1. ზედაპირული დაჭიმულობა
სითხის ზედაპირზე სიგრძის ერთეულზე მოქმედ შეკუმშვის ძალას ზედაპირული დაჭიმულობა ეწოდება და იზომება N • m-1-ში.
2. ზედაპირული აქტივობა და ზედაპირულად აქტიური ნივთიერება
გამხსნელების ზედაპირული დაჭიმულობის შემცირების თვისებას ზედაპირული აქტივობა ეწოდება, ხოლო ზედაპირული აქტივობის მქონე ნივთიერებებს - ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს.
ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ეხება ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს, რომლებსაც შეუძლიათ მიცელების და სხვა აგრეგატების წარმოქმნა წყალხსნარებში, აქვთ მაღალი ზედაპირული აქტივობა და ასევე აქვთ დამასველებელი, ემულგაციის, ქაფირების, გამრეცხი და სხვა ფუნქციები.
3. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების მოლეკულური სტრუქტურული მახასიათებლები
ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები არის ორგანული ნაერთები სპეციალური სტრუქტურითა და თვისებებით, რომლებსაც შეუძლიათ მნიშვნელოვნად შეცვალონ ორ ფაზას შორის ზედაპირული დაჭიმულობა ან სითხეების (ჩვეულებრივ, წყლის) ზედაპირული დაჭიმულობა და აქვთ ისეთი თვისებები, როგორიცაა დასველება, ქაფის წარმოქმნა, ემულსიფიკაცია და ჩამორეცხვა.
სტრუქტურულად რომ ვთქვათ, ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს აერთიანებს საერთო მახასიათებელი - მათ მოლეკულებში ორი განსხვავებული ფუნქციური ჯგუფის შემცველობა. ერთი ბოლო არის გრძელჯაჭვიანი არაპოლარული ჯგუფი, რომელიც ხსნადია ზეთში, მაგრამ უხსნადია წყალში, რომელიც ცნობილია როგორც ჰიდროფობიური ჯგუფი ან ჰიდროფობიური ჯგუფი. ეს ჰიდროფობიური ჯგუფები ზოგადად გრძელჯაჭვიანი ნახშირწყალბადებია, ზოგჯერ ასევე ორგანული ფტორი, ორგანოსილიციუმი, ორგანოფოსფორი, ორგანოტინის ჯაჭვები და ა.შ. მეორე ბოლო არის წყალში ხსნადი ფუნქციური ჯგუფი, კერძოდ, ჰიდროფილური ჯგუფი ან ჰიდროფილური ჯგუფი. ჰიდროფილურ ჯგუფს უნდა ჰქონდეს საკმარისი ჰიდროფილურობა იმისათვის, რომ მთელი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერება იყოს წყალში ხსნადი და ჰქონდეს საჭირო ხსნადობა. ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებში ჰიდროფილური და ჰიდროფობიური ჯგუფების არსებობის გამო, მათ შეუძლიათ გახსნან თხევადი ფაზის სულ მცირე ერთ ფაზაში. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ჰიდროფილურ და ოლეოფილურ თვისებებს ამფიფილურობა ეწოდება.
4. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ტიპები
ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ამფიფილური მოლეკულებია, რომლებსაც აქვთ როგორც ჰიდროფობიური, ასევე ჰიდროფილური ჯგუფები. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ჰიდროფობიური ჯგუფები, როგორც წესი, შედგება გრძელჯაჭვიანი ნახშირწყალბადებისგან, როგორიცაა სწორჯაჭვიანი ალკილი C8-C20, განშტოებული ჯაჭვიანი ალკილი C8-C20, ალკილფენილი (8-16 ალკილის ნახშირბადის ატომით) და ა.შ. ჰიდროფობიურ ჯგუფებს შორის განსხვავება ძირითადად ნახშირბად-წყალბადის ჯაჭვების სტრუქტურულ ცვლილებებშია, შედარებით მცირე განსხვავებებით, მაშინ როდესაც ჰიდროფილური ჯგუფების მეტი ტიპი არსებობს. ამიტომ, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების თვისებები ძირითადად დაკავშირებულია ჰიდროფილურ ჯგუფებთან, ჰიდროფობიური ჯგუფების ზომასა და ფორმასთან ერთად. ჰიდროფილური ჯგუფების სტრუქტურული ცვლილებები უფრო მეტია, ვიდრე ჰიდროფობიური ჯგუფების, ამიტომ ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების კლასიფიკაცია, როგორც წესი, ჰიდროფილური ჯგუფების სტრუქტურაზეა დაფუძნებული. ეს კლასიფიკაცია ძირითადად ეფუძნება იმას, არის თუ არა ჰიდროფილური ჯგუფები იონური, და მათ ყოფს ანიონურ, კათიონურ, არაიონურ, ცვიტერიონულ და სხვა სპეციალური ტიპის ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებად.
5. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების წყალხსნარის მახასიათებლები
① ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ადსორბცია ინტერფეისებზე
ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მოლეკულებს აქვთ ლიპოფილური და ჰიდროფილური ჯგუფები, რაც მათ ამფიფილურ მოლეკულებად აქცევს. წყალი ძლიერ პოლარული სითხეა. როდესაც ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები წყალში იხსნება, პოლარობის მსგავსებისა და პოლარობის სხვაობის განზიდვის პრინციპის თანახმად, მათი ჰიდროფილური ჯგუფები იზიდავენ წყლის ფაზას და იხსნებიან წყალში, ხოლო მათი ლიპოფილური ჯგუფები იზიდავენ წყალს და ტოვებენ მას. შედეგად, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მოლეკულები (ან იონები) ადსორბირდება ორ ფაზას შორის საზღვარზე, რაც ამცირებს ორ ფაზას შორის ზედაპირულად დაჭიმულობას. რაც უფრო მეტი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მოლეკულა (ან იონი) ადსორბირდება საზღვარზე, მით უფრო მცირდება ზედაპირულად დაჭიმულობა.
② ადსორბციული მემბრანის ზოგიერთი თვისება
ადსორბციული მემბრანის ზედაპირული წნევა: ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ადსორბციული მემბრანის წარმოქმნით აირადი სითხის საზღვარზე ადსორბციულ მემბრანას ახდენენ. თუ საზღვარზე ხახუნის გარეშე მოძრავი მცურავი ფირფიტა განთავსდება და მცურავი ფირფიტა ადსორბციულ მემბრანას ხსნარის ზედაპირის გასწვრივ უბიძგებს, მემბრანა მცურავ ფირფიტაზე ზეწოლას ახდენს, რასაც ზედაპირული წნევა ეწოდება.
ზედაპირული სიბლანტე: ზედაპირული წნევის მსგავსად, ზედაპირული სიბლანტე არის თვისება, რომელსაც ავლენენ უხსნადი მოლეკულური აპკები. თუ პლატინის რგოლი დაკიდეთ თხელი ლითონის მავთულით, მისი სიბრტყე შეეხოს ნიჟარის წყლის ზედაპირს, მოატრიალეთ პლატინის რგოლი, წყლის სიბლანტე პლატინის რგოლს შეაფერხებს და ამპლიტუდა თანდათან შესუსტდება, რის მიხედვითაც შესაძლებელი იქნება ზედაპირული სიბლანტის გაზომვა. მეთოდი ასეთია: ჯერ ექსპერიმენტები ჩაატარეთ სუფთა წყლის ზედაპირზე, გაზომეთ ამპლიტუდის შესუსტება, შემდეგ გაზომეთ შესუსტება ზედაპირული სახის ნიღბის ფორმირების შემდეგ და გამოთვალეთ ზედაპირული სახის ნიღბის სიბლანტე ორ მაჩვენებელს შორის სხვაობიდან.
ზედაპირული სიბლანტე მჭიდრო კავშირშია ზედაპირული სახის ნიღბის სიმტკიცესთან. რადგან ადსორბციულ ფენას აქვს ზედაპირული წნევა და სიბლანტე, ის უნდა იყოს ელასტიური. რაც უფრო მაღალია ადსორბციული მემბრანის ზედაპირული წნევა და სიბლანტე, მით უფრო დიდია მისი ელასტიურობის მოდული. ზედაპირული ადსორბციული ფენის ელასტიურობის მოდულს დიდი მნიშვნელობა აქვს ქაფის სტაბილიზაციის პროცესში.
③ მიცელების ფორმირება
ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების განზავებული ხსნარი იდეალური ხსნარების კანონებს მიჰყვება. ხსნარის ზედაპირზე ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ადსორბციის რაოდენობა ხსნარის კონცენტრაციასთან ერთად იზრდება. როდესაც კონცენტრაცია გარკვეულ მნიშვნელობას აღწევს ან აღემატება, ადსორბციის რაოდენობა აღარ იზრდება. ხსნარში არსებული ეს ჭარბი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების მოლეკულები არეულ-დარეულია ან რეგულარულად არსებობს. როგორც პრაქტიკამ, ასევე თეორიამ აჩვენა, რომ ისინი ხსნარში აგრეგატებს ქმნიან, რომლებსაც მიცელები ეწოდება.
კრიტიკული მიცელის კონცენტრაცია: მინიმალურ კონცენტრაციას, რომლის დროსაც ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები მიცელებს წარმოქმნიან ხსნარში, კრიტიკული მიცელის კონცენტრაცია ეწოდება.
④ ჩვეულებრივი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების CMC მნიშვნელობა.
6. ჰიდროფილური და ოლეოფილური წონასწორობის მნიშვნელობა
HLB ნიშნავს ჰიდროფილურ ლიპოფილურ ბალანსს, რომელიც წარმოადგენს ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების ჰიდროფილური და ლიპოფილური ჯგუფების ჰიდროფილურ და ლიპოფილურ წონასწორობის მნიშვნელობებს, ანუ ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების HLB მნიშვნელობას. მაღალი HLB მნიშვნელობა მიუთითებს მოლეკულის ძლიერ ჰიდროფილურობასა და სუსტ ლიპოფილურობაზე; პირიქით, მას აქვს ძლიერი ლიპოფილურობა და სუსტი ჰიდროფილურობა.
① HLB ღირებულების შესახებ რეგულაციები
HLB მნიშვნელობა ფარდობითი მნიშვნელობაა, ამიტომ HLB მნიშვნელობის ფორმულირებისას, როგორც სტანდარტი, ჰიდროფილური თვისებების არმქონე პარაფინის HLB მნიშვნელობა დაყენებულია 0-ზე, ხოლო წყალში ძლიერი ხსნადობის მქონე ნატრიუმის დოდეცილ სულფატის HLB მნიშვნელობა დაყენებულია 40-ზე. ამიტომ, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების HLB მნიშვნელობა ზოგადად 1-40 დიაპაზონშია. ზოგადად, 10-ზე ნაკლები HLB მნიშვნელობის მქონე ემულგატორები ლიპოფილურია, ხოლო 10-ზე მეტი HLB მნიშვნელობის მქონე ემულგატორები ჰიდროფილურია. ამიტომ, ლიპოფილურობიდან ჰიდროფილურობაზე გარდამტეხი წერტილი დაახლოებით 10-ია.
7. ემულსიფიკაციისა და ხსნადობის ეფექტები
ორ შეურეველ სითხეს, რომელთაგან ერთი წარმოიქმნება ნაწილაკების (წვეთების ან თხევადი კრისტალების) მეორეში გაფანტვით, ემულსიები ეწოდება. ემულსიის ფორმირებისას, ორ სითხეს შორის ზედაპირული ფართობი იზრდება, რაც სისტემას თერმოდინამიკურად არასტაბილურს ხდის. ემულსიის სტაბილიზაციისთვის, სისტემის ზედაპირული ენერგიის შესამცირებლად საჭიროა მესამე კომპონენტის - ემულგატორის - დამატება. ემულგატორები ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს მიეკუთვნებიან და მათი მთავარი ფუნქცია ემულგატორების როლის შესრულებაა. ფაზას, რომელშიც წვეთები ემულსიაში არსებობს, დისპერსიული ფაზა (ანუ შიდა ფაზა, წყვეტილი ფაზა) ეწოდება, ხოლო მეორე ფაზას, რომელიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, დისპერსიული გარემო (ანუ გარე ფაზა, უწყვეტი ფაზა) ეწოდება.
① ემულგატორები და ემულსიები
გავრცელებული ემულსიები შედგება წყლის ან წყალხსნარის ერთი ფაზისგან, ხოლო მეორე ფაზისგან - ორგანული ნაერთებისგან, რომლებიც წყალში არ ერევა, როგორიცაა ზეთები, ცვილები და ა.შ. წყლისა და ზეთის მიერ წარმოქმნილი ემულსია შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად მათი დისპერსიის მიხედვით: წყალში დისპერსიული ზეთი ქმნის წყლის ზეთში ემულსიას, რომელიც წარმოდგენილია O/W (ზეთი/წყალი); ზეთში დისპერსიული წყალი ქმნის წყლის ზეთში ემულსიას, რომელიც წარმოდგენილია W/O (წყალი/ზეთი). გარდა ამისა, ასევე შეიძლება წარმოიქმნას რთული წყალი ზეთში წყალში W/O/W და ზეთი წყალში ზეთში O/W/O ემულსიები.
ემულგატორი ასტაბილურებს ემულსიას ზედაპირული დაჭიმულობის შემცირებით და ერთშრიანი სახის ნიღბის ფორმირებით.
ემულგატორების მოთხოვნები ემულგაციის პროცესში: ა: ემულგატორებს უნდა შეეძლოთ ორ ფაზას შორის საზღვარზე ადსორბცია ან გამდიდრება, რაც შეამცირებს საფართშორისო დაჭიმულობას; ბ: ემულგატორებმა ნაწილაკებს უნდა მისცენ ელექტრული მუხტი, რაც გამოიწვევს ნაწილაკებს შორის ელექტროსტატიკურ მოგერიებას ან ნაწილაკების გარშემო სტაბილურ, მაღალბლანტიან დამცავ ფენას წარმოქმნის. ამრიგად, ემულგატორებად გამოყენებულ ნივთიერებებს ემულგატორებად ეფექტის მისაღწევად უნდა ჰქონდეთ ამფიფილური ჯგუფები და ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს შეუძლიათ ამ მოთხოვნის დაკმაყოფილება.
② ემულსიების მომზადების მეთოდები და ემულსიის სტაბილურობაზე მოქმედი ფაქტორები
ემულსიების მომზადების ორი მეთოდი არსებობს: ერთი გულისხმობს მექანიკური მეთოდების გამოყენებას სითხის მცირე ნაწილაკებად გასაფანტად სხვა სითხეში, რაც ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში ემულსიების მოსამზადებლად; მეორე მეთოდი მოლეკულურ მდგომარეობაში მყოფი სითხის სხვა სითხეში გახსნას და შემდეგ მისი შესაბამისად აგრეგაციას ემულსიის წარმოსაქმნელად.
ემულსიების სტაბილურობა გულისხმობს მათ უნარს, წინააღმდეგობა გაუწიონ ნაწილაკების აგრეგაციას და გამოიწვიონ ფაზური გამოყოფა. ემულსიები თერმოდინამიკურად არასტაბილური სისტემებია მნიშვნელოვანი თავისუფალი ენერგიით. ამიტომ, ემულსიის სტაბილურობა სინამდვილეში გულისხმობს სისტემისთვის წონასწორობის მისაღწევად საჭირო დროს, ანუ სისტემაში არსებული სითხის გამოყოფისთვის საჭირო დროს.
როდესაც სახის ნიღაბში არის პოლარული ორგანული მოლეკულები, როგორიცაა ცხიმოვანი სპირტი, ცხიმოვანი მჟავა და ცხიმოვანი ამინი, მემბრანის სიმტკიცე მნიშვნელოვნად იზრდება. ეს იმიტომ ხდება, რომ ინტერფეისის ადსორბციულ ფენაში არსებული ემულგატორის მოლეკულები ურთიერთქმედებენ პოლარულ მოლეკულებთან, როგორიცაა სპირტი, მჟავა და ამინი, და ქმნიან „კომპლექსს“, რაც ზრდის ინტერფეისის სახის ნიღბის სიმტკიცეს.
ორი ან მეტი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებისგან შემდგარ ემულგატორებს შერეულ ემულგატორებს უწოდებენ. შერეული ემულგატორები ადსორბირდებიან წყლის/ზეთის ინტერფეისზე და მოლეკულათშორისი ურთიერთქმედებები შეიძლება კომპლექსების წარმოქმნას უწყობდეს ხელს. ძლიერი მოლეკულათშორისი ურთიერთქმედების გამო, მნიშვნელოვნად მცირდება ინტერფეისზე ადსორბირებული ემულგატორის რაოდენობა, იზრდება წარმოქმნილი ინტერფეისზედა სახის ნიღბის სიმკვრივე და სიმტკიცე.
წვეთების მუხტი მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ემულსიების სტაბილურობაზე. სტაბილურ ემულსიებს, როგორც წესი, აქვთ ელექტრული მუხტის მქონე წვეთები. იონური ემულგატორების გამოყენებისას, ინტერფეისზე ადსორბირებული ემულგატორის იონები თავიანთ ლიპოფილურ ჯგუფებს ზეთის ფაზაში შეჰყავთ, ხოლო ჰიდროფილური ჯგუფები წყლის ფაზაშია, რაც წვეთებს დამუხტულს ხდის. იმის გამო, რომ ემულსიის წვეთებს ერთი და იგივე მუხტი აქვთ, ისინი ერთმანეთს განიზიდავენ და ადვილად არ აგლომერირდებიან, რაც სტაბილურობის ზრდას იწვევს. ჩანს, რომ რაც უფრო მეტი ემულგატორის იონი ადსორბირდება წვეთებზე, მით უფრო დიდია მათი მუხტი და მით უფრო დიდია მათი უნარი, თავიდან აიცილონ წვეთების შერწყმა, რაც ემულსიურ სისტემას უფრო სტაბილურს ხდის.
ემულსიური დისპერსიული გარემოს სიბლანტე გარკვეულ გავლენას ახდენს ემულსიის სტაბილურობაზე. ზოგადად, რაც უფრო მაღალია დისპერსიული გარემოს სიბლანტე, მით უფრო მაღალია ემულსიის სტაბილურობა. ეს იმიტომ ხდება, რომ დისპერსიული გარემოს სიბლანტე მაღალია, რაც მნიშვნელოვნად აფერხებს სითხის წვეთების ბრაუნის მოძრაობას, ანელებს წვეთებს შორის შეჯახებას და ინარჩუნებს სისტემის სტაბილურობას. პოლიმერული ნივთიერებები, რომლებიც ჩვეულებრივ ემულსიებში ხსნადია, შეუძლიათ გაზარდონ სისტემის სიბლანტე და გააძლიერონ ემულსიის სტაბილურობა. გარდა ამისა, პოლიმერს ასევე შეუძლია შექმნას მყარი ინტერფეისის სახის ნიღაბი, რაც ემულსიურ სისტემას უფრო სტაბილურს ხდის.
ზოგიერთ შემთხვევაში, მყარი ფხვნილის დამატებამ ასევე შეიძლება ემულსიის სტაბილიზაცია. მყარი ფხვნილი არ არის წყალში, ზეთში ან საზღვარზე, რაც დამოკიდებულია ზეთისა და წყლის დასველების უნარზე მყარ ფხვნილზე. თუ მყარი ფხვნილი ბოლომდე არ არის დასველებული წყლით და შეიძლება დასველდეს ზეთით, ის დარჩება წყალ-ზეთის საზღვარზე.
მყარი ფხვნილის ემულსიის სტაბილიზაციის შეუძლებლობის მიზეზი ის არის, რომ ინტერფეისზე შეგროვებული ფხვნილი არ აძლიერებს ინტერფეისის სახის ნიღაბს, რომელიც ინტერფეისის ადსორბციული ემულგატორის მოლეკულების მსგავსია. შესაბამისად, რაც უფრო ახლოს არიან მყარი ფხვნილის ნაწილაკები ინტერფეისზე, მით უფრო სტაბილური იქნება ემულსია.
ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს წყალხსნარში მიცელების წარმოქმნის შემდეგ მნიშვნელოვნად შეუძლიათ გაზარდონ წყალში უხსნადი ან ოდნავ ხსნადი ორგანული ნაერთების ხსნადობა და ამ დროს ხსნარი გამჭვირვალეა. მიცელების ამ ეფექტს ხსნადობა ეწოდება. ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს, რომლებსაც შეუძლიათ ხსნადი ეფექტის გამოწვევა, ხსნადი ნივთიერებები ეწოდებათ, ხოლო ხსნად ორგანულ ნაერთებს - ხსნადი ნაერთები.
8. ქაფი
ქაფი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს რეცხვის პროცესში. ქაფი ეხება დისპერსიულ სისტემას, რომელშიც აირი იხსნება თხევად ან მყარ მდგომარეობაში. აირი არის დისპერსიული ფაზა, ხოლო თხევადი ან მყარი არის დისპერსიული გარემო. პირველს ეწოდება თხევადი ქაფი, ხოლო მეორეს - მყარი ქაფი, როგორიცაა ქაფიანი პლასტმასი, ქაფიანი მინა, ქაფიანი ცემენტი და ა.შ.
(1) ქაფის წარმოქმნა
აქ ქაფი აღნიშნავს თხევადი აპკით გამოყოფილი ბუშტების აგრეგაციას. დისპერსიულ ფაზას (აირი) და დისპერსიულ გარემოს (სითხე) შორის სიმკვრივის დიდი სხვაობისა და სითხის დაბალი სიბლანტის გამო, ქაფს ყოველთვის შეუძლია სწრაფად ასვლა სითხის დონემდე.
ქაფის წარმოქმნის პროცესი გულისხმობს სითხეში დიდი რაოდენობით აირის შეყვანას, რის შედეგადაც სითხეში არსებული ბუშტები სწრაფად ბრუნდება სითხის ზედაპირზე და წარმოქმნის ბუშტუკოვან აგრეგატს, რომელიც გამოყოფილია სითხისა და აირის მცირე რაოდენობით.
ქაფს მორფოლოგიაში ორი აღსანიშნავი მახასიათებელი აქვს: ერთი ის არის, რომ ბუშტები, როგორც დისპერსიული ფაზა, ხშირად მრავალწახნაგოვანია, რადგან ბუშტების გადაკვეთაზე თხევადი აპკი უფრო თხელი ხდება, რაც ბუშტებს მრავალწახნაგოვანს ხდის. როდესაც თხევადი აპკი გარკვეულწილად უფრო თხელი ხდება, ბუშტები იშლება; მეორეც, სუფთა სითხეს არ შეუძლია სტაბილური ქაფის წარმოქმნა, მაგრამ სითხე, რომელსაც შეუძლია ქაფის წარმოქმნა, მინიმუმ ორი ან მეტი კომპონენტისგან შედგება. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების წყალხსნარი ტიპიური სისტემაა, რომელიც ადვილად წარმოქმნის ქაფს და მისი ქაფის წარმოქმნის უნარი ასევე დაკავშირებულია სხვა თვისებებთან.
კარგი ქაფის უნარის მქონე ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს ქაფის გამაძლიერებლები ეწოდებათ. მიუხედავად იმისა, რომ ქაფის გამაძლიერებელს კარგი ქაფის უნარი აქვს, წარმოქმნილი ქაფი შესაძლოა დიდხანს ვერ შენარჩუნდეს, ანუ მისი სტაბილურობა შეიძლება კარგი არ იყოს. ქაფის სტაბილურობის შესანარჩუნებლად, ქაფის გამაძლიერებელ ნივთიერებას ხშირად უმატებენ ნივთიერებას, რომელსაც ქაფის სტაბილიზატორი ეწოდება. ხშირად გამოყენებული ქაფის სტაბილიზატორებია ლაუროილ დიეთანოლამინი და დოდეცილ დიმეთილამინის ოქსიდი.
(2) ქაფის სტაბილურობა
ქაფი თერმოდინამიკურად არასტაბილური სისტემაა და საბოლოო ტენდენცია არის ის, რომ სისტემაში სითხის მთლიანი ზედაპირის ფართობი მცირდება და თავისუფალი ენერგია მცირდება ბუშტის გასკდომის შემდეგ. ქაფის მოშორების პროცესი არის პროცესი, რომლის დროსაც აირის გამიჯვნელი თხევადი ფენა იცვლის სისქეს მანამ, სანამ არ გასკდება. ამიტომ, ქაფის სტაბილურობა ძირითადად განისაზღვრება სითხის გამონადენის სიჩქარით და თხევადი ფენის სიმტკიცით. არსებობს კიდევ რამდენიმე გავლენის მქონე ფაქტორი.
① ზედაპირული დაჭიმულობა
ენერგიის თვალსაზრისით, დაბალი ზედაპირული დაჭიმულობა უფრო ხელსაყრელია ქაფის წარმოქმნისთვის, მაგრამ ის ვერ უზრუნველყოფს ქაფის სტაბილურობას. დაბალი ზედაპირული დაჭიმულობა, დაბალი წნევის სხვაობა, სითხის ნელი გამონადენის სიჩქარე და სითხის ფენის ნელი გათხელება ხელს უწყობს ქაფის სტაბილურობას.
② ზედაპირის სიბლანტე
ქაფის სტაბილურობის განმსაზღვრელი მთავარი ფაქტორი თხევადი ფენის სიმტკიცეა, რომელიც ძირითადად განისაზღვრება ზედაპირული ადსორბციული ფენის სიმტკიცით, რომელიც იზომება ზედაპირის სიბლანტით. ექსპერიმენტები აჩვენებს, რომ უფრო მაღალი ზედაპირული სიბლანტის მქონე ხსნარით წარმოქმნილ ქაფს უფრო ხანგრძლივი სიცოცხლის ხანგრძლივობა აქვს. ეს იმიტომ ხდება, რომ ზედაპირზე ადსორბირებულ მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედება იწვევს მემბრანის სიმტკიცის ზრდას, რაც აუმჯობესებს ქაფის სიცოცხლის ხანგრძლივობას.
③ ხსნარის სიბლანტე
როდესაც სითხის სიბლანტე იზრდება, თხევად აპკში არსებული სითხის გამოდევნა ადვილი არ არის და თხევადი აპკის სისქის გათხელების სიჩქარე შენელებულია, რაც აფერხებს თხევადი აპკის გახეხვის დროს და ზრდის ქაფის სტაბილურობას.
④ ზედაპირული დაჭიმულობის „აღდგენითი“ ეფექტი
თხევადი აპკის ზედაპირზე ადსორბირებულ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს აქვთ თხევადი აპკის ზედაპირის გაფართოება-შეკუმშვისადმი წინააღმდეგობის გაწევის უნარი, რასაც ჩვენ აღმდგენი ეფექტს ვუწოდებთ. ეს იმიტომ ხდება, რომ ზედაპირზე ადსორბირებულია ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების თხევადი აპკი და მისი ზედაპირის ფართობის გაფართოება შეამცირებს ზედაპირზე ადსორბირებული მოლეკულების კონცენტრაციას და გაზრდის ზედაპირულ დაჭიმულობას. ზედაპირის შემდგომი გაფართოება მოითხოვს უფრო მეტ ძალისხმევას. პირიქით, ზედაპირის ფართობის შეკუმშვა გაზრდის ზედაპირზე ადსორბირებული მოლეკულების კონცენტრაციას, რაც ამცირებს ზედაპირულ დაჭიმულობას და ხელს უშლის შემდგომ შეკუმშვას.
⑤ აირის დიფუზია თხევადი ფენის მეშვეობით
კაპილარული წნევის არსებობის გამო, ქაფში პატარა ბუშტების წნევა უფრო მაღალია, ვიდრე დიდი ბუშტების, რაც იწვევს პატარა ბუშტებში არსებული აირის დიფუზიას დაბალი წნევის დიდ ბუშტებში თხევადი ფენის გავლით, რაც იწვევს ფენომენს, რომ პატარა ბუშტები პატარავდება, დიდი ბუშტები კი - დიდი და საბოლოოდ ქაფი იშლება. თუ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებას დავამატებთ, ქაფი ქაფირებისას ერთგვაროვანი და მკვრივი იქნება და მისი ქაფის მოშორება ადვილი არ იქნება. რადგან ზედაპირულად აქტიური ნივთიერება მჭიდროდ არის განლაგებული თხევად ფენაზე, მისი ვენტილაცია რთულია, რაც ქაფს უფრო სტაბილურს ხდის.
⑥ ზედაპირული მუხტის გავლენა
თუ ქაფის თხევადი ფენა ერთი და იგივე სიმბოლოთია დამუხტული, თხევადი ფენის ორივე ზედაპირი ერთმანეთს მოიგერიებს, რაც ხელს შეუშლის თხევადი ფენის გათხელებას ან თუნდაც განადგურებას. იონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს შეუძლიათ ამ სტაბილიზაციის ეფექტის უზრუნველყოფა.
დასკვნის სახით, თხევადი აპკის სიმტკიცე ქაფის სტაბილურობის განმსაზღვრელი მთავარი ფაქტორია. როგორც ქაფის წარმომქმნელი აგენტებისა და ქაფის სტაბილიზატორების ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების, ზედაპირზე ადსორბირებული მოლეკულების შებოჭილობა და სიმტკიცე ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორებია. როდესაც ზედაპირზე ადსორბირებულ მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედება ძლიერია, ადსორბირებული მოლეკულები მჭიდროდ არიან განლაგებული, რაც არა მხოლოდ ზედაპირულ სახის ნიღაბს მაღალ სიმტკიცეს ანიჭებს, არამედ ზედაპირული ნიღაბის მიმდებარე ხსნარს მაღალი ზედაპირული სიბლანტის გამო ართულებს დინებას, ამიტომ თხევადი აპკის დრენაჟი შედარებით რთულია, ხოლო თხევადი აპკის სისქის შენარჩუნება მარტივია. გარდა ამისა, ზედაპირულ მოლეკულებს მჭიდროდ განლაგებული მოლეკულები ასევე ამცირებენ გაზის მოლეკულების გამტარიანობას და ამით ზრდიან ქაფის სტაბილურობას.
(3) ქაფის განადგურება
ქაფის განადგურების ძირითადი პრინციპია ქაფის წარმოქმნის პირობების შეცვლა ან ქაფის სტაბილურობის ფაქტორების აღმოფხვრა, ამიტომ არსებობს ქაფის მოშორების ორი მეთოდი: ფიზიკური და ქიმიური.
ფიზიკური ქაფის მოშორება გულისხმობს ქაფის წარმოქმნის პირობების შეცვლას, ქაფის ხსნარის ქიმიური შემადგენლობის უცვლელად შენარჩუნებით. მაგალითად, გარე ძალის დარღვევა, ტემპერატურის ან წნევის ცვლილება და ულტრაბგერითი დამუშავება ქაფის მოსაშორებლად ეფექტური ფიზიკური მეთოდებია.
ქიმიური ქაფის საწინააღმდეგო მეთოდი გულისხმობს გარკვეული ნივთიერებების დამატებას ქაფწარმომქმნელ აგენტთან ურთიერთქმედებისთვის, ქაფში თხევადი ფენის სიმტკიცის შესამცირებლად და შემდეგ ქაფის სტაბილურობის შესამცირებლად ქაფის საწინააღმდეგო მიზნის მისაღწევად. ასეთ ნივთიერებებს ქაფის საწინააღმდეგო ნივთიერებები ეწოდება. ქაფის საწინააღმდეგო ნივთიერებების უმეტესობა ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებია. ამიტომ, ქაფის საწინააღმდეგო მექანიზმის მიხედვით, ქაფის საწინააღმდეგო ნივთიერებებს უნდა ჰქონდეთ ზედაპირული დაჭიმულობის შემცირების ძლიერი უნარი, ადვილად ადსორბირდნენ ზედაპირზე და ჰქონდეთ სუსტი ურთიერთქმედება ზედაპირზე ადსორბირებულ მოლეკულებს შორის, რაც იწვევს ადსორბირებული მოლეკულების შედარებით ფხვიერ განლაგების სტრუქტურას.
არსებობს ქაფის საწინააღმდეგო საშუალებების სხვადასხვა ტიპი, მაგრამ ისინი ძირითადად არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებია. არაიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს აქვთ ქაფის საწინააღმდეგო თვისებები მათი ღრუბლიანობის წერტილთან ახლოს ან მის ზემოთ და ხშირად გამოიყენება ქაფის საწინააღმდეგოდ. სპირტები, განსაკუთრებით განშტოებული სტრუქტურის მქონე, ცხიმოვანი მჟავები და ეთერები, პოლიამიდები, ფოსფატები, სილიკონის ზეთები და ა.შ. ასევე ხშირად გამოიყენება შესანიშნავ ქაფის საწინააღმდეგო საშუალებად.
(4) ქაფი და რეცხვა
ქაფსა და რეცხვის ეფექტს შორის პირდაპირი კავშირი არ არსებობს და ქაფის რაოდენობა არ ნიშნავს, რომ რეცხვის ეფექტი კარგია ან ცუდი. მაგალითად, არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ქაფის წარმოქმნის უნარი გაცილებით ჩამოუვარდება საპონს, მაგრამ მათი გამწმენდი უნარი გაცილებით უკეთესია, ვიდრე საპნის.
ზოგიერთ შემთხვევაში, ქაფი ჭუჭყის მოსაშორებლად სასარგებლოა. მაგალითად, სახლში ჭურჭლის რეცხვისას, სარეცხი საშუალების ქაფს შეუძლია ჩამორეცხილი ზეთის წვეთების მოშორება; ხალიჩის გახეხვისას, ქაფი ხელს უწყობს მყარი ჭუჭყის, როგორიცაა მტვერი და ფხვნილი, მოშორებას. გარდა ამისა, ქაფი ზოგჯერ შეიძლება გამოყენებულ იქნას სარეცხი საშუალების ეფექტურობის ნიშნად, რადგან ცხიმიანი ზეთის ლაქები ხელს უშლის სარეცხი საშუალების ქაფის წარმოქმნას. როდესაც ძალიან ბევრი ზეთის ლაქაა და ძალიან ცოტა სარეცხი საშუალება, ქაფი არ წარმოიქმნება ან თავდაპირველი ქაფი გაქრება. ზოგჯერ, ქაფი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც ინდიკატორი იმისა, სუფთაა თუ არა გავლება. რადგან გამრეცხ ხსნარში ქაფის რაოდენობა, როგორც წესი, მცირდება სარეცხი საშუალების შემცველობის შემცირებასთან ერთად, გავლების ხარისხი შეიძლება შეფასდეს ქაფის რაოდენობით.
9. რეცხვის პროცესი
ფართო გაგებით, რეცხვა არის გასარეცხი ობიექტიდან არასასურველი კომპონენტების მოცილების პროცესი და გარკვეული მიზნის მიღწევა. ჩვეულებრივი გაგებით, რეცხვა გულისხმობს მატარებლის ზედაპირიდან ჭუჭყის მოცილების პროცესს. რეცხვის დროს, ჭუჭყსა და მატარებელს შორის ურთიერთქმედება სუსტდება ან აღმოიფხვრება ზოგიერთი ქიმიური ნივთიერების (მაგალითად, სარეცხი საშუალებების) მოქმედებით, რაც ჭუჭყისა და მატარებლის კომბინაციას ჭუჭყისა და სარეცხი საშუალების კომბინაციად გარდაქმნის, რაც საბოლოოდ იწვევს ჭუჭყისა და მატარებლის მოშორებას. რადგან გასარეცხი ობიექტები და მოსაშორებელი ჭუჭყი მრავალფეროვანია, რეცხვა ძალიან რთული პროცესია და რეცხვის ძირითადი პროცესი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი მარტივი დამოკიდებულებით.
გადამზიდავი • ჭუჭყი+სარეცხი საშუალება=გამტარი+ჭუჭყი • სარეცხი საშუალება
რეცხვის პროცესი, როგორც წესი, შეიძლება დაიყოს ორ ეტაპად: პირველი არის ჭუჭყისა და მისი მატარებლის გამოყოფა სარეცხი საშუალების მოქმედებით; მეორე არის მოშორებული ჭუჭყის გაფანტვა და გარემოში სუსპენზირება. რეცხვის პროცესი შექცევადი პროცესია და გარემოში გაფანტული ან სუსპენზირებული ჭუჭყი ასევე შეიძლება ხელახლა დაილექოს გარემოდან სარეცხზე. ამიტომ, შესანიშნავ სარეცხ საშუალებას არა მხოლოდ უნდა ჰქონდეს ჭუჭყის მატარებლიდან მოშორების უნარი, არამედ უნდა ჰქონდეს ჭუჭყის გაფანტვისა და შეჩერების კარგი უნარი, ასევე უნდა ჰქონდეს ჭუჭყის ხელახლა დალექვის თავიდან აცილების უნარი.
(1) ჭუჭყის სახეობები
ერთი და იგივე ნივთის შემთხვევაშიც კი, ჭუჭყის ტიპი, შემადგენლობა და რაოდენობა განსხვავდება გამოყენების გარემოს მიხედვით. ზეთოვანი სხეულის ჭუჭყი ძირითადად მოიცავს ცხოველურ და მცენარეულ ზეთებს, ასევე მინერალურ ზეთებს (როგორიცაა ნედლი ნავთობი, მაზუთი, ქვანახშირის ფისი და ა.შ.), ხოლო მყარი ჭუჭყი ძირითადად მოიცავს კვამლს, მტვერს, ჟანგს, ნახშირბადის შავ შავს და ა.შ. ტანსაცმლის ჭუჭყს რაც შეეხება, არსებობს ადამიანის სხეულიდან მიღებული ჭუჭყი, როგორიცაა ოფლი, ცხიმი, სისხლი და ა.შ.; საკვებიდან მიღებული ჭუჭყი, როგორიცაა ხილის ლაქები, საკვები ზეთის ლაქები, სანელებლების ლაქები, სახამებელი და ა.შ.; კოსმეტიკური საშუალებებით გამოწვეული ჭუჭყი, როგორიცაა პომადა და ფრჩხილის ლაქი; ატმოსფეროდან მიღებული ჭუჭყი, როგორიცაა კვამლი, მტვერი, მიწა და ა.შ.; სხვა მასალები, როგორიცაა მელანი, ჩაი, საღებავი და ა.შ. შეიძლება ითქვას, რომ არსებობს სხვადასხვა და მრავალფეროვანი ტიპები.
სხვადასხვა სახის ჭუჭყი, როგორც წესი, შეიძლება დაიყოს სამ კატეგორიად: მყარი ჭუჭყი, თხევადი ჭუჭყი და სპეციალური ჭუჭყი.
① გავრცელებული მყარი ჭუჭყი მოიცავს ისეთ ნაწილაკებს, როგორიცაა ნაცარი, ტალახი, ნიადაგი, ჟანგი და ნახშირბადის შავი ნახშირი. ამ ნაწილაკების უმეტესობას აქვს ზედაპირული მუხტი, ძირითადად უარყოფითი და ადვილად ადსორბირდება ბოჭკოვან ობიექტებზე. როგორც წესი, მყარი ჭუჭყი ძნელად იხსნება წყალში, მაგრამ შეიძლება გაიფანტოს და შეწონილი იყოს სარეცხი საშუალებებით. მცირე ნაწილაკების შემცველი მყარი ჭუჭყის მოცილება რთულია.
② თხევადი ჭუჭყი ძირითადად ზეთში ხსნადია, მათ შორის ცხოველური და მცენარეული ზეთები, ცხიმოვანი მჟავები, ცხიმოვანი სპირტები, მინერალური ზეთები და მათი ოქსიდები. მათ შორის, ცხოველური და მცენარეული ზეთები და ცხიმოვანი მჟავები შეიძლება განიცადოს საპონიფიკაცია ტუტეებით, ხოლო ცხიმოვანი სპირტები და მინერალური ზეთები არ საპონიფიკაცია ტუტეებით, მაგრამ შეიძლება გაიხსნას სპირტებში, ეთერებსა და ნახშირწყალბადების ორგანულ გამხსნელებში და ემულსიფიკაცია და გაფანტვა სარეცხი საშუალებების წყალხსნარებით. ზეთში ხსნად თხევად ჭუჭყს, როგორც წესი, აქვს ძლიერი ურთიერთქმედების ძალა ბოჭკოვან ობიექტებთან და მყარად იწოვს ბოჭკოებს.
③ სპეციალურ ჭუჭყს მიეკუთვნება ცილა, სახამებელი, სისხლი, ადამიანის სეკრეტები, როგორიცაა ოფლი, ცხიმი, შარდი, ასევე ხილის წვენი, ჩაის წვენი და ა.შ. ამ ტიპის ჭუჭყის უმეტესობა ქიმიური რეაქციების გზით ძლიერად ადსორბირდება ბოჭკოვან ობიექტებზე. ამიტომ, მისი გარეცხვა საკმაოდ რთულია.
ჭუჭყის სხვადასხვა სახეობა იშვიათად არსებობს ცალკე, ხშირად ერთმანეთშია შერეული და ობიექტებზე ადსორბირდება. ჭუჭყი ზოგჯერ შეიძლება გარე ზემოქმედების ქვეშ დაიჟანგოს, დაშლილი ან დაშლილი იყოს, რაც ახალი ჭუჭყის წარმოქმნას იწვევს.
(2) ჭუჭყის ადჰეზიის ეფექტი
ტანსაცმლის, ხელების და ა.შ. დაბინძურების მიზეზი ის არის, რომ საგნებსა და ჭუჭყს შორის გარკვეული სახის ურთიერთქმედებაა. ჭუჭყის სხვადასხვა ადჰეზიური ეფექტი არსებობს ობიექტებზე, მაგრამ ისინი ძირითადად ფიზიკური ადჰეზიაა და ქიმიური ადჰეზიაა.
① სიგარეტის ნაცრის, მტვრის, ნალექის, ნახშირბადის შავი და სხვა ნივთიერებების ფიზიკური ადჰეზია ტანსაცმელზე. ზოგადად, მიმაგრებულ ჭუჭყსა და დაბინძურებულ ობიექტს შორის ურთიერთქმედება შედარებით სუსტია და ჭუჭყის მოცილებაც შედარებით მარტივია. სხვადასხვა ძალების მიხედვით, ჭუჭყის ფიზიკური ადჰეზია შეიძლება დაიყოს მექანიკურ ადჰეზიად და ელექტროსტატიკურ ადჰეზიად.
A: მექანიკური ადჰეზია ძირითადად გულისხმობს მყარი ჭუჭყის, როგორიცაა მტვერი და ნალექი, ადჰეზიას. მექანიკური ადჰეზია ჭუჭყის სუსტი ადჰეზიის მეთოდია, რომლის მოცილება თითქმის მარტივი მექანიკური მეთოდებითაც შეიძლება. თუმცა, როდესაც ჭუჭყის ნაწილაკების ზომა მცირეა (<0.1 მიკრონი), მისი მოცილება უფრო რთულია.
B: ელექტროსტატიკური ადჰეზია ძირითადად გამოიხატება დამუხტული ჭუჭყის ნაწილაკების მოქმედებით საპირისპირო მუხტის მქონე ობიექტებზე. ბოჭკოვანი ობიექტების უმეტესობა წყალში უარყოფით მუხტს ატარებს და დადებითად დამუხტული ჭუჭყი, როგორიცაა კირი, ადვილად ეკვრის მათ. ზოგიერთ ჭუჭყს, თუმცა უარყოფითად დამუხტული, როგორიცაა წყალხსნარში არსებული ნახშირბადის შავი ნაწილაკები, შეუძლია ბოჭკოებს მიეკროს წყალში დადებითი იონების (მაგალითად, Ca2+, Mg2+ და ა.შ.) მიერ წარმოქმნილი იონური ხიდების მეშვეობით (იონები ერთად მოქმედებენ მრავალ საპირისპირო მუხტს შორის, მოქმედებენ როგორც ხიდები).
სტატიკური ელექტროენერგია უფრო ძლიერია, ვიდრე მარტივი მექანიკური ზემოქმედება, რაც შედარებით ართულებს ჭუჭყის მოცილებას.
③ სპეციალური ჭუჭყის მოცილება
ცილის, სახამებლის, ადამიანის სეკრეციის, ხილის წვენის, ჩაის წვენის და სხვა სახის ჭუჭყის მოცილება ზოგადი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებით რთულია და საჭიროებს დამუშავების სპეციალურ მეთოდებს.
ცილოვანი ლაქები, როგორიცაა ნაღები, კვერცხი, სისხლი, რძე და კანის ექსკრემენტები, მიდრეკილია შედედებისა და დენატურაციისკენ ბოჭკოებზე და უფრო მყარად ეკვრის. ცილოვანი დაბინძურების მოსაშორებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას პროტეაზა. პროტეაზას შეუძლია ჭუჭყში არსებული ცილების დაშლა წყალში ხსნად ამინომჟავებად ან ოლიგოპეპტიდებად.
სახამებლის ლაქები ძირითადად საკვებიდან მოდის, ზოგი კი, მაგალითად, ხორცის წვენი, პასტა და ა.შ. სახამებლის ფერმენტებს კატალიზური ეფექტი აქვთ სახამებლის ლაქების ჰიდროლიზზე, შლიან სახამებელს შაქრებად.
ლიპაზას შეუძლია კატალიზირება გაუწიოს ზოგიერთი ტრიგლიცერიდის დაშლას, რომელთა მოცილება ჩვეულებრივი მეთოდებით რთულია, მაგალითად, ადამიანის ორგანიზმის მიერ გამოყოფილი ცხიმი, საკვები ზეთები და ა.შ., ტრიგლიცერიდების ხსნად გლიცეროლად და ცხიმოვან მჟავებად დაშლის მიზნით.
ხილის წვენიდან, ჩაის წვენიდან, მელნიდან, პომადადან და ა.შ. ზოგიერთი ფერადი ლაქა ხშირად ძნელია საფუძვლიანად გაწმენდისთვის, განმეორებითი რეცხვის შემდეგაც კი. ამ ტიპის ლაქის მოცილება შესაძლებელია ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციებით, რომლებიც იყენებენ ჟანგვის საშუალებებს ან აღმდგენ აგენტებს, როგორიცაა მათეთრებელი, რომლებიც შლიან ქრომოფორის ან ქრომოფორული ჯგუფების სტრუქტურას და შლიან მათ წყალში ხსნად უფრო მცირე კომპონენტებად.
ქიმწმენდის თვალსაზრისით, დაბინძურების დაახლოებით სამი სახეობა არსებობს.
① ზეთში ხსნადი ჭუჭყი მოიცავს სხვადასხვა ზეთებსა და ცხიმებს, რომლებიც თხევადი ან ცხიმიანია და ხსნადია ქიმწმენდის გამხსნელებში.
② წყალში ხსნადი ჭუჭყი წყალხსნარში იხსნება, მაგრამ ქიმწმენდის საშუალებებში უხსნადია. ის ტანსაცმელზე წყალხსნარის სახით შეიწოვება და წყლის აორთქლების შემდეგ, მარცვლოვანი მყარი ნივთიერებები, როგორიცაა არაორგანული მარილები, სახამებელი, ცილები და ა.შ., ილექება.
③ ზეთში, წყალში უხსნადი ჭუჭყი უხსნადია როგორც წყალში, ასევე ქიმწმენდის გამხსნელებში, როგორიცაა ნახშირბადის შავი, სხვადასხვა ლითონის სილიკატები და ოქსიდები.
სხვადასხვა ტიპის ჭუჭყის განსხვავებული თვისებების გამო, ქიმწმენდის პროცესში ჭუჭყის მოცილების სხვადასხვა გზა არსებობს. ზეთში ხსნადი ჭუჭყი, როგორიცაა ცხოველური და მცენარეული ზეთები, მინერალური ზეთები და ცხიმები, ადვილად ხსნადია ორგანულ გამხსნელებში და მათი მოცილება ქიმწმენდის დროს მარტივია. ზეთისა და ცხიმის ქიმწმენდის გამხსნელების შესანიშნავი ხსნადობა არსებითად განპირობებულია მოლეკულებს შორის ვან დერ ვაალის ძალებით.
წყალში ხსნადი ჭუჭყის, როგორიცაა არაორგანული მარილები, შაქარი, ცილები, ოფლი და ა.შ., მოსაშორებლად ასევე აუცილებელია ქიმწმენდის საშუალებაში შესაბამისი რაოდენობის წყლის დამატება, წინააღმდეგ შემთხვევაში წყალში ხსნადი ჭუჭყის ტანსაცმლიდან მოცილება რთულია. თუმცა, წყალი ქიმწმენდის საშუალებებში ძნელად იხსნება, ამიტომ წყლის რაოდენობის გასაზრდელად საჭიროა ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების დამატება. ქიმწმენდის საშუალებებში არსებულ წყალს შეუძლია ჭუჭყისა და ტანსაცმლის ზედაპირის დატენიანება, რაც აადვილებს ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების პოლარულ ჯგუფებთან ურთიერთქმედებას, რაც სასარგებლოა ზედაპირზე ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ადსორბციისთვის. გარდა ამისა, როდესაც ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები მიცელებს წარმოქმნიან, წყალში ხსნადი ჭუჭყი და წყალი შეიძლება გაიხსნას მიცელებში. ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს არა მხოლოდ შეუძლიათ ქიმწმენდის გამხსნელებში წყლის შემცველობის გაზრდა, არამედ ჭუჭყის ხელახლა დალექვის თავიდან აცილებაც, რაც აძლიერებს დასუფთავების ეფექტს.
წყალში ხსნადი ჭუჭყის მოსაშორებლად აუცილებელია წყლის მცირე რაოდენობა, თუმცა წყლის ჭარბმა რაოდენობამ შეიძლება გამოიწვიოს ზოგიერთი ტანსაცმლის დეფორმაცია, დაჭმუჭნება და ა.შ., ამიტომ მშრალ სარეცხ საშუალებაში წყლის შემცველობა ზომიერი უნდა იყოს.
მყარი ნაწილაკები, როგორიცაა ნაცარი, ტალახი, მიწა და ნახშირბადის შავი ნაწილაკები, რომლებიც არც წყალშია ხსნადი და არც ზეთში, როგორც წესი, ტანსაცმელზე ელექტროსტატიკური ადსორბციის ან ზეთის ლაქებთან შერწყმის გზით ეკვრის. ქიმწმენდის დროს გამხსნელების ნაკადი და ზემოქმედება იწვევს ელექტროსტატიკური ძალებით ადსორბირებული ჭუჭყის ჩამოცვენას, ხოლო ქიმწმენდის საშუალებებს შეუძლიათ ზეთის ლაქების გახსნა, რაც იწვევს ზეთის ლაქებთან შერწყმული და ტანსაცმელზე მიმაგრებული მყარი ნაწილაკების ქიმწმენდის საშუალებით ჩამოცვენას. ქიმწმენდის საშუალებაში წყლისა და ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მცირე რაოდენობა სტაბილურად აჩერებს და ანაწილებს ჩამოცვენილ მყარ ჭუჭყის ნაწილაკებს, რაც ხელს უშლის მათ ხელახლა ტანსაცმელზე დალექვას.
(5) რეცხვის ეფექტზე მოქმედი ფაქტორები
ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მიმართულებისმიმართული ადსორბცია ინტერფეისზე და ზედაპირული (ინტერფაზური) დაჭიმულობის შემცირება თხევადი ან მყარი დაბინძურების მოსაშორებელი ძირითადი ფაქტორებია. თუმცა, რეცხვის პროცესი შედარებით რთულია და იმავე ტიპის სარეცხი საშუალების რეცხვის ეფექტზეც კი გავლენას ახდენს მრავალი სხვა ფაქტორი. ეს ფაქტორები მოიცავს სარეცხი საშუალების კონცენტრაციას, ტემპერატურას, ჭუჭყის ბუნებას, ბოჭკოს ტიპს და ქსოვილის სტრუქტურას.
① ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების კონცენტრაცია
ხსნარში არსებული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მიცელები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ რეცხვის პროცესში. როდესაც კონცენტრაცია კრიტიკულ მიცელურ კონცენტრაციას (cmc) აღწევს, რეცხვის ეფექტი მკვეთრად იზრდება. ამიტომ, კარგი რეცხვის ეფექტის მისაღწევად, გამხსნელში სარეცხი საშუალების კონცენტრაცია CMC მნიშვნელობაზე მაღალი უნდა იყოს. თუმცა, როდესაც ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების კონცენტრაცია CMC მნიშვნელობას აღემატება, რეცხვის ეფექტის ზრდა ნაკლებად მნიშვნელოვანია და ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების კონცენტრაციის გადაჭარბებული ზრდა საჭირო არ არის.
ზეთის ლაქების მოსაშორებლად გამხსნელობის გამოყენებისას, მაშინაც კი, თუ კონცენტრაცია CMC მნიშვნელობაზე მეტია, გამხსნელობის ეფექტი მაინც იზრდება ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების კონცენტრაციის მატებასთან ერთად. ამ დროს, მიზანშეწონილია სარეცხი საშუალების ადგილობრივად გამოყენება, მაგალითად, ტანსაცმლის მანჟეტებსა და საყელოებზე, სადაც დიდი რაოდენობით ჭუჭყია. რეცხვისას, ზეთის ლაქებზე ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების გამხსნელობის ეფექტის გასაუმჯობესებლად, ჯერ სარეცხი საშუალების ფენა შეიძლება წაისვათ.
② ტემპერატურას მნიშვნელოვანი გავლენა აქვს დასუფთავების ეფექტზე. საერთო ჯამში, ტემპერატურის ამაღლება სასარგებლოა ჭუჭყის მოსაშორებლად, მაგრამ ზოგჯერ ზედმეტმა ტემპერატურამ შეიძლება უარყოფითი ფაქტორებიც გამოიწვიოს.
ტემპერატურის მატება დადებითად მოქმედებს ჭუჭყის გავრცელებაზე. მყარი ზეთის ლაქები ადვილად ემულსიფიცირდება, როდესაც ტემპერატურა მათი დნობის წერტილზე მაღალია და ბოჭკოები ასევე ზრდიან გაფართოების ხარისხს ტემპერატურის მატების გამო. ეს ფაქტორები ყველა დადებითად მოქმედებს ჭუჭყის მოცილებაზე. თუმცა, მჭიდრო ქსოვილებისთვის, ბოჭკოებს შორის მიკროღრმულები მცირდება ბოჭკოების გაფართოების შემდეგ, რაც ხელს არ უწყობს ჭუჭყის მოცილებას.
ტემპერატურის ცვლილებები ასევე მოქმედებს ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ხსნადობაზე, CMC მნიშვნელობასა და მიცელის ზომაზე, რითაც გავლენას ახდენს გამრეცხვის ეფექტზე. გრძელნახშირბადოვანი ჯაჭვის ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს დაბალ ტემპერატურაზე უფრო დაბალი ხსნადობა აქვთ და ზოგჯერ უფრო დაბალი ხსნადობაც კი აქვთ, ვიდრე CMC მნიშვნელობა. ამ შემთხვევაში, გამრეცხვის ტემპერატურა შესაბამისად უნდა გაიზარდოს. ტემპერატურის გავლენა CMC მნიშვნელობასა და მიცელის ზომაზე განსხვავებულია იონური და არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებისთვის. იონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების შემთხვევაში, ტემპერატურის მატება, როგორც წესი, იწვევს CMC მნიშვნელობის ზრდას და მიცელის ზომის შემცირებას. ეს ნიშნავს, რომ გამრეცხ ხსნარში ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების კონცენტრაცია უნდა გაიზარდოს. არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების შემთხვევაში, ტემპერატურის მატება იწვევს მათი CMC მნიშვნელობის შემცირებას და მიცელის ზომის მნიშვნელოვან ზრდას. ჩანს, რომ ტემპერატურის სათანადოდ მატება ხელს უწყობს არაიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს ზედაპირული აქტივობის გამოვლენაში. თუმცა, ტემპერატურა არ უნდა აღემატებოდეს მის ღრუბლიანობის წერტილს.
მოკლედ, ყველაზე შესაფერისი რეცხვის ტემპერატურა დამოკიდებულია სარეცხი საშუალების ფორმულასა და გასარეცხ ნივთზე. ზოგიერთ სარეცხ საშუალებას კარგი გამწმენდი ეფექტი აქვს ოთახის ტემპერატურაზე, ხოლო ზოგიერთს მნიშვნელოვნად განსხვავებული გამწმენდი ეფექტი აქვს ცივი და ცხელი წყლით რეცხვისას.
③ ქაფი
ადამიანები ხშირად ურევენ ერთმანეთში ქაფწარმოქმნის უნარსა და რეცხვის ეფექტს, რადგან თვლიან, რომ ძლიერი ქაფწარმოქმნის უნარის მქონე სარეცხ საშუალებებს უკეთესი რეცხვის ეფექტი აქვთ. შედეგები აჩვენებს, რომ რეცხვის ეფექტი პირდაპირ კავშირში არ არის ქაფის რაოდენობასთან. მაგალითად, დაბალი ქაფის შემცველი სარეცხი საშუალების გამოყენებას რეცხვისთვის არ აქვს უარესი რეცხვის ეფექტი, ვიდრე მაღალი ქაფის შემცველი სარეცხი საშუალების.
მიუხედავად იმისა, რომ ქაფი პირდაპირ კავშირში არ არის რეცხვასთან, ქაფი მაინც სასარგებლოა ჭუჭყის მოსაშორებლად ზოგიერთ სიტუაციაში. მაგალითად, სარეცხი სითხის ქაფს შეუძლია ზეთის წვეთების მოშორება ჭურჭლის ხელით რეცხვისას. ხალიჩის გახეხვისას ქაფს ასევე შეუძლია მყარი ჭუჭყის ნაწილაკების, მაგალითად, მტვრის მოშორება. მტვერი ხალიჩის ჭუჭყის დიდ ნაწილს შეადგენს, ამიტომ ხალიჩის საწმენდ საშუალებას გარკვეული ქაფირების უნარი უნდა ჰქონდეს.
შამპუნისთვის ასევე მნიშვნელოვანია ქაფის გამოწვევის უნარი. თმის დაბანის ან დაბანის დროს სითხის მიერ წარმოქმნილი წვრილი ქაფი ადამიანებს კომფორტის შეგრძნებას უქმნის.
④ ბოჭკოების ტიპები და ტექსტილის ფიზიკური თვისებები
ბოჭკოების ქიმიური სტრუქტურის გარდა, რომელიც გავლენას ახდენს ჭუჭყის ადჰეზიასა და მოცილებაზე, ბოჭკოების გარეგნობა და ძაფებისა და ქსოვილების ორგანიზაციული სტრუქტურა ასევე მოქმედებს ჭუჭყის მოცილების სირთულეზე.
შალის ბოჭკოების ქერცლები და ბამბის ბოჭკოების ბრტყელი ზოლისებრი სტრუქტურა უფრო მეტად იწვევს ჭუჭყის დაგროვებას, ვიდრე გლუვი ბოჭკოები. მაგალითად, ცელულოზის ფენაზე (წებოვანი ფენა) მიკრული ნახშირბადის შავი ლაქა ადვილად მოსაშორებელია, ხოლო ბამბის ქსოვილზე მიკრული ნახშირბადის შავი ლაქა ძნელია ჩამორეცხვა. მაგალითად, პოლიესტერის მოკლე ბოჭკოვანი ქსოვილები უფრო მეტად მიდრეკილნი არიან ზეთის ლაქების დაგროვებისკენ, ვიდრე გრძელბოჭკოვანი ქსოვილები და მოკლებოჭკოვანი ქსოვილების ზეთის ლაქების მოცილება ასევე უფრო რთულია, ვიდრე გრძელბოჭკოვანი ქსოვილების.
მჭიდროდ დაგრეხილი ძაფები და მკვრივი ქსოვილები, ბოჭკოებს შორის მცირე მიკროღრმულების გამო, წინააღმდეგობას უწევენ ჭუჭყის შეღწევას, თუმცა ასევე ხელს უშლიან საწმენდი ხსნარის მიერ შიდა ჭუჭყის მოცილებას. ამიტომ, მკვრივ ქსოვილებს თავიდან კარგი მდგრადობა აქვთ ჭუჭყის მიმართ, თუმცა დაბინძურების შემდეგ მათი გაწმენდა რთულია.
⑤ წყლის სიმტკიცე
წყალში ლითონის იონების, როგორიცაა Ca2+ და Mg2+, კონცენტრაცია მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს გამრეცხვის ეფექტზე, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ხვდებიან Ca2+ და Mg2+ იონებს და წარმოქმნიან კალციუმის და მაგნიუმის მარილებს, რომლებიც ცუდად ხსნადია, რამაც შეიძლება შეამციროს მათი გამწმენდი უნარი. მაშინაც კი, თუ ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების კონცენტრაცია მაღალია ხისტ წყალში, მათი გამწმენდი ეფექტი მაინც გაცილებით უარესია, ვიდრე დისტილაციის დროს. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების საუკეთესო გამრეცხი ეფექტის მისაღწევად, წყალში Ca2+ იონების კონცენტრაცია უნდა შემცირდეს 1 × 10-6 მოლ/ლ-ზე ქვემოთ (CaCO3 უნდა შემცირდეს 0.1 მგ/ლ-მდე). ამისათვის საჭიროა სარეცხი საშუალების დამატება სხვადასხვა დამარბილებლისგან.
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 16 აგვისტო
