ስለ ሰርፋክታንቶች የእርጥበት እና የመሟሟት ውጤቶች ምን ያህል ያውቃሉ?

የእርጥበት ውጤት፣ መስፈርት፡ HLB፡ 7-9

እርጥብ ማለት በጠጣር ወለል ላይ የተቀላቀለው ጋዝ በፈሳሽ የሚፈናቀልበት ክስተት ማለት ነው። ይህንን የመፈናቀል አቅም ሊያሳድጉ የሚችሉ ንጥረ ነገሮች እርጥብ ወኪሎች ይባላሉ። እርጥብ ማድረቅ በአጠቃላይ በሦስት ዓይነቶች ይመደባል፡ የመገናኛ እርጥበት (የማጣበቂያ እርጥበት)፣ የመጥለቅ ውሃ (የማጥለቅ ውሃ) እና የመሰራጨት ውሃ ማጠጣት (የማስተላለፍ)። ከእነዚህም መካከል መስፋፋት ከፍተኛውን የእርጥበት ደረጃ ይወክላል፣ እና የስርጭት ኮፊሸንት ብዙውን ጊዜ በተለያዩ ስርዓቶች መካከል የእርጥበት አፈፃፀምን ለመገምገም እንደ አመላካች ሆኖ ያገለግላል። በተጨማሪም የመገናኛ አንግል የእርጥበት ጥራትን ለመገምገምም መስፈርት ነው። ሰርፋክታንቶች በፈሳሽ እና በጠጣር ደረጃዎች መካከል የእርጥበት መጠንን ለመቆጣጠር ሊያገለግሉ ይችላሉ።

በፀረ-ተባይ ኢንዱስትሪ ውስጥ፣ አንዳንድ ጥቃቅን ፎርሙላዎች እና አቧራማ ዱቄቶች የተወሰነ መጠን ያለው ሰርፋክታንት ይይዛሉ። ዓላማቸው ፀረ-ተባይ መድኃኒቱ በዒላማው ገጽ ላይ ያለውን የማጣበቅ እና የመከማቸት መጠን ማሻሻል፣ የመልቀቂያ ፍጥነትን ማፋጠን እና በእርጥብ ሁኔታዎች ውስጥ የንቁ ንጥረ ነገሮችን ስርጭት ቦታ ማስፋት ሲሆን በዚህም የበሽታ መከላከል እና ህክምና ውጤታማነትን ይጨምራል።

በኮስሞቲክስ ኢንዱስትሪ ውስጥ፣ የሱርፋክታንትስ እንደ ኢሙልሲፋየሮች ሆነው የሚያገለግሉ ሲሆን እንደ ክሬም፣ ሎሽን፣ የፊት ማጽጃዎች እና የመዋቢያ ማስወገጃዎች ባሉ የቆዳ እንክብካቤ ምርቶች ውስጥ አስፈላጊ አካላት ናቸው።

ሚሴሎች እና ማሟሟት,መስፈርቶች፡ C > CMC (HLB 13–18)

የሰርፋክታንት ሞለኪውሎች ከማይሴል ጋር የሚገናኙበት ዝቅተኛው ክምችት። ክምችቱ ከሲኤምሲ እሴት ሲበልጥ፣ የሰርፋክታንት ሞለኪውሎች እራሳቸውን እንደ ሉላዊ፣ ዘንግ መሰል፣ ላሜላር ወይም ሳህን መሰል ውቅሮች ባሉ መዋቅሮች ውስጥ ያደራጃሉ።

የመሟሟት ስርዓቶች የቴርሞዳይናሚክ ሚዛን ስርዓቶች ናቸው። ሲኤምሲ ዝቅተኛ እና የመገጣጠሚያው ደረጃ ከፍ ባለ ቁጥር ከፍተኛው የመደመር ክምችት (MAC) ይጨምራል። የሙቀት መጠን በመሟሟት ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ በሦስት ገጽታዎች ይንጸባረቃል፡ የማይሴል ምስረታ፣ የመሟሟት አቅም እና የሰርፋክታንት እራሳቸውን የመሟሟት አቅም ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል። ለአዮኒክ ሰርፋክታንትስ፣ የመሟሟት አቅማቸው እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል፣ እና ይህ ድንገተኛ ጭማሪ የሚከሰትበት የሙቀት መጠን የክራፍት ነጥብ ይባላል። የክራፍት ነጥብ ከፍ ባለ ቁጥር ወሳኝ የማይሴል ክምችት ይቀንሳል።

ለፖሊኦክሲኢቲሊን ኖኒዮኒክ ሰርፋክታንቶች፣ የሙቀት መጠኑ ወደ የተወሰነ ደረጃ ሲጨምር፣ የመሟሟት አቅማቸው በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል እና ዝናብ ይከሰታል፣ ይህም መፍትሄው ወደ ድፍርስነት ይለወጣል። ይህ ክስተት ደመናማ በመባል ይታወቃል፣ እና ተጓዳኝ የሙቀት መጠኑ የደመና ነጥብ ይባላል። ተመሳሳይ የፖሊኦክሲኢቲሊን ሰንሰለት ርዝመት ላላቸው ሰርፋክታንቶች፣ የሃይድሮካርቦን ሰንሰለቱ ረዘም ላለ ጊዜ የደመና ነጥብ ይቀንሳል፤ በተቃራኒው፣ ተመሳሳይ የሃይድሮካርቦን ሰንሰለት ርዝመት ሲኖረው፣ የፖሊኦክሲኢቲሊን ሰንሰለት ረዘም ላለ ጊዜ የደመና ነጥብ ከፍ ይላል።

ፖላር ያልሆኑ ኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮች (ለምሳሌ ቤንዚን) በውሃ ውስጥ በጣም ዝቅተኛ የመሟሟት አቅም አላቸው። ሆኖም ግን፣ እንደ ሶዲየም ኦሌይት ያሉ ሰርፋክታንቶችን መጨመር በውሃ ውስጥ የቤንዚንን የመሟሟት አቅም በእጅጉ ሊያሳድግ ይችላል - ይህ ሂደት መሟሟት ይባላል። መሟሟት ከተለመደው መሟሟት የተለየ ነው፡ የሟሟ ቤንዚን በውሃ ሞለኪውሎች ውስጥ በእኩል መጠን የተበታተነ ሳይሆን በኦሌይት አየኖች በተፈጠሩት ሚሴል ውስጥ ተይዟል። የኤክስሬይ ዲፍራክሽን ጥናቶች እንዳረጋገጡት ሁሉም የማይሴል ዓይነቶች ከተሟሟ በኋላ ወደተለያዩ ደረጃዎች ይስፋፋሉ፣ የአጠቃላይ መፍትሄው የመገጣጠም ባህሪያት ግን በአብዛኛው ሳይለወጡ ይቀራሉ።

በውሃ ውስጥ ያሉት የሰርፋክታንት ክምችት እየጨመረ ሲሄድ፣ የሰርፋክታንት ሞለኪውሎች በፈሳሽ ወለል ላይ ይከማቻሉ እና በቅርበት የታሸጉ፣ አቅጣጫ ያላቸው ሞኖሞሌኩላር ንብርብር ይፈጥራሉ። በጅምላ ደረጃ ድምር ውስጥ ከመጠን በላይ ሞለኪውሎች ከሃይድሮፎቢክ ቡድኖቻቸው ጋር ወደ ውስጥ ሲመለከቱ፣ ሚሴል ይፈጥራሉ። የማይሴል ምስረታ ለመጀመር የሚያስፈልገው ዝቅተኛ ክምችት ወሳኝ የማይሴል ክምችት (ሲኤምሲ) ተብሎ ይገለጻል። በዚህ ክምችት፣ መፍትሄው ከተመቻቸ ባህሪ ይለያል፣ እና የተለየ የመቀያየር ነጥብ በገጽታ ውጥረት እና በማጎሪያ ኩርባ ላይ ይታያል። የሰርፋክታንት ክምችትን መጨመር ከአሁን በኋላ የገጽታ ውጥረትን አይቀንስም፤ በምትኩ፣ በጅምላ ደረጃ ውስጥ የማይሴል ቀጣይነት ያለው እድገት እና ማባዛትን ያበረታታል።

የሰርፋክታንት ሞለኪውሎች በአንድ መፍትሄ ውስጥ ተበታትነው የተወሰነ የማጎሪያ ገደብ ላይ ሲደርሱ፣ ከተናጠል ሞኖመሮች (አዮኖች ወይም ሞለኪውሎች) ወደ ሚሴልስ ተብለው ወደሚጠሩ ኮሎይዳል ውህዶች ያገናኛሉ። ይህ ሽግግር በመፍትሔው አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት ላይ ድንገተኛ ለውጦችን ያስከትላል፣ እና ይህ የሚከሰትበት ክምችት ሲኤምሲ ነው። የማይሴል ምስረታ ሂደት ሚሴልላይዜሽን ይባላል።

በውሃ ውስጥ በሚገኙ ሰርፋክታንት መፍትሄዎች ውስጥ የሚፈጠሩት ማይሴል መፈጠር በማጎሪያ ላይ የተመሰረተ ሂደት ነው። እጅግ በጣም በተሟጠጡ መፍትሄዎች ውስጥ ውሃ እና አየር በቀጥታ ሊገናኙ የሚችሉ ናቸው፣ ስለዚህ የገጽታ ውጥረት በትንሹ ብቻ ይቀንሳል፣ ከንጹህ ውሃ ጋር ቅርበት ይቀራል፣ በጅምላ ደረጃ ውስጥ በጣም ጥቂት የሰርፋክታንት ሞለኪውሎች ተበታትነው ይገኛሉ። የሰርፋክታንት ክምችት በመጠኑ ሲጨምር፣ ሞለኪውሎች በፍጥነት ወደ ውሃው ወለል ይገባሉ፣ በውሃ እና በአየር መካከል ያለውን የመገናኛ ቦታ ይቀንሳሉ እና የገጽታ ውጥረት በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ በጅምላ ደረጃ ስብስብ ውስጥ ያሉ አንዳንድ የሰርፋክታንት ሞለኪውሎች ከሃይድሮፎቢክ ቡድኖቻቸው ጋር ተሰልፈው ትናንሽ ማይሴል ይፈጥራሉ።

ትኩረቱ እየጨመረ ሲሄድ እና መፍትሄው የሳቹሬትድ መምጠጥ ሲደርስ፣ ጥቅጥቅ ያለ የታሸገ ሞኖሞሌኩላር ፊልም በፈሳሽ ወለል ላይ ይፈጠራል። ክምችቱ ሲኤምሲ ላይ ሲደርስ፣ የመፍትሄው የገጽታ ውጥረት ዝቅተኛውን እሴት ይደርሳል። ከሲኤምሲ ባሻገር፣ የሰርፋክታንት ክምችት መጨመር የገጽታ ውጥረትን በጭንቅ ይጎዳል፤ በምትኩ፣ በጅምላ ደረጃ ውስጥ ያሉትን የማይሴል ብዛት እና መጠን ይጨምራል። ከዚያም መፍትሄው በማይሴል ቁጥጥር ይደረግበታል፣ እነዚህም ናኖፖውደሮችን በማዋሃድ ውስጥ እንደ ማይክሮሬአክተሮች ሆነው ያገለግላሉ። የክምችቱ ቀጣይነት ሲጨምር፣ ስርዓቱ ቀስ በቀስ ወደ ፈሳሽ ክሪስታላይን ሁኔታ ይሸጋገራል።

የውሃ ሰርፋክታንት መፍትሄ ክምችት ሲኤምሲ ላይ ሲደርስ፣ የማይሴል መፈጠር እየጨመረ በሚሄድ ክምችት ጎልቶ ይታያል። ይህ የሚታወቀው በገጽታ ውጥረት እና በሎግ ክምችት ኩርባ (γ–ሎግ ሐ ኩርባ) ውስጥ ባለው የመቀያየር ነጥብ ሲሆን በመፍትሔው ውስጥ ተስማሚ ያልሆኑ አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት ብቅ ማለት ነው።

አዮኒክ ሰርፋክታንት ሚሴልሎች ከፍተኛ የወለል ክፍያዎችን ይይዛሉ። በኤሌክትሮስታቲክ መስህብ ምክንያት፣ ተቃርኖዎች ወደ ሚሴል ወለል ይሳባሉ፣ ይህም የአዎንታዊ እና አሉታዊ ክፍያዎችን ክፍል ገለልተኛ ያደርገዋል። ሆኖም፣ ሚሴልሎች ከፍተኛ ኃይል ያላቸው መዋቅሮችን እንደፈጠሩ፣ በተቃርኖዎች የተፈጠረው የአዮኒክ ከባቢ አየር ዘገምተኛ ኃይል በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል - ይህ ባህሪ የናኖፖውደሮችን መበታተን ለማስተካከል ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። በእነዚህ ሁለት ምክንያቶች፣ የመፍትሄው ተመጣጣኝ ኮንዳክቲቭነት ከሲኤምሲ ባሻገር እየጨመረ ሲሄድ በፍጥነት ይቀንሳል፣ ይህም ይህንን ነጥብ የሱርፋክታንቶችን ወሳኝ የማይሴል ክምችት ለመወሰን አስተማማኝ ዘዴ ያደርገዋል።

የአዮኒክ ሰርፋክታንት ማይሴል አወቃቀር በተለምዶ ክብ ሲሆን ሶስት ክፍሎችን ያቀፈ ነው፡ ኮር፣ ቅርፊት እና የተበታተነ የኤሌክትሪክ ድርብ ንብርብር። ኮር ከፈሳሽ ሃይድሮፎቢክ ሃይድሮካርቦን ሰንሰለቶች ጋር ተመሳሳይ ሲሆን ከ1 እስከ 2.8 nm ዲያሜትር አለው። ከዋልታ ጭንቅላት ቡድኖች አጠገብ ያሉት የሜቲሊን ቡድኖች (-CH₂-) ከፊል ፖላሪቲ አላቸው፣ በኮርኑ ዙሪያ አንዳንድ የውሃ ሞለኪውሎችን ይይዛሉ። ስለዚህ የማይሴል ኮር ይይዛልከፍተኛ መጠን ያለው የተጠመቀ ውሃ፣ እና እነዚህ -CH₂- ቡድኖች ሙሉ በሙሉ በፈሳሽ መሰል የሃይድሮካርቦን እምብርት ውስጥ የተዋሃዱ አይደሉም፣ ነገር ግን ፈሳሽ ያልሆነው የማይሴል ቅርፊት አካል ይሆናሉ።

የማይሴል ቅርፊት የማይሴል-ውሃ በይነገጽ ወይም የገጽታ ደረጃ በመባልም ይታወቃል። በማይሴል እና በውሃ መካከል ያለውን ማክሮስኮፒክ በይነገጽ አያመለክትም፣ ይልቁንም በማይሴል እና በሞኖሜሪክ የውሃ ሰርፋክታንት መፍትሄ መካከል ያለውን ክልል ያመለክታል። ለአዮኒክ ሰርፋክታንት ሚሴልስ፣ ቅርፊቱ የሚፈጠረው በኤሌክትሪክ ድርብ ንብርብር ውስጠኛው የስተርን ንብርብር (ወይም ቋሚ የመምጠጥ ንብርብር) ሲሆን ከ0.2 እስከ 0.3 nm ውፍረት አለው። ቅርፊቱ የአዮኒክ ራስ የሰርፋክታንት ቡድኖችን እና የታሰሩ ተቃርኖዎችን ክፍል ብቻ ሳይሆን በእነዚህ አዮኖች እርጥበት ምክንያት የሃይድሮጂን ንብርብርንም ያካትታል። የማይሴል ቅርፊት ለስላሳ ወለል ሳይሆን “ሻካራ” በይነገጽ ነው፣ ይህም በሰርፋክታንት ሞኖመር ሞለኪውሎች የሙቀት እንቅስቃሴ ምክንያት የሚመጣ መለዋወጥ ውጤት ነው።

በውሃ ውስጥ ባልሆኑ (ዘይት ላይ በተመሰረቱ) ሚዲያዎች ውስጥ፣ የዘይት ሞለኪውሎች በብዛት በሚገኙባቸው፣ የሰርፋክታንቶች ሃይድሮፊሊክ ቡድኖች ወደ ውስጥ በመሰባሰብ የፖላር ኮር ይፈጥራሉ፣ ሃይድሮፎቢክ የሃይድሮካርቦን ሰንሰለቶች ደግሞ የማይሴል ውጫዊ ቅርፊት ይፈጥራሉ። ይህ ዓይነቱ የማይሴል ከባህላዊ የውሃ ሚሴል ጋር ሲነጻጸር የተገለበጠ መዋቅር አለው እና ስለዚህ የተገላቢጦሽ ሚሴል ይባላል፤ በተቃራኒው፣ በውሃ ውስጥ የተፈጠሩ ሚሴልሎች መደበኛ ሚሴል ተብለው ይጠራሉ። ምስል 4 በውሃ ውስጥ ባልሆኑ መፍትሄዎች ውስጥ በሰርፋክታንቶች የተፈጠሩ የተገላቢጦሽ ሚሴልዎችን ንድፍ ያሳያል። በቅርብ ዓመታት ውስጥ፣ የተገላቢጦሽ ሚሴልዎች በተለይም የሃይድሮፊሊክ መድኃኒቶችን ለመሸፈን በናኖስኬል የመድኃኒት ተሸካሚዎች ውህደት እና ዝግጅት ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ውለዋል።