Gainazal-aktibo kationikoak batez ere nitrogenoa duten amina organikoen deribatuak dira. Haien molekuletako nitrogeno atomoak elektroi bikote bakarti bat duenez, azido molekuletako hidrogenoarekin konbina daiteke hidrogeno loturen bidez, amino taldeak karga positiboa eramaten duelarik. Beraz, gainazaleko jarduera ona ingurune azidoetan bakarrik erakusten dute; ingurune alkalinoetan, prezipitatu eta gainazaleko jarduera galtzeko joera dute. Nitrogenoa duten gainazal-aktibo kationikoez gain, badago gainazal-aktibo kationikoen zati txiki bat ere, sufrea, fosforoa eta artsenikoa bezalako elementuak dituztenak.
1. Garapen-egoera
Gainazal-aktibo kationikoak ez dira denbora luzez erabili industrian, eta haien eskaria azkar hazten ari da urtez urte. Hala ere, haien aplikazio nagusiak onddozidak, zuntz leungarriak eta agente antiestatikoak bezalako erabilera bereziak direnez, haien erabilera nahiko txikiagoa da gainazal-aktibo anioniko eta ez-ionikoekin alderatuta.
Gainazal-aktibo kationikoek, oro har, propietate onak dituzte, hala nola emultsionatzea, bustitzea, garbitzea, esterilizatzea, leuntzea, antiestatikoa eta korrosioaren aurkakoa. Beren propietate eta aplikazio bereziei esker, garapen potentzial ona dute. Industria eta aplikazio zibilen esparrua zabaltzen jarraitzen duen heinean, haien barietateak eta eskaera handitzen jarraituko dute.
2. Sailkapena
Balio komertziala duten gainazal-aktibo kationiko gehienak nitrogeno konposatu organikoen deribatuak dira, non karga positiboa nitrogeno atomoek eramaten duten. Gainazal-aktibo kationiko mota berri batzuk ere badaude, non karga positiboa atomoek eramaten duten, hala nola fosforoa, sufrea, iodoa eta artsenikoa. Gainazal-aktibo kationikoen egitura kimikoaren arabera, lau kategoriatan bana daitezke batez ere: amina gatz mota, amonio kuaternario gatz mota eta heterozikliko mota.
Amina gatz motako gainazal-aktibo kationikoak lehen mailako amina gatz, bigarren mailako amina gatz eta hirugarren mailako amina gatz gainazal-aktiboen izen orokorra dira. Haien propietateak oso antzekoak dira, eta produktu asko lehen mailako aminen eta bigarren mailako aminen nahasketak dira. Gainazal-aktibo mota hau batez ere gantz-aminek eta azido ez-organikoek eratutako gatzak dira, eta soluzio azidoetan bakarrik disolbagarria da. Baldintza alkalinoetan, amina gatzak erraz erreakzionatzen dute alkaliekin amina libreak sortzeko, eta horrek haien disolbagarritasuna murrizten du, eta horrela haien aplikazio-eremua neurri batean mugatzen du.
Gainazal-aktibo kationiko kuaternarioak dira gainazal-aktibo kationiko mota garrantzitsuenak, amina-gatz motakoetatik desberdinak diren propietateak eta prestaketa-metodoak dituzte. Gainazal-aktibo horiek disoluzio azidoetan zein alkalinoetan disolba daitezke, propietate bikain sorta bat dute eta beste gainazal-aktibo motekin bateragarritasun ona dute. Hori dela eta, aplikazio sorta nahiko zabala dute.
Hmota eteroziklikoa
Surfaktante kationikoen molekuletan dauden eraztun heteroziklikoak batez ere nitrogenoa dutenak dira, hala nola morfolina eraztuna, piridina eraztuna, imidazol eraztuna, piperazina eraztuna eta kinolina eraztuna.
3. Sintesia
Gainazal-aktibo kationikoak sintetizatzeko erreakzio nagusia N-alkilazio erreakzioa da. Horien artean, hirugarren mailako aminek alkilatzaileekin erreakzionatzen duten amonio kuaternarioko gatzak sortzeko erreakzioari ere kuaternizazio erreakzioa deitzen zaio.
Alkil amonio kuaternario gatza
Alkil amonio kuaternarioko gatzak amonio kuaternarioko gatz motako gainazal-aktibo kationikoen barietate garrantzitsuenetako bat dira, eta fungizida, zuntz leungarri, mineral flotatzaile, emultsionatzaile, etab. gisa erabili izan dira. Haien ezaugarri estrukturala nitrogeno atomoa lau alkilo talderekin lotuta dagoela da, hau da, amonio ioiaren lau hidrogeno atomoak alkilo taldeek ordezkatzen dituzte. Normalean, alkilo talde horietako bat edo bi baino ez dira kate luzeko hidrokarburo alkilo taldeak, eta gainerako alkilo taldeek karbono atomo bat edo bi dituzte. Haien ezaugarri estrukturalen arabera, hiru sintesi metodo nagusi daude alkil amonio kuaternarioko gatzak lortzeko: goi-mailako alkil haluroen eta behe-mailako aminen arteko erreakzioaren bidez prestatua, goi-mailako alkil aminen eta behe-mailako alkil haluroen erreakzioaren bidez prestatua, eta formaldehido-azido formiko metodoaren bidez prestatua.
Heteroatomoak dituzten amonio kuaternario gatzak
Hemen heteroatomoak dituzten amonio kuaternarioko gatz deritzenek, oro har, beren hidrokarburo-kate hidrofobikoetan O, N eta S bezalako heteroatomoak dituzten amonio kuaternarioko gatzei egiten diete erreferentzia, hau da, beren talde lipofilikoetan amida loturak, eter loturak, ester loturak edo tioeter loturak dituzten gainazal-aktiboei. Amonio kuaternario hidrofiliko katioi taldea eta alkil hidrofobiko taldea amida, ester, eter edo tioeter bezalako taldeen bidez lotuta daudenez, zuzenean lotuta egon beharrean, batzuek amonio kuaternarioko gatz horiei zeharka lotutako gainazal-aktibo kationiko gisa ere aipatzen diete.
Bentzeno eraztunak dituzten amonio kuaternario gatzak
Gainazal-aktibo mota hau bakterizida, apar-sortzaile, hezetzaile eta koloratzaile finkatzaile gisa erabiltzen da batez ere, besteak beste. Sintesi-prozesuan, eraztun aromatikoak sartzeko metodo nagusia bentzil kloruroa alkilatzaile-erreaktibo gisa erabiltzea da, hirugarren mailako aminekin erreakzionatzeko. Bentzil kloruroa toluenoaren albo-kateko klorazio-erreakzio bidez prestatzen da. Bentzeno eraztunean klorazioa saihesteko, erreakzio hau esmaltezko lapiko batean edo beira-estaldurako dorre-erreaktore batean egin behar da.
Heterozikloak dituzten amonio kuaternarioko gatzak
Kuaternario amonio gatz molekuletan dauden eraztun heteroziklikoak batez ere morfolina eraztuna, piperazina eraztuna, piridina eraztuna, kinolina eraztuna eta imidazol eraztuna dira.
Ameategiko gatz mota
Amina gatz motako surfaktante kationikoek hiru kategoria nagusi dituzte batez ere: kate luzeko alkil amina gatzak, bigarren mailako amina gatzak eta hirugarren mailako amina gatzak.
4.Aplikazioa
Gainazal-aktibo kationikoek funtzio onak dituzte, hala nola esterilizazioa, leuntzea,antiestatiko, eta korrosioaren aurkako propietateak, baita emultsionatzaile eta bustitzaile propietate batzuk ere. Fase-transferentzia katalizatzaile gisa ere erabiltzen dira maiz. Hala ere, gainazal-aktibo mota hau gutxitan erabiltzen da detergente gisa bakarrik. Izan ere, substratu askoren gainazalak ur-disoluzioetan, batez ere ur-disoluzio alkalinoetan, normalean karga negatiboa izaten du. Aplikazioan zehar, positiboki kargatutako gainazal-aktiboek substratuaren gainazalean kokatuko dira talde hidrofiloak barrurantz eta talde hidrofoboak kanporantz dituela, substratuaren gainazala hidrofobo bihurtuz, eta hori ez da garbiketa egokia eta eragin negatiboak ere izan ditzake. Gainera, gainazal-aktibo mota honen aplikazio-eremu nagusiak gainazaleko tentsioa murrizteko erabiltzen diren beste gainazal-aktiboetatik desberdinak dira. Horren ordez, haien ezaugarri estrukturalak beste aplikazio berezi batzuetarako erabiltzen dituzte.
Argitaratze data: 2026ko martxoaren 19a