Chất hoạt động bề mặt và hiện tượng giao diện

Preface

1. Characteristic Features of Surfactants

1.1. Conditions Under Which Interfacial Phenomena and Surfactants Become Significant

1.2. General Structural Features and Behavior of Surfactants

I. Characteristic Features and Uses of Commercially Available Surfactants

I.A. Anionics

I.A.1. Carboxylic Acid Salts

I.A.2. Sulfonic Acid Salts

I.A.3. Sulfuric Acid Ester Salts

I.A.4. Phosphoric and Polyphosphoric Acid Esters

I.A.5. Fluorinated Anionics

I.B. Cationics

I.B.1. Long-Chain Amines and Their Salts

I.B.2. Acylated Diamines and Polyamines and Their Salts

I.B.3. Quaternary Ammonium Salts

I.B.4. Polyoxyethylenated (POE) Long-Chain Amines

I.B.5. Quaternized POE Long-Chain Amines

I.B.6. Amine Oxides

I.C. Nonionics

I.C.1. POE Alkylphenols, Alkylphenol ‘‘Ethoxylates’’

I.C.2. POE Straight-Chain Alcohols, Alcohol ‘‘Ethoxylates’’

I.C.3. POE Polyoxypropylene glycols

I.C.4. POE Mercaptans

I.C.5. Long-Chain Carboxylic Acid Esters

I.C.6. Alkanolamine ‘‘Condensates,’’ Alkanolamides

I.C.7. Tertiary Acetylenic Glycols and Their ‘‘Ethoxylates’’

I.C.8. POE Silicones

I.C.9. N-Alkylpyrrolidones

I.C.10. Alkylpolyglycosides

I.D. Zwitterionics

I.D.1. pH-Sensitive Zwitterionics

I.D.2. pH-Insensitive Zwitterionics

I.E. Newer Surfactants Based Upon Renewable Raw Materials

I.E.1. a-Sulfofatty Acid Methyl Esters (SME)

I.E.2. Acylated Aminoacids

I.E.3. N-Acyl L-Glutamates (AG)

I.E.4. N-Acyl Glycinates

I.E.5. N-Acyl DL-Alaninates

I.E.6. Other Acylated Aminoacids

I.E.7. Nopol Alkoxylates

II. Environmental Effects of Surfactants

II.A. Surfactant Biodegradability

II.B. Surfactant Toxicity To and Bioconcentration in Marine Organisms

III. Some Useful Generalizations

References

Problems

2. Adsorption of Surface-Active Agents at Interfaces: The Electrical Double Layer

2.I. The Electrical Double Layer

2.II. Adsorption at the Solid–Liquid Interface

2.II.A. Mechanisms of Adsorption and Aggregation

2.II.B. Adsorption Isotherms

2.II.B.1. The Langmuir Adsorption Isotherm

2.II.C. Adsorption from Aqueous Solution Onto Adsorbents with Strongly Charged Sites

2.II.C.1. Ionic Surfactants

2.II.C.2. Nonionic Surfactants

2.II.C.3. pH Change

2.II.C.4. Ionic Strength

2.II.C.5. Temperature

2.II.D. Adsorption from Aqueous Solution Onto Nonpolar, Hydrophobic Adsorbents

2.II.E. Adsorption from Aqueous Solution Onto Polar Adsorbents without Strongly Charged Sites

2.II.F. Effects of Adsorption from Aqueous Solution on the Surface Properties of the Solid Adsorbent

2.II.F.1. Substrates with Strongly Charged Sites

2.II.F.2. Nonpolar Adsorbents

2.II.G. Adsorption from Nonaqueous Solution

2.II.H. Determination of the Specific Surface Areas of Solids

2.III. Adsorption at the Liquid–Gas (L/G) and Liquid–Liquid (L/L) Interfaces

2.III.A. The Gibbs Adsorption Equation

2.III.B. Calculation of Surface Concentrations and Area per Molecule at the Interface By Use of the Gibbs Equation

2.III.C. Effectiveness of Adsorption at the L/G and L/L Interfaces

2.III.D. The Szyszkowski, Langmuir, and Frumkin Equations

2.III.E. Efficiency of Adsorption at the L/G and L/L Interfaces

2.III.F. Calculation of Thermodynamic Parameters of Adsorption at the L/G and L/L Interfaces

2.III.G. Adsorption from Mixtures of Two Surfactants

References

Problems

I. Tổng quan về Chất hoạt động bề mặt và Hiện tượng giao diện

Chất hoạt động bề mặt (surfactants) là những hợp chất hóa học có khả năng làm giảm sức căng bề mặt giữa hai pha không hòa tan. Chúng đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghiệp và nghiên cứu khoa học. Hiện tượng giao diện là ranh giới giữa hai pha, có thể là lỏng-lỏng, lỏng-khí hoặc rắn-lỏng. Sự tương tác tại các giao diện này có thể ảnh hưởng đến tính chất vật lý và hóa học của hệ thống.

1.1. Đặc điểm của Chất hoạt động bề mặt

Chất hoạt động bề mặt có cấu trúc phân tử đặc biệt, bao gồm nhóm ưa nước và nhóm kỵ nước. Điều này cho phép chúng tương tác với các bề mặt khác nhau, làm giảm sức căng bề mặt và cải thiện khả năng hòa tan.

1.2. Vai trò của Hiện tượng giao diện trong khoa học

Hiện tượng giao diện có ảnh hưởng lớn đến nhiều lĩnh vực như hóa học, sinh học và vật lý. Sự hiểu biết về các hiện tượng này giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và phát triển sản phẩm mới.

II. Thách thức trong việc nghiên cứu Chất hoạt động bề mặt

Mặc dù Chất hoạt động bề mặt có nhiều ứng dụng, nhưng việc nghiên cứu và ứng dụng chúng cũng gặp phải nhiều thách thức. Các yếu tố như độ ổn định, khả năng phân tán và tương tác với các chất khác cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ ổn định của Chất hoạt động bề mặt

Độ ổn định của Chất hoạt động bề mặt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, pH và nồng độ. Việc duy trì độ ổn định là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả trong ứng dụng.

2.2. Tương tác giữa các Chất hoạt động bề mặt

Sự tương tác giữa các Chất hoạt động bề mặt có thể dẫn đến hiện tượng đồng nhất hoặc phân tán. Hiểu rõ các tương tác này giúp tối ưu hóa công thức sản phẩm.

III. Phương pháp nghiên cứu Chất hoạt động bề mặt hiệu quả

Để nghiên cứu Chất hoạt động bề mặt, nhiều phương pháp khác nhau đã được phát triển. Các phương pháp này giúp xác định tính chất và hành vi của chúng trong các điều kiện khác nhau.

3.1. Phương pháp phân tích hóa lý

Các phương pháp như quang phổ, sắc ký và phân tích nhiệt có thể được sử dụng để xác định tính chất của Chất hoạt động bề mặt. Những phương pháp này cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc và tính chất của chúng.

3.2. Phương pháp thực nghiệm

Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm giúp kiểm tra hiệu quả của Chất hoạt động bề mặt trong các ứng dụng thực tế. Các thí nghiệm này có thể bao gồm đo sức căng bề mặt và khả năng tạo bọt.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Chất hoạt động bề mặt

Chất hoạt động bề mặt được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, và sản xuất hóa chất. Chúng giúp cải thiện tính chất của sản phẩm và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

4.1. Ứng dụng trong ngành thực phẩm

Trong ngành thực phẩm, Chất hoạt động bề mặt được sử dụng để cải thiện độ ổn định của nhũ tương và tăng cường hương vị. Chúng cũng giúp tăng cường khả năng hòa tan của các thành phần.

4.2. Ứng dụng trong dược phẩm

Chất hoạt động bề mặt đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các dạng bào chế thuốc. Chúng giúp cải thiện khả năng hấp thu và hiệu quả điều trị của thuốc.

V. Kết luận về tương lai của Chất hoạt động bề mặt

Tương lai của Chất hoạt động bề mặt hứa hẹn sẽ có nhiều tiến bộ với sự phát triển của công nghệ mới. Nghiên cứu về Chất hoạt động bề mặt từ nguyên liệu tái tạo và các ứng dụng bền vững đang trở thành xu hướng.

5.1. Xu hướng phát triển bền vững

Nghiên cứu về Chất hoạt động bề mặt từ nguyên liệu tái tạo đang được chú trọng. Điều này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn tạo ra các sản phẩm an toàn hơn cho người tiêu dùng.

5.2. Tiềm năng trong công nghệ mới

Công nghệ nano và các phương pháp mới trong sản xuất Chất hoạt động bề mặt có thể mở ra nhiều cơ hội mới. Những tiến bộ này có thể cải thiện hiệu suất và tính năng của sản phẩm.

Chất hoạt động bề mặt và hiện tượng giao diện của Milton J. Rosen

Preface

1. Characteristic Features of Surfactants

1.1. Conditions Under Which Interfacial Phenomena and Surfactants Become Significant

1.2. General Structural Features and Behavior of Surfactants

I. Characteristic Features and Uses of Commercially Available Surfactants

I.A. Anionics

I.A.1. Carboxylic Acid Salts

I.A.2. Sulfonic Acid Salts

I.A.3. Sulfuric Acid Ester Salts

I.A.4. Phosphoric and Polyphosphoric Acid Esters

I.A.5. Fluorinated Anionics

I.B. Cationics

I.B.1. Long-Chain Amines and Their Salts

I.B.2. Acylated Diamines and Polyamines and Their Salts

I.B.3. Quaternary Ammonium Salts

I.B.4. Polyoxyethylenated (POE) Long-Chain Amines

I.B.5. Quaternized POE Long-Chain Amines

I.B.6. Amine Oxides

I.C. Nonionics

I.C.1. POE Alkylphenols, Alkylphenol ‘‘Ethoxylates’’

I.C.2. POE Straight-Chain Alcohols, Alcohol ‘‘Ethoxylates’’

I.C.3. POE Polyoxypropylene glycols

I.C.4. POE Mercaptans

I.C.5. Long-Chain Carboxylic Acid Esters

I.C.6. Alkanolamine ‘‘Condensates,’’ Alkanolamides

I.C.7. Tertiary Acetylenic Glycols and Their ‘‘Ethoxylates’’

I.C.8. POE Silicones

I.C.9. N-Alkylpyrrolidones

I.C.10. Alkylpolyglycosides

I.D. Zwitterionics

I.D.1. pH-Sensitive Zwitterionics

I.D.2. pH-Insensitive Zwitterionics

I.E. Newer Surfactants Based Upon Renewable Raw Materials

I.E.1. a-Sulfofatty Acid Methyl Esters (SME)

I.E.2. Acylated Aminoacids

I.E.3. N-Acyl L-Glutamates (AG)

I.E.4. N-Acyl Glycinates

I.E.5. N-Acyl DL-Alaninates

I.E.6. Other Acylated Aminoacids

I.E.7. Nopol Alkoxylates

II. Environmental Effects of Surfactants

II.A. Surfactant Biodegradability

II.B. Surfactant Toxicity To and Bioconcentration in Marine Organisms

III. Some Useful Generalizations

References

Problems

2. Adsorption of Surface-Active Agents at Interfaces: The Electrical Double Layer

2.I. The Electrical Double Layer

2.II. Adsorption at the Solid–Liquid Interface

2.II.A. Mechanisms of Adsorption and Aggregation

2.II.B. Adsorption Isotherms

2.II.B.1. The Langmuir Adsorption Isotherm

2.II.C. Adsorption from Aqueous Solution Onto Adsorbents with Strongly Charged Sites

2.II.C.1. Ionic Surfactants

2.II.C.2. Nonionic Surfactants

2.II.C.3. pH Change

2.II.C.4. Ionic Strength

2.II.C.5. Temperature

2.II.D. Adsorption from Aqueous Solution Onto Nonpolar, Hydrophobic Adsorbents

2.II.E. Adsorption from Aqueous Solution Onto Polar Adsorbents without Strongly Charged Sites

2.II.F. Effects of Adsorption from Aqueous Solution on the Surface Properties of the Solid Adsorbent

2.II.F.1. Substrates with Strongly Charged Sites

2.II.F.2. Nonpolar Adsorbents

2.II.G. Adsorption from Nonaqueous Solution

2.II.H. Determination of the Specific Surface Areas of Solids

2.III. Adsorption at the Liquid–Gas (L/G) and Liquid–Liquid (L/L) Interfaces

2.III.A. The Gibbs Adsorption Equation

2.III.B. Calculation of Surface Concentrations and Area per Molecule at the Interface By Use of the Gibbs Equation

2.III.C. Effectiveness of Adsorption at the L/G and L/L Interfaces

2.III.D. The Szyszkowski, Langmuir, and Frumkin Equations

2.III.E. Efficiency of Adsorption at the L/G and L/L Interfaces

2.III.F. Calculation of Thermodynamic Parameters of Adsorption at the L/G and L/L Interfaces

2.III.G. Adsorption from Mixtures of Two Surfactants

References

Problems

I. Tổng quan về Chất hoạt động bề mặt và Hiện tượng giao diện

1.1. Đặc điểm của Chất hoạt động bề mặt

1.2. Vai trò của Hiện tượng giao diện trong khoa học

II. Thách thức trong việc nghiên cứu Chất hoạt động bề mặt