Surfaktanty mają grupy lipofilowe i hydrofilowe

2020-07-02 00:21:40

Cząsteczki środka powierzchniowo czynnego mają zarówno grupy hydrofilowe, jak i lipofilowe, zwane także amfifilowymi. Dzięki tej właściwości Surfaktanty mogą w odpowiednim stężeniu tworzyć w wodzie micele: hydrofilowa głowa jest przyciągana przez wodę na zewnątrz, a lipofilowy ogon jest odpychany przez wodę i skierowany jest do wewnątrz. W procesie prania plamy olejowe są wciągane do wnętrza miceli przez grupy lipofilowe, a całe micele są usuwane przez wodę.

Środki powierzchniowo czynne mają grupy lipofilowe i hydrofilowe, które są cząsteczkami amfifilowymi. Woda jest silną cieczą polarną. Gdy środek powierzchniowo czynny jest rozpuszczony w wodzie, zgodnie z zasadą podobnej i przeciwnej polaryzacji, jego grupa hydrofilowa i faza wodna przyciągają i rozpuszczają się w wodzie, natomiast jego grupa oleofilowa odpycha wodę i opuszcza ją. W rezultacie cząsteczki środka powierzchniowo czynnego (lub jony) ulegają adsorbcji na granicy faz dwóch faz, co zmniejsza napięcie międzyfazowe pomiędzy obiema fazami. Im większa adsorpcja cząsteczek środka powierzchniowo czynnego (lub jonów) na granicy faz, tym większa redukcja napięcia międzyfazowego.

Dlaczego więc mydło może zmyć plamy oleju? Wynika to z „podwójnych” właściwości środków powierzchniowo czynnych. Mydło składa się z soli metali i kwasów tłuszczowych. Jeden koniec mydła jest łatwo rozpuszczalny w wodzie, co nazywa się „grupą hydrofilową”; drugi koniec jest nierozpuszczalny w wodzie, ale rozpuszczalny w oleju, co nazywa się „grupą hydrofobową” lub „grupą lipofilową”. Dzięki tej specjalnej budowie mydło może z jednej strony zanurzyć się w wodzie, a z drugiej w oleju. W ten sposób woda wyciąga cząsteczki mydła, cząsteczki mydła wyciągają olej, a olej plami z ubrań!

Środek powierzchniowo czynny jest rodzajem funkcjonalnych, wysokowartościowych substancji chemicznych. Ze względu na swoją amfifilową strukturę i właściwości, środki powierzchniowo czynne same polimeryzują w roztworze, tworząc różnego rodzaju uporządkowane zespoły molekularne, takie jak micele, odwrócone micele, pęcherzyki, ciekłe kryształy itp. Rozmiar cząstek lub grubość zagregowanej warstwy molekularnej tych uporządkowanych zespołów molekularnych jest zbliżony do rzędu nanometrów, co może zapewnić odpowiednie miejsca i warunki do tworzenia ultradrobnych cząstek z „efektem wielkości kwantowej”. Co więcej, same agregaty molekularne mogą mieć podobny „efekt wielkości kwantowej”.

Dlatego uporządkowane zespoły molekularne środków powierzchniowo czynnych spełniają różne funkcje praktyczne, takie jak emulgowanie, solubilizacja, zwilżanie, adsorpcja, przenikanie, dyspersja, odpienianie, zagęszczanie i smarowanie. Stosowane są jako środki pomocnicze do drukowania i barwienia, emulgatory pestycydów, dyspergatory do polimeryzacji emulsyjnej polimerów, a także mogą być szeroko stosowane w górnictwie, przemyśle naftowym, polimeryzacji emulsyjnej i innych gałęziach przemysłu. Jednocześnie uwagę ludzi przykuło również zastosowanie reologii koloidalnej, mikroemulsji i szablonu ciekłokrystalicznego. W ostatnich latach surfaktanty odgrywają bardzo ważną rolę w otrzymywaniu materiałów nieorganicznych, nano i nano materiałów kompozytowych, sit molekularnych i materiałów porowatych.