1-1 : مواد فعال کننده سطحی
سورفکتانت[1] مادهای است که هنگامی که به مقدار بسیار ناچیز استفاده می شود کشش سطحی آب را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد [1]. مولکولها از نظر حل شدن به دو دسته مجزا تقسیم بندی می شوند: مولکولهایی که تمایل به حل شدن در محلولهای قطبی از قبیل آب را دارند، هیدروفیل[2] و مولکولهایی که تمایل به حل شدن در محلولهای غیر قطبی مانند هیدروکربنها را دارند، هیدروفوب[3] نامیده میشوند. مولکولهایی که هر دو خاصیت را دارند، آمفیفیلیک نامیده میشوند [1و2].
1-1-2: مولکولهای آمفیفیلیک
چنین مولکولهایی زمانیکه در آب قرار میگیرند، رفتار متفاوتی از خود نشان میدهند. بخش قطبی در تکاپوی برقراری ارتباط با آب است در حالیکه بخش غیرقطبی از آب دوری میکند. یک مولکول آمفیفیلیک میتواند به گونهای در سطح آب قرار گیرد که بخش قطبی آن در تماس با آب و بخش غیر قطبی آن در بالای سطح (در هوا یا در مایعی غیرقطبی) باشد. حضور این مولکولها در سطح باعث کاهش انرژی چسبندگی و در نتیجه کاهش کشش سطحی میشود. این مولکولها فعال کننده سطح یا سورفکتانت نامیده میشوند [3].
1-1-3: ساختار
سورفکتانتها معمولاً ترکیباتی آلی هستند که دارای گروههای هیدروفوبیک که نقش دم و دنباله را دارد و گروههای هیدروفیلیک که نقش سر را دارد، میباشند بنابراین معمولاً به طور ناچیز در آب و حلالهای آلی حل میشوند[4].
1-1-4: عملکرد
سورفکتانتها کشش سطحی آب را بوسیله جذب سطحی فصل مشترک هوا – آب کاهش میدهند همچنین باعث کاهش کشش فصل مشترک آب و روغن بوسیله جذب سطحی فصل مشترک مایع- مایع میشوند [5].
1-1-5: تقسیم بندی سورفکتانتها
سورفکتانتها به 3 دسته غیر یونی، کاتیونیک و آنیونیک تقسیم بندی میشوند:
در سورفکتانتهای غیر یونی، سر هیدروفیل کاملاً خنثی است. به عنوان مثال می توان از الکل اتوکسیلات چرب نام برد.
در سورفکتانتهای آنیونی، سر هیدروفیل دارای بار منفی است و یونهای با بار مثبت از قبیل یون سدیم، لیتیم و غیره را جذب میکند.
سورفکتانتهای کاتیونی، دارای سر هیدروفیل با بار مثبت هستند که منجر به جذب کاتیونهای با بار منفی از قبیل یون کلر و یون برم میشود. در این گروه میتوان به آلکیلتریمتیلآمونیومهالید، آلکیلپیرینیدیوم هالید و آلکیلدیمتیلآمونیومهالید اشاره کرد[6].
1-1-6: مایسلها
مایسل از ریشه کلمه لاتین MICELLE به معنی تکه کوچک گرفته شده است. تعداد زیادی مولکول سورفکتانت میتوانند در توده محلول به هم وصل شده و تشکیل تودهای به نام مایسل دهند. وقتی مایسلها شروع به تشکیل شدن کردند دم آنها تشکیل یک هسته مانند یک قطره روغن و سر یونی آنها یک پوسته بیرونی میسازد که تماس مطلوب با آب را بهبود میبخشد.
اندازه و شکل مایسل به ساختمان مولکولهای فعالکننده سطحی و آرایش فضایی آن بستگی دارد. غلظتی که در آن مایسل تشکیل میشود غلظت بحرانی مایسل شدن[4](CMC) نامیده میشود.
در این غلظت، مایسلها از حدود400- 200 مونومر فعال کننده سطحی پدید میآیند. مایسلها از نظر ترمودینامیکی پایدارند و به آسانی تکرارپذیر میباشند. اگر غلظت فعالکنندههای سطحی در اثر رقیق نمودن با آب به پایین تر از CMCرسانده شود، مایسل تخریب می شود.
در حدود 76 سال پیش رابطه ای جالب بین خواص فیزیکی- شیمیایی محلول مواد فعالکنندههای سطحی و غلظت آنها در محلول ارائه گردید که بیانکننده تغییرات ناگهانی در خواص فیزیکی- شیمیایی این محلولها در محدوده کمی از غلظت بود. این تغییرات به تجمع مولکولهای دوخصلتی نسبت داده شد و مفاهیمی نظیر مایسل و غلظت بحرانی برای آن مطرح گردید. مولکولهای فعالکننده سطحی در محلولهای بسیار رقیق به صورت مونومر هستند. البته ممکن است دیمرها وتریمرها نیز حضور داشته باشند. وقتی غلظت مولکولهای فعالکننده سطحی به یک مقدار مناسب برسد، تجمع خودبخود اتفاق میافتد و مایسل تشکیل می شود. در این تجمع قسمت آبگریز در مرکز مایسل است، در حالیکه گروههای قطبی با سطح آب برهمکنش میدهند و بوسیله تعدادی از مولکولهای آب هیدراته میشوند [6و7].
1-1-6-1: نیروهای تأثیرگذار بر تشکیل مایسل
تشکیل مایسل در نتیجه تأثیر سه نیروی اساسی است[8] که عبارتند از:
- نیروهای دافعه بین گروههای دم حلالگریز مولکولهای ماده فعالکننده سطحی و حلال.
- نیروهای دافعه الکتروستاتیک بین گروههای سر حلالدوست مولکولهای ماده فعالکننده سطحی که ناشی از اتصال مولکولهای آب به سر قطبی و افزایش حجم آن قسمت (هیدراتاسیون آب) است.
3- نیروهای جاذبه واندروالسی بین گروههای دم ماده فعالکننده سطحی.
فرم در حال بارگذاری ...
