Drėkinimo efektas, reikalavimas: HLB: 7-9
Drėkinimas apibrėžiamas kaip reiškinys, kai ant kieto paviršiaus adsorbuotos dujos yra išstumiamos skysčiu. Medžiagos, galinčios padidinti šį išstūmimo pajėgumą, vadinamos drėkinamosiomis medžiagomis. Drėkinimas paprastai skirstomas į tris tipus: kontaktinį drėkinimą (adhezinį drėkinimą), panardinamąjį drėkinimą (panardinamąjį drėkinimą) ir plintantį drėkinimą (plitimą). Iš jų plitimas yra aukščiausias drėkinimo standartas, o plitimo koeficientas dažnai naudojamas kaip rodiklis, vertinant skirtingų sistemų drėkinimo efektyvumą. Be to, sąlyčio kampas taip pat yra kriterijus, vertinant drėkinimo kokybę. Paviršinio aktyvumo medžiagos gali būti naudojamos drėkinimo laipsniui tarp skystos ir kietos fazių kontroliuoti.
Pesticidų pramonėje kai kurie granuliuoti preparatai ir barstomi milteliai taip pat turi tam tikrą kiekį paviršinio aktyvumo medžiagų. Jų paskirtis – pagerinti pesticido sukibimą ir nusėdimą ant tikslinio paviršiaus, pagreitinti išsiskyrimo greitį ir išplėsti veikliųjų medžiagų plitimo plotą drėgnomis sąlygomis, taip padidinant ligų prevencijos ir gydymo veiksmingumą.
Kosmetikos pramonėje paviršinio aktyvumo medžiagos veikia kaip emulsikliai ir yra nepakeičiami odos priežiūros produktų, tokių kaip kremai, losjonai, veido valikliai ir makiažo valikliai, komponentai.
Micelės ir tirpimas,reikalavimai: C > CMC (HLB 13–18)
Minimali koncentracija, kuriai esant paviršinio aktyvumo medžiagų molekulės jungiasi ir sudaro miceles. Kai koncentracija viršija CMC vertę, paviršinio aktyvumo medžiagų molekulės išsidėsto į tokias struktūras kaip sferinės, strypo, sluoksninės arba plokštelės formos konfigūracijos.
Tirpinimo sistemos yra termodinaminės pusiausvyros sistemos. Kuo mažesnis CMC ir kuo didesnis asociacijos laipsnis, tuo didesnė maksimali priedų koncentracija (MAC). Temperatūros poveikis tirpimui atsispindi trimis aspektais: ji daro įtaką micelių susidarymui, tirpiklių tirpumui ir pačių paviršinio aktyvumo medžiagų tirpumui. Joninių paviršinio aktyvumo medžiagų tirpumas staigiai didėja kylant temperatūrai, o temperatūra, kurioje įvyksta šis staigus padidėjimas, vadinama Kraffto tašku. Kuo aukštesnis Kraffto taškas, tuo mažesnė kritinė micelių koncentracija.
Polioksietileno nejoninių paviršinio aktyvumo medžiagų atveju, kai temperatūra pakyla iki tam tikro lygio, jų tirpumas smarkiai sumažėja ir susidaro nuosėdos, dėl kurių tirpalas tampa drumstas. Šis reiškinys vadinamas drumstėjimu, o atitinkama temperatūra vadinama drumstėjimo temperatūra. Paviršinio aktyvumo medžiagoms, kurių polioksietileno grandinės ilgis yra vienodas, kuo ilgesnė angliavandenilių grandinė, tuo žemesnė drumstėjimo temperatūra; atvirkščiai, esant tokiam pačiam angliavandenilių grandinės ilgiui, kuo ilgesnė polioksietileno grandinė, tuo aukštesnė drumstėjimo temperatūra.
Nepolinės organinės medžiagos (pvz., benzenas) labai mažai tirpsta vandenyje. Tačiau pridėjus paviršinio aktyvumo medžiagų, tokių kaip natrio oleatas, galima žymiai padidinti benzeno tirpumą vandenyje – šis procesas vadinamas tirpinimu. Tirpinimas skiriasi nuo įprasto tirpimo: ištirpęs benzenas nėra tolygiai disperguotas vandens molekulėse, o yra įstrigęs micelėse, kurias sudaro oleato jonai. Rentgeno spindulių difrakcijos tyrimai patvirtino, kad visų tipų micelės po tirpimo išsiplečia skirtingu laipsniu, o viso tirpalo koligatyvinės savybės iš esmės nepakinta.
Didėjant paviršinio aktyvumo medžiagų koncentracijai vandenyje, paviršinio aktyvumo medžiagų molekulės kaupiasi skysčio paviršiuje ir sudaro glaudžiai supakuotą, orientuotą monomolekulinį sluoksnį. Perteklinės molekulės pagrindinėje fazėje agreguojasi, jų hidrofobinės grupės yra nukreiptos į vidų, ir sudaro miceles. Minimali koncentracija, reikalinga micelių susidarymui pradėti, apibrėžiama kaip kritinė micelių koncentracija (CMC). Esant šiai koncentracijai, tirpalas nukrypsta nuo idealaus elgesio, o paviršiaus įtempties ir koncentracijos kreivėje atsiranda aiškus lūžio taškas. Toliau didinant paviršinio aktyvumo medžiagų koncentraciją, paviršiaus įtemptis nebemažės, o skatins nuolatinį micelių augimą ir dauginimąsi pagrindinėje fazėje.
Kai paviršinio aktyvumo medžiagų molekulės išsisklaido tirpale ir pasiekia tam tikrą koncentracijos ribą, jos jungiasi iš atskirų monomerų (jonų arba molekulių) į koloidinius agregatus, vadinamus micelėmis. Šis perėjimas sukelia staigius tirpalo fizikinių ir cheminių savybių pokyčius, o koncentracija, kuriai esant tai įvyksta, yra CMC. Micelių susidarymo procesas vadinamas micelių susidarymu.
Micelių susidarymas vandeniniuose paviršinio aktyvumo medžiagų tirpaluose yra nuo koncentracijos priklausomas procesas. Labai praskiestuose tirpaluose vanduo ir oras beveik tiesiogiai liečiasi, todėl paviršiaus įtempimas sumažėja tik nežymiai ir išlieka artimas gryno vandens įtempimui, o pagrindinėje fazėje išsisklaido labai mažai paviršinio aktyvumo medžiagų molekulių. Paviršinio aktyvumo medžiagų koncentracijai vidutiniškai didėjant, molekulės greitai adsorbuojasi ant vandens paviršiaus, sumažindamos vandens ir oro sąlyčio plotą ir smarkiai sumažindamos paviršiaus įtempimą. Tuo tarpu kai kurios paviršinio aktyvumo medžiagų molekulės pagrindinėje fazėje agreguojasi su savo hidrofobinėmis grupėmis, sudarydamos mažas miceles.
Kadangi koncentracija toliau didėja ir tirpalas pasiekia prisotinimo adsorbciją, skysčio paviršiuje susidaro tanki monomolekulinė plėvelė. Kai koncentracija pasiekia CMC, tirpalo paviršiaus įtempimas pasiekia minimalią vertę. Virš CMC, tolesnis paviršinio aktyvumo medžiagos koncentracijos didinimas beveik neturi įtakos paviršiaus įtempimui; veikiau tai padidina micelių skaičių ir dydį pagrindinėje fazėje. Tuomet tirpale vyrauja micelės, kurios atlieka mikroreaktorių vaidmenį nanomiltelių sintezėje. Toliau didinant koncentraciją, sistema palaipsniui pereina į skystųjų kristalų būseną.
Kai vandeninio paviršinio aktyvumo medžiagos tirpalo koncentracija pasiekia CMC, didėjant koncentracijai, ryškėja micelių susidarymas. Tai apibūdina paviršiaus įtempties ir logaritminės koncentracijos kreivės (γ–log c kreivės) lūžio taškas ir idealių fizikinių bei cheminių savybių atsiradimas tirpale.
Joninių paviršinio aktyvumo medžiagų micelės turi didelius paviršiaus krūvius. Dėl elektrostatinės traukos priešjonai yra pritraukiami prie micelių paviršiaus, neutralizuodami dalį teigiamų ir neigiamų krūvių. Tačiau, kai micelės suformuoja labai įkrautas struktūras, priešjonų susidarančios joninės atmosferos stabdymo jėga žymiai padidėja – tai savybė, kurią galima panaudoti nanomiltelių dispersiškumui reguliuoti. Dėl šių dviejų priežasčių tirpalo ekvivalentinis laidumas sparčiai mažėja didėjant koncentracijai, viršijančiai CMC, todėl šis taškas yra patikimas metodas paviršinio aktyvumo medžiagų kritinei micelių koncentracijai nustatyti.
Joninių paviršinio aktyvumo medžiagų micelių struktūra paprastai yra sferinė, susidedanti iš trijų dalių: šerdies, apvalkalo ir difuzinio elektrinio dvigubo sluoksnio. Šerdį sudaro hidrofobinės angliavandenilių grandinės, panašios į skystus angliavandenilius, kurių skersmuo svyruoja nuo maždaug 1 iki 2,8 nm. Metileno grupės (-CH₂-), esančios greta polinių grupių, pasižymi daliniu poliškumu, išlaikydamos kai kurias vandens molekules aplink šerdį. Taigi, micelės šerdyje yrasulaikomas didelis kiekis vandens, ir šios -CH₂- grupės nėra visiškai integruotos į skystį primenantį angliavandenilių branduolį, o sudaro ne skysto micelio apvalkalo dalį.
Micelinis apvalkalas taip pat žinomas kaip micelės ir vandens sąsaja arba paviršiaus fazė. Tai nereiškia makroskopinės sąsajos tarp micelių ir vandens, o veikiau srities tarp micelių ir monomerinio vandeninio paviršinio aktyvumo medžiagos tirpalo. Joninių paviršinio aktyvumo medžiagų micelių apvalkalą sudaro giliausias elektrinio dvigubo sluoksnio Sterno sluoksnis (arba fiksuotas adsorbcijos sluoksnis), kurio storis yra apie 0,2–0,3 nm. Apvalkale yra ne tik paviršinio aktyvumo medžiagų joninės galvos grupės ir dalis surištų priešjonų, bet ir hidratacijos sluoksnis dėl šių jonų hidratacijos. Micelinis apvalkalas nėra lygus paviršius, o „šiurkštus“ sąsajos sluoksnis, susidarantis dėl paviršinio aktyvumo medžiagų monomerų molekulių terminio judėjimo sukeltų svyravimų.
Nevandeninėje (aliejaus pagrindu sukurtoje) terpėje, kurioje vyrauja aliejaus molekulės, hidrofilinės paviršinio aktyvumo medžiagų grupės agreguojasi į vidų ir sudaro polinį branduolį, o hidrofobinės angliavandenilių grandinės sudaro išorinį micelės apvalkalą. Šio tipo micelės turi atvirkštinę struktūrą, palyginti su įprastomis vandeninėmis micelėmis, todėl vadinamos atvirkštinėmis micelėmis; priešingai, vandenyje susidariusios micelės vadinamos įprastomis micelėmis. 4 paveiksle parodytas atvirkštinių micelių, kurias sudaro paviršinio aktyvumo medžiagos nevandeniniuose tirpaluose, schema. Pastaraisiais metais atvirkštinės micelės buvo plačiai naudojamos nanoskalės vaistų nešiklių sintezėje ir gamyboje, ypač hidrofilinių vaistų kapsulėms.
Įrašo laikas: 2025 m. gruodžio 26 d.