Tác dụng của chất hoạt động bề mặt

Chất hoạt động bề mặt là những hợp chất đặc biệt có chứa cả nhóm ưa nước và nhóm kỵ nước. Chúng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, như chất tẩy rửa và chất nhũ hóa trong ngành sản xuất kim loại, dệt may, sản xuất giấy, và xây dựng, cũng như trong các sản phẩm thông dụng hàng ngày như xà phòng, chất nhũ hóa thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm. Dưới đây là tác dụng của chất hoạt động bề mặt.

Giảm sức căng bề mặt và căng bề mặt giao diện

Giảm sức căng bề mặt và căng bề mặt giao diện là một trong những tác dụng chính của chất hoạt động bề mặt. Giao diện là nơi tiếp xúc giữa hai pha khác nhau, chẳng hạn như giữa nước và không khí, nước và chất rắn (như bình chứa), hoặc nước và chất lỏng (như dầu). Chất hoạt động bề mặt có khả năng hấp thụ vào bề mặt giao diện. Khi chất hoạt động bề mặt được thêm vào nước, chúng sẽ có phản ứng đặc biệt: nhóm ưa nước sẽ tương tác với nước, trong khi nhóm kỵ nước quay ra phía ngoài. Điều này làm thay đổi đặc tính của bề mặt giao diện, khiến sức căng bề mặt của nước giảm, do đó nước dễ lan rộng hơn.

Thấm ướt

Khi ngâm các loại sợi như len vào nước, đôi khi nước không thể thấm vào mà lại nổi lên trên bề mặt. Điều này là do sức căng bề mặt của nước ngăn cản quá trình thấm ướt. Trong trường hợp này, khi thêm chất hoạt động bề mặt, chúng sẽ hấp thụ lên bề mặt của sợi và giúp nước thấm nhanh vào bên trong sợi. Tác dụng này được gọi là thấm ướt và nó giúp các vật liệu như sợi trở nên dễ thấm nước hơn, phù hợp cho việc làm sạch.

Nhũ hóa

Thông thường, nước và dầu không thể dễ dàng trộn lẫn. Tuy nhiên, khi thêm chất hoạt động bề mặt và khuấy, nhóm kỵ nước sẽ bao quanh các hạt dầu, biến chúng thành các hạt nhỏ. Nhờ nhóm ưa nước của chất hoạt động bề mặt hướng về phía nước, chúng có thể đóng vai trò cầu nối giữa dầu và nước, giúp hai chất này hòa trộn với nhau. Đây chính là tác dụng nhũ hóa, rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực như phụ gia công nghiệp, thực phẩm, và mỹ phẩm.

Phân tán

Phân tán là tác dụng tương tự như nhũ hóa. Khi cho các hạt không tan trong nước như bồ hóng vào nước, chúng có thể nổi lên trên mà không hòa trộn. Khi sử dụng chất hoạt động bề mặt và khuấy đều, các hạt bồ hóng sẽ bị bao quanh bởi chất hoạt động bề mặt và phân tán thành các hạt nhỏ, giúp chúng hòa tan đều trong nước.

Làm sạch

Quá trình làm sạch là sự kết hợp của nhiều tác dụng khác nhau của chất hoạt động bề mặt, như hấp thụ vào bề mặt, thấm ướt, nhũ hóa và phân tán. Khi giặt vật bẩn trong dung dịch chứa chất hoạt động bề mặt, trước tiên, chất này sẽ thấm vào bề mặt của vật bẩn. Khi được khuấy, chất hoạt động bề mặt sẽ làm cho các vết bẩn nổi lên khỏi bề mặt vật thể, sau đó nhờ tác dụng nhũ hóa và phân tán, các vết bẩn sẽ được ổn định trong dung dịch, ngăn chúng bám trở lại.

Hình thành Micelle

Micelle là các tập hợp của chất hoạt động bề mặt khi nồng độ của chúng vượt quá một mức nhất định. Khi nồng độ của chất hoạt động bề mặt trong nước tăng lên đến mức mà toàn bộ bề mặt giao diện đã bị bao phủ, các phân tử thừa sẽ tập hợp lại với nhau, tạo thành các cấu trúc hình cầu hoặc hình que, với nhóm ưa nước ở ngoài và nhóm kỵ nước ở bên trong. Các micelle này có thể bao bọc các chất không tan trong nước và giúp chúng phân tán vào trong nước (quá trình hòa tan).

Chất hoạt động bề mặt là một hợp chất quan trọng với nhiều ứng dụng khác nhau. Việc hiểu rõ về đặc tính đặc biệt của chúng sẽ giúp bạn dễ dàng nhận biết vai trò của chất hoạt động bề mặt trong nhiều lĩnh vực, từ chất tẩy rửa công nghiệp đến thực phẩm và mỹ phẩm.

Hình 1. Sự hình thành Micelle

Nguồn: Monotaro