Zahtjev za vlaženje: HLB: 7-9
Kvašenje se definira kao fenomen u kojem se plin adsorbiran na čvrstoj površini istiskuje tekućinom. Supstance koje mogu poboljšati ovaj kapacitet istiskivanja nazivaju se sredstva za kvašenje. Kvašenje se općenito kategorizira u tri vrste: kontaktno kvašenje (adhezijsko kvašenje), kvašenje uranjanjem (imerzijsko kvašenje) i kvašenje rasipanjem (rasipanje). Među njima, rasipanje predstavlja najviši standard kvašenja, a koeficijent rasipanja se često koristi kao indikator za procjenu performansi kvašenja između različitih sistema. Osim toga, kontaktni kut je također kriterij za procjenu kvalitete kvašenja. Surfaktanti se mogu koristiti za kontrolu stupnja kvašenja između tekuće i čvrste faze.
U industriji pesticida, neke granularne formulacije i praškasti materijali također sadrže određenu količinu surfaktanata. Njihova svrha je poboljšanje prianjanja i taloženja pesticida na ciljanoj površini, ubrzavanje brzine oslobađanja i proširenje područja širenja aktivnih sastojaka u vlažnim uvjetima, čime se povećava efikasnost prevencije i liječenja bolesti.
U kozmetičkoj industriji, surfaktanti djeluju kao emulgatori i nezamjenjive su komponente u proizvodima za njegu kože kao što su kreme, losioni, sredstva za čišćenje lica i sredstva za skidanje šminke.
Micele i solubilizacija,zahtjevi: C > CMC (HLB 13–18)
Minimalna koncentracija pri kojoj se molekule surfaktanta udružuju i formiraju micele. Kada koncentracija premaši CMC vrijednost, molekule surfaktanta se raspoređuju u strukture kao što su sferne, štapićaste, lamelarne ili pločaste konfiguracije.
Sistemi solubilizacije su termodinamički ravnotežni sistemi. Što je niža CMC i veći stepen asocijacije, to je veća maksimalna koncentracija aditiva (MAC). Uticaj temperature na solubilizaciju ogleda se u tri aspekta: utiče na formiranje micela, rastvorljivost solubilizata i rastvorljivost samih surfaktanata. Kod jonskih surfaktanata, njihova rastvorljivost naglo raste sa porastom temperature, a temperatura na kojoj dolazi do ovog naglog povećanja naziva se Krafftova tačka. Što je viša Krafftova tačka, to je niža kritična koncentracija micela.
Kod nejonskih surfaktanata polioksietilena, kada temperatura poraste do određenog nivoa, njihova topljivost naglo pada i dolazi do taloženja, što uzrokuje zamućenje rastvora. Ovaj fenomen je poznat kao zamućenje, a odgovarajuća temperatura se naziva tačka zamućenja. Za surfaktante sa istom dužinom lanca polioksietilena, što je duži lanac ugljikovodika, to je niža tačka zamućenja; obrnuto, sa istom dužinom lanca ugljikovodika, što je duži lanac polioksietilena, to je viša tačka zamućenja.
Nepolarne organske supstance (npr. benzen) imaju vrlo nisku rastvorljivost u vodi. Međutim, dodavanje surfaktanata poput natrijum oleata može značajno poboljšati rastvorljivost benzena u vodi - proces koji se naziva solubilizacija. Solubilizacija se razlikuje od običnog rastvaranja: solubilizirani benzen nije jednoliko dispergiran u molekulama vode, već je zarobljen unutar micela koje formiraju oleatni ioni. Studije rendgenske difrakcije potvrdile su da se sve vrste micela šire u različitom stepenu nakon solubilizacije, dok koligativna svojstva ukupnog rastvora ostaju uglavnom nepromijenjena.
Kako se koncentracija surfaktanata u vodi povećava, molekuli surfaktanata se akumuliraju na površini tekućine i formiraju gusto zbijeni, orijentirani monomolekularni sloj. Višak molekula u glavnoj fazi se agregira sa svojim hidrofobnim grupama okrenutim prema unutra, formirajući micele. Minimalna koncentracija potrebna za pokretanje formiranja micela definirana je kao kritična koncentracija micela (CMC). Pri ovoj koncentraciji, otopina odstupa od idealnog ponašanja i na krivulji površinske napetosti u odnosu na koncentraciju pojavljuje se izrazita infleksijska tačka. Daljnje povećanje koncentracije surfaktanta više neće smanjivati površinsku napetost; umjesto toga, promovirat će kontinuirani rast i umnožavanje micela u glavnoj fazi.
Kada se molekule surfaktanata disperguju u rastvoru i dostignu određeni prag koncentracije, one se udružuju iz pojedinačnih monomera (jona ili molekula) u koloidne agregate koji se nazivaju micele. Ovaj prelaz izaziva nagle promjene u fizičkim i hemijskim svojstvima rastvora, a koncentracija pri kojoj se to dešava naziva se karbokarboxylamin (CMC). Proces formiranja micela naziva se micelizacija.
Formiranje micelija u vodenim rastvorima surfaktanata je proces koji zavisi od koncentracije. U ekstremno razrijeđenim rastvorima, voda i vazduh su gotovo u direktnom kontaktu, tako da se površinska napetost smanjuje samo neznatno, ostajući blizu one kod čiste vode, sa vrlo malo molekula surfaktanata dispergovanih u glavnoj fazi. Kako se koncentracija surfaktanata umjereno povećava, molekuli se brzo adsorbuju na površinu vode, smanjujući površinu kontakta između vode i vazduha i uzrokujući nagli pad površinske napetosti. U međuvremenu, neki molekuli surfaktanata u glavnoj fazi se agregiraju sa svojim hidrofobnim grupama poravnatim, formirajući male micele.
Kako koncentracija nastavlja rasti i rastvor dostiže zasićenje adsorpcijom, na površini tečnosti se formira gusto zbijeni monomolekularni film. Kada koncentracija dostigne CMC, površinska napetost rastvora dostiže svoju minimalnu vrijednost. Iznad CMC-a, daljnje povećanje koncentracije surfaktanta jedva utiče na površinsku napetost; umjesto toga, povećava broj i veličinu micelija u masi. U rastvoru tada dominiraju micele, koje služe kao mikroreaktori u sintezi nanoprahova. Sa kontinuiranim povećanjem koncentracije, sistem postepeno prelazi u tečno kristalno stanje.
Kada koncentracija vodenog rastvora surfaktanta dostigne karbokarboksnu masu (CMC), formiranje micela postaje istaknuto s povećanjem koncentracije. To je karakterizirano tačkom infleksije na krivulji površinske napetosti u odnosu na logaritam koncentracije (γ–log c krivulja), zajedno s pojavom neidealnih fizičkih i hemijskih svojstava u rastvoru.
Micele jonskih surfaktanata nose visoka površinska naboja. Zbog elektrostatičkog privlačenja, protuioni se privlače na površinu micela, neutralizirajući dio pozitivnih i negativnih naboja. Međutim, kada micele formiraju visoko nabijene strukture, sila usporavanja jonske atmosfere koju formiraju protuioni značajno se povećava - svojstvo koje se može iskoristiti za podešavanje disperzibilnosti nanoprahova. Iz ova dva razloga, ekvivalentna provodljivost rastvora brzo se smanjuje s povećanjem koncentracije izvan CMC-a, što ovu tačku čini pouzdanom metodom za određivanje kritične koncentracije micela surfaktanata.
Struktura micelija jonskih surfaktanata je tipično sferična i sastoji se od tri dijela: jezgra, ljuske i difuznog električnog dvostrukog sloja. Jezgro se sastoji od hidrofobnih ugljikovodičnih lanaca, sličnih tekućim ugljikovodicima, s promjerom u rasponu od približno 1 do 2,8 nm. Metilinske grupe (-CH₂-) uz polarne glavne grupe posjeduju djelomičnu polarnost, zadržavajući neke molekule vode oko jezgra. Dakle, jezgro micela sadržiznačajna količina zarobljene vode, a ove -CH₂- grupe nisu u potpunosti integrirane u tekućinu nalik ugljikovodično jezgro, već umjesto toga formiraju dio netekućeg micelnog omotača.
Micelna ljuska je također poznata kao granica micela i vode ili površinska faza. Ne odnosi se na makroskopsku granicu između micela i vode, već na područje između micela i monomernog vodenog rastvora surfaktanta. Kod micela jonskih surfaktanata, ljuska je formirana od najunutarnjeg Sternovog sloja (ili fiksnog adsorpcijskog sloja) električnog dvostrukog sloja, debljine od oko 0,2 do 0,3 nm. Ljuska sadrži ne samo jonske glavne grupe surfaktanata i dio vezanih protiviona, već i hidratacijski sloj zbog hidratacije ovih iona. Micelna ljuska nije glatka površina, već "hrapava" granica, rezultat fluktuacija uzrokovanih termičkim kretanjem molekula monomera surfaktanta.
U nevodenim (na bazi ulja) medijima, gdje prevladavaju molekule ulja, hidrofilne grupe surfaktanata se agregiraju prema unutra i formiraju polarnu jezgru, dok hidrofobni ugljikovodični lanci formiraju vanjsku ljusku micele. Ova vrsta micele ima obrnutu strukturu u poređenju s konvencionalnim vodenim micelama i stoga se naziva reverzna micela; nasuprot tome, micele formirane u vodi nazivaju se normalnim micelama. Slika 4 prikazuje shematski model reverznih micela formiranih surfaktantima u nevodenim rastvorima. Posljednjih godina, reverzne micele se široko koriste u sintezi i pripremi nanoskalnih nosača lijekova, posebno za enkapsulaciju hidrofilnih lijekova.
Vrijeme objave: 26. decembar 2025.