Effectus madefaciens, requisitum: HLB: 7-9
Humectatio definitur ut phaenomenon quo gas in superficie solida adsorptum a liquido expellitur. Substantiae quae hanc facultatem expelli augere possunt agentes humectantes appellantur. Humectatio plerumque in tres typos dividitur: humectatio per contactum (humectatio adhaesiva), humectatio per immersionem (humectatio immersiva), et humectatio per diffusionem (humectatio dispersa). Inter has, dispersio summum humectationis gradum repraesentat, et coefficiens dispersionis saepe ut index ad aestimandam efficaciam humectationis inter diversa systemata adhibetur. Praeterea, angulus contactus etiam criterium est ad iudicandam qualitatem humectationis. Tensioactiva adhiberi possunt ad gradum humectationis inter phases liquidam et solidam moderandum.
In industria pesticidarum, nonnullae formulae granulares et pulveres pulverulentos etiam certam quantitatem tensides continent. Propositum eorum est adhaesionem et depositionem quantitatis pesticidae in superficie scopo augere, celeritatem emissionis accelerare et aream diffusionis ingredientium activorum sub condicionibus humidis dilatare, ita efficaciam praeventionis et curationis morborum augere.
In industria cosmetica, surfactantes ut emulsores funguntur et partes indispensabiles sunt in productis curae cutis, ut cremis, lotionibus, purgatoribus facialibus et removentibus fucorum.
Micellae et Solubilizatio,requisita: C > CMC (HLB 13–18)
Minima concentratio qua moleculae surfactantes consociantur ad micellas formandas. Cum concentratio valorem CMC excedit, moleculae surfactantes se in structuras sicut sphaericas, virgales, lamellares, vel laminales disponunt.
Systema solubilizationis sunt systemata aequilibrii thermodynamici. Quo minor CMC et quo maior gradus associationis, eo maior maxima concentratio additiva (MAC). Effectus temperaturae in solubilizationem tribus aspectibus reflectitur: formationem micellarum, solubilitatem solubilizatorum, et solubilitatem ipsorum surfactantium afficit. Pro surfactantibus ionicis, solubilitas eorum acriter augetur cum temperatura crescente, et temperatura ad quam hoc subitum incrementum fit punctum Krafft appellatur. Quo altior punctum Krafft, eo minor concentratio micellarum critica.
In surfactantibus polyoxyaethylenicis nonionicis, cum temperatura ad certum gradum ascendit, solubilitas eorum acriter decrescit et praecipitatio fit, quae solutionem turbidam reddit. Hoc phaenomenon "nebulositas" appellatur, et temperatura correspondens "punctum nebulositatis" appellatur. In surfactantibus cum eadem longitudine catenae polyoxyaethylenicae, quo longior catena hydrocarbonica, eo inferius punctum nebulositatis; contra, cum eadem longitudine catenae hydrocarbonicae, quo longior catena polyoxyaethylenica, eo altior punctum nebulositatis.
Substantiae organicae non polares (e.g., benzenum) solubilitatem in aqua valde humilem habent. Attamen, additio surfactantium, ut oleatum natrii, solubilitatem benzeni in aqua significanter augere potest—processus qui solubilizatio appellatur. Solubilizatio a dissolutione ordinaria distinguitur: benzenum solubilizatum non uniformiter in moleculis aquae dispergitur, sed intra micellas ab ionibus oleatis formatas includitur. Studia diffractionis radiorum X confirmaverunt omnes typos micellarum variis gradibus post solubilizationem expandere, dum proprietates colligativae solutionis totius plerumque immutatae manent.
Crescente concentratione surfactantium in aqua, moleculae surfactantium in superficie liquida accumulantur, stratum monomoleculare dense compactum et orientatum formantes. Moleculae superfluae in phase principali aggregantur, gregibus hydrophobicis introrsum spectantibus, micellas formantes. Minima concentratio necessaria ad formationem micellarum incipiendam definitur ut concentratio micellarum critica (CMC). Hac concentratione, solutio a comportamento ideali deviat, et distinctum punctum inflexionis in curva tensionis superficialis contra concentrationem apparet. Ulterius augens concentrationem surfactantis tensionem superficialem non amplius minuet; potius, continuam accretionem et multiplicationem micellarum in phase principali promovebit.
Cum moleculae surfactantis in solutione disperguntur et ad certum limen concentrationis perveniunt, ex singulis monomeris (ionibus vel moleculis) in aggregata colloidalia, quae micellas appellantur, consociantur. Haec transitio mutationes repentinas in proprietatibus physicis et chemicis solutionis incitat, et concentratio ad quam hoc fit est CMC. Processus formationis micellarum micellizatio appellatur.
Formatio micellarum in solutionibus aquosis surfactantium est processus concentrationis pendens. In solutionibus valde dilutis, aqua et aer fere in contactu directo sunt, ita tensio superficialis tantum paulum decrescit, prope eam aquae purae manens, paucissimis moleculis surfactantium in phase principali dispersis. Cum concentratio surfactantis moderate crescit, moleculae celeriter in superficiem aquae adsorbentur, aream contactus inter aquam et aerem minuentes et acutam tensionem superficialem diminuentes. Interea, aliquae moleculae surfactantis in phase principali cum suis gregibus hydrophobicis alignatis aggregantur, micellas parvas formantes.
Dum concentratio pergit crescere et solutio adsorptionem saturationis attingit, pellicula monomolecularis dense compacta in superficie liquidi formatur. Cum concentratio CMC attingit, tensio superficialis solutionis minimum valorem attingit. Ultra CMC, ulterius auctus concentrationis surfactantis tensionem superficialem vix afficit; potius, numerum et magnitudinem micellarum in phase principali auget. Deinde solutio a micellis dominatur, quae ut microreactores in synthesi nanopulverum funguntur. Continuo crescente concentratione, systema gradatim ad statum crystallinum liquidum transit.
Cum concentratio solutionis aquosae surfactantis ad CMC pervenit, formatio micellarum eminet crescente concentratione. Hoc puncto inflexionis in curva tensionis superficialis contra concentrationem logarithmicam (curva γ–log c) insignitur, una cum emergentia proprietatum physicarum et chemicarum non idealium in solutione.
Micellae surfactantiae ionicae altas cargas superficiales ferunt. Propter attractionem electrostaticam, contraiones ad superficiem micellarum attrahuntur, partem cargarum positivarum et negativarum neutralizantes. Attamen, ubi micellae structuras valde cargatas formant, vis retardans atmosphaerae ionicae a contraionibus formatae significanter augetur — proprietas quae ad dispersibilitatem nanopulverum temperandam adhiberi potest. Ob has duas causas, conductivitas aequivalens solutionis celeriter decrescit cum crescente concentratione ultra CMC, quod hunc punctum methodum fidam reddit ad concentrationem criticam micellarum surfactantium determinandam.
Structura micellarum surfactantium ionicorum typice sphaerica est, tribus partibus constans: nucleo, testa, et strato duplici electrico diffuso. Nucleus ex catenis hydrocarbonicis hydrophobicis constat, similibus hydrocarbonibus liquidis, diametro ab circiter 1 ad 2.8 nm variante. Greges methyleni (-CH₂-) adiacentes gregibus capitis polaris polaritatem partialem habent, aliquas moleculas aquae circa nucleum retinentes. Ita nucleus micellae continet...copia aquae inclusae considerabilis, et hae coetus -CH₂- non plene in nucleum hydrocarbonicum liquido similem integrati sunt, sed partem testae micellae non liquidae formant.
Testa micellaris etiam interfacies micellae-aquae vel phasis superficialis appellatur. Non ad interfaciem macroscopicam inter micellas et aquam, sed potius ad regionem inter micellas et solutionem aquosam surfactantis monomericam refertur. In micellis surfactantis ionicis, testa formatur strato Stern intimo (vel strato adsorptionis fixo) strati electrici duplicis, crassitudine circiter 0.2 ad 0.3 nm. Testa non solum greges capitis ionicos surfactantium et partem contraionum ligatorum continet, sed etiam stratum hydrationis propter hydrationem horum ionum. Testa micellaris non est superficies levis sed potius interfacies "rubra", quae ex fluctuationibus a motu thermali molecularum monomerorum surfactantis oritur.
In mediis non aquosis (oleo fundatis), ubi moleculae olei praedominantur, greges hydrophilici surfactantium introrsum aggregantur ad nucleum polarem formandum, dum catenae hydrocarbonicae hydrophobicae crustam externam micellae formant. Hoc genus micellae structuram inversam habet comparatum cum micellis aquosis conventionalibus et ideo micella inversa appellatur; contra, micellae in aqua formatae micellae normales appellantur. Figura 4 exemplar schematicum micellarum inversarum a surfactantibus in solutionibus non aquosis formatarum ostendit. Recentibus annis, micellae inversae late adhibitae sunt in synthesi et praeparatione vectorum medicamentorum nanoscalariorum, praesertim ad encapsulationem medicamentorum hydrophilicorum.
Tempus publicationis: Decembris XXVI, MMXXXV