Nedvesítő hatás, követelmény: HLB: 7-9
A nedvesítés az a jelenség, amikor a szilárd felületen adszorbeált gázt egy folyadék kiszorítja. Azokat az anyagokat, amelyek fokozhatják ezt a kiszorítóképességet, nedvesítőszereknek nevezzük. A nedvesítést általában három típusba sorolják: kontakt nedvesítés (tapadásos nedvesítés), bemerítéses nedvesítés (merítéses nedvesítés) és szétterüléses nedvesítés (szétterülés). Ezek közül a szétterülés a nedvesítés legmagasabb színvonalát képviseli, és a szétterülési együtthatót gyakran használják indikátorként a különböző rendszerek közötti nedvesítési teljesítmény értékelésére. Ezenkívül az érintkezési szög is kritérium a nedvesítés minőségének megítélésére. A felületaktív anyagok használhatók a folyékony és szilárd fázisok közötti nedvesítés mértékének szabályozására.
A növényvédőszer-iparban egyes granulált készítmények és porítható porok bizonyos mennyiségű felületaktív anyagot is tartalmaznak. Céljuk a növényvédő szer tapadásának és lerakódásának javítása a célfelületen, a felszabadulás sebességének felgyorsítása és a hatóanyagok szóródási területének kiterjesztése nedves körülmények között, ezáltal fokozva a betegségmegelőzés és -kezelés hatékonyságát.
A kozmetikai iparban a felületaktív anyagok emulgeálószerként működnek, és nélkülözhetetlen összetevői a bőrápolási termékeknek, például krémeknek, testápolóknak, arctisztítóknak és sminklemosóknak.
Micellák és oldódás,követelmények: C > CMC (HLB 13–18)
Az a minimális koncentráció, amelynél a felületaktív molekulák micellákat képeznek. Amikor a koncentráció meghaladja a CMC-értéket, a felületaktív molekulák gömb alakú, pálcikaszerű, lemezes vagy lemezes konfigurációkba rendeződnek.
Az oldódási rendszerek termodinamikai egyensúlyi rendszerek. Minél alacsonyabb a CMC és minél magasabb az asszociációs fok, annál nagyobb a maximális additív koncentráció (MAC). A hőmérséklet oldódásra gyakorolt hatása három aspektusban tükröződik: befolyásolja a micellák képződését, az oldódó anyagok oldhatóságát és maguknak a felületaktív anyagoknak az oldhatóságát. Az ionos felületaktív anyagok oldhatósága meredeken növekszik a hőmérséklet emelkedésével, és azt a hőmérsékletet, amelyen ez a hirtelen emelkedés bekövetkezik, Krafft-pontnak nevezzük. Minél magasabb a Krafft-pont, annál alacsonyabb a kritikus micellakoncentráció.
A polioxietilén nemionos felületaktív anyagok esetében, amikor a hőmérséklet eléri az adott szintet, az oldhatóságuk hirtelen csökken, és kicsapódás következik be, ami az oldat zavarosodásához vezet. Ezt a jelenséget homályosodásnak nevezik, a megfelelő hőmérsékletet pedig ködösödési pontnak. Azonos polioxietilén lánchosszúságú felületaktív anyagok esetén minél hosszabb a szénhidrogénlánc, annál alacsonyabb a ködösödési pont; fordítva, azonos szénhidrogénlánc-hossz esetén minél hosszabb a polioxietilénlánc, annál magasabb a ködösödési pont.
Az apoláris szerves anyagok (pl. a benzol) nagyon rosszul oldódnak vízben. Azonban felületaktív anyagok, például nátrium-oleát hozzáadása jelentősen növelheti a benzol vízben való oldhatóságát – ezt a folyamatot szolubilizációnak nevezik. Az oldódás különbözik a szokásos oldódástól: az oldott benzol nem egyenletesen diszpergálódik a vízmolekulákban, hanem az oleátionok által alkotott micellákba záródik. Röntgendiffrakciós vizsgálatok megerősítették, hogy minden típusú micellák különböző mértékben kitágulnak az oldódás után, míg a teljes oldat kolligatív tulajdonságai nagyrészt változatlanok maradnak.
Ahogy a felületaktív anyagok koncentrációja a vízben növekszik, a felületaktív molekulák felhalmozódnak a folyadék felületén, szorosan illeszkedő, orientált monomolekuláris réteget képezve. A tömbfázisban lévő felesleges molekulák hidrofób csoportjaikkal befelé aggregálódnak, micellákat képezve. A micellaképződés megindításához szükséges minimális koncentrációt kritikus micellakoncentrációnak (CMC) nevezzük. Ennél a koncentrációnál az oldat eltér az ideális viselkedéstől, és a felületi feszültség-koncentráció görbén egy határozott inflexiós pont jelenik meg. A felületaktív anyag koncentrációjának további növelése már nem csökkenti a felületi feszültséget, ehelyett elősegíti a micellák folyamatos növekedését és szaporodását a tömbfázisban.
Amikor a felületaktív molekulák egy oldatban diszpergálódnak és elérnek egy meghatározott koncentrációs küszöbértéket, az egyes monomerekből (ionokból vagy molekulákból) kolloid aggregátumokká, úgynevezett micellákká alakulnak. Ez az átmenet hirtelen változásokat idéz elő az oldat fizikai és kémiai tulajdonságaiban, és az a koncentráció, amelynél ez bekövetkezik, a CMC. A micellák képződésének folyamatát micellizációnak nevezik.
A micellák képződése vizes felületaktív oldatokban koncentrációfüggő folyamat. Rendkívül híg oldatokban a víz és a levegő szinte közvetlenül érintkezik, így a felületi feszültség csak kismértékben csökken, közel marad a tiszta vízéhez, és nagyon kevés felületaktív molekula van diszpergálva a tömbfázisban. Ahogy a felületaktív anyag koncentrációja mérsékelten növekszik, a molekulák gyorsan adszorbeálódnak a víz felszínére, csökkentve a víz és a levegő közötti érintkezési területet, és a felületi feszültség hirtelen csökkenését okozva. Eközben egyes felületaktív molekulák a tömbfázisban hidrofób csoportjaikkal aggregálódnak, kis micellákat képezve.
Ahogy a koncentráció tovább emelkedik, és az oldat eléri a telítési adszorpciót, egy sűrűn elhelyezkedő monomolekuláris film alakul ki a folyadék felületén. Amikor a koncentráció eléri a CMC-t, az oldat felületi feszültsége eléri a minimális értékét. A CMC-n túl a felületaktív anyag koncentrációjának további növelése alig befolyásolja a felületi feszültséget; ehelyett növeli a micellák számát és méretét a tömbfázisban. Az oldatot ezután a micellák uralják, amelyek mikroreaktorként szolgálnak a nanorészecskék szintézisében. A koncentráció folyamatos növelésével a rendszer fokozatosan folyadékkristályos állapotba kerül.
Amikor egy vizes felületaktív oldat koncentrációja eléri a CMC-t (karboxil-metil-metil-izobután) (CMC), a micellák képződése a koncentráció növekedésével egyre hangsúlyosabbá válik. Ezt a felületi feszültség vs. log koncentráció görbéjében (γ–log c görbe) egy inflexiós pont jellemzi, valamint az oldatban nem ideális fizikai és kémiai tulajdonságok megjelenése.
Az ionos felületaktív micellák nagy felületi töltést hordoznak. Az elektrosztatikus vonzás miatt az ellenionok vonzódnak a micella felületéhez, semlegesítve a pozitív és negatív töltések egy részét. Amint azonban a micellák nagy töltésű struktúrákat alkotnak, az ellenionok által képzett ionos atmoszféra lassító ereje jelentősen megnő – ez a tulajdonság kihasználható a nanorészecskék diszpergálhatóságának beállítására. E két okból kifolyólag az oldat ekvivalens vezetőképessége gyorsan csökken a CMC-n túli koncentráció növekedésével, így ez a pont megbízható módszer a felületaktív anyagok kritikus micellakoncentrációjának meghatározására.
Az ionos felületaktív micellák szerkezete jellemzően gömb alakú, három részből áll: egy magból, egy héjból és egy diffúz elektromos kettős rétegből. A mag hidrofób szénhidrogénláncokból áll, hasonlóan a folyékony szénhidrogénekhez, amelyek átmérője körülbelül 1 és 2,8 nm között van. A poláris fejcsoportok melletti metiléncsoportok (-CH₂-) részleges polaritással rendelkeznek, és néhány vízmolekulát megtartanak a mag körül. Így a micellamag tartalmazzajelentős mennyiségű csapdába esett víz, és ezek a -CH₂- csoportok nem integrálódnak teljesen a folyadékszerű szénhidrogén magba, hanem a nem folyékony micellahéj részét képezik.
A micellahéjat micella-víz határfelületnek vagy felületi fázisnak is nevezik. Nem a micellák és a víz közötti makroszkopikus határfelületre utal, hanem a micellák és a monomer vizes felületaktív oldat közötti régióra. Az ionos felületaktív micellák esetében a héjat az elektromos kettős réteg legbelső Stern-rétege (vagy fix adszorpciós rétege) alkotja, amelynek vastagsága körülbelül 0,2-0,3 nm. A héj nemcsak a felületaktív anyagok ionos fejcsoportjait és a kötött ellenionok egy részét tartalmazza, hanem egy hidratációs réteget is, amely ezen ionok hidratációja miatt jön létre. A micellahéj nem sima felületű, hanem egy „érdes” határfelület, amely a felületaktív monomer molekulák hőmozgása által okozott fluktuációk eredménye.
Nemvizes (olaj alapú) közegekben, ahol az olajmolekulák dominálnak, a felületaktív anyagok hidrofil csoportjai befelé aggregálódnak, poláris magot képezve, míg a hidrofób szénhidrogénláncok alkotják a micella külső héját. Az ilyen típusú micella fordított szerkezetű a hagyományos vizes micellákhoz képest, ezért fordított micellának nevezik; ezzel szemben a vízben képződő micellákat normál micelláknak nevezzük. A 4. ábra a felületaktív anyagok által nem vizes oldatokban képzett fordított micellák sematikus modelljét mutatja. Az utóbbi években a fordított micellákat széles körben alkalmazzák nanoskálájú gyógyszerhordozók szintézisében és előállításában, különösen hidrofil gyógyszerek kapszulázására.
Közzététel ideje: 2025. dec. 26.