起泡原因中談到:純凈的液體不起泡,液體中含有助泡物,才能形成穩(wěn)定的泡沫。 以下從三個方面,說明不同類型和濃度的助泡物表面活性劑對泡沫穩(wěn)定性有影響:
一、在降低溶液表面張力方面 ,不同類型、不同結(jié)構(gòu)的溶質(zhì),在相同濃度下、對溶液表面張力的影 響是不同的。 由上述相鄰氣泡公式可知,如果降低表面張力,就會降低相鄰氣 泡間的壓差。壓差小,小泡并入大泡的速度就慢,泡沫的穩(wěn)定性就好一些。從這一因 素來看,可以定性地說:能使溶液表面張力降得少一些的表面活性劑,就能使相鄰氣泡 之間的壓差小一些,泡沫就會穩(wěn)定一些
二、在增加液膜彈性方面 助泡的表面活性劑,吸附在氣液界面上,使表面層的組份與液相組份產(chǎn)生差別,因 而使泡膜具有可以伸縮的稱為“吉布斯彈性”的性質(zhì)。對于泡沫穩(wěn)定性來說,表面活性 劑使液膜具有“吉布斯彈性”,這比降低表面張力更為重要。吉布斯曾 對泡膜彈性做當面 積發(fā)生變化(如受到?jīng)_擊而伸展)時,表面張力的變化 較大,即收縮的力較大,泡膜 “自愈作用”就強、泡沫也就穩(wěn)定。單一組份的純凈液體,表面張力不隨表面積的改變強吸附性的時候,如果疏水基細長,其分子就可以在吸附層中垂直排列,構(gòu)成橫向結(jié)合 力較強的彈性膜,這樣的溶液,泡沫穩(wěn)定性較強;如果疏水基上還有疏水性側(cè)鏈,或者, 親水基在分子鏈的中間,在吸附層中就不能形成垂直排列,彈性膜的橫向結(jié)合力就弱, 這樣的溶液,泡沫穩(wěn)定性也弱。 對于吉布斯彈性大的液膜,只要厚度適當,甚至細微鉛彈或水銀珠穿膜而過,液膜 都能自愈、而不至破滅。這時,是靠穿孔時暴露出來的、垂直于膜面的環(huán)形新表面的收 縮而愈合的。
三、在溶液濃度及助泡物的臨界膠束濃度方面 溶液中助泡物的濃度增加,氣液界面上的吸附量就增加,液膜彈性隨之增加,泡沫 穩(wěn)定性同時增高,直至到達助泡物的臨界膠束濃度為止。因為到達臨界膠束濃度后, 氣液界面上的定向排列“飽和”,膜彈性不會繼續(xù)增大。再增加濃度,只會增大、增多膠 束。純液體以及飽和溶液,表面濃度與液相濃度之間沒有差別。而有表面活性劑的不 飽和溶液,表面濃度與液相濃度之間有差別,正是這個差別,產(chǎn)生了溶質(zhì)在界面上濃縮 即表面有了活性和起泡性。 如果起泡液的濃度,達到表面活性劑的臨界膠束濃度之上,當溶液中產(chǎn)生氣泡時, 表面活性劑就可以不斷地由膠束中,轉(zhuǎn)移到泡膜的氣液界面上。表面活性劑的臨界膠 束濃度越小,意味著越容易形成膠束。所以,表面活性劑的臨界膠束濃度越小,泡沫穩(wěn) 定性越強。烴鏈長度不同的脂肪酸皂,泡沫性能不同。