စိုစွတ်စေသော အာနိသင်၊ လိုအပ်ချက်- HLB: ၇-၉
စိုစွတ်ခြင်းကို အစိုင်အခဲမျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် စုပ်ယူထားသောဓာတ်ငွေ့ကို အရည်တစ်ခုက ရွှေ့ပြောင်းသွားသည့်ဖြစ်စဉ်အဖြစ် အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုထားသည်။ ဤရွှေ့ပြောင်းနိုင်စွမ်းကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်သော အရာများကို စိုစွတ်စေသော အရာများဟုခေါ်သည်။ စိုစွတ်ခြင်းကို ယေဘုယျအားဖြင့် အမျိုးအစားသုံးမျိုးခွဲခြားထားသည်- ထိတွေ့စိုစွတ်ခြင်း (ကပ်စေးခြင်း)၊ နှစ်မြှုပ်စိုစွတ်ခြင်း (နှစ်မြှုပ်စိုစွတ်ခြင်း) နှင့် ပျံ့နှံ့စိုစွတ်ခြင်း (ပျံ့နှံ့ခြင်း)။ ၎င်းတို့အနက်၊ ပျံ့နှံ့ခြင်းသည် စိုစွတ်ခြင်း၏ အမြင့်ဆုံးစံနှုန်းကို ကိုယ်စားပြုပြီး ပျံ့နှံ့မှုကိန်းဂဏန်းကို မတူညီသောစနစ်များအကြား စိုစွတ်မှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို အကဲဖြတ်ရန် အညွှန်းကိန်းအဖြစ် မကြာခဏအသုံးပြုလေ့ရှိသည်။ ထို့အပြင်၊ ထိတွေ့ထောင့်သည် စိုစွတ်ခြင်း၏ အရည်အသွေးကို ဆုံးဖြတ်ရန်အတွက် စံနှုန်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ အရည်နှင့် အစိုင်အခဲအဆင့်များအကြား စိုစွတ်မှုအတိုင်းအတာကို ထိန်းချုပ်ရန် surfactants များကို အသုံးပြုနိုင်သည်။
ပိုးသတ်ဆေးလုပ်ငန်းတွင်၊ အမှုန့်ဖော်မြူလာအချို့နှင့် ဖုန်မှုန့်မှုန့်များတွင်လည်း surfactant ပမာဏအချို့ပါဝင်သည်။ ၎င်းတို့၏ ရည်ရွယ်ချက်မှာ ပစ်မှတ်မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ပိုးသတ်ဆေး၏ ကပ်ငြိမှုနှင့် အနည်ကျမှုပမာဏကို မြှင့်တင်ရန်၊ ထုတ်လွှတ်မှုနှုန်းကို အရှိန်မြှင့်ရန်နှင့် စိုစွတ်သောအခြေအနေများတွင် တက်ကြွသောပါဝင်ပစ္စည်းများ၏ ပျံ့နှံ့မှုဧရိယာကို ချဲ့ထွင်ရန်ဖြစ်ပြီး ရောဂါကာကွယ်ခြင်းနှင့် ကုသခြင်း၏ ထိရောက်မှုကို မြှင့်တင်ပေးသည်။
အလှကုန်လုပ်ငန်းတွင်၊ surfactants များသည် emulsifiers အဖြစ်ဆောင်ရွက်ပြီး ခရင်မ်များ၊ လိုးရှင်းများ၊ မျက်နှာသန့်စင်ဆေးများနှင့် မိတ်ကပ်ဖျက်ဆေးများကဲ့သို့သော အသားအရေထိန်းသိမ်းမှုထုတ်ကုန်များတွင် မရှိမဖြစ် အစိတ်အပိုင်းများဖြစ်သည်။
မိုက်ဆဲလ်များနှင့် ပျော်ဝင်ခြင်း,လိုအပ်ချက်များ- C > CMC (HLB 13–18)
surfactant မော်လီကျူးများ micelles ဖွဲ့စည်းရန် ပေါင်းစပ်သည့် အနည်းဆုံးပါဝင်မှု။ ပါဝင်မှု CMC တန်ဖိုးထက် ကျော်လွန်သွားသောအခါ၊ surfactant မော်လီကျူးများသည် လုံးဝိုင်း၊ rod-like၊ lamellar သို့မဟုတ် plate-like configuration များအဖြစ် ၎င်းတို့ကိုယ်၎င်းတို့ စီစဉ်ကြသည်။
ပျော်ဝင်မှုစနစ်များသည် သာမိုဒိုင်းနမစ်မျှခြေစနစ်များဖြစ်သည်။ CMC နည်းလေ၊ ဆက်စပ်မှုအဆင့် မြင့်လေ၊ အမြင့်ဆုံး ဖြည့်စွက်ပါဝင်မှု (MAC) ပိုများလေဖြစ်သည်။ ပျော်ဝင်မှုအပေါ် အပူချိန်၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ရှုထောင့်သုံးမျိုးဖြင့် ထင်ဟပ်စေသည်- ၎င်းသည် မိုက်ဆဲလ်ဖွဲ့စည်းမှု၊ ပျော်ဝင်နိုင်သော အရည်များ၏ ပျော်ဝင်နိုင်မှုနှင့် surfactants များ၏ ပျော်ဝင်နိုင်မှုကို လွှမ်းမိုးသည်။ အိုင်းယွန်း surfactants များအတွက်၊ ၎င်းတို့၏ ပျော်ဝင်နိုင်မှုသည် အပူချိန်မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ သိသိသာသာ တိုးလာပြီး ဤရုတ်တရက် မြင့်တက်လာသည့် အပူချိန်ကို Krafft point ဟုခေါ်သည်။ Krafft point မြင့်လေ၊ အရေးပါသော မိုက်ဆဲလ်ပါဝင်မှု နိမ့်လေဖြစ်သည်။
polyoxyethylene nonionic surfactants များအတွက် အပူချိန် အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ မြင့်တက်လာသောအခါ ၎င်းတို့၏ ပျော်ဝင်နိုင်စွမ်း သိသိသာသာ ကျဆင်းသွားပြီး မိုးရွာသွန်းမှု ဖြစ်ပေါ်ကာ ပျော်ရည်သည် မှိုင်းသွားစေသည်။ ဤဖြစ်စဉ်ကို clouding ဟုခေါ်ပြီး သက်ဆိုင်ရာ အပူချိန်ကို cloud point ဟုခေါ်သည်။ polyoxyethylene chain length တူညီသော surfactants များအတွက် hydrocarbon chain ရှည်လေ cloud point နိမ့်လေဖြစ်ပြီး၊ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့် hydrocarbon chain length တူညီလျှင် polyoxyethylene chain ရှည်လေ cloud point မြင့်လေဖြစ်သည်။
ဝင်ရိုးစွန်းမဟုတ်သော အော်ဂဲနစ်ပစ္စည်းများ (ဥပမာ၊ ဘင်ဇင်း) သည် ရေတွင် ပျော်ဝင်နိုင်စွမ်း အလွန်နည်းပါးသည်။ သို့သော် ဆိုဒီယမ် အိုလီအိတ်ကဲ့သို့သော မျက်နှာပြင်တက်ကြွပစ္စည်းများကို ထည့်သွင်းခြင်းဖြင့် ရေတွင် ဘင်ဇင်း၏ ပျော်ဝင်နိုင်စွမ်းကို သိသိသာသာ မြှင့်တင်ပေးနိုင်သည် - ၎င်းကို ပျော်ဝင်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်ဟုခေါ်သည်။ ပျော်ဝင်ခြင်းသည် သာမန်ပျော်ဝင်မှုနှင့် ကွဲပြားသည်- ပျော်ဝင်နေသော ဘင်ဇင်းသည် ရေမော်လီကျူးများတွင် တစ်ပြေးညီ ပျံ့နှံ့သွားခြင်းမဟုတ်ဘဲ အိုလီအိတ်အိုင်းယွန်းများဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော မိုက်ဆဲလ်များအတွင်း ပိတ်မိနေသည်။ X-ray diffraction လေ့လာမှုများအရ မိုက်ဆဲလ်အမျိုးအစားအားလုံးသည် ပျော်ဝင်ပြီးနောက် အတိုင်းအတာအမျိုးမျိုးသို့ ကျယ်ပြန့်လာသော်လည်း အလုံးစုံပျော်ရည်၏ colligative ဂုဏ်သတ္တိများမှာမူ အများအားဖြင့် မပြောင်းလဲဘဲ ရှိနေပါသည်။
ရေထဲတွင် surfactant ပါဝင်မှု မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ surfactant မော်လီကျူးများသည် အရည်မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် စုပုံလာပြီး နီးကပ်စွာထုပ်ပိုးထားသော၊ ဦးတည်နေသော monomolecular အလွှာတစ်ခု ဖွဲ့စည်းသည်။ bulk phase ရှိ ပိုလျှံသော မော်လီကျူးများသည် ၎င်းတို့၏ hydrophobic အုပ်စုများကို အတွင်းဘက်သို့ မျက်နှာမူကာ စုပုံလာပြီး micelles များကို ဖွဲ့စည်းသည်။ micelle ဖွဲ့စည်းမှုကို စတင်ရန် လိုအပ်သော အနည်းဆုံးပါဝင်မှုကို critical micelle ပါဝင်မှု (CMC) အဖြစ် သတ်မှတ်သည်။ ဤပါဝင်မှုတွင်၊ ပျော်ရည်သည် စံပြအပြုအမူမှ သွေဖည်သွားပြီး မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုနှင့် အာရုံစူးစိုက်မှုမျဉ်းကွေးတွင် သိသာထင်ရှားသော inflection point တစ်ခု ပေါ်လာသည်။ surfactant ပါဝင်မှုကို ထပ်မံတိုးမြှင့်ခြင်းသည် မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုကို လျော့ကျစေတော့မည်မဟုတ်ပါ။ ယင်းအစား၊ ၎င်းသည် bulk phase တွင် micelles များ စဉ်ဆက်မပြတ်ကြီးထွားမှုနှင့် များပြားလာမှုကို မြှင့်တင်ပေးမည်ဖြစ်သည်။
surfactant မော်လီကျူးများသည် ပျော်ရည်တစ်ခုတွင် ပျံ့နှံ့သွားပြီး သတ်မှတ်ထားသော အာရုံစူးစိုက်မှု ကန့်သတ်ချက်သို့ ရောက်ရှိသောအခါ၊ ၎င်းတို့သည် တစ်ဦးချင်း မိုနိုမာများ (အိုင်းယွန်းများ သို့မဟုတ် မော်လီကျူးများ) မှ micelles ဟုခေါ်သော colloidal အစုအဝေးများအဖြစ် ပေါင်းစပ်သွားသည်။ ဤအကူးအပြောင်းသည် ပျော်ရည်၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာနှင့် ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများတွင် ရုတ်တရက်ပြောင်းလဲမှုများကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး ၎င်းဖြစ်ပေါ်သည့် အာရုံစူးစိုက်မှုမှာ CMC ဖြစ်သည်။ micelle ဖွဲ့စည်းမှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို micellization ဟုခေါ်သည်။
ရေဓာတ်ပါဝင်သော surfactant ပျော်ရည်များတွင် micelles ဖွဲ့စည်းခြင်းသည် အာရုံစူးစိုက်မှုပေါ် မူတည်သော လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ အလွန်ပျော့ပျောင်းသော ပျော်ရည်များတွင် ရေနှင့်လေသည် တိုက်ရိုက်ထိတွေ့နေသောကြောင့် မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုသည် အနည်းငယ်သာ လျော့ကျပြီး ရေစစ်ကဲ့သို့ပင် ကျန်ရှိနေပြီး surfactant မော်လီကျူးအနည်းငယ်သာ bulk phase တွင် ပျံ့နှံ့သွားသည်။ surfactant ပါဝင်မှု အသင့်အတင့် မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ မော်လီကျူးများသည် ရေမျက်နှာပြင်ပေါ်သို့ လျင်မြန်စွာ စုပ်ယူပြီး ရေနှင့်လေကြား ထိတွေ့ဧရိယာကို လျော့ကျစေပြီး မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုကို သိသိသာသာ ကျဆင်းစေသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ bulk phase ရှိ surfactant မော်လီကျူးအချို့သည် ၎င်းတို့၏ hydrophobic အုပ်စုများဖြင့် စုစည်းကာ သေးငယ်သော micelles များကို ဖွဲ့စည်းသည်။
ပါဝင်မှု ဆက်လက်မြင့်တက်လာပြီး ပျော်ရည်သည် ပြည့်ဝသော စုပ်ယူမှုအဆင့်သို့ ရောက်ရှိသည်နှင့်အမျှ အရည်မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် သိပ်သည်းစွာထုပ်ပိုးထားသော monomolecular film တစ်ခု ဖြစ်ပေါ်လာသည်။ ပါဝင်မှုသည် CMC ကို ထိမှန်သောအခါ ပျော်ရည်၏ မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုသည် ၎င်း၏ အနိမ့်ဆုံးတန်ဖိုးသို့ ရောက်ရှိသည်။ CMC ထက်ကျော်လွန်၍ surfactant ပါဝင်မှုကို ပိုမိုတိုးမြှင့်ခြင်းသည် မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုကို အနည်းငယ်သာ သက်ရောက်မှုရှိပြီး၊ ယင်းအစား၊ ၎င်းသည် bulk phase တွင် micelles အရေအတွက်နှင့် အရွယ်အစားကို တိုးစေသည်။ ထို့နောက် ပျော်ရည်ကို micelles များက လွှမ်းမိုးထားပြီး၊ ၎င်းတို့သည် nanopowders များ ပေါင်းစပ်ခြင်းတွင် microreactors အဖြစ် ဆောင်ရွက်သည်။ ပါဝင်မှု ဆက်လက်မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ စနစ်သည် အရည်ပုံဆောင်ခဲအခြေအနေသို့ တဖြည်းဖြည်း ကူးပြောင်းသွားသည်။
ရေဓာတ်ပါဝင်သော surfactant ပျော်ရည်၏ ပါဝင်မှုသည် CMC သို့ရောက်ရှိသောအခါ၊ ပါဝင်မှုမြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ micelles ဖွဲ့စည်းမှုသည် ထင်ရှားလာသည်။ ၎င်းကို မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုနှင့် log ပါဝင်မှုမျဉ်းကွေး (γ–log c မျဉ်းကွေး) တွင် ပြောင်းလဲမှုအမှတ်တစ်ခုဖြင့် သွင်ပြင်လက္ခဏာရပ်ပြခြင်းနှင့်အတူ ပျော်ရည်တွင် မသင့်လျော်သော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာနှင့် ဓာတုဗေဒဂုဏ်သတ္တိများ ပေါ်ပေါက်လာခြင်း တို့ဖြင့် သွင်ပြင်လက္ခဏာရပ်ပြသည်။
အိုင်းယွန်းနစ် မျက်နှာပြင်ဓာတ်အား မြင့်မားစွာ သယ်ဆောင်ထားသော မိုက်ဆဲလ်များသည် မျက်နှာပြင်ဓာတ်အား မြင့်မားစွာ သယ်ဆောင်ပါသည်။ လျှပ်စစ်ဓာတ်ဆွဲငင်မှုကြောင့် တန်ပြန်အိုင်းယွန်းများသည် မိုက်ဆဲလ်မျက်နှာပြင်သို့ ဆွဲဆောင်ခံရပြီး အပေါင်းနှင့် အနုတ်ဓာတ်အား အစိတ်အပိုင်းကို ပျက်ပြယ်စေသည်။ သို့သော် မိုက်ဆဲလ်များသည် မြင့်မားစွာ ဓာတ်အားရှိသော ဖွဲ့စည်းပုံများကို ဖွဲ့စည်းပြီးသည်နှင့် တန်ပြန်အိုင်းယွန်းများဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော အိုင်းယွန်းလေထု၏ တားဆီးအားသည် သိသိသာသာ မြင့်တက်လာပြီး နာနိုမှုန့်များ၏ ပျံ့နှံ့နိုင်မှုကို ချိန်ညှိရန် အသုံးချနိုင်သော ဂုဏ်သတ္တိတစ်ခု ဖြစ်သည်။ ဤအကြောင်းရင်းနှစ်ချက်ကြောင့်၊ ပျော်ရည်၏ ညီမျှသော လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းသည် CMC ထက်ကျော်လွန်၍ အာရုံစူးစိုက်မှု မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ လျင်မြန်စွာ လျော့ကျသွားပြီး ဤအချက်ကို မျက်နှာပြင်ဓာတ်အားများ၏ အရေးပါသော မိုက်ဆဲလ်ပါဝင်မှုကို ဆုံးဖြတ်ရန် ယုံကြည်စိတ်ချရသော နည်းလမ်းတစ်ခု ဖြစ်စေသည်။
အိုင်းယွန်း surfactant micelles များ၏ဖွဲ့စည်းပုံသည် ပုံမှန်အားဖြင့် ဂလိုဘယ်ပုံသဏ္ဍာန်ရှိပြီး အပိုင်းသုံးပိုင်းပါဝင်သည်- အူတိုင်၊ အခွံ နှင့် ပျံ့နှံ့သော လျှပ်စစ်နှစ်ထပ်အလွှာ။ အူတိုင်သည် အရည်ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များနှင့်ဆင်တူသော hydrophobic hydrocarbon ကွင်းဆက်များဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး အချင်းမှာ ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 1 မှ 2.8 nm အထိရှိသည်။ ဝင်ရိုးစွန်းဦးခေါင်းအုပ်စုများနှင့် ကပ်လျက် မီသိုင်းလင်းအုပ်စုများ (-CH₂-) တွင် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း polarity ရှိပြီး အူတိုင်ပတ်လည်တွင် ရေမော်လီကျူးအချို့ကို ထိန်းသိမ်းထားရှိသည်။ ထို့ကြောင့် မီဆဲလ်အူတိုင်တွင် ပါရှိသည်ရေအမြောက်အမြား ပိတ်မိနေပြီး ဤ -CH₂- အုပ်စုများသည် အရည်နှင့်တူသော ဟိုက်ဒရိုကာဗွန် အူတိုင်ထဲသို့ အပြည့်အဝ ပေါင်းစပ်မသွားဘဲ အရည်မဟုတ်သော မိုက်ဆဲလ်အခွံ၏ အစိတ်အပိုင်းတစ်ခု ဖြစ်လာသည်။
မိုက်ဆဲလ်အခွံကို မိုက်ဆဲလ်-ရေမျက်နှာပြင် သို့မဟုတ် မျက်နှာပြင်အဆင့်ဟုလည်း လူသိများသည်။ ၎င်းသည် မိုက်ဆဲလ်နှင့် ရေကြားရှိ မက်ခရိုစကုပ်မျက်နှာပြင်ကို ရည်ညွှန်းခြင်းမဟုတ်ဘဲ မိုက်ဆဲလ်များနှင့် မိုနိုမာရစ်ရေမျက်နှာပြင်အရည်ကြားရှိ ဧရိယာကို ရည်ညွှန်းသည်။ အိုင်းယွန်းမျက်နှာပြင်အလွှာအတွက်၊ အခွံကို 0.2 မှ 0.3 nm ခန့်ထူသော လျှပ်စစ်နှစ်ထပ်အလွှာ၏ အတွင်းဆုံး Stern အလွှာ (သို့မဟုတ် fixed adsorption အလွှာ) ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ အခွံတွင် surfactants များ၏ အိုင်းယွန်းခေါင်းအုပ်စုများနှင့် ချည်နှောင်ထားသော counterions များ၏ အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုသာမက ဤအိုင်းယွန်းများ၏ ရေဓာတ်ဖြည့်တင်းမှုကြောင့် ရေဓာတ်ဖြည့်တင်းမှုအလွှာတစ်ခုလည်း ပါဝင်သည်။ မိုက်ဆဲလ်အခွံသည် ချောမွေ့သောမျက်နှာပြင်မဟုတ်ဘဲ surfactant monomer မော်လီကျူးများ၏ အပူရွေ့လျားမှုကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော အတက်အကျ၏ ရလဒ်ဖြစ်သော "ကြမ်းတမ်းသော" မျက်နှာပြင်တစ်ခုဖြစ်သည်။
ရေမဟုတ်သော (ဆီအခြေခံ) မီဒီယာများတွင်၊ ဆီမော်လီကျူးများ လွှမ်းမိုးနေသော၊ surfactants များ၏ hydrophilic အုပ်စုများသည် polar core ဖွဲ့စည်းရန် အတွင်းဘက်သို့ စုပုံလာပြီး၊ hydrophobic hydrocarbon chains များသည် micelle ၏ အပြင်ဘက်အခွံကို ဖွဲ့စည်းသည်။ ဤ micelle အမျိုးအစားသည် ရိုးရာရေ micelles များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ပြောင်းပြန်ဖွဲ့စည်းပုံရှိပြီး ထို့ကြောင့် reverse micelle ဟုခေါ်သည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့်၊ ရေတွင် ဖွဲ့စည်းထားသော micelles များကို ပုံမှန် micelles ဟုခေါ်သည်။ ပုံ ၄ တွင် ရေမဟုတ်သော ပျော်ရည်များတွင် surfactants များမှ ဖွဲ့စည်းထားသော reverse micelles ၏ ပုံစံငယ်ကို ပြသထားသည်။ မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း၊ reverse micelles များကို နာနိုစကေး ဆေးဝါးသယ်ဆောင်သူများ ပေါင်းစပ်ခြင်းနှင့် ပြင်ဆင်ခြင်းတွင် အထူးသဖြင့် hydrophilic ဆေးဝါးများကို encapsulation အတွက် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုခဲ့ကြသည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၅ ခုနှစ်၊ ဒီဇင်ဘာလ ၂၆ ရက်