Ылғалдандыру әсері, талап: HLB: 7-9
Ылғалдану қатты бетке адсорбцияланған газдың сұйықтықпен ығыстырылуы құбылысы ретінде анықталады. Бұл ығысу қабілетін арттыра алатын заттар ылғалдандырғыштар деп аталады. Ылғалдану әдетте үш түрге бөлінеді: жанасу арқылы ылғалдану (адгезиялық ылғалдану), батыру арқылы ылғалдану (батыру арқылы ылғалдану) және жайылу арқылы ылғалдану (жайылу). Олардың ішінде жайылу ылғалданудың ең жоғары стандартын білдіреді, ал жайылу коэффициенті көбінесе әртүрлі жүйелер арасындағы ылғалдану өнімділігін бағалау үшін индикатор ретінде қолданылады. Сонымен қатар, жанасу бұрышы ылғалдану сапасын бағалаудың критерийі болып табылады. Беттік белсенді заттарды сұйық және қатты фазалар арасындағы ылғалдану дәрежесін бақылау үшін пайдалануға болады.
Пестицидтер өнеркәсібінде кейбір түйіршікті құрамдар мен шаңға төзімді ұнтақтардың құрамында белгілі бір мөлшерде беттік белсенді заттар бар. Олардың мақсаты - пестицидтің нысана бетіндегі адгезиясын және тұну мөлшерін жақсарту, бөліну жылдамдығын арттыру және ылғалды жағдайда белсенді ингредиенттердің таралу аймағын кеңейту, осылайша аурулардың алдын алу және емдеу тиімділігін арттыру.
Косметика өнеркәсібінде беттік белсенді заттар эмульгаторлар ретінде әрекет етеді және кремдер, лосьондар, бет тазартқыштар және макияжды кетіргіштер сияқты тері күтімі өнімдерінің ажырамас құрамдас бөлігі болып табылады.
Мицеллалар және ерігіштік,талаптар: C > CMC (HLB 13–18)
Беттік-белсенді зат молекулаларының мицелла түзу үшін бірігетін ең төменгі концентрациясы. Концентрациясы CMC мәнінен асып кеткенде, беттік-белсенді зат молекулалары сфералық, таяқша тәрізді, пластина тәрізді немесе пластина тәрізді конфигурациялар сияқты құрылымдарға орналасады.
Еріту жүйелері термодинамикалық тепе-теңдік жүйелері болып табылады. CMC неғұрлым төмен және ассоциация дәрежесі неғұрлым жоғары болса, ең жоғары аддитивті концентрация (MAC) соғұрлым жоғары болады. Температураның ерігіштікке әсері үш аспектіде көрінеді: ол мицелла түзілуіне, ерігіш заттардың ерігіштігіне және беттік белсенді заттардың өздерінің ерігіштігіне әсер етеді. Иондық беттік белсенді заттар үшін олардың ерігіштігі температураның жоғарылауымен күрт артады, ал бұл кенеттен арту болатын температура Крафт нүктесі деп аталады. Крафт нүктесі неғұрлым жоғары болса, мицелланың критикалық концентрациясы соғұрлым төмен болады.
Полиоксиэтиленді бейиондық беттік белсенді заттар үшін температура белгілі бір деңгейге көтерілгенде, олардың ерігіштігі күрт төмендейді және тұнба пайда болады, бұл ерітіндінің лайлануына әкеледі. Бұл құбылыс бұлттылық деп аталады, ал сәйкес температура бұлттылық нүктесі деп аталады. Полиоксиэтилен тізбегінің ұзындығы бірдей беттік белсенді заттар үшін көмірсутек тізбегі неғұрлым ұзын болса, бұлттылық нүктесі соғұрлым төмен болады; керісінше, көмірсутек тізбегінің ұзындығы бірдей болған сайын, полиоксиэтилен тізбегі неғұрлым ұзын болса, бұлттылық нүктесі соғұрлым жоғары болады.
Полярлы емес органикалық заттардың (мысалы, бензолдың) суда ерігіштігі өте төмен. Дегенмен, натрий олеаты сияқты беттік белсенді заттарды қосу бензолдың судағы ерігіштігін айтарлықтай арттыра алады - бұл процесс ерігіштік деп аталады. Ерігіштік қарапайым ерігіштіктен ерекшеленеді: ерігіштік бензол су молекулаларында біркелкі таралмайды, бірақ олеат иондары түзген мицеллалардың ішінде қалады. Рентгендік дифракциялық зерттеулер барлық мицелла түрлері ерігіштіктен кейін әртүрлі дәрежеде кеңейетінін, ал жалпы ерітіндінің коллигативті қасиеттері негізінен өзгеріссіз қалатынын растады.
Судағы беттік белсенді заттардың концентрациясы артқан сайын, беттік белсенді зат молекулалары сұйық бетінде жиналып, тығыз орналасқан, бағытталған мономолекулалық қабат түзеді. Көлемдік фазадағы артық молекулалар гидрофобты топтары ішке қаратып агрегацияланып, мицелла түзеді. Мицелла түзілуін бастау үшін қажетті ең аз концентрация мицелланың критикалық концентрациясы (ККК) ретінде анықталады. Бұл концентрацияда ерітінді идеалды мінез-құлықтан ауытқиды және беттік керілу мен концентрация қисығында айқын иілу нүктесі пайда болады. Беттік белсенді зат концентрациясын одан әрі арттыру беттік керілуді төмендетпейді; керісінше, ол көлемдік фазада мицеллалардың үздіксіз өсуі мен көбеюіне ықпал етеді.
Беттік белсенді зат молекулалары ерітіндіде ыдырап, белгілі бір концентрация шегіне жеткенде, олар жеке мономерлерден (иондар немесе молекулалар) мицеллалар деп аталатын коллоидты агрегаттарға бірігеді. Бұл ауысу ерітіндінің физикалық және химиялық қасиеттерінің күрт өзгеруін тудырады, ал бұл кезде болатын концентрация - CMC. Мицелла түзілу процесі мицелляция деп аталады.
Сулы беттік белсенді заттар ерітінділерінде мицеллалардың түзілуі концентрацияға тәуелді процесс болып табылады. Өте сұйылтылған ерітінділерде су мен ауа тікелей жанасып тұрады, сондықтан беттік керілу шамалы ғана төмендейді, таза судың керілуіне жақын болып қалады, беттік белсенді зат молекулалары өте аз, негізгі фазада шашыраңқы болады. Беттік белсенді зат концентрациясы орташа артқан сайын, молекулалар су бетіне тез адсорбцияланады, бұл су мен ауа арасындағы жанасу аймағын азайтып, беттік керілудің күрт төмендеуіне әкеледі. Сонымен қатар, негізгі фазадағы кейбір беттік белсенді зат молекулалары гидрофобты топтары бір-біріне сәйкес келіп, кіші мицеллалар түзеді.
Концентрация жоғарылай берген сайын және ерітінді қанығу адсорбциясына жеткенде, сұйықтық бетінде тығыз орналасқан мономолекулалық қабықша пайда болады. Концентрация CMC-ге жеткенде, ерітіндінің беттік керілуі ең төменгі мәнге жетеді. CMC-ден тыс беттік белсенді зат концентрациясын одан әрі арттыру беттік керілуге еш әсер етпейді; керісінше, ол көлемдік фазадағы мицеллалардың саны мен өлшемін арттырады. Содан кейін ерітіндіде нанопұнтақтарды синтездеуде микрореакторлар ретінде қызмет ететін мицеллалар басым болады. Концентрацияның үздіксіз жоғарылауымен жүйе біртіндеп сұйық кристалды күйге ауысады.
Сулы беттік белсенді зат ерітіндісінің концентрациясы CMC-ге жеткенде, концентрацияның артуымен мицеллалардың түзілуі айқын көрінеді. Бұл беттік керілу мен логарифмдік концентрация қисығындағы (γ–log c қисығы) иілу нүктесімен, сондай-ақ ерітіндіде идеалды емес физикалық және химиялық қасиеттердің пайда болуымен сипатталады.
Иондық беттік белсенді зат мицеллалары жоғары беттік зарядтарды тасымалдайды. Электростатикалық тартылыстың арқасында қарсы иондар мицелла бетіне тартылып, оң және теріс зарядтардың бір бөлігін бейтараптандырады. Дегенмен, мицеллалар жоғары зарядталған құрылымдарды құрғаннан кейін, қарсы иондар түзген иондық атмосфераның баяулату күші айтарлықтай артады - бұл қасиетті наноқұнтақтардың дисперстілігін реттеу үшін пайдалануға болады. Осы екі себепке байланысты ерітіндінің эквивалентті өткізгіштігі CMC шегінен тыс концентрацияның артуымен тез төмендейді, бұл мәселені беттік белсенді заттардың критикалық мицелла концентрациясын анықтаудың сенімді әдісіне айналдырады.
Иондық беттік белсенді зат мицеллаларының құрылымы әдетте сфералық болып келеді, үш бөліктен тұрады: өзек, қабық және диффузиялық қос электрлік қабат. Өзек сұйық көмірсутектерге ұқсас гидрофобты көмірсутек тізбектерінен тұрады, диаметрі шамамен 1-ден 2,8 нм-ге дейін. Полярлық бас топтарына жақын орналасқан метилен топтары (-CH₂-) ішінара полярлыққа ие, өзек айналасында кейбір су молекулаларын сақтайды. Осылайша, мицелла өзегі құрамындаайтарлықтай мөлшерде тұншыққан суды сақтайды, және бұл -CH2- топтары сұйық тәрізді көмірсутек өзегіне толық интеграцияланбаған, керісінше сұйық емес мицелла қабығының бір бөлігін құрайды.
Мицелла қабығы мицелла-су шекарасы немесе беттік фаза деп те аталады. Ол мицеллалар мен су арасындағы макроскопиялық шекараны емес, мицеллалар мен мономерлі сулы беттік белсенді зат ерітіндісі арасындағы аймақты білдіреді. Иондық беттік белсенді зат мицеллалары үшін қабық электрлік қос қабаттың ең ішкі Стерн қабатынан (немесе бекітілген адсорбциялық қабатынан) тұрады, оның қалыңдығы шамамен 0,2-ден 0,3 нм-ге дейін. Қабықта тек беттік белсенді заттардың иондық бас топтары және байланысқан қарсы иондардың бір бөлігі ғана емес, сонымен қатар осы иондардың гидратациясына байланысты гидратация қабаты да бар. Мицелла қабығы тегіс бет емес, керісінше беттік белсенді зат мономер молекулаларының жылулық қозғалысынан туындаған ауытқулардың нәтижесі болып табылатын «кедір-бұдырлы» шекара болып табылады.
Мұнай молекулалары басым болатын сусыз (мұнай негізіндегі) ортада беттік белсенді заттардың гидрофильді топтары ішке қарай бірігіп, полярлық өзек түзеді, ал гидрофобты көмірсутек тізбектері мицелланың сыртқы қабығын құрайды. Мицелланың бұл түрі кәдімгі сулы мицеллалармен салыстырғанда кері құрылымға ие және сондықтан кері мицелла деп аталады; керісінше, суда түзілген мицеллалар қалыпты мицеллалар деп аталады. 4-суретте сусыз ерітінділерде беттік белсенді заттармен түзілген кері мицеллалардың схемалық моделі көрсетілген. Соңғы жылдары кері мицеллалар наноөлшемді дәрілік тасымалдаушыларды синтездеу және дайындауда, әсіресе гидрофильді дәрілік заттарды капсулалау үшін кеңінен қолданылуда.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 26 желтоқсан