1. Tensio superficialis
Vis contractionis per unitatem longitudinis in superficie liquidi tensio superficialis appellatur, mensurata in N • m⁻¹.
2. Actio superficialis et surfactans
Proprietas quae tensionem superficialem solventium reducere potest activitas superficialis appellatur, et substantiae cum activitate superficiali substantiae superficiei activae appellantur.
"Tensioactiva" ad substantias superficiei activas refertur quae micellas et alia aggregata in solutionibus aquosis formare possunt, activitatem superficialem magnam habent, et functiones humectandi, emulsificandi, spumandi, abluendi, aliasque habent.
3. Proprietates structurales moleculares surfactantis
Tensioactiva sunt composita organica cum structuris et proprietatibus specialibus quae tensionem interfacialem inter duas phases vel tensionem superficialem liquidorum (plerumque aquae) significanter mutare possunt, et proprietates habent ut madefactionem, spumificationem, emulsificationem, et ablutionem.
Structuraliter loquendo, surfactantia communem habent proprietatem, scilicet duos diversos greges functionales in moleculis suis continere. Unum extremum est grex non polaris catenae longae, qui in oleo solubilis sed in aqua insolubilis est, quod grex hydrophobicus vel grex hydrophobicus appellatur. Hi greges hydrophobici plerumque sunt hydrocarbona catenae longae, interdum etiam fluor organicum, organosilicium, organophosphorum, catenae organostannicae, etc. Alterum extremum est grex functionalis solubilis in aqua, nempe grex hydrophilicus vel grex hydrophilicus. Grex hydrophilicus satis hydrophilicitatis habere debet ut totum surfactans in aqua solubile sit et solubilitatem necessariam habeat. Propter praesentiam gregum hydrophilicorum et hydrophobicorum in surfactantiis, in saltem una phase phaseos liquidi dissolvi possunt. Proprietates hydrophilicae et oleophilicae surfactantium amphiphilicitas appellantur.
4. Genera surfactantium
Tensioactiva sunt moleculae amphiphilicae quae et greges hydrophobicos et hydrophilicos habent. Greges hydrophobici tensioactivorum plerumque ex hydrocarbonibus catenae longae constant, ut alkyl C8-C20 catenae rectae, alkyl C8-C20 catenae ramosae, alkylphenyl (cum 8-16 atomis carbonis alkyl), etc. Differentia in gregibus hydrophobicis praecipue in mutationibus structuralibus catenarum carbonis hydrogenii iacet, cum differentiis relative parvis, dum plura genera gregum hydrophilicorum exstant. Ergo, proprietates tensioactivorum praecipue ad greges hydrophilicos pertinent, praeter magnitudinem et formam gregum hydrophobicorum. Mutationes structurales gregum hydrophilicorum maiores sunt quam gregum hydrophobicorum, ita classificatio tensioactivorum plerumque in structura gregum hydrophilicorum fundatur. Haec classificatio praecipue innititur utrum greges hydrophilici ionici sint, dividendo eos in anionicos, cationicos, nonionicos, zwitterionicos, et alia genera specialia tensioactivorum.
5. Characteres solutionis aquosae surfactantis
① Adsorptio surfactantium ad interfacies
Moleculae surfactantes greges lipophilicos et hydrophilicos habent, quae eas moleculas amphiphilicas faciunt. Aqua est liquor valde polaris. Cum surfactantes in aqua dissolvuntur, secundum principium similitudinis polaritatis et repulsionis differentiae polaritatis, greges eorum hydrophilici ad phasem aquae attrahuntur et in aqua dissolvuntur, dum greges eorum lipophilici aquam repellunt et aquam relinquunt. Propterea, moleculae surfactantes (vel iones) ad interfaciem inter duas phases adsorbent, tensionem interfacialem inter duas phases minuentes. Quo plures moleculae surfactantes (vel iones) ad interfaciem adsorbentur, eo maior est decrementum tensionis interfacialis.
② Proprietates quaedam membranae adsorptionis
Pressio superficialis membranae adsorptionis: Tensioactiva ad interfaciem gasis et liquidi adsorbent ut membranam adsorptionis forment. Si lamina mobilis fluitans sine frictione in interfacie ponitur et lamina fluitans membranam adsorptionis secundum superficiem solutionis impellit, membrana pressionem in laminam fluitantem exercet, quae pressio superficialis appellatur.
Viscositas superficialis: Sicut pressio superficialis, viscositas superficialis est proprietas quae a membranis molecularibus insolubilibus ostenditur. Anulum platineum filo metallico tenui suspende, planum eius superficiem aquae lavacri tangere fac, anulum platineum rota; anulus platineus a viscositate aquae impeditur, et amplitudo paulatim attenuatur, secundum quam viscositas superficialis metiri potest. Methodus est: primum experimenta in superficie aquae purae perage, attenuationem amplitudinis metire, deinde attenuationem post formationem larvae facialis superficialis metire, et viscositatem larvae facialis superficialis ex differentia inter duas calcula.
Viscositas superficialis arcte cum firmitate membranae facialis superficialis coniungitur. Cum membrana adsorptionis pressionem superficialem et viscositatem habeat, elastica esse debet. Quo altior est pressio superficialis et viscositas membranae adsorptionis, eo maior est modulus eius elasticitatis. Modulus elasticitatis membranae adsorptionis superficialis magni momenti est in processu stabilizationis spumae.
③ Formatio micellarum
Solutio diluta surfactantium leges solutionum idealium sequitur. Quantitas adsorptionis surfactantium in superficie solutionis cum concentratione solutionis crescit. Cum concentratio certum valorem attingit vel excedit, quantitas adsorptionis non amplius crescit. Hae moleculae surfactantis excessivae in solutione vel inordinatae sunt vel modo regulari existunt. Et praxis et theoria demonstraverunt eas aggregata in solutione formare, quae micellae appellantur.
Concentratio micellarum critica: Minima concentratio ad quam surfactantes micellas in solutione formant concentratio micellarum critica appellatur.
④ Valor CMC surfactantis communis.
6. Valor aequilibrii hydrophilicus et oleophilicus
HLB significat aequilibrium hydrophilicum lipophilicum, quod valores aequilibrii hydrophilici et lipophilici gregum hydrophilicorum et lipophilicorum surfactantis repraesentat, id est valorem HLB surfactantis. Altus valor HLB indicat hydrophilicitatem fortem et lipophilicitatem debilem moleculi; contra, lipophilicitatem fortem et hydrophilicitatem debilem habet.
① Regulae de Valore HLB
Valor HLB est valor relativus, itaque cum valor HLB formulatur, ut norma, valor HLB paraffini sine proprietatibus hydrophilicis ad 0 statuitur, dum valor HLB natrii dodecylsulfas cum magna solubilitate in aqua ad 40 statuitur. Ergo, valor HLB surfactantium plerumque intra limites 1-40 est. Generaliter loquendo, emulsores cum valoribus HLB minoribus quam 10 lipophilici sunt, dum emulsores cum valoribus HLB maioribus quam 10 hydrophilici sunt. Ergo, punctum conversionis a lipophilia ad hydrophiliam est circiter 10.
7. Effectus emulsificationis et solubilisationis
Duo liquidi immiscibiles, quorum alter particulis (guttis vel crystallis liquidis) in altero dispersis formatur, emulsiones appellantur. Cum emulsio formatur, area interfacialis inter duos liquidos augetur, systema thermodynamicē instabili reddit. Ad emulsionem stabiliendam, tertium elementum - emulsor - addendum est ad energiam interfacialem systematis minuendam. Emulsores ad surfactantes pertinent, et eorum munus principale est agere ut emulsores. Phase in qua guttae in emulsione existunt phase dispersa (vel phase interna, phase discontinua) appellatur, et altera phase inter se connexa medium dispersum (vel phase externa, phase continua) appellatur.
① Emulsores et emulsiones
Emulsiones communes constant ex una phase aquae vel solutionis aquosae, et altera phase compositorum organicorum quae cum aqua immiscibilia sunt, ut olea, ceras, etc. Emulsio ab aqua et oleo formata in duas species dividi potest secundum dispersionem earum: oleum in aqua dispersum emulsionem aquae in oleo format, repraesentatam per O/W (oleum/aqua); aqua in oleo dispersa emulsionem aquae in oleo format, repraesentatam per W/O (aqua/oleum). Praeterea, emulsiones complexae aquae in oleo in aqua W/O/W et oleum in aqua in oleo O/W/O etiam formari possunt.
Emulsor emulsionem stabilizat tensionem interfacialem reducendo et larvam facialem monostratam formando.
Requisita emulsores in emulsificatione: a: emulsores debent adsorbere vel locupletare in interfacie inter duas phases, tensionem interfacialem minuentes; b: Emulsores debent dare particulis caricam electricam, repulsionem electrostaticam inter particulas causantes vel pelliculam protectivam stabilem et valde viscosam circa particulas formantes. Ergo, substantiae ut emulsores adhibitae greges amphiphilicos habere debent ut effectus emulsores habeant, et surfactantes hoc requisitum implere possunt.
② Methodi praeparationis emulsionum et factores stabilitatem emulsionum afficientes
Duae sunt rationes ad emulsiones praeparandas: una est methodis mechanicis uti ad liquidum in particulas minutas in alio liquido dispergendum, quod vulgo in industria ad emulsiones praeparandas adhibetur; altera methodus est liquidum in statu moleculari in alio liquido dissolvere et deinde permittere ut apte aggregatur ad emulsionem formandam.
Stabilitas emulsionum ad facultatem earum resistendi aggregationem particularum et separationem phasium efficiendi refertur. Emulsiones sunt systemata thermodynamica instabilia cum energia libera significativa. Ergo, stabilitas emulsionis re vera ad tempus requisitum ut systema aequilibrium attingat refertur, id est, tempus requisitum ut liquor in systemate separetur.
Cum moleculae organicae polares, ut alcohol pinguis, acidum pinguis, et amina pinguis, in larva faciali adsint, robur membranae significanter augetur. Hoc fit quia moleculae emulsificantes in strato adsorptionis interfaciali cum moleculis polaribus, ut alcohole, acido, et amina, interagunt ut "complexum" forment, quod robur larvae facialis interfacialis auget.
Emulsores ex duobus pluribusve surfactantibus compositi emulsores mixti appellantur. Emulsores mixti in interfaciem aquae/olei adsorbent, et interactiones intermoleculares complexa formare possunt. Ob fortem interactionem intermolecularem, tensio interfacialis significanter reducitur, quantitas emulsoris in interfacie adsorpti significanter augetur, et densitas ac robur larvae facialis interfacialis formatae augentur.
Carica guttarum magnum momentum in stabilitate emulsionum habet. Emulsiones stabiles guttas cum caris electricis plerumque habent. Cum emulsores ionicos adhibentur, iones emulsores in interfacie adsorbiti greges lipophilicos in phase olei inserunt, dum greges hydrophilici in phase aquae sunt, ita guttas caritas efficientes. Quia guttae emulsionis eandem caricam portant, inter se repellunt et non facile agglomerantur, quo fit ut stabilitas augeatur. Patet quo plures iones emulsores in guttis adsorbentur, eo maiorem earum caricam, et eo maiorem earum facultatem coalescentiam guttarum prohibendi, quo fit ut systema emulsionis stabilius fiat.
Viscositas medii dispersionis emulsionis certum momentum in stabilitatem emulsionis habet. Generaliter, quo maior viscositas medii dispergentis, eo maior stabilitas emulsionis. Hoc fit quia viscositas medii dispergentis alta est, quae motum Brownianum guttarum liquidarum vehementer impedit, collisionem inter guttas tardat, et systema stabile servat. Substantiae polymericae quae plerumque in emulsionibus solubiles sunt viscositatem systematis augere et stabilitatem emulsionis amplificare possunt. Praeterea, polymerum etiam personam interfaciei solidae formare potest, systema emulsionis stabilius reddens.
Interdum, additio pulveris solidi etiam emulsionem stabilire potest. Pulvis solidus non est in aqua, oleo, aut in interfacie, secundum facultatem madefaciendi olei et aquae in pulvere solido. Si pulvis solidus non plene aqua madefitur et oleo madefi potest, in interfacie aquae et olei manebit.
Causa cur pulvis solidus emulsionem non stabiliat est quod pulvis ad interfaciem collectus larvam facialem interfacialem non firmat, quod simile est moleculis emulsificantibus adsorptionis interfacialis. Ergo, quo propius particulae pulveris solidi ad interfaciem dispositae sunt, eo stabilior emulsio erit.
Tensioactiva facultatem habent solubilitatem compositorum organicorum, quae insolubilia vel leviter solubilia sunt in aqua, post formationem micellarum in solutione aquosa significanter augendi, et solutio hoc tempore perspicua est. Hic effectus micellarum solubilizatio appellatur. Tensioactiva quae effectus solubilizantes producere possunt solubilizantes appellantur, et composita organica quae solubilizantur composita solubilizata appellantur.
8. Spuma
Spuma magnum momentum in processu lavacri agit. Spuma ad systema dispersionis refertur, in quo gas in liquido vel solido dispergitur. Gas est phasis dispersionis, et liquidum vel solidum medium dispersionis. Prius spuma liquida, posterius spuma solida appellatur, ut spuma plastica, spuma vitrea, spuma caementi, et cetera.
(1) Formatio spumae
Spuma hic ad aggregationem bullarum pellicula liquida separatarum refertur. Propter magnam densitatis differentiam inter phasim dispersam (gas) et medium dispersum (liquidum), et viscositatem liquidi humilem, spuma semper celeriter ad planum liquidi ascendere potest.
Processus spumae formandae est magnam copiam gasis in liquorem inferre, et bullae in liquido celeriter ad superficiem liquidi redeunt, aggregatum bullarum formantes, parva quantitate liquidi et gasis separatas.
Spuma duas notabiles proprietates in morphologia habet: una est quod bullae, ut phasis dispersa, saepe polyhedrales sunt, quia in intersectione bullarum, pellicula liquida tenuior fieri solet, bullae polyhedrales faciens. Cum pellicula liquida quodammodo tenuior fit, bullae franguntur; secunda, liquor purus spumam stabilem formare non potest, sed liquor qui spumam formare potest saltem duabus vel pluribus componentibus constat. Solutio aquosa surfactantis systema typicum est quod spumam facile generat, et eius facultas spumam generandi etiam cum aliis proprietatibus coniungitur.
Tensioactiva cum bona spumandi facultate spumandi spumantes appellantur. Quamquam spumans bonam spumandi facultatem habet, spuma formata diu durare non poterit, id est, eius stabilitas fortasse non bona erit. Ad stabilitatem spumae conservandam, substantia quae stabilitatem spumae augere potest saepe spumanti additur, quae spumae stabilisator appellatur. Spumae stabilisatores vulgo adhibiti sunt lauroyl diethanolamina et dodecyl dimethyl amine oxidum.
(2) Stabilitas spumae
Spuma est systema thermodynamicē instabilis, et ultima inclinatio est ut area superficialis totalis liquidi in systemate decrescat et energia libera decrescat post rupturam bullae. Processus despumandi est processus in quo pellicula liquida gas separans crassitudinem mutat donec rumpatur. Ergo, stabilitas spumae praecipue determinatur celeritate emissionis liquidi et firmitate pelliculae liquidae. Plures alii factores influentes sunt.
① Tensio superficialis
Ex parte energiae, tensio superficialis humilis formationi spumae magis favet, sed stabilitatem spumae non potest praestare. Tensio superficialis humilis, differentia pressionis humilis, celeritas liquidi emissionis tarda, et tenuior pelliculae liquidi attenuatio stabilitati spumae favent.
② Viscositas superficialis
Clavis factor stabilitatem spumae determinans est robur pelliculae liquidae, quod praecipue determinatur a firmitate pelliculae superficialis adsorptionis, mensurata viscositate superficiali. Experimenta ostendunt spumam a solutione cum maiori viscositate superficiali productam longiorem vitam habere. Hoc fit quia interactio inter moleculas adsorptas in superficie ad augmentum robur membranae ducit, ita vitam spumae emendans.
③ Viscositas solutionis
Cum viscositas ipsius liquidi augetur, liquor in pellicula liquidi non facile expellitur, et celeritas attenuationis crassitudinis pelliculae liquidi tarda est, quod tempus rupturae pelliculae liquidi moratur et stabilitatem spumae auget.
④ Effectus 'reparationis' tensionis superficialis
Tensioactiva in superficie pelliculae liquidi adsorpta facultatem habent expansionem vel contractionem superficiei pelliculae liquidi resistendi, quod effectum reparationis appellamus. Hoc fit quia pellicula liquida tensioactiva in superficie adsorpta est, et expansio areae superficialis eius concentrationem molecularum superficiei adsorptarum minuet et tensionem superficialem augebit. Ulterius expansio superficiei maiorem laborem requiret. Contra, contractio areae superficialis concentrationem molecularum adsorptarum in superficie augebit, tensionem superficialem minuens et ulteriorem contractionem impediens.
⑤ Diffusio gasis per pelliculam liquidam
Ob pressionem capillarem, pressio bullarum parvarum in spuma maior est quam pressio bullarum magnarum, quod efficit ut gas in bullis parvis in bullas magnas pressionis humilis per pelliculam liquidi diffundatur, quo fit ut bullae parvae minores fiant, bullae maiores maiores, et tandem spuma frangatur. Si surfactans additur, spuma uniformis et densa erit dum spumat, nec facile spumam removet. Cum surfactans arcte in pellicula liquidi dispositus sit, difficile est ventilare, quod spumam stabiliorem reddit.
⑥ Influentia oneris superficialis
Si pellicula spumosa liquida eodem symbolo oneratur, duae superficies pelliculae liquidae inter se repellent, prohibentes ne pellicula liquida attenuetur vel etiam destruatur. Tensioactiva ionica hunc effectum stabilientem praebere possunt.
Denique, robur pelliculae liquidae est factor clavis ad stabilitatem spumae determinandam. Ut surfactans pro agentibus spumandis et stabilientibus spumae, constrictio et firmitas molecularum superficialiter adsorptarum sunt factores maximi momenti. Cum interactio inter moleculas adsorptas in superficie fortis est, moleculae adsorptae arcte dispositae sunt, quod non solum ipsam superficiem facialem magnam robur habere facit, sed etiam solutionem iuxta superficiem facialem difficilem ad fluendum propter magnam viscositatem superficialem reddit, ita pelliculam liquidam relative difficile est ad exhauriendum, et crassitudo pelliculae liquidae facile conservatur. Praeterea, moleculae superficiales arcte dispositae etiam permeabilitatem molecularum gasorum minuere et sic stabilitatem spumae augere possunt.
(3) Destructio spumae
Principium fundamentale spumam destruendi est condiciones spumae producendae mutare vel factores stabilitatis spumae eliminare, ergo duae rationes spumae defingendi sunt, physica et chemica.
Spumatio physica est mutatio condicionum sub quibus spuma generatur, compositione chemica solutionis spumae immutata servata. Exempli gratia, perturbatio vis externae, mutatio temperaturae vel pressionis, et tractatio ultrasonica omnes sunt modi physici efficaces ad spumam eliminandam.
Methodus chemica spumae depellendae est addere quasdam substantias quae cum spumante interagant, robur pelliculae liquidi in spuma minuant, deinde stabilitatem spumae minuant ad finem spumae depellendae consequendum. Tales substantiae spumae depellendae appellantur. Plerique spumae depellendae sunt surfactantes. Ergo, secundum mechanismum spumae depellendae, depellendae debent habere facultatem validam tensionis superficialis minuendae, facile in superficie adsorbi, et interactiones debiles inter moleculas superficiei adsorptas habere, unde structura molecularum adsorptarum relative laxa fiat.
Varia genera spumantium exstant, sed plerumque tensioactiva non-ionica sunt. Tensioactiva non-ionica proprietates antispumantes prope vel supra punctum nebulae habent et vulgo ut spumantia adhibentur. Alcoholes, praesertim ii qui structuras ramosas habent, acida pinguia et esteres, polyamida, phosphata, olea siliconica, etc., etiam vulgo ut spumantia excellentia adhibentur.
(4) Spuma et lavatio
Nulla directa necessitudo inter spumam et effectum ablutionis intercedit, et quantitas spumae non significat effectum ablutionis bonum vel malum esse. Exempli gratia, spumatio tensioactiva non-ionica multo inferior est saponi, sed vis purgandi eorum multo melior est quam saponis.
Interdum spuma utilis est ad sordes removendas. Exempli gratia, cum vasa domi laventur, spuma detergentis guttas olei ablui potest auferre; cum tapetes fricaris, spuma adiuvat ad sordes solidas, ut pulverem et pulverem, removendas. Praeterea, spuma interdum adhiberi potest ut signum efficaciae detergentis, quia maculae olei pinguis spumam detergentis impedire possunt. Cum nimiae maculae olei sunt et parum detergentis, nulla spuma erit aut spuma originalis evanescet. Interdum, spuma etiam adhiberi potest ut indicium munditiae ablutionis. Quia quantitas spumae in solutione ablutionis minui solet cum decrescentia contenti detergentis, gradus ablutionis aestimari potest per quantitatem spumae.
9. Processus lavationis
Lato sensu, lavatio est processus removendi partes inutiles ab obiecto lavato et finem certum assequendi. Lavatio sensu communi ad processum removendi sordes a superficie supporti refertur. Dum lavatur, interactio inter sordes et supportum per actionem quarundam substantiarum chemicarum (velut detergentium) debilitatur vel eliminatur, combinationem sordium et supporti in combinationem sordium et detergentis transformans, tandem efficiendo ut sordes et supportus separentur. Cum obiecta lavanda et sordes removendae diversae sint, lavatio processus valde complexus est, et processus fundamentalis lavationis sequenti relatione simplici repraesentari potest.
Vector • Sordes + Detergens = Vector + Sordes • Detergens
Processus lavacri plerumque in duas partes dividi potest: una est separatio sordium et vectoris sui sub actione detergentis; altera est ut sordes separatae dispergantur et in medio suspendantur. Processus lavacri est processus reversibilis, et sordes quae in medio dispersae vel suspensae sunt etiam ex medio in vestes iterum praecipitare possunt. Ergo, detergente optimo non solum facultatem habere debet sordes a vectore separandi, sed etiam bonam facultatem habere sordes dispergendi et suspendendi, et sordes ne iterum deponantur prohibendi.
(1) Genera sordium
Etiam pro eadem re, genus, compositio, et quantitas sordium variabunt secundum ambitum usus. Sordes corporis oleosae praecipue comprehendunt olea animalia et vegetabilia, necnon olea mineralia (ut oleum crudum, oleum combustibile, picem carbonis, etc.), dum sordes solidae praecipue comprehendunt fumum, pulverem, rubiginem, nigrum carbonis, etc. Quod ad sordes vestium attinet, sunt sordes e corpore humano, ut sudor, sebum, sanguis, etc.; sordes e cibo, ut maculae fructuum, maculae olei eduli, maculae condimentorum, amylum, etc.; sordes a cosmeticis allatae, ut lipstick et unguium pigmentum; sordes ex atmosphaera, ut fumus, pulvis, terra, etc.; aliae materiae ut atramentum, thea, pigmenta, etc. Dici potest varia et diversa genera esse.
Varia genera sordium plerumque in tres partes dividi possunt: sordes solidas, sordes liquidas, et sordes speciales.
① Sordes solidae communes particulas ut cinerem, lutum, terram, rubiginem, et nigrum carbonis comprehendunt. Pleraeque harum particularum caricam superficialem habent, plerumque negativam, et facile ad res fibrosas adsorbentur. Generaliter, sordes solidae difficulter in aqua dissolvuntur, sed a solutionibus detergentium dispergi et suspendi possunt. Sordes solidae cum particulis parvis difficiles sunt ad removendum.
② Sordes liquidae plerumque in oleo solubiles sunt, inter quas olea animalia et vegetabilia, acida pinguia, alcoholes pinguia, olea mineralia, et eorum oxida. Inter haec, olea animalia et vegetabilia et acida pinguia cum alcali saponificationem subire possunt, dum alcoholes pinguia et olea mineralia ab alcali non saponificantur, sed in alcoholibus, aethere, et solventibus organicis hydrocarbonicis dissolvi, et per solutiones aquosas detergentium emulsificari et dispergi possunt. Sordes liquidae in oleo solubiles plerumque vim interactionis magnam cum rebus fibrosis habent et firmiter in fibris adhaerent.
③ Sordes speciales comprehendunt proteinum, amylum, sanguinem, secretiones humanas ut sudorem, sebum, urinam, necnon succum fructuum, succum theae, et cetera. Pleraque horum generum sordium per reactiones chemicas fortiter ad res fibrosas adhaerere possunt. Quare eas lavare satis difficile est.
Varia genera sordium raro sola existunt, saepe inter se mixta et simul in obiectis adsorpta. Sordes interdum sub externis influentiis oxidari, putrescere, vel putrescere possunt, unde nova sordes formantur.
(2) Effectus adhaesionis pulveris
Causa cur vestes, manus, etc. sordescere possint est quia quaedam interactio inter res et sordes existit. Varii sunt effectus adhaesionis sordium in res, sed hi praecipue sunt adhaesio physica et adhaesio chemica.
① Adhaesio physica cineris cigarettae, pulveris, sedimenti, carbonis nigri, aliarumque substantiarum ad vestimenta. Generaliter, interactio inter sordes adhaerentes et rem contaminatam relative debilis est, et remotio sordium etiam relative facilis. Secundum vires diversas, adhaesio physica sordium in adhaesionem mechanicam et adhaesionem electrostaticam dividi potest.
A: Adhaesio mechanica imprimis adhaesionem sordium solidarum, ut pulveris et sedimenti, refertur. Adhaesio mechanica est methodus adhaesionis sordium debilis, quae fere simplicibus modis mechanicis removeri potest. Attamen, cum magnitudo particularum sordium parva est (<0.1 µm), difficilius removetur.
B: Adhaesio electrostatica praecipue per actionem particularum pulveris oneratarum in res cum onerationibus oppositis manifestatur. Pleraque res fibrosae onerationem negativam in aqua portant et facile adhaerent a pulvere positive onerato, ut calce. Quaedam pulvera, quamvis negative onerata, ut particulae carbonis nigri in solutionibus aquosis, adhaerere possunt fibris per pontes ionicos formatos ab ionibus positivis (ut Ca2+, Mg2+, etc.) in aqua (iones inter multas onerationes oppositas agunt, quasi pontes agentes).
Electricitas statica validior est quam simplex actio mechanica, ita ut sordes removere relative difficile sit.
③ Amotio sordium specialium
Proteina, amylum, secretiones humanae, succus fructuum, succus theae, et alia genera sordium difficulter removentur surfactantibus generalibus et modos curationis speciales requirunt.
Maculae proteinorum, ut cremor, ova, sanguis, lac, et excrementa cutis, coagulationi et denaturationi in fibris pronae sunt, et firmius adhaerent. Ad incrustationes proteinorum, proteasis ad eas removendas adhiberi potest. Proteasis proteinas in sordibus in aminoacida vel oligopeptida aquasolubilia dissolvere potest.
Maculae amyli plerumque ex cibo oriuntur, aliae autem ex iure carnis, pasta, et cetera. Enzyma amyli effectum catalyticum in hydrolysi macularum amyli habent, amylum in saccharum dissolvendo.
Lipase decompositionem quorundam triglyceridorum quae difficulter methodis consuetis removentur, ut sebi a corpore humano secreti, olea edibilia, etc., catalyzare potest, ut triglycerida in glycerolum solubile et acida pinguia dissolvantur.
Nonnullae maculae coloratae ex suco fructuum, suco theae, atramento, labiis, et cetera, saepe difficiles sunt ad penitus purgandum, etiam post crebras lavationes. Hoc genus maculae removeri potest per reactiones oxidationis-reductionis utens oxidantibus vel agentibus reducentibus, ut lixivia, quae structuram chromophori vel gregum chromophori dissolvunt et eos in minores partes aquasolubiles degradant.
Ex prospectu purgationis siccae, sunt circiter tria genera sordium.
① Sordes oleosolubiles varia olea et adipes comprehendunt, quae liquida vel pinguia sunt et in solventibus purgationis siccae solubilia.
② Sordes aquasolubiles in solutione aquosa solubiles sunt, sed in detergentibus siccis insolubiles. Ad vestes in forma solutionis aquosae adhaerent, et postquam aqua evaporat, granula solida, ut sales inorganici, amylum, proteina, etc., praecipitantur.
③ Sordes insolubiles in oleo et aqua insolubiles sunt et in aqua et in solventibus purgationis siccae, ut nigro carbone, variis silicatis metallicis, et oxidis.
Propter diversas proprietates variorum generum sordium, variae sunt rationes sordes removendi per processum purgationis siccae. Sordes oleosolubiles, ut olea animalia et vegetabilia, olea mineralia, et adipes, facile solubiles sunt in solventibus organicis et facile removeri possunt per purgationem siccam. Excellens solubilitas solventium purgationis siccae pro oleo et adipe essentialiter debetur viribus van der Waals inter moleculas.
Ad sordes aquasolubiles, ut sales inorganici, sacchara, proteina, sudorem, et cetera, removendas, necesse est etiam iustam aquae quantitatem addere producto purgationis siccae, alioquin sordes aquasolubiles difficile est e vestimentis removere. Sed aqua difficile est in detergentibus siccis dissolvi, ergo ad quantitatem aquae augendam, surfactantes addenda sunt. Aqua in detergentibus siccis praesens sordes et superficiem vestimentorum humectare potest, quo facilius cum gregibus polaribus surfactantium interactionem efficitur, quod utile est ad adsorptionem surfactantium in superficie. Praeterea, cum surfactantes micellas formant, sordes aquasolubiles et aqua in micellas solubilizari possunt. Surfactantes non solum aquae contentum in solventibus purgationis siccae augere possunt, sed etiam re-depositionem sordium impedire, quo effectus purgationis augeatur.
Ad sordes aquae solubiles removendas necessaria est parva aquae copia, sed nimia aqua potest efficere ut vestes quasdam deformentur, rugentur, et cetera, ergo aquae copia in detergente sicco moderata esse debet.
Particulae solidae, ut cinis, lutus, terra, et niger carbonis, quae neque aquae neque oleo solubiles sunt, plerumque vestimentis adhaerent per adsorptionem electrostaticam vel per coniunctionem cum maculis olei. In purgatione sicca, fluxus et impetus solventium sordes viribus electrostaticis adsorptas decidunt, dum agentes purgationis siccae maculas olei dissolvere possunt, ita ut particulae solidae, quae cum maculis olei coniunguntur et vestimentis adhaerent, a sicco agente decidant. Parva quantitas aquae et surfactantium in sicco agente particulas sordium solidarum, quae decidunt, stabile suspendere et dispergere potest, prohibens eas ne iterum in vestimentis deponantur.
(5) Factores effectum lavacri afficientes
Adsorptio directionalis surfactantium ad interfaciem et reductio tensionis superficialis (interfacialis) sunt factores principales ad tollendam sordes liquidas vel solidas. Sed processus lavacri relative complexus est, et etiam effectus lavacri eiusdem generis detergentis a multis aliis factoribus afficitur. Hi factores includunt concentrationem detergentis, temperaturam, naturam sordium, genus fibrae, et structuram textili.
① Concentratio surfactantium
Micellae surfactantium in solutione magnum momentum in processu lavacri agunt. Cum concentratio ad concentrationem micellarum criticam (cmc) pervenit, effectus lavacri vehementer augetur. Ergo, concentratio detergentis in solvente maior quam valor CMC esse debet ut bonus effectus lavacri obtineatur. Attamen, cum concentratio surfactantium valorem CMC excedit, crescens effectus lavacri minus significans fit, et nimius augmentum concentrationis surfactantis non necessarium est.
Cum solubilisatione ad maculas olei removendas adhibetur, etiamsi concentratio valorem CMC supra est, effectus solubilisationis tamen cum crescente concentratione surfactantis crescit. Hoc tempore, detergente localiter uti expedit, ut in manicis et collis vestimentorum ubi multa sordes sunt. Lavando, stratum detergentis primum applicari potest ut effectus solubilisationis surfactantium in maculas olei augeatur.
② Temperatura magnum momentum in effectu purgationis habet. In universum, temperaturae auctio prodest ad sordes removendas, sed interdum nimia temperatura etiam factores adversos causare potest.
Incrementum temperaturae diffusioni sordium prodest. Maculae olei solidi facile emulsificantur cum temperatura supra punctum liquefactionis est, et fibrae etiam gradum expansionis propter augmentum temperaturae augent. Hae omnes res ad sordes removendas prosunt. Attamen, in textilibus densibus, minimae rimae inter fibras post expansionem fibrarum minuuntur, quod remotioni sordium non conducit.
Mutationes temperaturae etiam solubilitatem, valorem CMC, et magnitudinem micellarum surfactantium afficiunt, ita effectum lavacri afficientes. Surfactantia catenae carbonis longae solubilitatem minorem ad temperaturas humiles habent, et interdum etiam minorem solubilitatem quam valor CMC. Hoc in casu, temperatura lavacri apte augenda est. Effectus temperaturae in valorem CMC et magnitudinem micellarum differt pro surfactantibus ionicis et non-ionicis. Pro surfactantibus ionicis, augmentum temperaturae plerumque ad augmentum valoris CMC et decrementum magnitudinis micellarum ducit. Hoc significat concentrationem surfactantium in solutione lavacri augeri debere. Pro surfactantibus non-ionicis, augmentum temperaturae ad decrementum valoris CMC et augmentum significantem magnitudinis micellarum ducit. Videtur temperaturam apte augere surfactantia non-ionica adiuvare posse ut activitatem superficialem suam exerceant. Sed temperatura punctum nebulae excedere non debet.
Breviter, aptissima temperatura lavacri a formula detergentis et a re lavata pendet. Quaedam detergentia bonos effectus purgantes temperatura ambiente habent, dum quaedam detergentia effectus purgantes significanter diversos in lavacro frigido et calido habent.
③ Spuma
Homines saepe vim spumantem cum effectu abluente confundunt, credentes detergentia spumante valida meliorem effectum abluentem habere. Resultata ostendunt effectum abluentem non directe cum quantitate spumae coniunctum esse. Exempli gratia, usus detergentis spumae lentae ad lavandum non peiorem effectum abluentem habet quam detergentis spumae altae.
Quamquam spuma non directe ad lavandum pertinet, spuma tamen quibusdam in casibus ad sordes removendas utilis est. Exempli gratia, spuma liquidi lavatorii guttas olei auferre potest cum vasa manu lavaris. Cum tapete fricaris, spuma etiam particulas sordium solidarum, ut pulverem, auferre potest. Pulvis magnam partem sordium tapeti constituit, ergo purgator tapeti certam vim spumandi habere debet.
Vis spumandi etiam magni momenti est pro shampoo. Spuma tenuis a liquido producta dum capillos lavantur vel se balneant homines se commode sentire facit.
④ Genera fibrarum et proprietates physicae textilium
Praeter structuram chemicam fibrarum quae adhaesionem et remotionem sordium afficit, species fibrarum et structura organizationalis filorum ac textilium etiam difficultatem remotionis sordium vim habent.
Squamae fibrarum lanae et structura plana quasi fasciae fibrarum gossypii sordes accumulare proniores sunt quam fibrae leves. Exempli gratia, nigrum carbonis adhaerens pelliculae cellulosae (pellicula adhaesiva) facile removetur, dum nigrum carbonis adhaerens telae gossypii difficile abluitur. Exempli gratia, telae polyestericae fibrae brevis maculis olei accumulandis proniores sunt quam telae fibrae longae, et maculae olei in telae fibrae brevis etiam difficilius removentur quam eae in telae fibrae longae.
Fila arcte contorta et telae densae, propter parvas inter fibras rimas, irruptionem sordium resistere possunt, sed etiam impedire ne solutio purgatoria sordes internas removeat. Ergo, telae densae initio bonam resistentiam sordibus praebent, sed etiam semel contaminatae difficile est purgare.
⑤ Duritia aquae
Concentratio ionum metallicorum, velut Ca2+ et Mg2+ in aqua, magnum momentum in effectum abluendi habet, praesertim cum surfactantes anionici iones Ca2+ et Mg2+ occurrunt, ut sales calcii et magnesii parum solubiles forment, quod eorum vim purgandi minuere potest. Etiam si concentratio surfactantium in aqua dura alta est, effectus purgandi eorum tamen multo peior est quam in distillatione. Ut optimus effectus abluendi surfactantium consequatur, concentratio ionum Ca2+ in aqua ad valorem infra 1 × 10⁻⁶mol/L reduci debet (CaCO3 ad 0.1mg/L reduci debet). Hoc requirit ut varia emollientia detergenti addantur.
Tempus publicationis: XVI Augusti, MMXXIV