Benattingseffek, vereiste: HLB: 7-9
Benatting word gedefinieer as die verskynsel waar die gas wat op 'n vaste oppervlak geadsorbeer word, deur 'n vloeistof verplaas word. Stowwe wat hierdie verplasingskapasiteit kan verbeter, word benattingsmiddels genoem. Benatting word oor die algemeen in drie tipes gekategoriseer: kontakbenatting (adhesiebenatting), onderdompelingsbenatting (onderdompelingsbenatting) en verspreidingsbenatting (verspreiding). Onder hierdie verteenwoordig verspreiding die hoogste standaard van benatting, en die verspreidingskoëffisiënt word dikwels as 'n aanduiding gebruik om die benattingsprestasie tussen verskillende stelsels te evalueer. Daarbenewens is die kontakhoek ook 'n kriterium vir die beoordeling van die kwaliteit van benatting. Oppervlakaktiewe stowwe kan gebruik word om die mate van benatting tussen vloeibare en vaste fases te beheer.
In die plaagdoderbedryf bevat sommige korrelformulerings en poeiers ook 'n sekere hoeveelheid oppervlakaktiewe stowwe. Hul doel is om die adhesie en neerslaghoeveelheid van die plaagdoder op die teikenoppervlak te verbeter, die vrystellingstempo te versnel en die verspreidingsarea van die aktiewe bestanddele onder vogtige toestande uit te brei, waardeur die doeltreffendheid van siektevoorkoming en -behandeling verbeter word.
In die skoonheidsmiddelbedryf tree oppervlakaktiewe stowwe op as emulgeerders en is onontbeerlike komponente in velversorgingsprodukte soos rome, lotions, gesigreinigers en grimeringverwyderaars.
Miselle en Oplosbaarheid,vereistes: C > CMC (HLB 13–18)
Die minimum konsentrasie waarteen oppervlakaktiewe molekules assosieer om miselle te vorm. Wanneer die konsentrasie die CMC-waarde oorskry, rangskik oppervlakaktiewe molekules hulself in strukture soos sferiese, staafagtige, lamellêre of plaatagtige konfigurasies.
Solubiliseringstelsels is termodinamiese ewewigstelsels. Hoe laer die CMC en hoe hoër die graad van assosiasie, hoe groter die maksimum additiewe konsentrasie (MAC). Die effek van temperatuur op solubilisering word in drie aspekte weerspieël: dit beïnvloed miselvorming, die oplosbaarheid van solubilise, en die oplosbaarheid van oppervlakaktiewe stowwe self. Vir ioniese oppervlakaktiewe stowwe neem hul oplosbaarheid skerp toe met stygende temperatuur, en die temperatuur waarby hierdie skielike toename plaasvind, word die Krafft-punt genoem. Hoe hoër die Krafft-punt, hoe laer die kritieke miselkonsentrasie.
Vir polioksietileen-nie-ioniese oppervlakaktiewe stowwe, wanneer die temperatuur tot 'n sekere vlak styg, daal hul oplosbaarheid skerp en vind neerslag plaas, wat veroorsaak dat die oplossing troebel word. Hierdie verskynsel staan bekend as vertroebeling, en die ooreenstemmende temperatuur word die vertroebelingspunt genoem. Vir oppervlakaktiewe stowwe met dieselfde polioksietileen-kettinglengte, hoe langer die koolwaterstofketting, hoe laer die vertroebelingspunt; omgekeerd, met dieselfde koolwaterstofkettinglengte, hoe langer die polioksietileen-ketting, hoe hoër die vertroebelingspunt.
Nie-polêre organiese stowwe (bv. benseen) het baie lae oplosbaarheid in water. Die byvoeging van oppervlakaktiewe stowwe soos natriumoleaat kan egter die oplosbaarheid van benseen in water aansienlik verbeter – 'n proses wat oplosbaarheid genoem word. Oplosbaarheid verskil van gewone ontbinding: die opgeloste benseen word nie eenvormig in watermolekules versprei nie, maar vasgevang binne die miselle wat deur oleaatione gevorm word. X-straaldiffraksiestudies het bevestig dat alle tipes miselle in verskillende mate na oplosbaarheid uitbrei, terwyl die kolligatiewe eienskappe van die algehele oplossing grootliks onveranderd bly.
Soos die konsentrasie van oppervlakaktiewe stowwe in water toeneem, versamel oppervlakaktiewe molekules op die vloeistofoppervlak om 'n diggepakte, georiënteerde monomolekulêre laag te vorm. Oortollige molekules in die grootmaatfase aggregeer met hul hidrofobiese groepe na binne wat miselle vorm. Die minimum konsentrasie wat benodig word om miselvorming te begin, word gedefinieer as die kritieke miselkonsentrasie (KMC). By hierdie konsentrasie wyk die oplossing af van ideale gedrag, en 'n duidelike buigpunt verskyn op die oppervlakspanning teenoor konsentrasie-kurwe. Verdere verhoging van die oppervlakaktiewe middelkonsentrasie sal nie meer die oppervlakspanning verminder nie; eerder sal dit die voortdurende groei en vermenigvuldiging van miselle in die grootmaatfase bevorder.
Wanneer oppervlakaktiewe molekules in 'n oplossing versprei en 'n spesifieke konsentrasiedrempel bereik, assosieer hulle van individuele monomere (ione of molekules) in kolloïdale aggregate wat miselle genoem word. Hierdie oorgang veroorsaak skielike veranderinge in die oplossing se fisiese en chemiese eienskappe, en die konsentrasie waarby dit plaasvind, is die CMC. Die proses van miselvorming word misellisasie genoem.
Die vorming van miselle in waterige oppervlakaktiewe oplossings is 'n konsentrasie-afhanklike proses. In uiters verdunde oplossings is water en lug amper in direkte kontak, dus neem die oppervlakspanning slegs effens af en bly naby dié van suiwer water, met baie min oppervlakaktiewe molekules versprei in die grootmaatfase. Namate die oppervlakaktiewe konsentrasie matig toeneem, adsorbeer molekules vinnig aan die wateroppervlak, wat die kontakarea tussen water en lug verminder en 'n skerp daling in oppervlakspanning veroorsaak. Intussen aggregeer sommige oppervlakaktiewe molekules in die grootmaatfase met hul hidrofobiese groepe in lyn, wat klein miselle vorm.
Soos die konsentrasie aanhou styg en die oplossing versadigingsadsorpsie bereik, vorm 'n diggepakte monomolekulêre film op die vloeistofoppervlak. Wanneer die konsentrasie die CMC bereik, bereik die oppervlakspanning van die oplossing sy minimum waarde. Verder as die CMC beïnvloed 'n verdere verhoging van die oppervlakaktiewe middelkonsentrasie skaars die oppervlakspanning; in plaas daarvan verhoog dit die aantal en grootte van miselle in die grootmaatfase. Die oplossing word dan oorheers deur miselle, wat as mikroreaktore dien in die sintese van nanopoeiers. Met voortgesette konsentrasietoename gaan die stelsel geleidelik oor na 'n vloeibare kristallyne toestand.
Wanneer die konsentrasie van 'n waterige oppervlakaktiewe oplossing die CMC bereik, word die vorming van miselle prominent met toenemende konsentrasie. Dit word gekenmerk deur 'n buigpunt in die oppervlakspanning teenoor logaritmiese konsentrasiekurwe (γ-log c-kurwe), tesame met die opkoms van nie-ideale fisiese en chemiese eienskappe in die oplossing.
Ioniese oppervlakaktiewe miselle dra hoë oppervlakladings. As gevolg van elektrostatiese aantrekkingskrag word teenione na die miseloppervlak aangetrokke, wat 'n deel van die positiewe en negatiewe ladings neutraliseer. Sodra die miselle egter hoogs gelaaide strukture vorm, neem die vertragingskrag van die ioniese atmosfeer wat deur teenione gevorm word, aansienlik toe – 'n eienskap wat benut kan word om die dispergeerbaarheid van nanopoeiers aan te pas. Om hierdie twee redes neem die ekwivalente geleidingsvermoë van die oplossing vinnig af met toenemende konsentrasie buite die CMC, wat hierdie punt 'n betroubare metode maak om die kritieke miselkonsentrasie van oppervlakaktiewe stowwe te bepaal.
Die struktuur van ioniese oppervlakaktiewe miselle is tipies sferies en bestaan uit drie dele: 'n kern, 'n dop en 'n diffuse elektriese dubbellaag. Die kern bestaan uit hidrofobiese koolwaterstofkettings, soortgelyk aan vloeibare koolwaterstowwe, met 'n deursnee wat wissel van ongeveer 1 tot 2.8 nm. Die metileengroepe (-CH₂-) langs die polêre kopgroepe besit gedeeltelike polariteit, wat sommige watermolekules rondom die kern behou. Dus bevat die miselkern'n Aansienlike hoeveelheid vasgevangde water, en hierdie -CH₂- groepe is nie volledig in die vloeistofagtige koolwaterstofkern geïntegreer nie, maar vorm eerder deel van die nie-vloeibare misel-dop.
Die misel-dop staan ook bekend as die misel-water-grensvlak of die oppervlakfase. Dit verwys nie na die makroskopiese koppelvlak tussen miselle en water nie, maar eerder na die gebied tussen miselle en die monomeriese waterige oppervlakaktiewe middeloplossing. Vir ioniese oppervlakaktiewe middelmiselle word die dop gevorm deur die binneste Stern-laag (of vaste adsorpsielaag) van die elektriese dubbellaag, met 'n dikte van ongeveer 0.2 tot 0.3 nm. Die dop bevat nie net die ioniese kopgroepe van oppervlakaktiewe stowwe en 'n gedeelte van gebonde teenione nie, maar ook 'n hidrasielaag as gevolg van die hidrasie van hierdie ione. Die misel-dop is nie 'n gladde oppervlak nie, maar eerder 'n "growwe" koppelvlak, 'n gevolg van skommelinge wat veroorsaak word deur die termiese beweging van oppervlakaktiewe monomeermolekules.
In nie-waterige (olie-gebaseerde) media, waar oliemolekules oorheers, aggregeer die hidrofiliese groepe van oppervlakaktiewe stowwe na binne om 'n polêre kern te vorm, terwyl die hidrofobiese koolwaterstofkettings die buitenste dop van die misel vorm. Hierdie tipe misel het 'n omgekeerde struktuur in vergelyking met konvensionele waterige miselle en word dus 'n omgekeerde misel genoem; daarenteen word miselle wat in water gevorm word, normale miselle genoem. Figuur 4 toon 'n skematiese model van omgekeerde miselle wat deur oppervlakaktiewe stowwe in nie-waterige oplossings gevorm word. In onlangse jare is omgekeerde miselle wyd gebruik in die sintese en voorbereiding van nanoskaal-dwelmdraers, veral vir die inkapseling van hidrofiliese middels.
Plasingstyd: 26 Desember 2025