પ્રવાહી મિશ્રણની સ્થિરતાને નિયંત્રિત કરતા પરિબળો
વ્યવહારુ ઉપયોગોમાં, પ્રવાહી મિશ્રણની સ્થિરતા વિખરાયેલા તબક્કાના ટીપાંની સંકલનનો પ્રતિકાર કરવાની ક્ષમતાનો સંદર્ભ આપે છે. પ્રવાહી મિશ્રણની સ્થિરતા માપવા માટેના માપદંડોમાં, વિખરાયેલા ટીપાં વચ્ચે સંકલનનો દર સર્વોપરી છે; સમય જતાં પ્રતિ એકમ વોલ્યુમ ટીપાંની સંખ્યા કેવી રીતે બદલાય છે તે માપીને તે નક્કી કરી શકાય છે. જેમ જેમ પ્રવાહી મિશ્રણમાં ટીપાં મોટા ટીપાંમાં ભળી જાય છે અને આખરે તૂટવા તરફ દોરી જાય છે, તેમ આ પ્રક્રિયાની ગતિ મુખ્યત્વે નીચેના પરિબળો પર આધારિત છે: ઇન્ટરફેસિયલ ફિલ્મના ભૌતિક ગુણધર્મો, ટીપાં વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પ્રતિકાર, પોલિમર ફિલ્મોમાંથી સ્ટીરિક અવરોધ, સતત તબક્કાની સ્નિગ્ધતા, ટીપાંનું કદ અને વિતરણ, તબક્કાના જથ્થાનો ગુણોત્તર, તાપમાન, વગેરે.
આમાંથી, ઇન્ટરફેસિયલ ફિલ્મની ભૌતિક પ્રકૃતિ, વિદ્યુત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અને સ્ટીરિક અવરોધ સૌથી મહત્વપૂર્ણ છે.
(1) ઇન્ટરફેસિયલ ફિલ્મના ભૌતિક ગુણધર્મો
વિખરાયેલા-તબક્કાના ટીપાં વચ્ચે અથડામણ એ એકીકરણ માટે પૂર્વશરત છે. એકીકરણ અવિરતપણે આગળ વધે છે, નાના ટીપાંને મોટા ટીપાંમાં સંકોચાય છે જ્યાં સુધી પ્રવાહી મિશ્રણ તૂટે નહીં. અથડામણ અને મર્જ દરમિયાન, ટીપાંની ઇન્ટરફેસિયલ ફિલ્મની યાંત્રિક શક્તિ પ્રવાહી મિશ્રણ સ્થિરતાનો મુખ્ય નિર્ણાયક છે. ઇન્ટરફેસિયલ ફિલ્મને નોંધપાત્ર યાંત્રિક શક્તિ આપવા માટે, તે એક સુસંગત ફિલ્મ હોવી જોઈએ - તેના ઘટક સર્ફેક્ટન્ટ પરમાણુઓ મજબૂત બાજુના દળો દ્વારા એકસાથે બંધાયેલા. ફિલ્મમાં સારી સ્થિતિસ્થાપકતા પણ હોવી જોઈએ, જેથી જ્યારે ટીપાંની અથડામણથી સ્થાનિક નુકસાન થાય, ત્યારે તે સ્વયંભૂ પોતાને સુધારી શકે.
(2) વિદ્યુત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ
પ્રવાહી મિશ્રણમાં ટીપાંની સપાટીઓ વિવિધ કારણોસર ચોક્કસ ચાર્જ પ્રાપ્ત કરી શકે છે: આયનીય સર્ફેક્ટન્ટ્સનું આયનીકરણ, ટીપાંની સપાટી પર ચોક્કસ આયનોનું શોષણ, ટીપાં અને આસપાસના માધ્યમ વચ્ચે ઘર્ષણ, વગેરે. તેલ-પાણીમાં (O/W) પ્રવાહી મિશ્રણમાં, ટીપાંનું ચાર્જિંગ એકત્રીકરણ, સંકલન અને આખરે તૂટવાનું અટકાવવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. કોલોઇડ સ્થિરતા સિદ્ધાંત અનુસાર, વાન ડેર વાલ્સ દળો ટીપાંને એકસાથે ખેંચે છે; છતાં જ્યારે ટીપાં તેમની સપાટીના બેવડા સ્તરો ઓવરલેપ થવા માટે પૂરતી નજીક આવે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પ્રતિકર્ષણ વધુ નિકટતાને અવરોધે છે. સ્પષ્ટપણે, જો પ્રતિકર્ષણ આકર્ષણ કરતાં વધુ હોય, તો ટીપાં અથડાવા અને એકીકૃત થવાની સંભાવના ઓછી હોય છે, અને પ્રવાહી મિશ્રણ સ્થિર રહે છે; અન્યથા, સંકલન અને તૂટવાનું પરિણામ આવે છે.
તેલમાં પાણી (W/O) પ્રવાહી મિશ્રણની વાત કરીએ તો, પાણીના ટીપાં ઓછા ચાર્જ વહન કરે છે, અને સતત તબક્કામાં ઓછો ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક અને જાડા ડબલ સ્તર હોવાથી, ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક અસરો સ્થિરતા પર માત્ર થોડી અસર કરે છે.
(3) સ્ટીરિક સ્થિરીકરણ
જ્યારે પોલિમર ઇમલ્સિફાયર તરીકે કામ કરે છે, ત્યારે ઇન્ટરફેસિયલ સ્તર નોંધપાત્ર રીતે જાડું બને છે, જે દરેક ટીપાંની આસપાસ એક મજબૂત લિયોફિલિક કવચ બનાવે છે - એક અવકાશી અવરોધ જે ટીપાંને નજીક આવવા અને સંપર્ક કરવાથી અટકાવે છે. પોલિમર પરમાણુઓની લિયોફિલિક પ્રકૃતિ રક્ષણાત્મક સ્તરની અંદર સતત-તબક્કાના પ્રવાહીની નોંધપાત્ર માત્રાને પણ ફસાવે છે, જે તેને જેલ જેવી બનાવે છે. પરિણામે, ઇન્ટરફેસિયલ પ્રદેશ ઉચ્ચ ઇન્ટરફેસિયલ સ્નિગ્ધતા અને અનુકૂળ વિસ્કોઇલાસ્ટીસીટી દર્શાવે છે, જે ટીપાંના વિલીનીકરણને રોકવામાં અને સ્થિરતા જાળવવામાં મદદ કરે છે. જો કેટલાક સંકલન થાય તો પણ, પોલિમર ઇમલ્સિફાયર ઘણીવાર ઘટતા ઇન્ટરફેસિયલ પર તંતુમય અથવા સ્ફટિકીય સ્વરૂપોમાં ભેગા થાય છે, ઇન્ટરફેસિયલ ફિલ્મને જાડું કરે છે અને તેથી વધુ સંકલનને અટકાવે છે.
(૪) ટીપાંના કદના વિતરણની એકરૂપતા
જ્યારે વિખરાયેલા તબક્કાના આપેલ જથ્થાને વિવિધ કદના ટીપાંમાં વિભાજીત કરવામાં આવે છે, ત્યારે મોટા ટીપાં ધરાવતી સિસ્ટમમાં કુલ ઇન્ટરફેસિયલ ક્ષેત્ર ઓછું હોય છે અને આમ ઇન્ટરફેસિયલ ઊર્જા ઓછી હોય છે, જે વધુ થર્મોડાયનેમિક સ્થિરતા પ્રદાન કરે છે. એક પ્રવાહી મિશ્રણમાં જ્યાં મોટા અને નાના બંને કદના ટીપાં સહઅસ્તિત્વ ધરાવે છે, નાના ટીપાં સંકોચાય છે જ્યારે મોટા ટીપાં વધે છે. જો આ પ્રગતિ અનિયંત્રિત રીતે ચાલુ રહે છે, તો આખરે ભંગાણ થશે. તેથી, સાંકડી, સમાન ટીપાં કદ વિતરણ ધરાવતું પ્રવાહી મિશ્રણ એવા પ્રવાહી મિશ્રણ કરતાં વધુ સ્થિર હોય છે જેનું સરેરાશ ટીપાં કદ સમાન હોય છે પરંતુ જેની કદ શ્રેણી વિશાળ હોય છે.
(5) તાપમાનનો પ્રભાવ
તાપમાનમાં ફેરફાર ઇન્ટરફેસિયલ ટેન્શન, ઇન્ટરફેસિયલ ફિલ્મના ગુણધર્મો અને સ્નિગ્ધતા, બે તબક્કામાં ઇમલ્સિફાયરની સંબંધિત દ્રાવ્યતા, પ્રવાહી તબક્કાઓનું બાષ્પ દબાણ અને વિખરાયેલા ટીપાંની થર્મલ ગતિમાં ફેરફાર કરી શકે છે. આ બધા ફેરફારો ઇમલ્સન સ્થિરતાને અસર કરી શકે છે અને ફેઝ ઇન્વર્ઝન અથવા બ્રેકિંગ પણ કરી શકે છે.
પોસ્ટ સમય: નવેમ્બર-27-2025