Kesan pembasahan, keperluan: HLB: 7-9
Pembasahan ditakrifkan sebagai fenomena di mana gas yang terserap pada permukaan pepejal disesarkan oleh cecair. Bahan yang boleh meningkatkan kapasiti anjakan ini dipanggil agen pembasahan. Pembasahan secara amnya dikategorikan kepada tiga jenis: pembasahan sentuhan (pembasahan pelekat), pembasahan rendaman (pembasahan rendaman), dan pembasahan penyebaran (penyebaran). Antaranya, penyebaran mewakili piawaian pembasahan tertinggi, dan pekali penyebaran sering digunakan sebagai penunjuk untuk menilai prestasi pembasahan antara sistem yang berbeza. Di samping itu, sudut sentuhan juga merupakan kriteria untuk menilai kualiti pembasahan. Surfaktan boleh digunakan untuk mengawal tahap pembasahan antara fasa cecair dan pepejal.
Dalam industri racun perosak, beberapa formulasi berbutir dan serbuk yang boleh dihabuk juga mengandungi sejumlah surfaktan tertentu. Tujuannya adalah untuk meningkatkan jumlah lekatan dan pemendapan racun perosak pada permukaan sasaran, mempercepatkan kadar pelepasan dan meluaskan kawasan penyebaran bahan aktif di bawah keadaan lembap, sekali gus meningkatkan keberkesanan pencegahan dan rawatan penyakit.
Dalam industri kosmetik, surfaktan bertindak sebagai pengemulsi dan merupakan komponen penting dalam produk penjagaan kulit seperti krim, losyen, pencuci muka dan penanggal solekan.
Misel dan Pelarutan,keperluan: C > CMC (HLB 13–18)
Kepekatan minimum di mana molekul surfaktan bergabung untuk membentuk misel. Apabila kepekatan melebihi nilai CMC, molekul surfaktan menyusun diri mereka menjadi struktur seperti konfigurasi sfera, seperti rod, lamelar atau seperti plat.
Sistem pelarutan adalah sistem keseimbangan termodinamik. Semakin rendah CMC dan semakin tinggi darjah persatuan, semakin besar kepekatan aditif maksimum (MAC). Kesan suhu terhadap pelarutan tercermin dalam tiga aspek: ia mempengaruhi pembentukan misel, keterlarutan solubilizat, dan keterlarutan surfaktan itu sendiri. Bagi surfaktan ionik, keterlarutannya meningkat mendadak dengan peningkatan suhu, dan suhu di mana peningkatan mendadak ini berlaku dipanggil titik Krafft. Semakin tinggi titik Krafft, semakin rendah kepekatan misel kritikal.
Bagi surfaktan bukan ionik polioksietilena, apabila suhu meningkat ke tahap tertentu, keterlarutannya menurun mendadak dan berlakunya pemendakan, menyebabkan larutan menjadi keruh. Fenomena ini dikenali sebagai pengaburan, dan suhu yang sepadan dipanggil titik awan. Bagi surfaktan dengan panjang rantai polioksietilena yang sama, semakin panjang rantai hidrokarbon, semakin rendah titik awan; sebaliknya, dengan panjang rantai hidrokarbon yang sama, semakin panjang rantai polioksietilena, semakin tinggi titik awan.
Bahan organik bukan polar (contohnya, benzena) mempunyai keterlarutan yang sangat rendah dalam air. Walau bagaimanapun, penambahan surfaktan seperti natrium oleat dapat meningkatkan keterlarutan benzena dalam air dengan ketara—satu proses yang disebut keterlarutan. Keterlarutan berbeza daripada pelarutan biasa: benzena yang terlarut tidak tersebar secara seragam dalam molekul air tetapi terperangkap dalam misel yang dibentuk oleh ion oleat. Kajian pembelauan sinar-X telah mengesahkan bahawa semua jenis misel mengembang ke pelbagai darjah selepas keterlarutan, manakala sifat koligatif larutan keseluruhan kekal sebahagian besarnya tidak berubah.
Apabila kepekatan surfaktan dalam air meningkat, molekul surfaktan terkumpul di permukaan cecair untuk membentuk lapisan monomolekul yang padat dan berorientasikan. Molekul berlebihan dalam fasa pukal beragregat dengan kumpulan hidrofobiknya menghadap ke dalam, membentuk misel. Kepekatan minimum yang diperlukan untuk memulakan pembentukan misel ditakrifkan sebagai kepekatan misel kritikal (CMC). Pada kepekatan ini, larutan menyimpang daripada sifat ideal, dan titik infleksi yang berbeza muncul pada lengkung tegangan permukaan vs. kepekatan. Peningkatan kepekatan surfaktan selanjutnya tidak lagi akan mengurangkan tegangan permukaan; sebaliknya, ia akan menggalakkan pertumbuhan dan pendaraban misel yang berterusan dalam fasa pukal.
Apabila molekul surfaktan tersebar dalam larutan dan mencapai ambang kepekatan tertentu, ia bergabung daripada monomer individu (ion atau molekul) menjadi agregat koloid yang dipanggil misel. Peralihan ini mencetuskan perubahan mendadak dalam sifat fizikal dan kimia larutan, dan kepekatan di mana ini berlaku ialah CMC. Proses pembentukan misel dirujuk sebagai miselisasi.
Pembentukan misel dalam larutan surfaktan akueus adalah proses yang bergantung kepada kepekatan. Dalam larutan yang sangat cair, air dan udara hampir bersentuhan langsung, jadi tegangan permukaan hanya berkurangan sedikit, kekal hampir dengan air tulen, dengan sangat sedikit molekul surfaktan yang tersebar dalam fasa pukal. Apabila kepekatan surfaktan meningkat secara sederhana, molekul-molekul tersebut cepat terjerap ke permukaan air, mengurangkan luas sentuhan antara air dan udara dan menyebabkan penurunan tegangan permukaan yang mendadak. Sementara itu, beberapa molekul surfaktan dalam fasa pukal bergabung dengan kumpulan hidrofobiknya yang sejajar, membentuk misel kecil.
Apabila kepekatan terus meningkat dan larutan mencapai penyerapan tepu, filem monomolekul yang padat terbentuk pada permukaan cecair. Apabila kepekatan mencapai CMC, tegangan permukaan larutan mencapai nilai minimumnya. Di luar CMC, peningkatan kepekatan surfaktan selanjutnya hanya sedikit mempengaruhi tegangan permukaan; sebaliknya, ia meningkatkan bilangan dan saiz misel dalam fasa pukal. Larutan kemudiannya didominasi oleh misel, yang berfungsi sebagai mikroreaktor dalam sintesis serbuk nano. Dengan peningkatan kepekatan yang berterusan, sistem secara beransur-ansur beralih kepada keadaan kristal cecair.
Apabila kepekatan larutan surfaktan akueus mencapai CMC, pembentukan misel menjadi ketara dengan peningkatan kepekatan. Ini dicirikan oleh titik infleksi dalam lengkung ketegangan permukaan vs. log kepekatan (lengkung γ–log c), bersama-sama dengan kemunculan sifat fizikal dan kimia yang tidak ideal dalam larutan.
Misel surfaktan ionik membawa cas permukaan yang tinggi. Disebabkan oleh tarikan elektrostatik, ion balas tertarik ke permukaan misel, meneutralkan sebahagian daripada cas positif dan negatif. Walau bagaimanapun, sebaik sahaja misel membentuk struktur bercas tinggi, daya perencat atmosfera ionik yang dibentuk oleh ion balas meningkat dengan ketara—satu sifat yang boleh dieksploitasi untuk melaraskan kebolehcerahan serbuk nano. Atas dua sebab ini, kekonduksian setara larutan berkurangan dengan cepat dengan peningkatan kepekatan di luar CMC, menjadikan titik ini kaedah yang boleh dipercayai untuk menentukan kepekatan misel kritikal surfaktan.
Struktur misel surfaktan ionik biasanya sfera, terdiri daripada tiga bahagian: teras, cangkerang, dan lapisan berganda elektrik meresap. Teras terdiri daripada rantai hidrokarbon hidrofobik, serupa dengan hidrokarbon cecair, dengan diameter antara kira-kira 1 hingga 2.8 nm. Kumpulan metilena (-CH₂-) bersebelahan dengan kumpulan kepala kutub mempunyai kekutuban separa, mengekalkan beberapa molekul air di sekeliling teras. Oleh itu, teras misel mengandungisejumlah besar air yang terperangkap, dan kumpulan -CH₂- ini tidak disepadukan sepenuhnya ke dalam teras hidrokarbon seperti cecair tetapi sebaliknya membentuk sebahagian daripada cangkerang misel bukan cecair.
Cangkang misel juga dikenali sebagai antara muka misel-air atau fasa permukaan. Ia tidak merujuk kepada antara muka makroskopik antara misel dan air tetapi sebaliknya kawasan antara misel dan larutan surfaktan akueus monomerik. Bagi misel surfaktan ionik, cangkerang dibentuk oleh lapisan Stern paling dalam (atau lapisan penjerapan tetap) lapisan berganda elektrik, dengan ketebalan kira-kira 0.2 hingga 0.3 nm. Cangkang tersebut bukan sahaja mengandungi kumpulan kepala ionik surfaktan dan sebahagian daripada ion balas terikat tetapi juga lapisan penghidratan disebabkan oleh penghidratan ion-ion ini. Cangkang misel bukanlah permukaan yang licin tetapi sebaliknya antara muka "kasar", hasil daripada turun naik yang disebabkan oleh gerakan haba molekul monomer surfaktan.
Dalam media bukan akueus (berasaskan minyak), di mana molekul minyak mendominasi, kumpulan surfaktan hidrofilik beragregat ke dalam untuk membentuk teras polar, manakala rantai hidrokarbon hidrofobik membentuk cangkerang luar misel. Misel jenis ini mempunyai struktur terbalik berbanding misel akueus konvensional dan oleh itu dipanggil misel terbalik; sebaliknya, misel yang terbentuk dalam air dipanggil misel normal. Rajah 4 menunjukkan model skematik misel terbalik yang dibentuk oleh surfaktan dalam larutan bukan akueus. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, misel terbalik telah digunakan secara meluas dalam sintesis dan penyediaan pembawa ubat skala nano, terutamanya untuk enkapsulasi ubat hidrofilik.
Masa siaran: 26 Dis-2025