Омокрящ ефект, изискване: HLB: 7-9
Омокрянето се определя като явление, при което газът, адсорбиран върху твърда повърхност, се измества от течност. Веществата, които могат да увеличат този капацитет на изместване, се наричат омокрящи агенти. Омокрянето обикновено се категоризира в три вида: контактно омокряне (адхезионно омокряне), потапящо омокряне (иммерсионно омокряне) и разпръскващо омокряне (разпространение). Сред тях разпръскването представлява най-високия стандарт на омокряне, а коефициентът на разпределение често се използва като индикатор за оценка на ефективността на омокряне между различните системи. Освен това, ъгълът на контакт е критерий за оценка на качеството на омокряне. Повърхностноактивните вещества могат да се използват за контрол на степента на омокряне между течна и твърда фаза.
В пестицидната индустрия някои гранулирани формулировки и прахообразни препарати също съдържат определено количество повърхностноактивни вещества. Тяхната цел е да подобрят адхезията и отлагането на пестицида върху целевата повърхност, да ускорят скоростта на освобождаване и да разширят площта на разпространение на активните съставки при влажни условия, като по този начин подобрят ефикасността на превенцията и лечението на заболявания.
В козметичната индустрия повърхностноактивните вещества действат като емулгатори и са незаменими компоненти в продукти за грижа за кожата, като кремове, лосиони, почистващи препарати за лице и продукти за премахване на грим.
Мицели и солюбилизация,изисквания: C > CMC (HLB 13–18)
Минималната концентрация, при която молекулите на повърхностноактивните вещества се свързват, за да образуват мицели. Когато концентрацията надвиши стойността на CMC, молекулите на повърхностноактивните вещества се подреждат в структури като сферични, пръчковидни, ламеларни или пластинкови конфигурации.
Системите за солюбилизация са термодинамично равновесни системи. Колкото по-ниска е ККМ и колкото по-висока е степента на асоциация, толкова по-голяма е максималната концентрация на добавките (МАК). Влиянието на температурата върху солюбилизацията се отразява в три аспекта: тя влияе върху образуването на мицели, разтворимостта на солюбилизаторите и разтворимостта на самите повърхностноактивни вещества. При йонните повърхностноактивни вещества, тяхната разтворимост се увеличава рязко с повишаване на температурата, а температурата, при която настъпва това рязко увеличение, се нарича точка на Крафт. Колкото по-висока е точката на Крафт, толкова по-ниска е критичната концентрация на мицели.
При полиоксиетиленовите нейонни повърхностноактивни вещества, когато температурата се повиши до определено ниво, разтворимостта им рязко спада и се получава утаяване, което води до помътняване на разтвора. Това явление е известно като помътняване, а съответната температура се нарича точка на помътняване. За повърхностноактивни вещества с еднаква дължина на полиоксиетиленова верига, колкото по-дълга е въглеводородната верига, толкова по-ниска е точката на помътняване; обратно, при еднаква дължина на въглеводородната верига, колкото по-дълга е полиоксиетиленова верига, толкова по-висока е точката на помътняване.
Неполярните органични вещества (напр. бензен) имат много ниска разтворимост във вода. Добавянето на повърхностноактивни вещества, като натриев олеат, обаче може значително да подобри разтворимостта на бензена във вода – процес, наречен солюбилизация. Солюбилизацията е различна от обикновеното разтваряне: разтвореният бензен не е равномерно диспергиран във водните молекули, а е затворен в мицелите, образувани от олеатните йони. Рентгеноструктурните изследвания потвърждават, че всички видове мицели се разширяват в различна степен след солюбилизация, докато колигативните свойства на цялостния разтвор остават до голяма степен непроменени.
С увеличаване на концентрацията на повърхностноактивни вещества във водата, молекулите на повърхностноактивните вещества се натрупват върху повърхността на течността, образувайки плътно опакован, ориентиран мономолекулен слой. Излишните молекули в обемната фаза се агрегират с хидрофобните си групи, обърнати навътре, образувайки мицели. Минималната концентрация, необходима за започване на образуването на мицели, се определя като критична мицелна концентрация (КМК). При тази концентрация разтворът се отклонява от идеалното поведение и на кривата на повърхностното напрежение спрямо концентрацията се появява отчетлива точка на пречупване. По-нататъшното увеличаване на концентрацията на повърхностноактивното вещество вече няма да намалява повърхностното напрежение; вместо това, то ще насърчи непрекъснатия растеж и размножаване на мицелите в обемната фаза.
Когато молекулите на повърхностноактивните вещества се диспергират в разтвор и достигнат специфичен праг на концентрация, те се свързват от отделни мономери (йони или молекули) в колоидни агрегати, наречени мицели. Този преход предизвиква резки промени във физичните и химичните свойства на разтвора, а концентрацията, при която това се случва, е каркоцикличната метаболитна концентрация (CMC). Процесът на образуване на мицели се нарича мицелизация.
Образуването на мицели във водни разтвори на повърхностноактивни вещества е процес, зависим от концентрацията. В изключително разредени разтвори водата и въздухът са почти в директен контакт, така че повърхностното напрежение намалява само леко, оставайки близко до това на чиста вода, с много малко молекули повърхностноактивни вещества, диспергирани в обемната фаза. С умереното увеличаване на концентрацията на повърхностноактивното вещество, молекулите бързо се адсорбират върху повърхността на водата, намалявайки контактната площ между водата и въздуха и причинявайки рязък спад на повърхностното напрежение. Междувременно някои молекули на повърхностноактивните вещества в обемната фаза се агрегират с подредени хидрофобни групи, образувайки малки мицели.
С нарастването на концентрацията и достигането на адсорбция до насищане, върху повърхността на течността се образува плътно опакован мономолекулен филм. Когато концентрацията достигне CMC, повърхностното напрежение на разтвора достига минималната си стойност. Отвъд CMC, по-нататъшното увеличаване на концентрацията на повърхностноактивно вещество почти не влияе на повърхностното напрежение; вместо това, то увеличава броя и размера на мицелите в обемната фаза. След това разтворът е доминиран от мицели, които служат като микрореактори при синтеза на нанопрахове. С продължаващо увеличаване на концентрацията, системата постепенно преминава в течнокристално състояние.
Когато концентрацията на воден разтвор на повърхностноактивно вещество достигне каркоцелулозата (CMC), образуването на мицели става забележимо с увеличаване на концентрацията. Това се характеризира с точка на пречупване в кривата на повърхностното напрежение спрямо logaritem на концентрацията (γ–log c крива), заедно с появата на неидеални физични и химични свойства в разтвора.
Йонните повърхностноактивни мицели носят високи повърхностни заряди. Поради електростатичното привличане, противойоните се привличат към повърхността на мицела, неутрализирайки част от положителните и отрицателните заряди. След като обаче мицелите образуват силно заредени структури, забавящата сила на йонната атмосфера, образувана от противойоните, се увеличава значително – свойство, което може да се използва за регулиране на диспергируемостта на нанопраховете. Поради тези две причини еквивалентната проводимост на разтвора намалява бързо с увеличаване на концентрацията след CMC, което прави тази точка надежден метод за определяне на критичната мицелна концентрация на повърхностноактивни вещества.
Структурата на мицелите с йонно повърхностно активно вещество обикновено е сферична, състояща се от три части: ядро, обвивка и дифузен електрически двоен слой. Ядрото е съставено от хидрофобни въглеводородни вериги, подобни на течните въглеводороди, с диаметър от приблизително 1 до 2,8 nm. Метиленовите групи (-CH₂-), съседни на полярните глави, притежават частична полярност, задържайки някои водни молекули около ядрото. По този начин, ядрото на мицела съдържазначително количество задържана вода и тези -CH₂- групи не са напълно интегрирани в течноподобното въглеводородно ядро, а вместо това образуват част от нетечната мицелна обвивка.
Мицелната обвивка е известна още като интерфейс мицел-вода или повърхностна фаза. Тя не се отнася до макроскопичния интерфейс между мицелите и водата, а по-скоро до областта между мицелите и мономерния воден разтвор на повърхностноактивното вещество. При мицелите с йонни повърхностноактивни вещества обвивката се образува от най-вътрешния слой на Щерн (или фиксиран адсорбционен слой) на електрическия двоен слой, с дебелина от около 0,2 до 0,3 nm. Обвивката съдържа не само йонните глави на повърхностноактивните вещества и част от свързаните противойони, но и хидратационен слой, дължащ се на хидратацията на тези йони. Мицелната обвивка не е гладка повърхност, а по-скоро „грапава“ граница, резултат от флуктуациите, причинени от термичното движение на мономерните молекули на повърхностноактивното вещество.
В неводни (на маслена основа) среди, където преобладават маслените молекули, хидрофилните групи на повърхностноактивните вещества се агрегират навътре, за да образуват полярно ядро, докато хидрофобните въглеводородни вериги образуват външната обвивка на мицела. Този тип мицел има обърната структура в сравнение с конвенционалните водни мицели и затова се нарича обратен мицел; за разлика от това, мицелите, образувани във вода, се наричат нормални мицели. Фигура 4 показва схематичен модел на обратни мицели, образувани от повърхностноактивни вещества в неводни разтвори. През последните години обратните мицели се използват широко в синтеза и получаването на наноразмерни лекарствени носители, особено за капсулиране на хидрофилни лекарства.
Време на публикуване: 26 декември 2025 г.