này kéo các phân tử chất lỏng từ bề mặt phân chia pha, do đó có xu hướng làm cho bề mặt giảm đến mức tối thiểu.
Vậy các phân tử ở lớp bề mặt có thế năng lớn hơn so với thế năng của của các phân tử bên trong. Phần năng lượng lớn hơn đó gọi là năng lượng bề mặt của chất lỏng. Muốn làm tăng bề mặt, cần phải phải đưa thêm các phân tử từ trong lòng pha lỏng đến lớp bề mặt, tức là thực hiện một công chống lại lực tương tác của các phân tử. Công đó trong điều kiện đẵng nhiệt thuận nghịch bằng độ tăng của năng lượng dư bề mặt dEs. Khi bề mặt tăng một giá trị ds thì năng lượng bề mặt cũng tăng một giá trị dEs.
dEs = ds hay = dEs/ds
Trong đó năng lượng tạo ra một đơn vị bề mặt hay còn gọi là sức căng bề mặt. Nói cách khác: “ Lực tác dụng trên một đơn vị chiều dài của giới hạn ( chu vi) bề mặt phân chia phavà làm giảm bề mặt của chất lỏng gọi là sức căng bề mặt “. (erg/cm2 hay dyn/cm vì 1 erg = 1 dyn/cm)
• Sức căng bề mặt phụ thuộc vào bản chất của chất tiếp xúc ( bảng 1.1)
Bảng 1.1. Sức căng bề mặt của các chất lỏng tiếp xúc với không khí (o) và của chất lỏng tiếp xúc với nước (I) ở 20oC ( dyn/cm).
Chất lỏng o I Chất lỏng o I
Nước 72,75 - Ethanol 22,30 -
Benzen 28,88 35,00 n-octanol 27,50 8,50
Acid acetic 27,60 - n-hexan 18,40 51,10
CCl4 26,80 45,10 n-octan 21,80 50,80
Glycerin 66,00 - Anilin 42,90 -
• Chất lỏng càng phân cực, tương tác phân tử càng lớn, nội áp càng lớn, do đó sức căng bề mặt càng lớn.
• Do mật độ phân tử của khí hoặc hơi nhỏ hơn rất nhiều so với mật độ phân tử của chất lỏng nên tương tác giữa các phân tử có thể bỏ qua được. Điều này không thể thực hiện được.
• Sực có mặt trên lớp chất lỏng thứ nhất lớp chất lỏng thứ hai không trộn lẩn với nó luôn luôn làm sức căng bề mặt giảm. Sự giảm sức căng bề mặt càng nhiều nếu sự khác biệt về độ phân cực của hai chất lỏng càng bé. Các chất lỏng có độ phân cực càng gần nhau sẽ tan lẩn với nhau càng nhiều và do đó sức căng bề mặt giữa chúng sẽ bằng không.
• Nếu hai chất lỏng chỉ hòa tan một phần vào nhau thì sức căng bề mặt trên giới hạn lỏng lỏng gần bằng hiệu số giữa sức căng bề mặt của mỗi chất ( đã bảo hòa chất kia) so với không khí.
Bề mặt chất lỏng Nhiệt độ (oC) Sức căng bề mặt lỏng-không khí (dyn/cm) Sức căng bề mặt lỏng-lỏng
(dyn/cm)
Lớp hữu cơ Lớp nước Tính toán Thực nghiệm
Benzen/nước 19 28,8 63,2 34,4 34,4
Anilin/nước 26 42,2 46,4 4,2 4,8
• Dưới tác dụng của sức căng bề mặt, thể tích khối chất lỏng sẽ hướng tới dạng hình cầu ( nếu không có ngoại lực) vì bề mặt hình cầu là bề mặt bé nhất giới hạn một thể tích chất lỏng đã cho.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sức căng bề mặt :
Anh hưởng của nhiệt độ đến sức căng bề mặt :
Ngoài yếu tố bản chất của các pha tiếp xúc có ý nghĩa quyết định đến giá trị sức căng bề mặt, sức căng bề mặt còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như nhiệt độ, áp suất, độ cong của bề mặt và đặc biệt là sự có mặt của chất thứ hai trong chất lỏng. Trong phần này chỉ đề cập đến mối quan hệ giữa sức căng bề mặt và nhiệt độ, các yếu tố khác sẽ thảo luận sau.
Sức căng bề mặt của đa số chất lỏng giảm gần như tuyến tính khi nhiệt độ tăng ( trừ các kim loại nóng chảy) theo phương trình củaa W. Ramsay và J. Shields sau khi hiệu chỉnh phương trình của R. Eotvos:
V2/3 = k (T c - T – 6)
Trong đó:
V: Thể tích mol của chất lỏng
T c: Nhiệt độ tới hạn, ở đó sức căng bề mặt bằng không
k : hằng số, đa số chất lỏng có k 2,1 erg/ độ
Van der Waals và người theo trường phái của ông là Guggenheiim còn đưa ra phương trình có dạng sau:
= o ( 1 – T/T c)n
Với chất hữu cơ có n = 11/9 và với kim loại có n 1.
Nói chung quan hệ tuyến tính giữa sức căng bề mặt và nhiệt độ có dạng sau:
T = - T (d/dT)
Với (d/dT) = const.
Quan hệ giữa khối lượng riêng và sức căng bề mặt
Theo phương trình Mc Leod: /(D-d)4 = Const
D: Khối lượng riêng pha lỏng và d: khối lượng riêng pha khí ( g/cm3).