Peranan surfaktan dalam mengurangkan tegangan permukaan dan antara muka

Apakah tegangan permukaan dan tegangan antara muka?

Semua cecair – air, pelarut organik, minyak, dan sebagainya – dicirikan oleh daya kohesif antara molekul yang kuat . Molekul dalam pukal tertakluk kepada daya tarikan ini ke semua arah. Walau bagaimanapun, molekul cecair di permukaan, yang terletak di antara cecair dan gas seperti udara, tidak mempunyai jiran yang sama jenis di semua sisi; oleh itu, ia tertakluk kepada daya tarikan yang terhasil yang diarahkan ke arah pukal cecair, yang menyebabkan ‘filem’ permukaan terbentuk. Ini berfungsi seperti membran elastik di mana daya tegangan bertindak ke semua arah di sepanjang permukaan, iaitu tegangan permukaan. Keadaan yang sama berlaku antara dua cecair yang tidak boleh campur tangan atau dua fasa yang berbeza. Sempadan fasa yang dipanggil terbentuk di antara mereka. Dalam kes ini, ia dipanggil tegangan antara muka.

Surfaktan

Surfaktan ialah bahan kimia yang mengurangkan tegangan permukaan cecair. Ia merupakan molekul amfifilik dengan komponen hidrofobik dan hidrofilik yang berbeza. Bergantung pada sifat kimia kumpulan hidrofilik (dan khususnya pada casnya), surfaktan dikelaskan sebagai bukan ionik , anionik , kationik dan amfoterik.

Fungsi utama surfaktan adalah untuk mengurangkan tegangan permukaan dan antara muka serta menstabilkan permukaan antara muka. Tanpa surfaktan, tugas seperti mencuci akan menjadi sukar, dan produk seperti mayonis dan aiskrim mungkin tidak wujud. Oleh itu, mengoptimumkan surfaktan untuk pelbagai aplikasi adalah penting, dan pengukuran tegangan permukaan dan antara muka memainkan peranan penting dalam proses ini.

Mekanisme tindakan surfaktan

Tegangan permukaan ialah ukuran daya tarikan bersama antara molekul cecair. Cecair seperti air dicirikan oleh tegangan permukaan yang tinggi disebabkan oleh daya antara molekul yang kuat.

Apabila surfaktan ditambah kepada sistem berbilang fasa, molekulnya mula berkumpul sendiri, meletakkan diri mereka supaya bahagian hidrofobik berada dalam fasa bukan polar dan bahagian hidrofilik dalam fasa polar. Ini melemahkan tarikan kohesif antara molekul cecair, sekali gus mengurangkan tenaga yang diperlukan untuk mengembangkan permukaan.

Penjerapan surfaktan memecahkan interaksi antara molekul yang kuat yang menghasilkan tegangan permukaan.

Surfaktan dalam industri

Keupayaan surfaktan untuk mengurangkan tegangan permukaan dan antara muka merupakan salah satu parameter terpenting dalam kimia perindustrian.

Agrokimia

Oleh kerana keupayaannya untuk mengurangkan tegangan permukaan, surfaktan memainkan peranan penting sebagai agen pembasahan dalam pertanian . Ditambah sebagaiadjuvan , contohnya kepada racun perosak, ia mempengaruhi keberkesanan penyemburan dengan ketara. Dengan mengurangkan tegangan permukaan formulasi akueus, surfaktan meningkatkan pembasahan dan penyebaran larutan di seluruh permukaan daun. Sudut sentuhan antara larutan racun perosak dan daun berkurangan, dan lekatan bertambah baik, yang seterusnya memudahkan penembusan racun perosak ke dalam tisu vaskular tumbuhan.

Baca: Agen pembasah dalam baja foliar

Baca: Agen pembasah dalam formulasi racun perosak

Industri tekstil

Dalam proses pencelupan, surfaktan bertindak sebagai agen pembasah bukan berbuih , memastikan pengimpregnasan seragam, meratakan warna semasa pencelupan dan menyebarkan pewarna yang tidak tetap semasa penyabunan berikutnya, sekali gus meningkatkan ketahanannya. Surfaktan memudahkan penggunaan pigmen pewarna berbutir halus. Ini membolehkan penggunaan pewarna tekstil yang lebih menjimatkan, sambil mengurangkan jumlah sisa.

Detergen

Surfaktan adalah salah satu komponen utama detergen dan mempengaruhi keberkesanan pembersihan dengan ketara. Dengan mengurangkan tegangan permukaan, ia memudahkan interaksi air dengan kotoran atau minyak. Keberkesanan detergen bergantung pada jenis dan kuantiti surfaktan yang terkandung di dalamnya, kerana ini secara langsung mempengaruhi sifat pembasahan produk. Luas permukaan sentuhan yang lebih besar akan meningkatkan proses pembersihan.

Industri automotif

Dalam persekitaran pembuatan, surfaktan sering digunakan dalam sistem pembersihan akueus. Ia membolehkan penyingkiran minyak, gris dan bahan cemar lain daripada permukaan logam, plastik atau komposit sebelum melekat, mengecat atau menyalut.