மேற்பரப்புச் செயலிகளின் ஈரமாக்கும் மற்றும் கரைக்கும் விளைவுகள் பற்றி உங்களுக்கு எவ்வளவு தெரியும்?

ஈரமாக்கும் விளைவு, தேவை: HLB: 7-9

ஒரு திடப் பரப்பின் மீது உறிஞ்சப்பட்ட வாயு, ஒரு திரவத்தால் இடமாற்றம் செய்யப்படும் நிகழ்வே ஈரமாதல் என வரையறுக்கப்படுகிறது. இந்த இடமாற்றத் திறனை அதிகரிக்கக்கூடிய பொருட்கள் ஈரமாக்கும் காரணிகள் என அழைக்கப்படுகின்றன. ஈரமாதல் பொதுவாக மூன்று வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகிறது: தொடு ஈரமாதல் (ஒட்டுதல் ஈரமாதல்), மூழ்குதல் ஈரமாதல் (மூழ்கும் ஈரமாதல்), மற்றும் பரவுதல் ஈரமாதல் (பரவுதல்). இவற்றில், பரவுதல் என்பது ஈரமாதலின் மிக உயர்ந்த தரத்தைக் குறிக்கிறது, மேலும் வெவ்வேறு அமைப்புகளுக்கு இடையிலான ஈரமாதல் செயல்திறனை மதிப்பிடுவதற்குப் பரவுதல் குணகம் பெரும்பாலும் ஒரு குறிகாட்டியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கூடுதலாக, தொடுகோணமும் ஈரமாதலின் தரத்தை மதிப்பிடுவதற்கான ஒரு அளவுகோலாகும். திரவ மற்றும் திட நிலைகளுக்கு இடையிலான ஈரமாதலின் அளவைக் கட்டுப்படுத்தப் பரப்புக் காரணிகள் பயன்படுத்தப்படலாம்.

பூச்சிக்கொல்லித் துறையில், சில துகள் வடிவக் கலவைகள் மற்றும் தூளாக்கக்கூடிய பொடிகளிலும் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு சர்பாக்டான்ட்கள் அடங்கியுள்ளன. இலக்கு மேற்பரப்பில் பூச்சிக்கொல்லியின் ஒட்டுதலையும் படிதலையும் மேம்படுத்துவது, வெளியீட்டு விகிதத்தை விரைவுபடுத்துவது, மற்றும் ஈரப்பதமான சூழ்நிலைகளில் செயல்திறன் மிக்க மூலப்பொருட்களின் பரவும் பரப்பை விரிவுபடுத்துவது ஆகியவையே அவற்றின் நோக்கமாகும். இதன் மூலம், நோய் தடுப்பு மற்றும் சிகிச்சையின் செயல்திறனை அவை அதிகரிக்கின்றன.

அழகுசாதனத் துறையில், சர்பாக்டன்ட்கள் குழம்பாக்கிகளாகச் செயல்படுவதுடன், கிரீம்கள், லோஷன்கள், முக சுத்திகரிப்பான்கள் மற்றும் ஒப்பனை நீக்கிகள் போன்ற சருமப் பராமரிப்புப் பொருட்களில் இன்றியமையாத கூறுகளாகவும் விளங்குகின்றன.

மைசெல்கள் மற்றும் கரைதல்,தேவைகள்: சி > சிஎம்சி (எச்எல்பி 13–18)

சர்பாக்டன்ட் மூலக்கூறுகள் இணைந்து மைசெல்களை உருவாக்கும் குறைந்தபட்ச செறிவு. செறிவு CMC மதிப்பைத் தாண்டும்போது, ​​சர்பாக்டன்ட் மூலக்கூறுகள் கோள வடிவ, தண்டு வடிவ, மெல்லிய தகடு போன்ற அல்லது தட்டு வடிவ உள்ளமைவுகளில் தங்களை அமைத்துக் கொள்கின்றன.

கரைத்தல் அமைப்புகள் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலை அமைப்புகளாகும். மீசெல் நுண்செறிவு (CMC) குறைவாகவும், சேர்மானத்தின் அளவு அதிகமாகவும் இருந்தால், சேர்க்கையின் பெருமச் செறிவு (MAC) அதிகமாக இருக்கும். கரைத்தலில் வெப்பநிலையின் தாக்கம் மூன்று அம்சங்களில் வெளிப்படுகிறது: அது நுண்குமிழி உருவாக்கம், கரைபொருள்களின் கரைதிறன் மற்றும் பரப்புச்செயலிகளின் கரைதிறன் ஆகியவற்றைப் பாதிக்கிறது. அயனிப் பரப்புச்செயலிகளைப் பொறுத்தவரை, வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது அவற்றின் கரைதிறன் வேகமாக அதிகரிக்கிறது, மேலும் இந்தத் திடீர் அதிகரிப்பு நிகழும் வெப்பநிலை கிராஃப்ட் புள்ளி என்று அழைக்கப்படுகிறது. கிராஃப்ட் புள்ளி அதிகமாக இருந்தால், மீசெல் நுண்செறிவு குறைவாக இருக்கும்.

பாலியாக்ஸிஎத்திலீன் அயனியற்ற சர்பாக்டான்ட்களைப் பொறுத்தவரை, வெப்பநிலை ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு உயரும்போது, ​​அவற்றின் கரைதிறன் கடுமையாகக் குறைந்து வீழ்படிவு ஏற்படுகிறது, இதனால் கரைசல் கலங்கலாகிறது. இந்த நிகழ்வு மேகமூட்டம் என அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் அதற்கேற்ற வெப்பநிலை மேகப் புள்ளி என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஒரே பாலியாக்ஸிஎத்திலீன் சங்கிலி நீளத்தைக் கொண்ட சர்பாக்டான்ட்களுக்கு, ஹைட்ரோகார்பன் சங்கிலி நீளமாக இருந்தால், மேகப் புள்ளி குறைவாக இருக்கும்; இதற்கு நேர்மாறாக, ஒரே ஹைட்ரோகார்பன் சங்கிலி நீளத்தில், பாலியாக்ஸிஎத்திலீன் சங்கிலி நீளமாக இருந்தால், மேகப் புள்ளி அதிகமாக இருக்கும்.

துருவமற்ற கரிமப் பொருட்கள் (எ.கா., பென்சீன்) நீரில் மிகக் குறைந்த கரைதிறனைக் கொண்டுள்ளன. இருப்பினும், சோடியம் ஓலியேட் போன்ற சர்பாக்டான்ட்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம், நீரில் பென்சீனின் கரைதிறனை கணிசமாக அதிகரிக்க முடியும்—இந்த செயல்முறை கரைத்தல் என அழைக்கப்படுகிறது. கரைத்தல் என்பது சாதாரண கரைதலில் இருந்து வேறுபட்டது: கரைக்கப்பட்ட பென்சீன், நீர் மூலக்கூறுகளில் சீராகப் பரவுவதில்லை, மாறாக ஓலியேட் அயனிகளால் உருவாகும் மைசெல்களுக்குள் சிக்கிக்கொள்கிறது. கரைத்தலுக்குப் பிறகு அனைத்து வகையான மைசெல்களும் வெவ்வேறு அளவுகளில் விரிவடைகின்றன என்பதையும், அதே நேரத்தில் ஒட்டுமொத்த கரைசலின் கூட்டுப் பண்புகள் பெரும்பாலும் மாறாமல் இருக்கின்றன என்பதையும் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புச்சிதறல் ஆய்வுகள் உறுதிப்படுத்தியுள்ளன.

நீரில் சர்பாக்டான்ட்களின் செறிவு அதிகரிக்கும்போது, ​​சர்பாக்டான்ட் மூலக்கூறுகள் திரவத்தின் மேற்பரப்பில் குவிந்து, நெருக்கமாகப் பொதிந்த, திசைப்படுத்தப்பட்ட ஒற்றை மூலக்கூறு அடுக்கை உருவாக்குகின்றன. திரவத்தின் பெரும்பகுதியில் உள்ள அதிகப்படியான மூலக்கூறுகள், அவற்றின் நீர் விலக்கும் குழுக்கள் உள்நோக்கி இருக்கும்படி ஒன்றிணைந்து, மைசெல்களை உருவாக்குகின்றன. மைசெல் உருவாக்கத்தைத் தொடங்கத் தேவையான குறைந்தபட்ச செறிவு, மாறுநிலை மைசெல் செறிவு (CMC) என வரையறுக்கப்படுகிறது. இந்தச் செறிவில், கரைசல் அதன் இலட்சியப் பண்பிலிருந்து விலகுகிறது, மேலும் மேற்பரப்பு இழுவிசைக்கும் செறிவுக்கும் இடையிலான வளைகோட்டில் ஒரு தனித்துவமான வளைவுப் புள்ளி தோன்றுகிறது. சர்பாக்டான்ட் செறிவை மேலும் அதிகரிப்பது மேற்பரப்பு இழுவிசையைக் குறைக்காது; மாறாக, அது திரவத்தின் பெரும்பகுதியில் மைசெல்களின் தொடர்ச்சியான வளர்ச்சியையும் பெருக்கத்தையும் ஊக்குவிக்கும்.

சர்பாக்டன்ட் மூலக்கூறுகள் ஒரு கரைசலில் பரவி, ஒரு குறிப்பிட்ட செறிவு வரம்பை அடையும்போது, ​​அவை தனித்தனி மோனோமர்களிலிருந்து (அயனிகள் அல்லது மூலக்கூறுகள்) ஒன்றிணைந்து, மைசெல்கள் எனப்படும் கூழ்மத் திரள்களாக மாறுகின்றன. இந்த மாற்றம், கரைசலின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளில் திடீர் மாற்றங்களைத் தூண்டுகிறது, மேலும் இது நிகழும் செறிவே CMC ஆகும். மைசெல் உருவாக்கும் செயல்முறை மைசெல்லாக்கச் செயல்முறை என அழைக்கப்படுகிறது.

நீர் சார்ந்த சர்பாக்டான்ட் கரைசல்களில் மைசெல்கள் உருவாவது என்பது செறிவைச் சார்ந்த ஒரு செயல்முறையாகும். மிகவும் நீர்த்த கரைசல்களில், நீரும் காற்றும் ஏறக்குறைய நேரடித் தொடர்பில் இருப்பதால், மேற்பரப்பு இழுவிசை சிறிதளவு மட்டுமே குறைந்து, தூய நீரின் இழுவிசைக்கு நெருக்கமாகவே இருக்கிறது; மேலும், கரைசலின் பெரும்பகுதியில் மிகச் சில சர்பாக்டான்ட் மூலக்கூறுகளே சிதறடிக்கப்பட்டிருக்கும். சர்பாக்டான்ட்டின் செறிவு மிதமாக அதிகரிக்கும்போது, ​​மூலக்கூறுகள் நீரின் மேற்பரப்பில் வேகமாக ஒட்டிக்கொள்கின்றன. இது நீருக்கும் காற்றுக்கும் இடையிலான தொடர்புப் பரப்பைக் குறைத்து, மேற்பரப்பு இழுவிசையில் ஒரு கூர்மையான வீழ்ச்சியை ஏற்படுத்துகிறது. அதே நேரத்தில், கரைசலின் பெரும்பகுதியில் உள்ள சில சர்பாக்டான்ட் மூலக்கூறுகள், அவற்றின் நீர்வெறுப்புக் குழுக்கள் சீரமைக்கப்பட்ட நிலையில் ஒன்றிணைந்து, சிறிய மைசெல்களை உருவாக்குகின்றன.

செறிவு தொடர்ந்து அதிகரித்து, கரைசல் தெவிட்டிய உறிஞ்சலை அடையும்போது, ​​திரவத்தின் மேற்பரப்பில் அடர்த்தியாக நிரம்பிய ஒரு மூலக்கூறுப் படலம் உருவாகிறது. செறிவு CMC-ஐ அடையும்போது, ​​கரைசலின் மேற்பரப்பு இழுவிசை அதன் குறைந்தபட்ச மதிப்பை அடைகிறது. CMC-க்கு அப்பால், சர்பாக்டான்ட் செறிவை மேலும் அதிகரிப்பது மேற்பரப்பு இழுவிசையை சிறிதளவே பாதிக்கிறது; மாறாக, அது திரள் நிலையில் உள்ள மைசெல்களின் எண்ணிக்கையையும் அளவையும் அதிகரிக்கிறது. பின்னர், கரைசலில் மைசெல்களே ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன, அவை நானோபவுடர்களின் தொகுப்பில் நுண்வினைக்கலன்களாகச் செயல்படுகின்றன. செறிவு தொடர்ந்து அதிகரிக்கும்போது, ​​இந்த அமைப்பு படிப்படியாக ஒரு திரவப் படிக நிலைக்கு மாறுகிறது.

ஒரு நீர் சார்ந்த சர்பாக்டான்ட் கரைசலின் செறிவு CMC-ஐ அடையும்போது, ​​செறிவு அதிகரிப்பதால் மைசெல்களின் உருவாக்கம் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. இது, மேற்பரப்பு இழுவிசை மற்றும் மடக்கை செறிவு வளைகோட்டில் (γ–log c வளைகோடு) ஒரு வளைவு மாற்றப் புள்ளி தோன்றுவதாலும், அத்துடன் கரைசலில் இலட்சியமற்ற இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் வெளிப்படுவதாலும் வகைப்படுத்தப்படுகிறது.

அயனி சர்பாக்டன்ட் மைசெல்கள் அதிக மேற்பரப்பு மின்னூட்டங்களைக் கொண்டுள்ளன. நிலைமின்னியல் ஈர்ப்பின் காரணமாக, எதிர் அயனிகள் மைசெல் மேற்பரப்பால் ஈர்க்கப்பட்டு, நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்னூட்டங்களின் ஒரு பகுதியை நடுநிலையாக்குகின்றன. இருப்பினும், மைசெல்கள் அதிக மின்னூட்டம் கொண்ட கட்டமைப்புகளை உருவாக்கியவுடன், எதிர் அயனிகளால் உருவாகும் அயனிச் சூழலின் தடுப்பு விசை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது—இந்தப் பண்பை நானோ பவுடர்களின் சிதறல் தன்மையைச் சரிசெய்யப் பயன்படுத்திக்கொள்ளலாம். இந்த இரண்டு காரணங்களுக்காக, CMC-ஐத் தாண்டி செறிவு அதிகரிக்கும்போது கரைசலின் சமான கடத்துத்திறன் வேகமாக குறைகிறது, இது சர்பாக்டன்ட்களின் முக்கியமான மைசெல் செறிவைத் தீர்மானிப்பதற்கான ஒரு நம்பகமான முறையாக இந்த அம்சத்தை ஆக்குகிறது.

அயனி சர்பாக்டன்ட் மைசெல்களின் அமைப்பு பொதுவாக கோள வடிவத்தில் இருக்கும். இது ஒரு மையப்பகுதி, ஒரு வெளிக்கூடு மற்றும் ஒரு பரவலான மின் இரட்டை அடுக்கு ஆகிய மூன்று பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது. இந்த மையப்பகுதி, திரவ ஹைட்ரோகார்பன்களைப் போன்ற, நீர் விலக்கும் ஹைட்ரோகார்பன் சங்கிலிகளால் ஆனது. இதன் விட்டம் தோராயமாக 1 முதல் 2.8 நானோமீட்டர் வரை இருக்கும். முனைவுள்ள தலைக் குழுக்களுக்கு அருகிலுள்ள மெத்திலீன் குழுக்கள் (-CH₂-) பகுதி முனைவுத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன, இதனால் மையப்பகுதியைச் சுற்றி சில நீர் மூலக்கூறுகள் தக்கவைக்கப்படுகின்றன. இவ்வாறு, மைசெல் மையப்பகுதியில்...கணிசமான அளவு சிக்கிய நீர் உள்ளது, மேலும் இந்த -CH₂- குழுக்கள் திரவம் போன்ற ஹைட்ரோகார்பன் மையத்தில் முழுமையாக ஒருங்கிணைக்கப்படாமல், அதற்கு பதிலாக திரவமற்ற மைசெல் ஓட்டின் ஒரு பகுதியாக அமைகின்றன.

மைசெல் ஷெல் என்பது மைசெல்-நீர் இடைமுகம் அல்லது மேற்பரப்பு நிலை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. இது மைசெல்களுக்கும் நீருக்கும் இடையிலான பருநிலை இடைமுகத்தைக் குறிக்கவில்லை, மாறாக மைசெல்களுக்கும் மோனோமெரிக் நீரிய சர்பாக்டன்ட் கரைசலுக்கும் இடையிலான பகுதியைக் குறிக்கிறது. அயனி சர்பாக்டன்ட் மைசெல்களைப் பொறுத்தவரை, இந்த ஷெல் ஆனது மின் இரட்டை அடுக்கின் மிக உள் ஸ்டெர்ன் அடுக்கால் (அல்லது நிலையான உறிஞ்சுதல் அடுக்கு) உருவாக்கப்படுகிறது, இதன் தடிமன் சுமார் 0.2 முதல் 0.3 நானோமீட்டர் ஆகும். இந்த ஷெல்லில் சர்பாக்டன்ட்களின் அயனித் தலைக் குழுக்கள் மற்றும் பிணைக்கப்பட்ட எதிர் அயனிகளின் ஒரு பகுதி மட்டுமல்லாமல், இந்த அயனிகளின் நீரேற்றத்தால் ஏற்படும் ஒரு நீரேற்ற அடுக்கையும் கொண்டுள்ளது. மைசெல் ஷெல் ஒரு மென்மையான மேற்பரப்பு அல்ல, மாறாக சர்பாக்டன்ட் மோனோமர் மூலக்கூறுகளின் வெப்ப இயக்கத்தால் ஏற்படும் ஏற்ற இறக்கங்களின் விளைவாக உருவான ஒரு "கரடுமுரடான" இடைமுகமாகும்.

எண்ணெய் மூலக்கூறுகள் அதிகமாக உள்ள நீரற்ற (எண்ணெய் சார்ந்த) ஊடகங்களில், சர்பாக்டான்ட்களின் நீர்விருப்பக் குழுக்கள் உள்நோக்கி ஒன்றிணைந்து ஒரு முனைவுள்ள மையத்தை உருவாக்குகின்றன, அதே நேரத்தில் நீர்வெறுப்புள்ள ஹைட்ரோகார்பன் சங்கிலிகள் மைசெல்லின் வெளி ஓட்டை உருவாக்குகின்றன. இந்த வகை மைசெல், வழக்கமான நீரிய மைசெல்களுடன் ஒப்பிடும்போது ஒரு தலைகீழ் அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, எனவே இது தலைகீழ் மைசெல் என்று அழைக்கப்படுகிறது; இதற்கு மாறாக, நீரில் உருவாகும் மைசெல்கள் சாதாரண மைசெல்கள் என அழைக்கப்படுகின்றன. படம் 4, நீரற்ற கரைசல்களில் சர்பாக்டான்ட்களால் உருவாகும் தலைகீழ் மைசெல்களின் ஒரு திட்ட வரைபடத்தைக் காட்டுகிறது. சமீபத்திய ஆண்டுகளில், நானோ அளவிலான மருந்து கடத்திகளின் தொகுப்பு மற்றும் தயாரிப்பில், குறிப்பாக நீர்விருப்ப மருந்துகளை உறைக்குள் அடைப்பதற்கு, தலைகீழ் மைசெல்கள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன.