Sa dini për efektet e lagies dhe tretjes së surfaktantëve?

Efekti i lagies, kërkesa: HLB: 7-9

Lagia përkufizohet si fenomeni ku gazi i adsorbuar në një sipërfaqe të ngurtë zhvendoset nga një lëng. Substancat që mund ta rrisin këtë kapacitet zhvendosjeje quhen agjentë lagie. Lagia në përgjithësi kategorizohet në tre lloje: lagia me kontakt (lagia ngjitëse), lagia me zhytje (lagia zhytëse) dhe lagia me përhapje (përhapja). Midis këtyre, përhapja përfaqëson standardin më të lartë të lagies, dhe koeficienti i përhapjes përdoret shpesh si një tregues për të vlerësuar performancën e lagies midis sistemeve të ndryshme. Përveç kësaj, këndi i kontaktit është gjithashtu një kriter për të gjykuar cilësinë e lagies. Surfaktantët mund të përdoren për të kontrolluar shkallën e lagies midis fazave të lëngshme dhe të ngurta.

Në industrinë e pesticideve, disa formulime granulare dhe pluhura pluhuri përmbajnë gjithashtu një sasi të caktuar surfaktantësh. Qëllimi i tyre është të përmirësojnë ngjitjen dhe sasinë e depozitimit të pesticidit në sipërfaqen e synuar, të përshpejtojnë shkallën e çlirimit dhe të zgjerojnë zonën e përhapjes së përbërësve aktivë në kushte lagështie, duke rritur kështu efikasitetin e parandalimit dhe trajtimit të sëmundjeve.

Në industrinë e kozmetikës, surfaktantët veprojnë si emulsifikues dhe janë përbërës të domosdoshëm në produktet e kujdesit për lëkurën, siç janë kremrat, locionet, pastruesit e fytyrës dhe heqësit e makijazhit.

Micelet dhe Tretshmëria,kërkesat: C > CMC (HLB 13–18)

Përqendrimi minimal në të cilin molekulat surfaktante bashkohen për të formuar micelet. Kur përqendrimi tejkalon vlerën CMC, molekulat surfaktante organizohen në struktura të tilla si konfigurime sferike, në formë shufre, lamellare ose në formë pllake.

Sistemet e tretshmërisë janë sisteme ekuilibri termodinamik. Sa më i ulët të jetë CMC dhe sa më i lartë shkalla e shoqërimit, aq më i madh është përqendrimi maksimal i aditivit (MAC). Efekti i temperaturës në tretshmëri reflektohet në tre aspekte: ai ndikon në formimin e miceleve, tretshmërinë e solubilizateve dhe tretshmërinë e vetë surfaktantëve. Për surfaktantët jonikë, tretshmëria e tyre rritet ndjeshëm me rritjen e temperaturës, dhe temperatura në të cilën ndodh kjo rritje e menjëhershme quhet pika Krafft. Sa më e lartë të jetë pika Krafft, aq më i ulët është përqendrimi kritik i micelave.

Për surfaktantët jojonikë të polioksietilenit, kur temperatura rritet në një nivel të caktuar, tretshmëria e tyre bie ndjeshëm dhe ndodh reshje, duke bërë që tretësira të turbullohet. Ky fenomen njihet si turbullim, dhe temperatura përkatëse quhet pika e reve. Për surfaktantët me të njëjtën gjatësi zinxhiri polioksietileni, sa më i gjatë të jetë zinxhiri hidrokarbur, aq më e ulët është pika e reve; anasjelltas, me të njëjtën gjatësi zinxhiri hidrokarbur, sa më i gjatë të jetë zinxhiri polioksietileni, aq më e lartë është pika e reve.

Substancat organike jopolare (p.sh., benzeni) kanë tretshmëri shumë të ulët në ujë. Megjithatë, shtimi i surfaktantëve si oleati i natriumit mund të rrisë ndjeshëm tretshmërinë e benzenit në ujë - një proces i quajtur tretshmëri. Tretshmëria është e ndryshme nga tretja e zakonshme: benzeni i tretshëm nuk shpërndahet në mënyrë uniforme në molekulat e ujit, por bllokohet brenda miceleve të formuara nga jonet oleate. Studimet e difraksionit me rreze X kanë konfirmuar se të gjitha llojet e miceleve zgjerohen në shkallë të ndryshme pas tretshmërisë, ndërsa vetitë koligative të tretësirës së përgjithshme mbeten kryesisht të pandryshuara.

Ndërsa përqendrimi i surfaktantëve në ujë rritet, molekulat e surfaktantëve grumbullohen në sipërfaqen e lëngut për të formuar një shtresë monomolekulare të orientuar dhe të paketuar ngushtë. Molekulat e tepërta në fazën kryesore grumbullohen me grupet e tyre hidrofobe të kthyera nga brenda, duke formuar micela. Përqendrimi minimal i kërkuar për të filluar formimin e micelave përcaktohet si përqendrimi kritik i micelave (CMC). Në këtë përqendrim, tretësira devijon nga sjellja ideale dhe një pikë e dallueshme infleksioni shfaqet në kurbën e tensionit sipërfaqësor kundrejt përqendrimit. Rritja e mëtejshme e përqendrimit të surfaktantëve nuk do ta zvogëlojë më tensionin sipërfaqësor; përkundrazi, do të nxisë rritjen dhe shumëzimin e vazhdueshëm të micelave në fazën kryesore.

Kur molekulat e surfaktantëve shpërndahen në një tretësirë ​​dhe arrijnë një prag specifik përqendrimi, ato bashkohen nga monomere individuale (jone ose molekula) në agregate koloidale të quajtura micele. Ky tranzicion shkakton ndryshime të menjëhershme në vetitë fizike dhe kimike të tretësirës, ​​dhe përqendrimi në të cilin ndodh kjo është CMC. Procesi i formimit të micelave quhet micelizim.

Formimi i miceleve në tretësira ujore të surfaktantëve është një proces që varet nga përqendrimi. Në tretësira jashtëzakonisht të holluara, uji dhe ajri janë pothuajse në kontakt të drejtpërdrejtë, kështu që tensioni sipërfaqësor zvogëlohet vetëm pak, duke mbetur afër atij të ujit të pastër, me shumë pak molekula surfaktante të shpërndara në fazën kryesore. Ndërsa përqendrimi i surfaktantëve rritet në mënyrë të moderuar, molekulat adsorbohen shpejt në sipërfaqen e ujit, duke zvogëluar sipërfaqen e kontaktit midis ujit dhe ajrit dhe duke shkaktuar një rënie të ndjeshme të tensionit sipërfaqësor. Ndërkohë, disa molekula surfaktante në fazën kryesore grumbullohen me grupet e tyre hidrofobe të rreshtuara, duke formuar micela të vogla.

Ndërsa përqendrimi vazhdon të rritet dhe tretësira arrin adsorbimin e ngopjes, në sipërfaqen e lëngut formohet një film monomolekular i ngjeshur dendur. Kur përqendrimi arrin CMC-në, tensioni sipërfaqësor i tretësirës arrin vlerën e tij minimale. Përtej CMC-së, rritja e mëtejshme e përqendrimit të surfaktantit mezi ndikon në tensionin sipërfaqësor; në vend të kësaj, ajo rrit numrin dhe madhësinë e miceleve në fazën kryesore. Tretësira më pas dominohet nga micelet, të cilat shërbejnë si mikroreaktorë në sintezën e nanopluhurave. Me rritjen e vazhdueshme të përqendrimit, sistemi gradualisht kalon në një gjendje kristalore të lëngshme.

Kur përqendrimi i një tretësire ujore surfaktante arrin CMC-në, formimi i miceleve bëhet i dukshëm me rritjen e përqendrimit. Kjo karakterizohet nga një pikë kthese në kurbën e tensionit sipërfaqësor kundrejt kurbës së përqendrimit logaritmik (kurba γ–log c), së bashku me shfaqjen e vetive fizike dhe kimike jo ideale në tretësirë.

Micelet jonike surfaktante mbartin ngarkesa të larta sipërfaqësore. Për shkak të tërheqjes elektrostatike, kundërjonet tërhiqen nga sipërfaqja e micelës, duke neutralizuar një pjesë të ngarkesave pozitive dhe negative. Megjithatë, sapo micelat formojnë struktura shumë të ngarkuara, forca ngadalësuese e atmosferës jonike të formuar nga kundërjonet rritet ndjeshëm - një veti që mund të shfrytëzohet për të rregulluar shpërndarjen e nanopluhurave. Për këto dy arsye, përçueshmëria ekuivalente e tretësirës zvogëlohet me shpejtësi me rritjen e përqendrimit përtej CMC-së, duke e bërë këtë pikë një metodë të besueshme për përcaktimin e përqendrimit kritik të micelës së surfaktantëve.

Struktura e miceleve surfaktante jonik është zakonisht sferike, e përbërë nga tre pjesë: një bërthamë, një guaskë dhe një shtresë e dyfishtë elektrike difuze. Bërthama përbëhet nga zinxhirë hidrokarburesh hidrofobë, të ngjashëm me hidrokarburet e lëngshme, me një diametër që varion nga afërsisht 1 deri në 2.8 nm. Grupet metilen (-CH₂-) ngjitur me grupet polare të kokës kanë polaritet të pjesshëm, duke mbajtur disa molekula uji rreth bërthamës. Kështu, bërthama e micelës përmbannjë sasi e konsiderueshme uji të bllokuar, dhe këto grupe -CH₂- nuk janë integruar plotësisht në bërthamën e hidrokarbureve të ngjashme me lëngun, por në vend të kësaj formojnë pjesë të guaskës jo të lëngshme të micelës.

Mbështjellësi i micelës njihet edhe si ndërfaqja micel-ujë ose faza sipërfaqësore. Nuk i referohet ndërfaqes makroskopike midis micelave dhe ujit, por më tepër rajonit midis micelave dhe tretësirës ujore monomerike të surfaktantit. Për micelet jonike të surfaktantit, guaska formohet nga shtresa më e brendshme Stern (ose shtresa fikse e adsorbimit) e shtresës së dyfishtë elektrike, me një trashësi prej rreth 0.2 deri në 0.3 nm. Shtresa përmban jo vetëm grupet jonike të kokës së surfaktantëve dhe një pjesë të kundërjoneve të lidhura, por edhe një shtresë hidratimi për shkak të hidratimit të këtyre joneve. Shtresa e micelës nuk është një sipërfaqe e lëmuar, por më tepër një ndërfaqe "e ashpër", një rezultat i luhatjeve të shkaktuara nga lëvizja termike e molekulave monomere të surfaktantit.

Në mjedise jo-ujore (me bazë vaji), ku mbizotërojnë molekulat e vajit, grupet hidrofile të surfaktantëve grumbullohen nga brenda për të formuar një bërthamë polare, ndërsa zinxhirët hidrokarbure hidrofobike formojnë shtresën e jashtme të micelës. Ky lloj micele ka një strukturë të përmbysur krahasuar me micelet ujore konvencionale dhe për këtë arsye quhet micelë e kundërt; në të kundërt, micelet e formuara në ujë quhen micela normale. Figura 4 tregon një model skematik të miceleve të kundërta të formuara nga surfaktantët në tretësira jo-ujore. Në vitet e fundit, micelet e kundërta janë përdorur gjerësisht në sintezën dhe përgatitjen e bartësve të barnave në shkallë nano, veçanërisht për enkapsulimin e barnave hidrofile.