Efect de umectare, cerință: HLB: 7-9
Umezirea este definită ca fenomenul în care gazul adsorbit pe o suprafață solidă este deplasat de un lichid. Substanțele care pot spori această capacitate de deplasare se numesc agenți de umectare. Umezirea este în general clasificată în trei tipuri: umectare prin contact (umectare adeziva), umectare prin imersie (umectare prin imersie) și umectare prin dispersie (împrăștiere). Dintre acestea, dispersia reprezintă cel mai înalt standard de umectare, iar coeficientul de dispersie este adesea utilizat ca indicator pentru a evalua performanța de umectare între diferite sisteme. În plus, unghiul de contact este, de asemenea, un criteriu pentru evaluarea calității umectarii. Agenții tensioactivi pot fi utilizați pentru a controla gradul de umectare dintre fazele lichidă și cea solidă.
În industria pesticidelor, unele formulări granulare și pulberi pudrabile conțin, de asemenea, o anumită cantitate de surfactanți. Scopul lor este de a îmbunătăți aderența și cantitatea de depunere a pesticidului pe suprafața țintă, de a accelera rata de eliberare și de a extinde zona de răspândire a ingredientelor active în condiții de umiditate, sporind astfel eficacitatea prevenirii și tratamentului bolilor.
În industria cosmetică, agenții tensioactivi acționează ca emulgatori și sunt componente indispensabile în produsele de îngrijire a pielii, cum ar fi cremele, loțiunile, produsele de curățare facială și demachiantele.
Micelele și solubilizarea,cerințe: C > CMC (HLB 13–18)
Concentrația minimă la care moleculele de surfactant se asociază pentru a forma micele. Când concentrația depășește valoarea CMC, moleculele de surfactant se aranjează în structuri precum configurații sferice, de tip tijă, lamelare sau de tip placă.
Sistemele de solubilizare sunt sisteme de echilibru termodinamic. Cu cât CMC este mai mic și cu cât gradul de asociere este mai mare, cu atât concentrația maximă de aditiv (MAC) este mai mare. Efectul temperaturii asupra solubilizării se reflectă în trei aspecte: influențează formarea micelelor, solubilitatea solubilizaților și solubilitatea surfactanților înșiși. În cazul surfactanților ionici, solubilitatea lor crește brusc odată cu creșterea temperaturii, iar temperatura la care are loc această creștere bruscă se numește punct Krafft. Cu cât punctul Krafft este mai mare, cu atât concentrația critică de micele este mai mică.
În cazul surfactanților neionici polioxietilenici, atunci când temperatura crește la un anumit nivel, solubilitatea lor scade brusc și are loc precipitarea, provocând tulburarea soluției. Acest fenomen este cunoscut sub numele de opacizare, iar temperatura corespunzătoare se numește punct de opacitate. Pentru surfactanții cu aceeași lungime a lanțului polioxietilenic, cu cât lanțul hidrocarbonat este mai lung, cu atât punctul de opacitate este mai scăzut; invers, cu aceeași lungime a lanțului hidrocarbonat, cu cât lanțul polioxietilenic este mai lung, cu atât punctul de opacitate este mai ridicat.
Substanțele organice nepolare (de exemplu, benzenul) au o solubilitate foarte scăzută în apă. Cu toate acestea, adăugarea de surfactanți, cum ar fi oleatul de sodiu, poate crește semnificativ solubilitatea benzenului în apă - un proces numit solubilizare. Solubilizarea este diferită de dizolvarea obișnuită: benzenul solubilizat nu este dispersat uniform în moleculele de apă, ci este prins în micelele formate de ionii de oleat. Studiile de difracție cu raze X au confirmat că toate tipurile de micele se extind în grade diferite după solubilizare, în timp ce proprietățile coligative ale soluției generale rămân în mare parte neschimbate.
Pe măsură ce concentrația de surfactanți în apă crește, moleculele de surfactant se acumulează pe suprafața lichidului pentru a forma un strat monomolecular dens, orientat. Moleculele în exces din faza majoră se agregă cu grupările lor hidrofobe orientate spre interior, formând micele. Concentrația minimă necesară pentru a iniția formarea micelelor este definită ca fiind concentrația critică de micele (CMC). La această concentrație, soluția deviază de la comportamentul ideal și apare un punct de inflexiune distinct pe curba tensiunii superficiale în funcție de concentrație. Creșterea suplimentară a concentrației de surfactant nu va mai reduce tensiunea superficială; în schimb, va promova creșterea și multiplicarea continuă a micelelor în faza majoră.
Când moleculele de surfactant se dispersează într-o soluție și ating un prag de concentrație specific, acestea se asociază din monomeri individuali (ioni sau molecule) în agregate coloidale numite micele. Această tranziție declanșează schimbări bruște ale proprietăților fizice și chimice ale soluției, iar concentrația la care are loc acest lucru este CMC. Procesul de formare a micelelor este denumit micelizare.
Formarea micelelor în soluții apoase de surfactanți este un proces dependent de concentrație. În soluții extrem de diluate, apa și aerul sunt aproape în contact direct, astfel încât tensiunea superficială scade doar ușor, rămânând apropiată de cea a apei pure, cu foarte puține molecule de surfactant dispersate în faza majoră. Pe măsură ce concentrația de surfactant crește moderat, moleculele se adsorb rapid pe suprafața apei, reducând aria de contact dintre apă și aer și provocând o scădere bruscă a tensiunii superficiale. Între timp, unele molecule de surfactant din faza majoră se agregă cu grupurile lor hidrofobe aliniate, formând micele mici.
Pe măsură ce concentrația continuă să crească și soluția atinge adsorbția de saturație, la suprafața lichidului se formează o peliculă monomoleculară densă. Când concentrația atinge CMC (Classic-Magnetic Concentration - Concentrație Cristalină), tensiunea superficială a soluției atinge valoarea minimă. Dincolo de CMC, creșterea suplimentară a concentrației de surfactant abia dacă afectează tensiunea superficială; în schimb, crește numărul și dimensiunea micelelor din faza vrac. Soluția este apoi dominată de micele, care servesc drept microreactoare în sinteza nanopulberilor. Odată cu creșterea continuă a concentrației, sistemul trece treptat la o stare cristalină lichidă.
Când concentrația unei soluții apoase de surfactant atinge CMC, formarea micelelor devine proeminentă odată cu creșterea concentrației. Aceasta se caracterizează printr-un punct de inflexiune în curba tensiunii superficiale în funcție de concentrația logaritmică (curba γ-log c), împreună cu apariția unor proprietăți fizice și chimice neideale în soluție.
Micelele surfactanților ionici poartă sarcini superficiale ridicate. Datorită atracției electrostatice, contraionii sunt atrași de suprafața micelei, neutralizând o parte din sarcinile pozitive și negative. Cu toate acestea, odată ce micelele formează structuri puternic încărcate, forța de întârziere a atmosferei ionice formate de contraioni crește semnificativ - o proprietate care poate fi exploatată pentru a ajusta dispersabilitatea nanopulberilor. Din aceste două motive, conductivitatea echivalentă a soluției scade rapid odată cu creșterea concentrației dincolo de CMC, ceea ce face ca acest punct să fie o metodă fiabilă pentru determinarea concentrației micelare critice a surfactanților.
Structura micelelor de surfactanți ionici este de obicei sferică, constând din trei părți: un miez, o înveliș și un strat dublu electric difuz. Miezul este compus din lanțuri hidrofobe de hidrocarburi, similare hidrocarburilor lichide, cu un diametru cuprins între aproximativ 1 și 2,8 nm. Grupările metilenice (-CH₂-) adiacente grupărilor polare ale capului posedă polaritate parțială, reținând unele molecule de apă în jurul miezului. Astfel, miezul micelei conține...o cantitate considerabilă de apă captată, iar aceste grupări -CH₂- nu sunt complet integrate în miezul hidrocarbonat de tip lichid, ci formează parte din învelișul micelar nelichid.
Învelișul micelei este cunoscut și sub denumirea de interfață micelă-apă sau fază de suprafață. Nu se referă la interfața macroscopică dintre micele și apă, ci mai degrabă la regiunea dintre micele și soluția apoasă monomerică de surfactant. În cazul micelelor de surfactant ionic, învelișul este format din stratul Stern cel mai interior (sau stratul de adsorbție fix) al stratului dublu electric, cu o grosime de aproximativ 0,2 până la 0,3 nm. Învelișul conține nu numai grupările ionice principale ale surfactanților și o porțiune de contraioni legați, ci și un strat de hidratare datorită hidratării acestor ioni. Învelișul micelei nu este o suprafață netedă, ci mai degrabă o interfață „rugoasă”, rezultată a fluctuațiilor cauzate de mișcarea termică a moleculelor monomerice de surfactant.
În medii neapoase (pe bază de ulei), unde predomină moleculele de ulei, grupările hidrofile ale agenților tensioactivi se agregă spre interior pentru a forma un miez polar, în timp ce lanțurile hidrocarbonate hidrofobe formează învelișul exterior al micelei. Acest tip de micele are o structură inversată în comparație cu micelele apoase convenționale și, prin urmare, este numită micele inverse; prin contrast, micelele formate în apă sunt denumite micele normale. Figura 4 prezintă un model schematic al micelelor inverse formate de agenți tensioactivi în soluții neapoase. În ultimii ani, micelele inverse au fost utilizate pe scară largă în sinteza și prepararea purtătorilor de medicamente la scară nanometrică, în special pentru încapsularea medicamentelor hidrofile.
Data publicării: 26 decembrie 2025