계면활성제 분자는 기체-액체 경계면에서 흡착됩니다. 도 7은 흡착과정에서 계면활성제 분자의 개략도이다. 농도가 매우 묽으면 흡착량이 적고 표면에 흡착된 분자가 적으며 기액 계면에 편평하게 놓일 수 있습니다. 농도가 증가함에 따라 중간 농도에서 용액 표면의 표면 흡착 분자의 방향은 더 큰 무작위성을 가지며 세 가지 방향이 있습니다: 편평한 누워, 비스듬한 및 직립; 포화 흡착까지 농도가 계속 증가하면 표면 흡착 분자는 점차 경계면에 더 가까워지고 소수성 그룹은 기상을 가리키고 친수성 그룹은 벌크 상을 가리키며 직립 상태에서 상대적으로 촘촘한 방향 배열을 형성합니다. 농도를 계속해서 고농도로 높입니다. 계면활성제 용액의 농도가 너무 높으면 물 분자와의 수소 결합 효과가 약해지고 수화물 형성의 추진력이 감소하여 수화물 형성 속도가 감소합니다. 동시에 농도가 너무 높으면 핵 생성 초기 단계에서 기액 계면에 많은 수의 계면활성제 분자가 모여서 수화물의 추가 형성을 방해합니다. 이것이 고농도 시스템의 초기 단계에서 유도 기간이 짧은 이유입니다. .
포화 흡착 농도에 도달하면 기액 계면층의 계면 장력이 효과적으로 감소되어 기체 분자가 계면층에 빠르게 들어가 포화 상태에 도달하여 기포를 형성하고 계면층에 물 분자와 함께 수화물 결정핵을 형성할 수 있습니다. 물 분자와 가스 분자의 작용으로 결정핵 표면에 얇은 수화물 층이 형성되기 시작하여 가스-수화물 인터페이스와 수화물-물 인터페이스의 두 가지 인터페이스가 추가됩니다. 계면 장력이 최소화되면 계면활성제 분자는 용액에서 미셀을 형성합니다. 긴 탄소 사슬 계면활성제 분자의 미셀은 더 많은 응집체를 가지며, 형성된 미셀은 더 큽니다. 이 분자들은 소수성 기를 하나로 묶고, 친수성 기는 외부를 향하여 구형을 형성합니다. 미셀 모델이 그림에 표시되어 있습니다.
용액의 물 분자는 친수성 그룹과 결합하여 구형 표면을 형성하고 가스 분자는 공동에 싸여 가용화에 좋은 역할을 합니다. 계면활성제 분자가 기체-수화물 계면으로 이동하여 기체 분자와 접촉함에 따라 기액 접촉 면적이 증가하여 수화물의 성장 속도가 증가합니다. 계면활성제 분자의 탄소 사슬 길이가 짧으면 미셀 집합체가 적어 구형 미셀을 형성할 수 없고 물 분자와 기체 분자 사이의 접촉을 효과적으로 촉진할 수 없습니다.
이때 용액 농도는 포화 흡착 농도일 뿐이며, 흡착된 분자는 상대적으로 조밀한 직립 상태로 계면에 배열되어 액체 표면에 치밀한 단분자막을 형성하므로 기액 계면에서만 수화물이 형성될 수 있습니다. . 계면에서 수화물이 점진적으로 증가하면 "고정화" 역할을 하여 메탄 가스 분자와 물 분자 사이의 추가 물질 전달과 열 전달을 차단하여 형성이 멈출 때까지 수화물 형성 속도가 점차 감소합니다.
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