Rakáhrif, krafa: HLB: 7-9
Rakamyndun er skilgreind sem fyrirbæri þar sem gas sem hefur verið aðsogað á föstu yfirborði er ryðjað út af vökva. Efni sem geta aukið þessa flutningsgetu eru kölluð rakaefni. Rakamyndun er almennt flokkuð í þrjár gerðir: snertirakningu (viðloðunarrakningu), dýfingarrakningu (dýfingarrakningu) og dreifingarrakningu (dreifingu). Meðal þessara er dreifing hæsta staðall rakamyndunar og dreifistuðullinn er oft notaður sem vísbending til að meta rakamyndun milli mismunandi kerfa. Að auki er snertihornið einnig viðmið til að meta gæði rakamyndunar. Yfirborðsefni er hægt að nota til að stjórna rakastigi milli vökva- og fastra fasa.
Í skordýraeitursiðnaðinum innihalda sumar kornblöndur og rykkennt duft einnig ákveðið magn af yfirborðsvirkum efnum. Tilgangur þeirra er að bæta viðloðun og útfellingu skordýraeitursins á markflötinn, flýta fyrir losunarhraða og auka dreifingarsvæði virku innihaldsefnanna við raka aðstæður og þar með auka virkni sjúkdómsvarna og meðferðar.
Í snyrtivöruiðnaðinum virka yfirborðsvirk efni sem ýruefni og eru ómissandi íhlutir í húðvörum eins og kremum, húðmjólk, andlitshreinsiefnum og farðahreinsiefnum.
Mísellur og uppleysni,kröfur: C > CMC (HLB 13–18)
Lágmarksþéttni yfirborðsvirkra sameinda þar sem þeir tengjast og mynda mísellur. Þegar styrkurinn fer yfir CMC gildið raða yfirborðsvirku sameindirnar sér í strúktúra eins og kúlulaga, stönglaga, laglaga eða plötulaga form.
Leysnikerfi eru varmafræðileg jafnvægiskerfi. Því lægra sem CMC er og því hærra sem tengslastigið er, því meiri er hámarksstyrkur aukefnis (MAC). Áhrif hitastigs á leysni endurspeglast í þremur þáttum: það hefur áhrif á myndun mísella, leysni leysanlegra efna og leysni yfirborðsvirkra efna sjálfra. Fyrir jónísk yfirborðsvirk efni eykst leysni þeirra hratt með hækkandi hitastigi og hitastigið þar sem þessi skyndilega aukning á sér stað kallast Krafft-punkturinn. Því hærri sem Krafft-punkturinn er, því lægri er mikilvægur mísellustyrkur.
Fyrir ójónísk yfirborðsvirk efni úr pólýoxýetýleni, þegar hitastigið hækkar upp í ákveðið stig, lækkar leysni þeirra skarpt og úrkoma á sér stað, sem veldur því að lausnin verður gruggug. Þetta fyrirbæri er þekkt sem skýjun og samsvarandi hitastig kallast skýjunarpunktur. Fyrir yfirborðsvirk efni með sömu pólýoxýetýlen keðjulengd, því lengri sem kolvetniskeðjan er, því lægri er skýjunarpunkturinn; öfugt, með sömu kolvetniskeðjulengd, því lengri sem pólýoxýetýlen keðjan er, því hærri er skýjunarpunkturinn.
Óskautuð lífræn efni (t.d. bensen) hafa mjög litla leysni í vatni. Hins vegar getur viðbót yfirborðsvirkra efna eins og natríumóleats aukið leysni bensen í vatni verulega - ferli sem kallast upplausn. Upplausn er frábrugðin venjulegri upplausn: uppleyst bensen dreifist ekki jafnt í vatnssameindum heldur er það fast í mísellum sem myndast af óleatjónum. Röntgengeislunarrannsóknir hafa staðfest að allar gerðir mísella þenjast út í mismunandi mæli eftir upplausn, en samrunaeiginleikar heildarlausnarinnar eru að mestu leyti óbreyttir.
Þegar styrkur yfirborðsvirkra efna í vatni eykst safnast yfirborðsvirku sameindir fyrir á vökvayfirborðinu og mynda þéttpakkað, einsameindalag. Umfram sameindir í meginfasanum safnast saman með vatnsfælnum hópum sínum inn á við og mynda mísellur. Lágmarksstyrkurinn sem þarf til að hefja mísellumyndun er skilgreindur sem gagnrýninn mísellustyrkur (CMC). Við þennan styrk frávikur lausnin frá kjörhegðun og greinilegur beygjupunktur birtist á yfirborðsspennu- miðað við styrkferilinn. Frekari aukning á styrk yfirborðsvirkra efna mun ekki lengur draga úr yfirborðsspennunni; í staðinn mun það stuðla að stöðugum vexti og fjölgun mísella í meginfasanum.
Þegar yfirborðsvirk efnissameindir dreifast í lausn og ná ákveðnu styrkþröskuldi, tengjast þær frá einstökum einliðum (jónum eða sameindum) í kolloidal agnir sem kallast mísellur. Þessi umbreyting veldur skyndilegum breytingum á eðlis- og efnafræðilegum eiginleikum lausnarinnar og styrkurinn sem þetta gerist við er CMC. Ferlið við mísellumyndun er kallað mísellumyndun.
Myndun mísellu í vatnskenndum lausnum af yfirborðsvirkum efnum er styrkháð ferli. Í mjög þynntum lausnum eru vatn og loft nánast í beinni snertingu, þannig að yfirborðsspennan minnkar aðeins lítillega og helst nálægt þeirri sem er í hreinu vatni, með mjög fáum yfirborðsvirkum sameindum dreifðum í meginfasanum. Þegar styrkur yfirborðsvirka efnisins eykst lítillega, adsorbera sameindirnar hratt á vatnsyfirborðið, sem minnkar snertiflatarmálið milli vatns og lofts og veldur skyndilegri lækkun á yfirborðsspennu. Á sama tíma safnast sumar yfirborðsvirku sameindir í meginfasanum saman með vatnsfælnum hópum sínum og mynda litlar mísellur.
Þegar styrkurinn heldur áfram að hækka og lausnin nær mettunaraðsogi myndast þéttpakkað einsameindahimna á vökvayfirborðinu. Þegar styrkurinn nær CMC nær yfirborðsspenna lausnarinnar lágmarki sínu. Handan við CMC hefur frekari aukning á styrk yfirborðsvirka efnisins lítil áhrif á yfirborðsspennuna; í staðinn eykur hún fjölda og stærð mísella í meginfasanum. Lausnin er þá ríkjandi af mísellum, sem þjóna sem örhvarfefni við myndun nanódufts. Með áframhaldandi styrkaukningu breytist kerfið smám saman í fljótandi kristallað ástand.
Þegar styrkur vatnskenndrar yfirborðsvirkrar lausnar nær CMC verður myndun mísellu áberandi með aukinni styrk. Þetta einkennist af beygjupunkti í yfirborðsspennu- miðað við log styrkferilinn (γ–log c ferill), ásamt tilkomu ófullkominna eðlis- og efnafræðilegra eiginleika í lausninni.
Jónískar yfirborðsvirkar mísellur bera mikla yfirborðshleðslu. Vegna rafstöðueiginleika laðast mótjónir að yfirborði mísellunnar og hlutleysa hluta af jákvæðu og neikvæðu hleðslunum. Hins vegar, þegar mísellurnar mynda mjög hlaðnar strúktúrar, eykst seinkunarkraftur jóníska andrúmsloftsins sem mótjónirnar mynda verulega - eiginleiki sem hægt er að nýta til að aðlaga dreifanleika nanódufts. Af þessum tveimur ástæðum minnkar jafngildisleiðni lausnarinnar hratt með aukinni styrk umfram CMC, sem gerir þetta atriði að áreiðanlegri aðferð til að ákvarða mikilvægan mísellustyrk yfirborðsvirkra efna.
Uppbygging jónískra yfirborðsvirkra mísellu er yfirleitt kúlulaga og samanstendur af þremur hlutum: kjarna, skel og dreifðu raflagi. Kjarninn er samsettur úr vatnsfælnum kolvetniskeðjum, svipað og fljótandi kolvetni, með þvermál á bilinu um það bil 1 til 2,8 nm. Metýlenhóparnir (-CH₂-) sem liggja að pólhópunum eru með hlutapólun og halda eftir nokkrum vatnssameindum í kringum kjarnann. Þannig inniheldur mísellukjarninn...er töluvert magn af föstu vatni og þessir -CH₂- hópar eru ekki að fullu samþættir vökvakennda kolvetniskjarnanum heldur mynda þeir hluta af ómýselluhjúpnum.
Míselluskelin er einnig þekkt sem mísellu-vatnsviðmót eða yfirborðsfasi. Hún vísar ekki til hins makróskópa viðmóts milli mísellu og vatns heldur svæðið milli mísellu og vatnskenndrar einliðalausnar yfirborðsefnisins. Fyrir jónískar yfirborðsefnismísellur er skelin mynduð af innsta Stern-laginu (eða föstu aðsogslagi) rafseggjalagsins, með þykkt upp á um 0,2 til 0,3 nm. Skelin inniheldur ekki aðeins jóníska höfuðhópa yfirborðsefnisins og hluta af bundnum mótjónum heldur einnig vökvunarlag vegna vökvunar þessara jóna. Míselluskelin er ekki slétt yfirborð heldur „gróft“ viðmót, afleiðing af sveiflum af völdum varmahreyfingar einliða yfirborðsefnisins.
Í vatnslausum (olíubundnum) miðlum, þar sem olíusameindir eru ríkjandi, safnast vatnssæknu hóparnir af yfirborðsvirku efnum saman inn á við og mynda skautkjarna, en vatnsfælnu kolvetneskeðjurnar mynda ytri skel mísellunnar. Þessi tegund mísellu hefur öfuga byggingu samanborið við hefðbundnar vatnskenndar mísellur og er því kölluð öfug mísella; mísellur sem myndast í vatni eru hins vegar kallaðar venjulegar mísellur. Mynd 4 sýnir skýringarmynd af öfugum mísellum sem myndast af yfirborðsvirkum efnum í vatnslausum lausnum. Á undanförnum árum hafa öfug mísellur verið mikið notaðar við myndun og undirbúning lyfjaflutningsaðila á nanóskala, sérstaklega til að innhylja vatnssækin lyf.
Birtingartími: 26. des. 2025