Molnpunkt – definition, mekanism och mätmetoder

Mekanismen för löslighet av tensider i vatten

Löslighet är en fysikalisk egenskap hos kemiska föreningar, som främst beror på vilken typ av ämne som löses och vilken lösning det är upplöst i . Den påverkas bland annat av temperaturen på den använda lösningen och det applicerade trycket. Upplösningsmekanismen varierar beroende på vilket ämne som löses och kan vara relaterad till:

• Dissociation och jonbildning i fallet med jonföreningar,
• Bildningen av vätebindningar mellan vattenmolekyler och etersyre i oxialkylengruppen i fallet med nonjoniska föreningar.

Dessutom finns det samband som bör nämnas när man beaktar lösligheten hos tensider:

• Ju fler etergrupper i en tensidmolekyl, desto större är dess löslighet i vatten. Detta beror på ökad hydrofilicitet.
• Ju högre temperaturen är, desto lägre är lösligheten, vilket gör att lösningen blir grumlig.

Temperaturen över vilken två faser börjar separera i lösningen och lösningen blir heterogen är grumlingspunkten.

Närvaron av oorganiska salter i vatten kan sänka grumlingspunkten för tensidlösningar.

Hydrotroper, en specifik grupp av kemiska föreningar, används för att förhindra att grumlingspunkten sjunker.

Vad är hydrotroper?

De är ämnen som har förmågan att modifiera kemiska föreningars löslighet i vatten. De kännetecknas av amfifilicitet, dvs. de har både hydrofoba och hydrofila fragment i sina molekyler. Över en viss koncentration, kallad hydrotropisk koncentration, bildar de miceller. Deras huvudsakliga funktion är därför att förhindra utfällning av komponenter från formuleringar rika på tensider vid låga temperaturer. De har liknande struktur som tensider, men deras hydrofoba svans är kortare.

Se de hydrotropa medlen som finns tillgängliga från PCC Group.

Flockulering och koagulering

Tensider i form av miceller , liksom alla kolloidala lösningar under vissa förhållanden, tenderar att kombineras till större kluster, eller aggregat. Koagulering leder till en minskning av gränsytan, vilket resulterar i separation av de enskilda faserna. Flockulering leder också till bildandet av större aggregat, men dessa kan röra sig fritt i dispersionsmediet. Faktoren som påverkar denna process är beskaffenheten hos det elektriska dubbelskiktet runt micellerna.

Se flockuleringsmedel i PCC-gruppens produktsortiment.

Nonjoniska tensider

Förloppet av processer som syftar till att producera större kluster är strikt beroende av hydreringskapaciteten hos -OH- eller -(CH2CH2O)n-grupperna. När temperaturen ökar minskar hydreringsgraden. Detta resulterar i flockulering av micellära tensidlösningar och efterföljande blandning av faserna med varandra. Under denna process kan en transparent vattenfas, praktiskt taget fri från tensider, och en tydligt grumlig fas innehållande en högkoncentrerad kolloidal lösning av tensid observeras. Lösningens grumlighet är därför en konsekvens av närvaron av stora tensidaggregat i den, vilket orsakar spridning av synligt ljus som passerar genom lösningen. Fasseparation kan observeras inom ett visst temperaturområde, nära grumlingspunkten.

Blandningar av anjoniska och katjoniska tensider

Fenomenet med lösningsgrumling observeras även i blandningar av anjoniska och katjoniska ytaktiva substanser , men det orsakas av andra mekanismer. Beroende på förhållandet mellan anjoniska och katjoniska tensider i lösningen, såväl som närvaron av elektrolyter, kan systemet vara en klar micellär lösning eller ett fällning-koacervatsystem med olika ömsesidiga jämvikter. Beroende på blandningens sammansättning kan förhållandet mellan grumlingspunkten och molfraktionen av en av komponenterna uttryckas med hjälp av en karakteristisk graf. Empiriska studier har visat att en ökande andel anjoniskt tensid från ~0,47 till ~0,51 orsakar en minskning av grumlingspunkten. Från ~0,51 till ~0,57 observerades en ökning av CP. Generellt kan man också säga att närvaron av elektrolyter i lösningen orsakar en minskning av grumlingspunkten.

Molnpunkt – transformationens reversibilitet

Lösningar av tensider blir grumliga vid uppvärmning, men tack vare omvandlingens reversibilitet blir de klara igen när de kyls ner till en viss temperatur.

Vad påverkar grumlingspunkten?

1. 1. Föroreningar: ju fler föroreningar i lösningen, desto lägre grumlingspunkt. Ytterligare partiklar stör strukturen och hindrar bildandet av miceller.
   2. Tryck: ju högre tryck, desto högre grumlingspunkt. Högt tryck främjar bildandet av mer kompakta strukturer.
   3. Lösningsmedel,
   4. Tensid: för de vanligaste nonjoniska tensiderna gäller följande samband:
      1. Kemisk struktur – hydrofob kedjelängd,
      2. Grad av oxyetylering

Ju längre den hydrofoba kedjan och ju lägre graden av oxietylering är, desto lägre är grumlingspunkten.

Metoder för att bestämma grumlingspunkten

1. 1. Visuella metoder
      1. Visuell observation under gradvis uppvärmning av lösningen,
      2. Användning av särskilda apparater som använder tekniken för kontrollerad uppvärmning,
   2. Spektrofotometriska metoder
      1. Mätning av ljusabsorption eller ljustransmittans, som förändras med temperaturen,

Betydelsen av parametern för grumlingspunkt

• Livsmedels- och kemisk industri, inklusive bestämning av egenskaper hos tensidformuleringar.
• Kvalitetskontroll av bränslen och oljor,
• Bestämning av materialegenskaper, såsom polymerer och fetter,