روش‌های اندازه‌گیری کشش سطحی سورفکتانت‌ها
Methods for measuring the surface tension of surfactants
کشش سطحی یکی از ویژگی‌های کلیدی سورفکتانت‌ها است، زیرا توانایی آن‌ها را در کاهش کشش سطحی و تسهیل تشکیل امولسیون‌ها و کف پایدار تعیین می‌کند. اندازه‌گیری دقیق کشش سطحی برای درک رفتار و عملکرد سورفکتانت‌ها در کاربردهای مختلف، مانند مواد شوینده، لوازم آرایشی و دارویی، ضروری است. در اینجا روش‌های مختلف مورد استفاده برای اندازه‌گیری کشش سطحی سورفکتانت‌ها به همراه مزایا و محدودیت‌های مربوطه را مورد بحث قرار می‌دهیم.
- روش حلقه Du Nouy:
Du Nouy Ring Method
روش حلقه Du Nouy یکی از متداول‌ترین روش‌ها برای اندازه‌گیری کشش سطحی است. این شامل تعلیق یک حلقه پلاتین یا پلاتین-ایریدیم در نمونه مایع با استفاده از سیم پیچشی است. همانطور که حلقه به آرامی از سطح مایع بلند می شود، نیروی مورد نیاز برای جدا کردن حلقه با استفاده از یک تعادل حساس اندازه گیری می شود. سپس کشش سطحی بر اساس نیروی اندازه گیری شده و ابعاد حلقه محاسبه می شود.
مزایا:
- دقت و دقت بالا
- طیف گسترده ای از کاربرد.
- مناسب برای مایعات آبی و غیر آبی.
محدودیت ها:
- حساسیت محدود برای مایعات با کشش سطحی کم.
- برای جلوگیری از آلودگی نیاز به رسیدگی دقیق دارد.
- روش صفحه ویلهلمی:
Wilhelmy Plate Method
روش صفحه ویلهلمی یکی دیگر از روش های پرکاربرد برای اندازه گیری کشش سطحی است. این شامل تعلیق یک صفحه یا نوار نازک از مواد (معمولاً شیشه یا پلاتین) در نمونه مایع با استفاده از تعادل است. همانطور که صفحه به آرامی غوطه ور می شود یا از سطح مایع خارج می شود، تغییر در نیروی شناوری اندازه گیری می شود. سپس کشش سطحی بر اساس تغییر نیرو و ابعاد صفحه محاسبه می شود.
مزایا:
- حساسیت بالا برای مایعات با کشش سطحی کم.
- مناسب برای مایعات آبی و غیر آبی.
- می تواند برای اندازه گیری کشش سطحی پویا استفاده شود.
محدودیت ها:
- نیاز به کالیبراسیون دقیق تعادل دارد.
- کاربرد محدود برای مایعات با ویسکوزیته بالا.
- روش رها کردن آویز:
Pendant Drop Method
روش قطره آویز تکنیکی است که معمولاً برای اندازه گیری کشش سطحی مایعات استفاده می شود. این شامل معلق کردن یک قطره مایع از یک سوزن یا لوله مویرگی و تجزیه و تحلیل شکل قطره با استفاده از نرم افزار تجزیه و تحلیل تصویر است. سپس کشش سطحی بر اساس شکل قطره و زاویه تماس بین قطره و سوزن محاسبه می شود.
مزایا:
- اندازه گیری غیر مخرب
- مناسب برای مایعات آبی و غیر آبی.
- می تواند برای اندازه گیری کشش سطحی پویا استفاده شود.
محدودیت ها:
- نیاز به اندازه گیری دقیق شکل قطره و زاویه تماس دارد.
- کاربرد محدود برای مایعات با ویسکوزیته بالا.
- روش اسپینینگ دراپ:
Spinning Drop Method
روش قطره چرخشی یک تکنیک تخصصی است که برای اندازه گیری کشش های سطحی بسیار کم، معمولاً زیر 1 mN/m استفاده می شود. این شامل چرخش یک قطره مایع بین دو فاز غیر قابل امتزاج، مانند روغن و آب، و اندازه‌گیری سرعت چرخش مورد نیاز برای حفظ شکل قطره پایدار است. سپس کشش سطحی بر اساس سرعت چرخش و ابعاد افت محاسبه می شود.
مزایا:
- حساسیت بالا برای مایعات با کشش سطحی بسیار کم.
- مناسب برای مایعات آبی و غیر آبی.
محدودیت ها:
- کاربرد محدود برای مایعات با ویسکوزیته بالا.
- نیاز به کنترل دقیق شرایط آزمایشی دارد.
در نتیجه، اندازه گیری دقیق کشش سطحی برای درک رفتار و عملکرد سورفکتانت ها ضروری است. انتخاب روش اندازه گیری به عواملی مانند دقت مورد نظر، محدوده کاربرد و ویژگی های نمونه بستگی دارد. با استفاده از این روش‌های مختلف، محققان می‌توانند بینش‌های ارزشمندی در مورد خواص سطحی سورفکتانت‌ها به دست آورند و فرمول‌بندی آن‌ها را برای کاربردهای مختلف بهینه کنند.
