Ефекат квашења, захтев: HLB: 7-9
Квашење се дефинише као феномен где гас адсорбован на чврстој површини бива истиснут течношћу. Супстанце које могу побољшати овај капацитет истискивања називају се средства за квашење. Квашење се генерално категорише у три типа: контактно квашење (адхезивно квашење), урањање (урањање) и квашење расипањем (ширење). Међу њима, ширење представља највиши стандард квашења, а коефицијент ширења се често користи као индикатор за процену перформанси квашења између различитих система. Поред тога, контактни угао је такође критеријум за процену квалитета квашења. Сурфактанти се могу користити за контролу степена квашења између течне и чврсте фазе.
У индустрији пестицида, неке гранулиране формулације и прашкови за прашење такође садрже одређену количину сурфактаната. Њихова сврха је да побољшају адхезију и количину пестицида која се таложи на циљаној површини, убрзају брзину ослобађања и прошире подручје ширења активних састојака у влажним условима, чиме се побољшава ефикасност превенције и лечења болести.
У козметичкој индустрији, сурфактанти делују као емулгатори и неопходне су компоненте у производима за негу коже као што су креме, лосиони, средства за чишћење лица и средства за скидање шминке.
Мицеле и солубилизација,захтеви: C > CMC (HLB 13–18)
Минимална концентрација при којој се молекули сурфактанта удружују и формирају мицеле. Када концентрација пређе вредност CMC, молекули сурфактанта се организују у структуре као што су сферне, штапићасте, ламеларне или плочасте конфигурације.
Системи солубилизације су термодинамички равнотежни системи. Што је нижа КМЦ и што је већи степен асоцијације, то је већа максимална концентрација адитива (МАК). Утицај температуре на солубилизацију огледа се у три аспекта: утиче на формирање мицела, растворљивост солубилизата и растворљивост самих сурфактаната. Код јонских сурфактаната, њихова растворљивост нагло расте са порастом температуре, а температура на којој се дешава ово нагло повећање назива се Крафтова тачка. Што је виша Крафтова тачка, то је нижа критична концентрација мицела.
Код полиоксиетиленских нејонских сурфактанта, када температура порасте до одређеног нивоа, њихова растворљивост нагло опада и долази до таложења, што узрокује замућење раствора. Ова појава је позната као замућење, а одговарајућа температура се назива тачка замућења. За сурфактанте са истом дужином полиоксиетиленског ланца, што је дужи угљоводонични ланац, то је нижа тачка замућења; обрнуто, са истом дужином угљоводоничног ланца, што је дужи полиоксиетиленски ланац, то је виша тачка замућења.
Неполарне органске супстанце (нпр. бензен) имају веома ниску растворљивост у води. Међутим, додавање сурфактаната као што је натријум олеат може значајно побољшати растворљивост бензена у води – процес који се назива солубилизација. Солубилизација се разликује од обичног растварања: растворени бензен није равномерно диспергован у молекулима воде, већ је заробљен унутар мицела које формирају олеатни јони. Студије рендгенске дифракције су потврдиле да се све врсте мицела шире у различитом степену након солубилизације, док колигативна својства целокупног раствора остају углавном непромењена.
Како се концентрација сурфактаната у води повећава, молекули сурфактаната се акумулирају на површини течности и формирају густо упакован, оријентисан мономолекуларни слој. Вишак молекула у расутој фази се агрегира са својим хидрофобним групама окренутим ка унутра, формирајући мицеле. Минимална концентрација потребна за покретање формирања мицела дефинише се као критична концентрација мицела (ККМ). При овој концентрацији, раствор одступа од идеалног понашања и на кривој површинског напона у односу на концентрацију појављује се јасна тачка прегиба. Даље повећање концентрације сурфактаната више неће смањивати површински напон; уместо тога, подстаћи ће континуирани раст и умножавање мицела у расутој фази.
Када се молекули сурфактанта диспергују у раствору и достигну одређени праг концентрације, они се удружују из појединачних мономера (јона или молекула) у колоидне агрегате који се називају мицеле. Ова транзиција покреће нагле промене у физичким и хемијским својствима раствора, а концентрација при којој се то дешава је карбокарбонска полимерна маса (CMC). Процес формирања мицела назива се мицелизација.
Формирање мицела у воденим растворима сурфактаната је процес који зависи од концентрације. У изузетно разблаженим растворима, вода и ваздух су скоро у директном контакту, тако да се површински напон смањује само незнатно, остајући близу оног код чисте воде, са врло мало молекула сурфактаната диспергованих у расутој фази. Како се концентрација сурфактаната умерено повећава, молекули се брзо адсорбују на површину воде, смањујући површину контакта између воде и ваздуха и узрокујући нагли пад површинског напона. У међувремену, неки молекули сурфактаната у расутој фази се агрегирају са својим хидрофобним групама поравнатим, формирајући мале мицеле.
Како концентрација наставља да расте и раствор достиже засићење адсорпцијом, на површини течности се формира густо упаковани мономолекуларни филм. Када концентрација досегне карбонуклеотидну мембрану (CMC), површински напон раствора достиже своју минималну вредност. Изван CMC-а, даље повећање концентрације сурфактанта једва утиче на површински напон; уместо тога, повећава број и величину мицела у расутом стању. У раствору тада доминирају мицеле, које служе као микрореактори у синтези нанопрахова. Са континуираним повећањем концентрације, систем постепено прелази у течнокристално стање.
Када концентрација воденог раствора сурфактанта достигне карбокарбоксилну мембрану (CMC), формирање мицела постаје изражено са повећањем концентрације. Ово карактерише тачка прегиба на кривој површинског напона у односу на логаритам концентрације (γ–log c крива), заједно са појавом неидеалних физичких и хемијских својстава у раствору.
Јонске сурфактантне мицеле носе висока површинска наелектрисања. Због електростатичког привлачења, контрајони се привлаче на површину мицеле, неутралишући део позитивних и негативних наелектрисања. Међутим, када мицеле формирају високо наелектрисане структуре, сила успоравања јонске атмосфере коју формирају контрајони значајно се повећава – својство које се може искористити за подешавање дисперзибилности нанопрахова. Из ова два разлога, еквивалентна проводљивост раствора брзо опада са повећањем концентрације изнад CMC, што ову тачку чини поузданом методом за одређивање критичне концентрације мицела сурфактанта.
Структура јонских сурфактантних мицела је типично сферна, састоји се од три дела: језгра, љуске и дифузног електричног двоструког слоја. Језгро је састављено од хидрофобних угљоводоничних ланаца, сличних течним угљоводоницима, са пречником у распону од приближно 1 до 2,8 nm. Метиленске групе (-CH₂-) поред поларних главних група поседују делимичну поларност, задржавајући неке молекуле воде око језгра. Дакле, језгро мицела садржизнатна количина заробљене воде, а ове -CH₂- групе нису у потпуности интегрисане у течно угљоводонично језгро, већ уместо тога чине део нетечне мицелне љуске.
Мицелна љуска је такође позната као интерфејс мицела-вода или површинска фаза. Не односи се на макроскопски интерфејс између мицела и воде, већ на област између мицела и мономерног воденог раствора сурфактанта. Код јонских сурфактантних мицела, љуску формира најдубљи Стернов слој (или фиксни адсорпциони слој) електричног двоструког слоја, дебљине од око 0,2 до 0,3 nm. Љуска садржи не само јонске главне групе сурфактанта и део везаних контрајона, већ и хидратациони слој услед хидратације ових јона. Мицелна љуска није глатка површина, већ „груба“ површина, резултат флуктуација изазваних термичким кретањем молекула мономера сурфактанта.
У неводеним (на бази уља) медијумима, где преовлађују молекули уља, хидрофилне групе сурфактаната се агрегирају ка унутра и формирају поларно језгро, док хидрофобни угљоводонични ланци формирају спољашњу љуску мицеле. Ова врста мицеле има обрнуту структуру у поређењу са конвенционалним воденим мицелама и стога се назива обрнута мицела; насупрот томе, мицеле формиране у води називају се нормалне мицеле. Слика 4 приказује шематски модел обрнутих мицела формираних сурфактантима у неводеним растворима. Последњих година, обрнуте мицеле се широко користе у синтези и припреми наноразмерних носача лекова, посебно за енкапсулацију хидрофилних лекова.
Време објаве: 26. децембар 2025.