Chất Hoạt Động Bề Mặt - Tóm Tắt Cấu Tạo và Cơ Chế Hoạt Động | Hóa học môi trường | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Chất hoạt động bề mặt
1. Định nghĩa và cấu tạo (surfactants)
Chất hoạt động bề mặt là chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt giữa hai pha: hai
pha lỏng, một pha lỏng và một pha khí, một pha lỏng và một pha rắn… Chất hoạt động
bề mặt là các hợp chất gồm một “đầu” ưa nước (hydrophilic head) và một “đuôi” kỵ
nước (hydrophobic tail). Đầu ưa nước thường là một nhóm có độ phân cực cao và có
thể mang điện tích do đó chúng tương thích rất tốt với các dung môi phân cực như
nước. Đuôi kỵ nước thường là các hydrocarbon mạch dài không phân cực hoặc
siloxane, fluorocarbon do đó chúng tương thích rất tốt với các dung môi không phân cực như xăng dầu…
Materials | Free Full-Text | Non-Ionic Surfactants for Stabilization of
Polymeric Nanoparticles for Biomedical Uses (mdpi.com)
2. Cơ chế hoạt động
Trong dung môi nước các phân tử nước liên kết chặt chẽ với nhau theo mọi phương
trong không gian nên rất khó để cắt đứt liên kết này. Tuy nhiên, những phân tử nước
nằm trên bề mặt dung môi sẽ không được giữ chặt theo phương thẳng đứng do đó
chúng có xu hướng liên kết chặt chẽ với nhau và liên kết chặt chẽ với các phân tử sâu
trong lòng dung môi, từ đây hình thành sức căng bề mặt. Tương tự với các dung môi không phân cực.
Chất hoạt động bề mặt hoạt động theo cơ chế làm giảm sức căng bề mặt với hai pha
mà nó tiếp xúc. Khi một chất hoạt động bề mặt tiếp xúc với hai pha khác nhau, đầu ưa
nước của nó sẽ có xu hướng hình thành liên kết với các phân tử trong dung môi phân
cực như nước, đầu kỵ nước hình thành liên kết với các phân tử trong dung môi không
phân cực như dầu, xăng…Qúa trình tạo thành hai loại liên kết trên làm giảm mật độ
phân tử trên bề mặt hai pha, càng ít phân tử trên bề mặt thì sức căng bề mặt càng giảm.
Mặt khác, các phân tử trên bề mặt hai pha sau khi liên kết với chất hoạt động bề mặt sẽ
bị kéo ra khỏi sự liên kết với các phân tử phía sâu trong dung môi từ đó làm giảm sức căng bề mặt. 3. Phân loại
Dựa trên điện tích của nhóm ưa nước, chất hoạt động bề mặt được chia thành 4 loại:
+ Chất hoạt động bề mặt anion (Anionic surfactant): nhóm ưa nước của hợp chất này
là các nhóm mang điện tích âm như carboxyl (RCOO− M+), sulfonate (RSO3− M+),
sulfate (ROSO3− M+), or phosphate (ROPO3− M+)
+ Chất hoạt động bề mặt cation (Cation surfactant): nhóm ưa nước của hợp chất này là
các nhóm mang điện tích dương như R4N+ X−
+ Chất hoạt động bề mặt trung hòa (Nonionic surfactant): nhóm ưa nước của hợp chất
này là các nhóm trung hòa về điện nhưng có khả năng hòa tan trong nước do chứa
nhóm có độ phân cực cao như polyoxyethylene (POE) (R─OCH2CH2O─)
+ Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính (Amphoteric surfactant): nhóm ưa nước của hợp
chất này là các nhóm có thể mang điện tích âm hoặc điện tích dương như
sulfobetaines, RN+(CH3)2CH2CH2SO3 – hình phân loại.pdf 4. Ứng dụng
[1] Surfactant Definition and Examples (sciencenotes.org)
[2] Rosen, M.J.; Kunjappu, J.T. (2012). Surfactants and Interfacial Phenomena (4th
ed.). Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons Page 1-38 [3] TLTK surfactant.pdf [4] *TL TK surfactant 2.pdf