У области хемије, нека органска једињења, због својих својстава да су нерастворљива или слабо растворљива у води, доносе многе непријатности у практичној примени. Међутим, када ова органска једињења коегзистирају са сурфактантима, њихова растворљивост се значајно повећава, феномен познат као солубилизација. Сурфактанти делују као солубилизатори у овом процесу, док се органска једињења која се солубилизују називају солубилизати. Овај чланак ће се позабавити механизмом солубилизације и његовим утицајним факторима.
Појава солубилизације је уско повезана са својствима сурфактаната. Експерименти су показали да када је концентрација сурфактаната нижа од критичне концентрације мицела (КМЦ), растворљивост органских супстанци се не мења значајно; међутим, када концентрација пређе КМЦ, растворљивост нагло расте. То је зато што при овој концентрацији сурфактанти почињу да формирају мицеле, а солубилизација је уско повезана са формирањем мицела.
У зависности од положаја растворене супстанце у мицелу, постоје углавном четири начина растворљивости:
①Раствовање унутар мицеле: Ова метода је погодна за једноставне неполарне угљоводоничне супстанце, као што су бензен, етилбензен и н-хептан. Оне су лако растворљиве унутар мицеле јер се унутрашњост мицеле може сматрати чистим угљоводоничним једињењем, које има слична својства као и ове супстанце.
②Раствовање у слоју мицелне палисаде: Поларне органске супстанце као што су дуголанчани алкохоли и киселине, распоређене су наизменично и паралелно са молекулима сурфактаната. Неполарни делови интерагују са хидрофобним групама сурфактаната путем ван дер Валсових сила, док су поларни делови повезани са хидрофилним групама сурфактаната путем ван дер Валсових сила и водоничних веза.
③Растворивост на површини мицела: Макромолекуларне супстанце, боје итд., биће адсорбоване на површини мицела и фиксиране путем интермолекуларних ван дер Валсових сила или водоничних веза, чиме се повећава њихова растворљивост у води. Међутим, количина растворљивости овом методом је релативно мала.
④Растворивост између полиоксиетиленских ланаца: Код сурфактанта полиоксиетиленског типа, због дугог молекуларног ланца њиховог хидрофилног дела групе, они су често у увијеном стању. Органске супстанце могу бити умотане унутра и испреплетене хидрофилним полиоксиетиленским ланцима. Ова метода има релативно велику количину солубилизације.
Ове четири методе растварања прате принцип сличног у сличном, а редослед растварања од већег до мањег је: растварање између полиоксиетиленских ланаца > растварање у слоју мицелне палисаде > растварање унутар мицеле > растварање на површини мицеле.
Вреди напоменути да иако се растворљивост органских супстанци у води повећава због растварања, својства раствора се не мењају значајно. То је зато што органски молекули могу формирати велике честице, што не резултира значајним повећањем броја честица у раствору. Ово такође индиректно доказује ефекат везивања и асоцијације мицела на велики број органских молекула.
2. Фактори који утичу на растворљивост
Солубилизација није само уско повезана са присуством мицела, већ је под утицајем и инхерентних својстава солубилизатора и растворене супстанце. Поред тога, сваки фактор који може утицати на ЦМЦ сурфактаната такође ће утицати на солубилизацију.
Солубилизатор (сурфактант)
Концентрација: Што је већа концентрација сурфактанта, већа је количина формираних мицела и већи је степен асоцијације мицела, што им омогућава да интерагују са више солубилизата.
Молекуларна структура: Што је дужи хидрофобни угљоводонични ланац, то је јачи солубилизујући ефекат; за сурфактанте са истом хидрофилном групом, што је дужи хидрофобни угљоводонични ланац, то је мањи њихов CMC и јачи солубилизујући ефекат. Поред тога, солубилизујући ефекат нејонских сурфактанта је обично јачи од ефекта јонских сурфактанта.
Солубилизат
Генерално, што је већа поларност растворене супстанце, то је већи капацитет растворљивости. То може бити зато што је већа вероватноћа да ће поларне растворене супстанце интераговати са хидрофилним групама на површини мицела путем водоничних веза и ван дер Валсових сила. Истовремено, њихови неполарни делови такође теже да интерагују са хидрофобним групама сурфактаната.
Температура
Код јонских сурфактанта, повећање температуре појачава њихов ефекат растварања. То је зато што пораст температуре повећава CMC, омогућавајући већем броју сурфактанта да се растворе у раствору и формирају више мицела.
За нејонске сурфактанте полиоксиетиленског типа, капацитет растварања се такође повећава са повећањем температуре. Међутим, када температура достигне или пређе тачку замућења, ефекат растварања ће ослабити.
Електролит
Додавање електролита може повећати капацитет растварања јонских сурфактаната за угљоводонике, али смањити њихов капацитет растварања за поларне супстанце. То је зато што електролити неутралишу део електричног набоја хидрофилних група, чинећи распоред хидрофилних група на површини мицела компактнијим, што је неповољно за уметање поларних солубилизата.
Код нејонских сурфактанта, додавање електролита може побољшати њихов капацитет растварања. То је због ефекта исољења, који смањује задржавање воде на молекулима сурфактанта, повећава њихову мобилност и олакшава формирање мицела.
Солубилизација је сложен феномен на који утичу различити фактори. Стицањем дубљег разумевања ових фактора и њихових механизама интеракције, можемо боље искористити солубилизацију за оптимизацију хемијских процеса и перформанси производа.
Време објаве: 24. март 2026.