Các tính chất đặc biệt của nước như một dung môi

Ghi chú quan trọng

Vì nước và dung môi hữu cơ có các tính chất vật lý rất khác biệt, việc xây dựng công thức và thiết kế sơn đòi hỏi các cách tiếp cận và lựa chọn nguyên vật liệu khác nhau. 

1.Năng lượng gắn kết cao giữa các phân tử 

Các phân tử nước được liên kết chặt bằng liên kết hydro, tạo ra năng lượng gắn kết trong khoảng từ 10-40 kJ/mol. Lực này lớn hơn nhiều so với lực van der Waals trong hydrocarbon, khoảng 1 kJ/mol. Nhờ có mối gắn kết liên phân tử mạnh mẽ, nước có điểm nóng chảy và sôi cao hơn so với khối lượng phân tử của nó, cùng với độ ẩn nhiệt bay hơi đáng kể. Hơn nữa, do nước có năng lượng gắn kết cao và thể tích mol nhỏ, giá trị SP của nước cao hơn nhiều so với các dung môi hữu cơ khác. 

2. Cấu trúc phân tử đều

Ngay cả khi ở dạng lỏng, nước có cấu trúc tứ diện đều trong đó các phân tử chuyển động qua lại dựa trên chuyển động nhiệt. Khi nước đóng băng, sự chuyển động này dừng lại và khoảng cách giữa các phân tử mở rộng, làm cho nước  đóng băng (đá) có mật độ phân tử  thấp hơn so với nước ở dạng lỏng. Điều này dẫn đến hiện tượng nước đá phồng lên khi đóng băng, hiện tượng này sẽ không xảy ra ở các dung môi khác. 

3.Tương tác không phân cực (Hydrophobic Interactions) 

Các chất không phân cực trong nước có cấu trúc tứ diện hơi bị biến dạng (không đều), tạo thành một không gian giống như một chiếc lồng. Để thu nhỏ cấu trúc không mong muốn hỗn dộn này, các chất không phân cực có xu hướng tụ lại với nhau, hiện tượng này được gọi là các tương tác không phân cực, một hiện tượng đặc biệt của nước.

4. Những lưu ý khi sử dụng nước làm dung môi

Do các đặc điểm dưới đây, nước và dung môi hữu cơ (như toluene) có các tính chất vật lý khác nhau, nên thành phần và thiết kế của sơn nước và sơn dung môi cũng cần cách tiếp cận và lựa chọn vật liệu khác nhau. 

  Đặc điểm của nước:  

  • Thông số hòa tan khác biệt: Thường thì nhựa kết dính không tan trong nước, chủ yếu dùng nhựa emulsion thay thế, 
  • Điểm sôi, mức nhiệt ẩn bay hơi, tỷ lệ bay hơi tương đối: Do mức nhiệt ẩn bay hơi cao hơn so với điểm sôi, nên quá trình bay hơi diễn ra chậm, dẫn đến hiện tượng nước thấm xuống và tạo thành giọt. 
  • Sức căng bề mặt: Khả năng phân tán của nước trên vật liệu tương đối kém, gây ra hiện tượng nước trườn và tạo vết lõm trên mặt. 
  • Hằng số điện môi: chỉ số quan trọng cần lưu ý đặc biệt khi sử dụng trong các quy trình tĩnh điện (ví dụ: sơn tĩnh điện). 
  • Lực tương tác chính trong quá trình hấp thụ: Trong khi dung môi sử dụng tương tác acid-base, nước dựa vào tương tác không phân cực, do đó yêu cầu các yếu tố khác biệt trong việc lựa chọn bề mặt của pigment và chất phân tán. 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *