Ефект на влажнење, барање: HLB: 7-9
Навлажнувањето е дефинирано како феномен каде што гасот адсорбиран на цврста површина е поместен од течност. Супстанциите што можат да го зголемат овој капацитет на поместување се нарекуваат средства за навлажнување. Навлажнувањето генерално се категоризира во три вида: контактно навлажнување (адхезивно навлажнување), потопно навлажнување (имерсонално навлажнување) и ширење на навлажнување (раширување). Меѓу нив, ширењето претставува највисок стандард на навлажнување, а коефициентот на ширење често се користи како индикатор за проценка на перформансите на навлажнување помеѓу различни системи. Покрај тоа, аголот на контакт е исто така критериум за оценување на квалитетот на навлажнувањето. Сурфактантите може да се користат за контрола на степенот на навлажнување помеѓу течната и цврстата фаза.
Во индустријата за пестициди, некои грануларни формулации и прашоци што можат да се омекнат, исто така, содржат одредена количина на сурфактанти. Нивната намена е да ја подобрат адхезијата и количината на таложење на пестицидот на целната површина, да ја забрзаат стапката на ослободување и да ја прошират областа на ширење на активните состојки под влажни услови, со што се зголемува ефикасноста на превенцијата и третманот на болести.
Во козметичката индустрија, сурфактантите дејствуваат како емулгатори и се неопходни компоненти во производите за нега на кожата, како што се креми, лосиони, средства за чистење на лице и средства за отстранување шминка.
Мицели и растворливост,барања: C > CMC (HLB 13–18)
Минималната концентрација при која молекулите на сурфактант се здружуваат за да формираат мицели. Кога концентрацијата ја надминува вредноста на CMC, молекулите на сурфактант се распоредуваат во структури како што се сферични, стапчести, ламеларни или плочести конфигурации.
Системите за растворање се термодинамички рамнотежни системи. Колку е помала CMC и колку е поголем степенот на асоцијација, толку е поголема максималната концентрација на адитив (MAC). Ефектот на температурата врз растворањето се одразува во три аспекти: таа влијае на формирањето на мицели, растворливоста на растворувачите и растворливоста на самите сурфактанти. За јонските сурфактанти, нивната растворливост нагло се зголемува со зголемување на температурата, а температурата на која се случува ова нагло зголемување се нарекува Крафтова точка. Колку е повисока Крафтовата точка, толку е помала критичната концентрација на мицели.
За полиоксиетиленските нејонски сурфактанти, кога температурата се зголемува до одредено ниво, нивната растворливост нагло опаѓа и се јавува талог, што предизвикува растворот да стане заматен. Овој феномен е познат како заматување, а соодветната температура се нарекува точка на заматување. За сурфактанти со иста должина на полиоксиетиленскиот ланец, колку е подолг јаглеводородниот ланец, толку е помала точката на заматување; обратно, со иста должина на јаглеводородниот ланец, колку е подолг полиоксиетиленскиот ланец, толку е повисока точката на заматување.
Неполарните органски супстанции (на пр., бензен) имаат многу ниска растворливост во вода. Сепак, додавањето на сурфактанти како што е натриум олеат може значително да ја зголеми растворливоста на бензенот во вода - процес наречен растворање. Солубилизацијата е различна од обичното растворање: растворениот бензен не е рамномерно дисперзиран во молекулите на водата, туку е заробен во мицелите формирани од олеатните јони. Студиите за дифракција на Х-зраци потврдија дека сите видови мицели се шират до различен степен по растворањето, додека колигативните својства на целокупниот раствор остануваат во голема мера непроменети.
Како што се зголемува концентрацијата на сурфактанти во водата, молекулите на сурфактанти се акумулираат на површината на течноста за да формираат тесно спакуван, ориентиран мономолекуларен слој. Вишокот молекули во главната фаза се агрегираат со нивните хидрофобни групи свртени навнатре, формирајќи мицели. Минималната концентрација потребна за да се иницира формирање на мицели е дефинирана како критична концентрација на мицели (CMC). При оваа концентрација, растворот отстапува од идеалното однесување и се појавува јасна точка на флексија на кривата на површинскиот напон наспроти концентрацијата. Понатамошното зголемување на концентрацијата на сурфактанти повеќе нема да го намали површинскиот напон; наместо тоа, ќе го поттикне континуираниот раст и размножување на мицелите во главната фаза.
Кога молекулите на сурфактантот се дисперзираат во раствор и достигнуваат специфичен праг на концентрација, тие се здружуваат од поединечни мономери (јони или молекули) во колоидни агрегати наречени мицели. Оваа транзиција предизвикува нагли промени во физичките и хемиските својства на растворот, а концентрацијата при која се случува ова е CMC. Процесот на формирање на мицели се нарекува мицелизација.
Формирањето на мицели во водени раствори на сурфактант е процес кој зависи од концентрацијата. Во екстремно разредени раствори, водата и воздухот се речиси во директен контакт, па затоа површинскиот напон се намалува само малку, останувајќи близок до оној на чиста вода, со многу малку молекули на сурфактант дисперзирани во главната фаза. Како што концентрацијата на сурфактантот се зголемува умерено, молекулите брзо се адсорбираат на површината на водата, намалувајќи ја контактната површина помеѓу водата и воздухот и предизвикувајќи нагло опаѓање на површинскиот напон. Во меѓувреме, некои молекули на сурфактант во главната фаза се агрегираат со нивните хидрофобни групи порамнети, формирајќи мали мицели.
Како што концентрацијата продолжува да расте и растворот достигнува сатурација на адсорпција, на површината на течноста се формира густо спакуван мономолекуларен филм. Кога концентрацијата ќе го достигне CMC, површинскиот напон на растворот ја достигнува својата минимална вредност. Надвор од CMC, понатамошното зголемување на концентрацијата на сурфактант едвај влијае на површинскиот напон; наместо тоа, го зголемува бројот и големината на мицелите во главната фаза. Во растворот потоа доминираат мицели, кои служат како микрореактори во синтезата на наноправови. Со континуирано зголемување на концентрацијата, системот постепено преминува во течна кристална состојба.
Кога концентрацијата на воден раствор на сурфактант ќе достигне CMC, формирањето на мицели станува истакнато со зголемување на концентрацијата. Ова се карактеризира со точка на пресврт во кривата на површинскиот напон наспроти логаритамската крива на концентрација (γ–log c крива), заедно со појава на неидеални физички и хемиски својства во растворот.
Јонските сурфактантни мицели носат високи површински полнежи. Поради електростатското привлекување, контрајоните се привлекуваат кон површината на мицелата, неутрализирајќи дел од позитивните и негативните полнежи. Меѓутоа, откако мицелите ќе формираат високо наелектризирани структури, силата на забавување на јонската атмосфера формирана од контрајоните значително се зголемува - својство што може да се искористи за прилагодување на дисперзибилноста на наноправовите. Поради овие две причини, еквивалентната спроводливост на растворот брзо се намалува со зголемување на концентрацијата над CMC, што ја прави оваа точка сигурен метод за одредување на критичната мицелна концентрација на сурфактанти.
Структурата на јонските сурфактантни мицели е типично сферична, составена од три дела: јадро, обвивка и дифузен електричен двоен слој. Јадрото е составено од хидрофобни јаглеводородни синџири, слични на течните јаглеводороди, со дијаметар кој се движи од приближно 1 до 2,8 nm. Метиленските групи (-CH₂-) во непосредна близина на поларните главни групи поседуваат делумен поларитет, задржувајќи некои молекули на вода околу јадрото. Така, мицелното јадро содржизначителна количина на заробена вода, а овие -CH₂- групи не се целосно интегрирани во течно-сличното јадро на јаглеводород, туку формираат дел од нетечната мицелна обвивка.
Мицелната обвивка е позната и како интерфејс мицела-вода или површинска фаза. Не се однесува на макроскопскиот интерфејс помеѓу мицелите и водата, туку на регионот помеѓу мицелите и мономерниот воден раствор на сурфактант. За јонските сурфактантни мицели, обвивката е формирана од највнатрешниот Стерн слој (или фиксен адсорпциски слој) на електричниот двоен слој, со дебелина од околу 0,2 до 0,3 nm. Обвивката содржи не само јонски главни групи на сурфактанти и дел од врзани контрајони, туку и хидратациски слој поради хидратацијата на овие јони. Мицелната обвивка не е мазна површина, туку „груба“ интерфејс, резултат на флуктуации предизвикани од термичкото движење на мономерните молекули на сурфактант.
Во неакви (на база на масло) медиуми, каде што преовладуваат молекулите на масло, хидрофилните групи на сурфактанти се агрегираат навнатре за да формираат поларно јадро, додека хидрофобните јаглеводородни синџири ја формираат надворешната обвивка на мицелата. Овој тип на мицела има обратна структура во споредба со конвенционалните водни мицели и затоа се нарекува обратна мицела; за разлика од тоа, мицелите формирани во вода се нарекуваат нормални мицели. Слика 4 прикажува шематски модел на обратни мицели формирани од сурфактанти во неакви раствори. Во последниве години, обратните мицели се широко користени во синтезата и подготовката на носачи на лекови на наноразмер, особено за капсулирање на хидрофилни лекови.
Време на објавување: 26 декември 2025 година