CÔNG NGHỆ
CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
NỘI DUNG
Phần 1: Tổng quan về các CHĐBM
Phần 2: Tổng hợp các CHĐBM
Phần 3: Sản xuất bột giặt và các sản phẩm tẩy rửa khác

Chất hoạt động bề mặt là gì?
Chất hoạt động bề mặt là gì?
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM
Công đưa thêm các phân tử trong lòng pha lỏng đến lớp bề mặt
dEs = σ.ds hay σ = dEs/ds
dEs: năng lượng dư bề mặt
ds: đơn vị diện tích bề mặt
σ : sức căng bề mặt
Đơn vị của σ:
J/m
2
theo cgs là erg/cm
2

N/m theo cgs là dyne/cm
Lực tương tác giữa các phân tử trên bề mặt và
trong lòng pha lỏng
S
ứ
c

c
ă

σ
x
σ
1
Nước 72,75 - Ethanol 22,30 -
Benzene 28,88 35,00 n-octanol 27,50 8,50
Acetic acid 27,60 - n-hexane 18,40 51,10
Chloroform 26,80 45,10 n-octane 21,80 50,80
Glycerine 66,00 - Aniline 42,90 -
Bề mặt
chất lỏng
Nhiệt độ
(
0
C)
Sức căng bề mặt L – KK (dyne/cm) Sức căng bề mặt L – L (dyne/cm)
Lớp hữu cơ Lớp nước Tính toán Thực nghiệm
Benzene/nước 19 28,8 72,79 43,99 43,99
Aniline/nước 26 42,2 71,9 29,7 30,3
Nếu 2 chất lỏng chỉ hòa tan 1 phần vào nhau thì σ trên giới hạn L – L gần bằng hiệu số
giữa σ của mỗi chất (đã bão hòa chất kia) so với không khí
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM
- Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sức căng bề mặt
- W. Ramsay và J. Shields sau khi hiệu chỉnh phương trình của
R. Eotvos:
σ.V
2/3
= k(Tc – T – 6)
Trong đó:

hấp phụ lên lớp bề mặt, có độ tan tương đối nhỏ
Sodium lauryl sulfate
Các gốc hydrocarbon không phân cực kỵ
nước, không tan trong nước, tan trong pha
hữu cơ không phân cực
Các nhóm carboxylate, sulfonate, sulfate,
amine bậc 4, …
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM

Các chất không hoạt động bề mặt
Là những chất mà khi nồng độ của nó trong dung dịch tăng lên thì
sức căng bề mặt tăng lên
Trong nước, các muối vô cơ điện ly, các acid, base vô cơ không có
phần kỵ nước.
Có rất ít các chất không hoạt động bề mặt hữu cơ: HCOOH,
CH
3
COOH, … .
Trong các dung môi hữu cơ, các chất điện ly cũng làm tăng sức căng
bề mặt, tuy nhiên mức độ gia tăng này tùy thuộc vào bản chất của dung
môi
Ví dụ: khi thêm NaI vào MeOH thì sức căng bề mặt sẽ tăng nhiều,
nếu thêm NaI vào EtOH thì độ tăng này giảm đi 2 lần
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM

Chất không ảnh hưởng đến sức căng bề mặt
là những chất phân bố đều đặn trên cả lớp bề mặt và trong dung dịch, do đó không
ảnh hưởng nhiều đến sức căng bề mặt của dung môi

C
2
H
5
COOH
C(mol/l)
CH
3
COOH
C
3
H
7
COOH
0,540,360,16
35
50
65
Trên cơ sở thực nghiệm
DuclauX J và Trauber I
đã tổng kết thành quy tắc Trauber I:
“Độ hoạt động bề mặt
tăng lên từ 3 đến 3,5 lần
khi tăng chiều dài mạch carbon
lên 1 nhóm – CH
2
– ”
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM
1.4. Các phương pháp xác định sức căng bề mặt

: bán kính mao quản
r: bán kính mặt khum ở nơi tiếp xúc
P
1
, P
2
: áp suất pha khí ở trong và ngoài ống mao quản
 σ = 1/2 (R
0
.g.h(ρ
β
– ρ
α
))/cosθ
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM
1.5. Tính chất vật lý của dung dịch
CHĐBM

Cấu tạo lớp bề mặt trên giới hạn lỏng – khí
Sự hấp phụ tăng tỷ lệ với chiều dài mạch
carbon trong một dãy đồng đẳng và các
đường này đều đạt giá trị giới hạn Γ
m
khi
nồng độ chất hoạt động bề mặt đủ lớn
C
Γ
m
Γ

> 18, CMC hầu như không đổi
CMC của CHĐBM sodium alkyl sulfate trong nước ở 40
°
C
Số nguyên tử carbon 8 10 12 14 16 18 20
CMC x 10
-3
mol/l 140 33 8,6 2,2 0,58 0,23 0,22
- Khi hạ nhiệt độ dung dịch => làm giảm CMC
- Khi thêm chất điện ly vào dung dịch CHĐBM, CMC giảm xuống. Tác dụng làm
giảm CMC của các ion giảm dần theo dãy sau:
K
+
> NH
4
+
> Na
+
> Li
+
Chương 1
Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM
1.7. Điểm Kraft
Điểm kraft là nhiệt độ tại đó CHĐBM có độ hòa tan bằng CMC
Bảng điểm kraft của dung dịch alkyl sulfate trong nước
Số nguyên tử
carbon
10 12 14 16 18
Điểm kraft (
0

2
)
7
COOH
- Nhóm ưa nước: -COOH có giá trị HLB là 2,1
- Nhóm kỵ nước: CH
3
- (1); CH
2
- (14), CH- (2), tổng số bằng 17*0.475 = 8.075
Vậy HLB của axit Oleic là: 7-8,075+2,1=1,025
Ví dụ 2
Tính giá trị HLB của phân tử Sodium oleate
- Công thức phân tử: CH
3
(CH
2
)
7
CH=CH(CH
2
)
7
COONa
- Nhóm ưa nước: -COONa, có giá trị HLB là 19,1
- Nhóm kị nước: CH
3
- (1); CH
2
- (14), CH- (2), tổng số bằng 17*0,475 = 8.075