Sức căng mặt phân cách trong môi trường rắn, lỏng, khí

Là thước đo công trên một đơn vị diện tích hoặc lực trên một đơn vị chiều dài khi ướt, sức căng mặt phân cách có đơn vị là mN/m và được ký hiệu bằng ký hiệu σ hoặc γ (sigma hoặc gamma).

Tại mặt phân cách pha, tổng các tương tác với các phân tử cùng pha lớn hơn tổng các tương tác với các phân tử của pha khác. Theo đó, các phân tử tại mặt phân cách có ít tương tác hấp dẫn hơn so với trong pha thể tích. Do đó, các pha tạo thành mặt phân cách nhỏ nhất có thể mà không có tác động của lực bên ngoài. Công phải được thực hiện để tăng kích thước của mặt phân cách.

Tương tự như sức căng bề mặt, người ta phân biệt giữa sức căng mặt phân cách tĩnh (được đo khi cân bằng với mặt phân cách không thay đổi về mặt cơ học) và sức căng mặt phân cách động (được đo khi mặt phân cách đang thay đổi).

Ý nghĩa

Sức căng mặt phân cách đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình và hiện tượng khi các pha khác nhau tiếp xúc với nhau:

• Nhũ tương và khả năng nhũ hóa: Sức căng mặt phân cách ảnh hưởng đến khả năng nhũ hóa và xu hướng tách pha.
• Ngập dầu (ví dụ như trong sản xuất dầu thô bậc ba): Nếu sức căng mặt phân cách được giảm bằng chất hoạt động bề mặt, pha hữu cơ có thể được huy động sau khi ngập dầu.
• Kiểm tra chất lượng chất lỏng kỵ nước: Sự lão hóa của chất lỏng kỵ nước thường đi đôi với việc giảm sức căng mặt phân cách với nước. Trong những trường hợp như vậy, việc đo sức căng mặt phân cách là một thử nghiệm chất lượng quan trọng, ví dụ như với dầu máy biến áp.
• Trong trường hợp mặt phân cách pha rắn-lỏng, sức căng mặt phân cách ảnh hưởng đến tính ổn định lâu dài của tiếp xúc bề ma, ví dụ như trong các quy trình dán và phủ.

Phương pháp đo sức căng mặt phân cách

Mặt phân cách lỏng-lỏng:

• Phương pháp vòng Du Noüy: Lực tác dụng lên vòng có khả năng thấm ướt tối ưu do lực căng của phiến chất lỏng bị kéo ra khi di chuyển vòng từ pha này sang pha khác được đo bằng phương pháp này.
• Phương pháp tấm theo Wilhelmy: Lực tác dụng lên một tấm có khả năng thấm ướt tối ưu được nhúng thẳng đứng trong pha bên dưới được đo bằng phương pháp này.
• Phương pháp thanh trụ: Là phương pháp tấm, trong đó thanh hình trụ có chiều dài khi ướt nhỏ hơn được sử dụng để đo thể tích chất lỏng nhỏ hơn.
• Phương pháp thể tích giọt: Thể tích của một giọt chất lỏng tạo ra ở mao quản thẳng đứng trong một chất lỏng khác được đo tại thời điểm giọt chất lỏng đó tách ra.
• Phương pháp giọt xoay tròn: Một mao quản nằm ngang chứa đầy pha khối và pha giọt được đặt xoay. Đường kính của giọt được kéo dài bởi lực ly tâm tương quan với sức căng mặt phân cách
• Phương pháp giọt pêđan: Hình dạng của một giọt trên kim trong pha lỏng khối được xác định, trong số những thứ khác, bởi sức căng mặt phân cách. Sức căng mặt phân cách có thể được xác định từ hình ảnh của giọt bằng cách sử dụng phân tích hình dạng giọt.

Mặt phân cách lỏng-rắn:

• Đo góc tiếp xúc: Cũng như năng lượng tự do bề mặt, sức căng mặt phân cách của chất rắn với các chất lỏng cụ thể cũng có thể được tính toán từ góc tiếp xúc của các chất lỏng khác nhau với chất rắn.

Nguồn: https://www.kruss-scientific.com/en/know-how/glossary/interfacial-tension

Minh Khang là nhà phân phối và nhập khẩu trực tiếp dòng sản phẩm Máy đo sức căng bề măt, đo góc tiếp xúc hãng Kruss.