اثر خیس کنندگی، مورد نیاز: HLB: 7-9
ترشوندگی به پدیدهای گفته میشود که در آن گاز جذبشده روی یک سطح جامد توسط یک مایع جابجا میشود. موادی که میتوانند این ظرفیت جابجایی را افزایش دهند، عوامل ترشونده نامیده میشوند. ترشوندگی عموماً به سه نوع طبقهبندی میشود: ترشوندگی تماسی (ترشوندگی چسبندگی)، ترشوندگی غوطهوری (ترشوندگی غوطهوری) و ترشوندگی پخشی (پخششوندگی). در میان این موارد، پخششوندگی بالاترین استاندارد ترشوندگی را نشان میدهد و ضریب پخش اغلب به عنوان شاخصی برای ارزیابی عملکرد ترشوندگی بین سیستمهای مختلف استفاده میشود. علاوه بر این، زاویه تماس نیز معیاری برای قضاوت در مورد کیفیت ترشوندگی است. از سورفکتانتها میتوان برای کنترل درجه ترشوندگی بین فازهای مایع و جامد استفاده کرد.
در صنعت آفتکشها، برخی از فرمولاسیونهای دانهای و پودرهای قابل پاشش نیز حاوی مقداری سورفکتانت هستند. هدف آنها بهبود چسبندگی و میزان رسوب آفتکش روی سطح هدف، تسریع سرعت آزادسازی و گسترش ناحیه پخش مواد مؤثر در شرایط مرطوب است که در نتیجه اثربخشی پیشگیری و درمان بیماری را افزایش میدهد.
در صنعت لوازم آرایشی، سورفکتانتها به عنوان امولسیفایر عمل میکنند و اجزای ضروری در محصولات مراقبت از پوست مانند کرمها، لوسیونها، پاککنندههای صورت و پاککنندههای آرایش هستند.
میسلها و انحلالپذیری,الزامات: C > CMC (HLB 13–18)
حداقل غلظتی که در آن مولکولهای سورفکتانت برای تشکیل میسل به هم متصل میشوند. وقتی غلظت از مقدار CMC بیشتر شود، مولکولهای سورفکتانت خود را به صورت ساختارهایی مانند کروی، میلهای، لایهای یا صفحهای آرایش میدهند.
سیستمهای انحلال، سیستمهای تعادل ترمودینامیکی هستند. هرچه CMC کمتر و درجهی اتصال بیشتر باشد، حداکثر غلظت افزودنی (MAC) بیشتر است. تأثیر دما بر انحلال از سه جنبه منعکس میشود: بر تشکیل میسل، حلالیت مواد حلشونده و حلالیت خود سورفکتانتها تأثیر میگذارد. برای سورفکتانتهای یونی، حلالیت آنها با افزایش دما به شدت افزایش مییابد و دمایی که در آن این افزایش ناگهانی رخ میدهد، نقطهی کرافت نامیده میشود. هرچه نقطهی کرافت بالاتر باشد، غلظت بحرانی میسل کمتر است.
برای سورفکتانتهای غیر یونی پلیاکسیاتیلن، وقتی دما تا حد معینی افزایش مییابد، حلالیت آنها به شدت کاهش مییابد و رسوب رخ میدهد که باعث کدر شدن محلول میشود. این پدیده به عنوان کدر شدن شناخته میشود و دمای مربوطه نقطه ابری شدن نامیده میشود. برای سورفکتانتهایی با طول زنجیره پلیاکسیاتیلن یکسان، هر چه زنجیره هیدروکربنی بلندتر باشد، نقطه ابری شدن پایینتر است؛ برعکس، با طول زنجیره هیدروکربنی یکسان، هر چه زنجیره پلیاکسیاتیلن بلندتر باشد، نقطه ابری شدن بالاتر است.
مواد آلی غیرقطبی (مثلاً بنزن) حلالیت بسیار کمی در آب دارند. با این حال، افزودن سورفکتانتهایی مانند اولئات سدیم میتواند حلالیت بنزن در آب را به طور قابل توجهی افزایش دهد - فرآیندی که به آن انحلالپذیری میگویند. انحلالپذیری با انحلال معمولی متفاوت است: بنزن محلول به طور یکنواخت در مولکولهای آب پراکنده نمیشود، بلکه در میسلهای تشکیل شده توسط یونهای اولئات به دام میافتد. مطالعات پراش اشعه ایکس تأیید کرده است که همه انواع میسلها پس از انحلالپذیری به درجات مختلفی گسترش مییابند، در حالی که خواص کولیگاتیو محلول کلی تا حد زیادی بدون تغییر باقی میماند.
با افزایش غلظت سورفکتانتها در آب، مولکولهای سورفکتانت روی سطح مایع جمع میشوند تا یک لایه تکمولکولی فشرده و جهتدار تشکیل دهند. مولکولهای اضافی در فاز تودهای با گروههای آبگریز خود که به سمت داخل هستند، جمع میشوند و میسلها را تشکیل میدهند. حداقل غلظت مورد نیاز برای شروع تشکیل میسل، غلظت بحرانی میسل (CMC) تعریف میشود. در این غلظت، محلول از رفتار ایدهآل منحرف میشود و یک نقطه عطف مشخص در منحنی کشش سطحی در برابر غلظت ظاهر میشود. افزایش بیشتر غلظت سورفکتانت دیگر کشش سطحی را کاهش نمیدهد. در عوض، رشد و تکثیر مداوم میسلها را در فاز تودهای افزایش میدهد.
وقتی مولکولهای سورفکتانت در محلول پراکنده میشوند و به آستانه غلظت خاصی میرسند، از مونومرهای منفرد (یونها یا مولکولها) به تودههای کلوئیدی به نام میسل تبدیل میشوند. این انتقال باعث تغییرات ناگهانی در خواص فیزیکی و شیمیایی محلول میشود و غلظتی که در آن این اتفاق میافتد، CMC است. فرآیند تشکیل میسل به عنوان میسلیزاسیون شناخته میشود.
تشکیل میسلها در محلولهای آبی سورفکتانت، فرآیندی وابسته به غلظت است. در محلولهای بسیار رقیق، آب و هوا تقریباً در تماس مستقیم هستند، بنابراین کشش سطحی تنها اندکی کاهش مییابد و نزدیک به کشش سطحی آب خالص باقی میماند و تعداد بسیار کمی از مولکولهای سورفکتانت در فاز تودهای پراکنده میشوند. با افزایش متوسط غلظت سورفکتانت، مولکولها به سرعت روی سطح آب جذب میشوند و سطح تماس بین آب و هوا را کاهش میدهند و باعث افت شدید کشش سطحی میشوند. در همین حال، برخی از مولکولهای سورفکتانت در فاز تودهای با گروههای آبگریز خود در یک راستا جمع میشوند و میسلهای کوچکی را تشکیل میدهند.
با افزایش غلظت و رسیدن محلول به جذب اشباع، یک لایه تک مولکولی متراکم روی سطح مایع تشکیل میشود. هنگامی که غلظت به CMC میرسد، کشش سطحی محلول به حداقل مقدار خود میرسد. فراتر از CMC، افزایش بیشتر غلظت سورفکتانت به سختی بر کشش سطحی تأثیر میگذارد؛ در عوض، تعداد و اندازه میسلها را در فاز تودهای افزایش میدهد. سپس محلول تحت سلطه میسلها قرار میگیرد که به عنوان میکروراکتور در سنتز نانوپودرها عمل میکنند. با افزایش مداوم غلظت، سیستم به تدریج به حالت کریستال مایع منتقل میشود.
وقتی غلظت یک محلول سورفکتانت آبی به CMC میرسد، تشکیل میسلها با افزایش غلظت برجسته میشود. این امر با یک نقطه عطف در منحنی کشش سطحی در برابر لگاریتم غلظت (منحنی γ-log c) همراه با ظهور خواص فیزیکی و شیمیایی غیر ایدهآل در محلول مشخص میشود.
میسلهای سورفکتانت یونی بارهای سطحی بالایی دارند. به دلیل جاذبه الکترواستاتیکی، یونهای مخالف به سطح میسل جذب میشوند و بخشی از بارهای مثبت و منفی را خنثی میکنند. با این حال، هنگامی که میسلها ساختارهای با بار بالا تشکیل میدهند، نیروی بازدارنده جو یونی تشکیل شده توسط یونهای مخالف به طور قابل توجهی افزایش مییابد - خاصیتی که میتواند برای تنظیم پراکندگی نانوپودرها مورد استفاده قرار گیرد. به این دو دلیل، رسانایی معادل محلول با افزایش غلظت فراتر از CMC به سرعت کاهش مییابد و این نکته را به روشی قابل اعتماد برای تعیین غلظت بحرانی میسل سورفکتانتها تبدیل میکند.
ساختار میسلهای سورفکتانت یونی معمولاً کروی است و از سه بخش تشکیل شده است: یک هسته، یک پوسته و یک لایه دوگانه الکتریکی پراکنده. هسته از زنجیرههای هیدروکربنی آبگریز، مشابه هیدروکربنهای مایع، با قطری تقریباً بین 1 تا 2.8 نانومتر تشکیل شده است. گروههای متیلن (-CH₂-) مجاور گروههای سر قطبی، قطبیت جزئی دارند و برخی از مولکولهای آب را در اطراف هسته حفظ میکنند. بنابراین، هسته میسل حاویمقدار قابل توجهی آب به دام افتاده، و این گروههای -CH₂- به طور کامل در هسته هیدروکربنی مایع مانند ادغام نشدهاند، بلکه در عوض بخشی از پوسته میسل غیرمایع را تشکیل میدهند.
پوسته میسل همچنین به عنوان رابط میسل-آب یا فاز سطحی شناخته میشود. این به رابط ماکروسکوپی بین میسلها و آب اشاره ندارد، بلکه به ناحیه بین میسلها و محلول آبی مونومری سورفکتانت اشاره دارد. برای میسلهای سورفکتانت یونی، پوسته توسط داخلیترین لایه استرن (یا لایه جذب ثابت) لایه دوگانه الکتریکی، با ضخامت حدود 0.2 تا 0.3 نانومتر تشکیل میشود. این پوسته نه تنها شامل گروههای سر یونی سورفکتانتها و بخشی از یونهای مخالف متصل است، بلکه یک لایه هیدراتاسیون به دلیل هیدراتاسیون این یونها نیز دارد. پوسته میسل یک سطح صاف نیست، بلکه یک رابط "خشن" است که در نتیجه نوسانات ناشی از حرکت حرارتی مولکولهای مونومر سورفکتانت ایجاد میشود.
در محیطهای غیرآبی (روغنی)، که مولکولهای روغن غالب هستند، گروههای آبدوست سورفکتانتها به سمت داخل جمع میشوند تا یک هسته قطبی تشکیل دهند، در حالی که زنجیرههای هیدروکربنی آبگریز، پوسته بیرونی میسل را تشکیل میدهند. این نوع میسل در مقایسه با میسلهای آبی معمولی، ساختار معکوسی دارد و بنابراین میسل معکوس نامیده میشود. در مقابل، میسلهایی که در آب تشکیل میشوند، میسلهای معمولی نامیده میشوند. شکل 4 یک مدل شماتیک از میسلهای معکوس تشکیل شده توسط سورفکتانتها در محلولهای غیرآبی را نشان میدهد. در سالهای اخیر، میسلهای معکوس به طور گسترده در سنتز و تهیه حاملهای دارویی در مقیاس نانو، به ویژه برای کپسوله کردن داروهای آبدوست، مورد استفاده قرار گرفتهاند.
زمان ارسال: ۲۶ دسامبر ۲۰۲۵