Zmáčací účinok, požiadavka: HLB: 7-9
Zmáčanie je definované ako jav, pri ktorom je plyn adsorbovaný na pevnom povrchu vytlačený kvapalinou. Látky, ktoré dokážu túto vytlačovaciu kapacitu zvýšiť, sa nazývajú zmáčacie činidlá. Zmáčanie sa vo všeobecnosti delí na tri typy: kontaktné zmáčanie (adhézne zmáčanie), imerzné zmáčanie (ponorné zmáčanie) a roztieracie zmáčanie (roztieranie). Spomedzi nich predstavuje roztieranie najvyšší štandard zmáčania a koeficient roztierania sa často používa ako indikátor na hodnotenie zmáčacej schopnosti medzi rôznymi systémami. Okrem toho je kontaktný uhol tiež kritériom na posúdenie kvality zmáčania. Povrchovo aktívne látky sa môžu použiť na reguláciu stupňa zmáčania medzi kvapalnou a pevnou fázou.
V pesticídnom priemysle niektoré granulované formulácie a prášky tiež obsahujú určité množstvo povrchovo aktívnych látok. Ich účelom je zlepšiť priľnavosť a množstvo pesticídu na cieľovom povrchu, urýchliť rýchlosť uvoľňovania a rozšíriť oblasť rozptylu účinných látok vo vlhkých podmienkach, čím sa zvyšuje účinnosť prevencie a liečby chorôb.
V kozmetickom priemysle pôsobia povrchovo aktívne látky ako emulgátory a sú nevyhnutnou súčasťou produktov starostlivosti o pleť, ako sú krémy, pleťové vody, čistiace prostriedky na tvár a odličovače.
Micely a solubilizácia,požiadavky: C > CMC (HLB 13–18)
Minimálna koncentrácia, pri ktorej sa molekuly povrchovo aktívnych látok združujú a tvoria micely. Keď koncentrácia prekročí hodnotu CMC, molekuly povrchovo aktívnych látok sa usporiadajú do štruktúr, ako sú sférické, tyčinkovité, lamelárne alebo doskové konfigurácie.
Solubilizačné systémy sú termodynamicky rovnovážne systémy. Čím nižšia je CMC a čím vyšší je stupeň asociácie, tým väčšia je maximálna koncentrácia aditíva (MAC). Vplyv teploty na solubilizáciu sa prejavuje v troch aspektoch: ovplyvňuje tvorbu micel, rozpustnosť solubilizátov a rozpustnosť samotných povrchovo aktívnych látok. V prípade iónových povrchovo aktívnych látok sa ich rozpustnosť prudko zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou a teplota, pri ktorej k tomuto náhlemu nárastu dochádza, sa nazýva Krafftov bod. Čím vyšší je Krafftov bod, tým nižšia je kritická koncentrácia micel.
V prípade neiónových povrchovo aktívnych látok na báze polyoxyetylénu platí, že keď teplota stúpne na určitú úroveň, ich rozpustnosť prudko klesne a dochádza k zrážaniu, čo spôsobuje zakalenie roztoku. Tento jav sa nazýva zakalenie a zodpovedajúca teplota sa nazýva bod zákalu. V prípade povrchovo aktívnych látok s rovnakou dĺžkou polyoxyetylénového reťazca platí, že čím dlhší je uhľovodíkový reťazec, tým nižší je bod zákalu; naopak, pri rovnakej dĺžke uhľovodíkového reťazca platí, že čím dlhší je polyoxyetylénový reťazec, tým vyšší je bod zákalu.
Nepolárne organické látky (napr. benzén) majú veľmi nízku rozpustnosť vo vode. Pridanie povrchovo aktívnych látok, ako je oleát sodný, však môže výrazne zvýšiť rozpustnosť benzénu vo vode – tento proces sa nazýva solubilizácia. Solubilizácia sa líši od bežného rozpúšťania: solubilizovaný benzén nie je rovnomerne dispergovaný v molekulách vody, ale je zachytený v micelách tvorených oleátovými iónmi. Štúdie röntgenovej difrakcie potvrdili, že všetky typy micel po solubilizácii expandujú v rôznej miere, zatiaľ čo koligatívne vlastnosti celkového roztoku zostávajú do značnej miery nezmenené.
S rastúcou koncentráciou povrchovo aktívnych látok vo vode sa molekuly povrchovo aktívnych látok hromadia na povrchu kvapaliny a vytvárajú husto usporiadanú, orientovanú monomolekulárnu vrstvu. Prebytočné molekuly v objemovej fáze sa agregujú s hydrofóbnymi skupinami smerujúcimi dovnútra a tvoria micely. Minimálna koncentrácia potrebná na začatie tvorby micel je definovaná ako kritická koncentrácia micel (CMC). Pri tejto koncentrácii sa roztok odchyľuje od ideálneho správania a na krivke povrchového napätia vs. koncentrácie sa objavuje zreteľný inflexný bod. Ďalšie zvyšovanie koncentrácie povrchovo aktívnych látok už neznižuje povrchové napätie; namiesto toho bude podporovať kontinuálny rast a množenie micel v objemovej fáze.
Keď sa molekuly povrchovo aktívnych látok dispergujú v roztoku a dosiahnu špecifický koncentračný prah, združujú sa z jednotlivých monomérov (iónov alebo molekúl) do koloidných agregátov nazývaných micely. Tento prechod spúšťa náhle zmeny fyzikálnych a chemických vlastností roztoku a koncentrácia, pri ktorej k tomu dochádza, sa nazýva karboxymetylkarboxyláza (CMC). Proces tvorby micel sa označuje ako micelizácia.
Tvorba micel vo vodných roztokoch povrchovo aktívnych látok je proces závislý od koncentrácie. V extrémne zriedených roztokoch sú voda a vzduch takmer v priamom kontakte, takže povrchové napätie klesá len mierne a zostáva blízke napätiu čistej vody, pričom v objemovej fáze je rozptýlených len veľmi málo molekúl povrchovo aktívnych látok. S miernym zvýšením koncentrácie povrchovo aktívnych látok sa molekuly rýchlo adsorbujú na povrch vody, čím sa znižuje kontaktná plocha medzi vodou a vzduchom a spôsobuje sa prudký pokles povrchového napätia. Medzitým sa niektoré molekuly povrchovo aktívnych látok v objemovej fáze agregujú s ich hydrofóbnymi skupinami usporiadanými dokopy a tvoria malé micely.
Ako koncentrácia naďalej stúpa a roztok dosiahne saturačnú adsorpciu, na povrchu kvapaliny sa vytvorí husto usporiadaný monomolekulárny film. Keď koncentrácia dosiahne CMC, povrchové napätie roztoku dosiahne svoju minimálnu hodnotu. Za CMC ďalšie zvyšovanie koncentrácie povrchovo aktívnej látky sotva ovplyvňuje povrchové napätie; namiesto toho zvyšuje počet a veľkosť micel v objemovej fáze. V roztoku potom dominujú micely, ktoré slúžia ako mikroreaktory pri syntéze nanopráškov. S pokračujúcim zvyšovaním koncentrácie systém postupne prechádza do kvapalného kryštalického stavu.
Keď koncentrácia vodného roztoku povrchovo aktívnej látky dosiahne karboxymetánkarboxylázu (CMC), so zvyšujúcou sa koncentráciou sa výrazne zvyšuje tvorba micel. To sa vyznačuje inflexným bodom na krivke povrchového napätia vs. logaritmickej koncentrácie (krivka γ–log c) spolu so vznikom neideálnych fyzikálnych a chemických vlastností v roztoku.
Micely iónových povrchovo aktívnych látok nesú vysoké povrchové náboje. V dôsledku elektrostatickej príťažlivosti sú protiióny priťahované k povrchu micely, čím neutralizujú časť kladných a záporných nábojov. Akonáhle však micely vytvoria vysoko nabité štruktúry, spomaľovacia sila iónovej atmosféry vytvorenej protiiónmi sa výrazne zvyšuje – táto vlastnosť sa dá využiť na úpravu dispergovateľnosti nanopráškov. Z týchto dvoch dôvodov ekvivalentná vodivosť roztoku rýchlo klesá so zvyšujúcou sa koncentráciou nad CMC, čo robí z tohto bodu spoľahlivú metódu na stanovenie kritickej micelovej koncentrácie povrchovo aktívnych látok.
Štruktúra micel iónových povrchovo aktívnych látok je typicky guľovitá a pozostáva z troch častí: jadra, obalu a difúznej elektrickej dvojitej vrstvy. Jadro sa skladá z hydrofóbnych uhľovodíkových reťazcov, podobných kvapalným uhľovodíkom, s priemerom približne od 1 do 2,8 nm. Metylénové skupiny (-CH₂-) susediace s polárnymi hlavicami majú čiastočnú polaritu, čím si zachovávajú niektoré molekuly vody okolo jadra. Jadro micely teda obsahujeznačné množstvo zachytenej vody a tieto skupiny -CH₂- nie sú úplne integrované do kvapalného uhľovodíkového jadra, ale tvoria súčasť nekvapalného obalu micely.
Micelárna škrupina je tiež známa ako rozhranie micela-voda alebo povrchová fáza. Nevzťahuje sa na makroskopické rozhranie medzi micelami a vodou, ale skôr na oblasť medzi micelami a monomérnym vodným roztokom povrchovo aktívnej látky. V prípade micel s iónovými povrchovo aktívnymi látkami je škrupina tvorená najvnútornejšou Sternovou vrstvou (alebo fixnou adsorpčnou vrstvou) elektrickej dvojitej vrstvy s hrúbkou približne 0,2 až 0,3 nm. Škrupina obsahuje nielen iónové hlavové skupiny povrchovo aktívnych látok a časť viazaných protiiónov, ale aj hydratačnú vrstvu v dôsledku hydratácie týchto iónov. Micelárna škrupina nie je hladký povrch, ale skôr „drsné“ rozhranie, ktoré je výsledkom fluktuácií spôsobených tepelným pohybom molekúl monomérnych povrchovo aktívnych látok.
V nevodných médiách (na báze oleja), kde prevládajú molekuly oleja, sa hydrofilné skupiny povrchovo aktívnych látok agregujú smerom dovnútra a tvoria polárne jadro, zatiaľ čo hydrofóbne uhľovodíkové reťazce tvoria vonkajší obal micely. Tento typ micely má v porovnaní s konvenčnými vodnými micelami obrátenú štruktúru, a preto sa nazýva reverzná micela; naopak, micely vytvorené vo vode sa nazývajú normálne micely. Obrázok 4 znázorňuje schematický model reverzných micel vytvorených povrchovo aktívnymi látkami v nevodných roztokoch. V posledných rokoch sa reverzné micely široko používajú pri syntéze a príprave nanoškálových nosičov liečiv, najmä na enkapsuláciu hydrofilných liečiv.
Čas uverejnenia: 26. decembra 2025