سلام! من به عنوان یک تامین کننده سورفکتانت، سوالات زیادی در مورد چگونگی تشکیل میسل از سورفکتانت ها داشتم. موضوع فوق العاده جالبی است و من مشتاقم آن را برای شما توضیح دهم.
ابتدا اجازه دهید در مورد اینکه سورفکتانت ها چیست صحبت کنیم. سورفکتانت ها مولکول هایی هستند که ساختار منحصر به فردی دارند. آنها یک سر آبدوست (عاشق آب) و یک دم آبگریز (متنفر از آب) دارند. این ماهیت دوگانه چیزی است که آنها را در بسیاری از کاربردها، از محصولات تمیزکننده گرفته تا وسایل مراقبت شخصی، بسیار خاص و مفید می کند.
سر آبدوست یک سورفکتانت می تواند یونی باشد، مانند یک گروه دارای بار مثبت یا منفی، یا غیر یونی، به این معنی که بار ندارد. دم آبگریز معمولاً یک زنجیره هیدروکربنی طولانی یا یک زنجیره فلوئوروکربنی است. به عنوان مثال، ≥99.5% Nonafluoro - 1 - Butanesulfonyl Chloride (/surfactants/99 - 5 - nonafluoro - 1 - butanesulfonyl - chlorides.html) یک سورفکتانت با دنباله فلوئوروکربن است. دم فلوئوروکربنی حتی آبگریزتر از دم هیدروکربنی است که به این سورفکتانت ها خواص بسیار جالبی می دهد.
بنابراین، چگونه این سورفکتانت ها میسل ها را تشکیل می دهند؟ خوب، همه چیز به محیطی که آنها در آن هستند برمی گردد. وقتی سورفکتانت ها به آب اضافه می شوند، شروع به تعامل با مولکول های آب می کنند. سرهای آبدوست به سمت آب جذب می شوند، در حالی که دم های آبگریز سعی می کنند از آن دور شوند.
در غلظتهای پایین، سورفکتانتها فقط در آب شناور میشوند، با سرهای آبدوست آنها در تماس با آب و دمهای آبگریز آنها کمی بیرون میآید. اما با افزایش غلظت سورفکتانت ها در آب، اتفاقی واقعاً تمیز رخ می دهد. سورفکتانت ها شروع به گروه شدن می کنند.
دلیل این گروه بندی به حداقل رساندن تماس بین دم های آبگریز و آب است. دم های آبگریز در مرکز گروه، دور از آب جمع می شوند، در حالی که سرهای آب دوست، لایه بیرونی را در تماس با آب تشکیل می دهند. این ساختار کروی یا بیضی شکل که تشکیل می شود میسل نامیده می شود.
غلظتی که در آن میسل ها شروع به تشکیل می کنند، غلظت میسل بحرانی (CMC) نامیده می شود. در زیر CMC، بیشتر سورفکتانت ها به صورت مولکول های منفرد هستند. اما هنگامی که به CMC رسیدید، میسل ها ظاهر می شوند و خواص محلول تغییر می کند. برای مثال، کشش سطحی محلول به همان سرعتی که قبل از CMC کاهش مییابد متوقف میشود.
بیایید نگاهی دقیق تر به نیروهای در حال بازی در اینجا بیاندازیم. دو نوع نیروی اصلی در تشکیل میسل وجود دارد: برهمکنش های آبگریز و برهمکنش های الکترواستاتیک.
فعل و انفعالات آبگریز نیروی محرکه پشت تجمع دم های آبگریز هستند. مولکول های آب دوست دارند ساختار بسیار منظمی را در اطراف مولکول های غیر قطبی تشکیل دهند. وقتی دم های آبگریز سورفکتانت ها به هم می رسند، مولکول های آب نیازی به تشکیل این ساختار منظم در اطراف خود ندارند. این منجر به افزایش آنتروپی (یا بی نظمی) آب می شود که یک فرآیند ترمودینامیکی مطلوب است.
فعل و انفعالات الکترواستاتیک زمانی وارد عمل می شوند که سورفکتانت دارای سر یونی باشد. اگر سرها همه بار مثبت یا منفی داشته باشند، یکدیگر را دفع می کنند. این دافعه به پایدار ماندن میسل کمک می کند و از فروپاشی آن جلوگیری می کند. با این حال، اگر یون های ضد در محلول وجود داشته باشد، می توانند مقداری از بار روی سر را خنثی کنند که می تواند بر اندازه و شکل میسل ها تأثیر بگذارد.
حال بیایید در مورد برخی از عواملی که می توانند بر تشکیل میسل تأثیر بگذارند صحبت کنیم. دما یکی از آنهاست. با افزایش دما، انرژی جنبشی مولکول های سورفکتانت نیز افزایش می یابد. این می تواند تشکیل میسل ها را سخت تر کند زیرا مولکول ها بیشتر در اطراف حرکت می کنند. از سوی دیگر، در دماهای بسیار پایین، آب ممکن است شروع به یخ زدن کند، که در تشکیل میسل نیز اختلال ایجاد می کند.
نوع سورفکتانت نیز مهم است. سورفکتانت های غیر یونی تمایل به CMC بالاتری نسبت به سورفکتانت های یونی دارند. این به این دلیل است که سورفکتانت های غیر یونی دافعه الکترواستاتیکی بین سرها را ندارند که سورفکتانت های یونی دارند. بنابراین، آنها به غلظت بالاتری نیاز دارند تا شروع به تشکیل میسل کنند.
وجود مواد دیگر در محلول نیز می تواند تاثیر داشته باشد. به عنوان مثال، نمک ها می توانند بر CMC و اندازه میسل ها تأثیر بگذارند. نمک ها می توانند دافعه الکترواستاتیکی بین سرهای یونی سورفکتانت ها را بررسی کنند که می تواند CMC را کاهش داده و میسل ها را بزرگتر کند.
یکی دیگر از جنبه های مهم شکل میسل است. میسل ها می توانند اشکال مختلفی مانند کروی، بیضی، استوانه ای و یا حتی لایه ای داشته باشند. شکل به ساختار مولکول سورفکتانت، غلظت و شرایط محیطی بستگی دارد. به عنوان مثال، تری فلورومتان سولفونیک اسید شماره CAS: 1493 - 13 - 6 (/سورفکتانت ها/تری فلورومتان سولفونیک - اسید - cas - no - 1493 - 13.html) و اسید تری فلورومتان سولفونیک (/سورفکتانت ها/تری فلورومتان سولفونیک.) بسته به انواع مختلفی از سلول ها می توانند این سلول ها را تشکیل دهند.
میسل های کروی رایج ترین شکل در غلظت های پایین هستند. با افزایش غلظت، میسل ها ممکن است شروع به تغییر شکل کنند. میسلهای استوانهای میتوانند زمانی تشکیل شوند که مولکولهای سورفکتانت دارای دم آبگریز دراز و سر آبدوست نسبتاً کوچک باشند. میسل های لایه ای، که مانند لایه هایی از مولکول های سورفکتانت هستند، می توانند در غلظت های بسیار بالا تشکیل شوند.
میسل ها کاربردهای عملی زیادی دارند. در محصولات پاک کننده، میسل ها می توانند کثیفی و ذرات روغن را در هسته های آبگریز خود به دام بیندازند. هنگامی که سطح را شستشو می دهید، میسل ها با خاک به دام افتاده شسته می شوند. در صنعت داروسازی، میسل ها را می توان برای تحویل دارو استفاده کرد. داروهای آبگریز را می توان در هسته آبگریز میسل ها محصور کرد و لایه بیرونی آبدوست به میسل ها اجازه می دهد تا در مایعات بدن حل شوند.
اگر به دنبال سورفکتانت های با کیفیت بالا برای کاربرد خاص خود هستید، چه برای تمیز کردن، مراقبت شخصی یا هر صنعت دیگری، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم. ما طیف گستردهای از سورفکتانتها را داریم، از جمله آنهایی که در اینجا به آنها اشاره کردم، و میتوانیم پشتیبانی فنی مورد نیاز شما را ارائه دهیم. از تماس و شروع گفتگو در مورد نیازهای سورفکتانت خود دریغ نکنید. ما مشتاق همکاری با شما و یافتن راه حل های عالی برای پروژه های شما هستیم.
مراجع
- روزن، میلتون جی. سورفکتانت ها و پدیده های سطحی. جان وایلی و پسران، 2004.
- Israelachvili، Jacob N. نیروهای بین مولکولی و سطحی. انتشارات دانشگاهی، 2011.