انواع سورفاکتانت ها
سورفکتانت ها Surfactatnt مخفف (Surface Active Agents) به توزیع یک فاز در فاز دیگر کمک می کند. این تعریف محدود به سوسپانسیون های جامد – مایع نیست و ممکن است شامل سیستم های مایع – مایع هم بشود. هنگامی که این مواد برای پایدارسازی ذرات جامد در مایع به کار می روند به آن ها دیسپرسانت می گویند. مولکول های تشکیل دهنده سورفکتانت ها تمایل زیادی به تجمع در فصل مشترک دارند. این امر به این علت رخ می دهد که ساختار آن ها از دو بخش تشکیل شده است که یک بخش آن محلول در حلال و بخش دیگر آن نامحلول است. این مولکول ها به صورت ترجیحی به شکلی جهت گیری می کنند که بخش محلول با مایع پیوند پیدا کرده و بخش نامحلول به سطح جامد پیوند پیدا می کند.
سورفکتانت ها معمولا بر اساس میزان بار بخشی از مولکول که به سطح جذب می شود تقسیم بندی می شود: غیر یونی، آنیونی و کاتیونی. سورفکتانت های غیر یونی سورفکتانتی است که هیچ گروه یونیزه ای ندارد که از جمله می توان به الکل های چرب ROH، اسیدهای چرب R(CO)OR’ که R’ پلیمرهای آلی با زنجیره کوتاه هستند، اشاره کرد. ساختار اسید اولئیک C17H34(CO)OH است که حاوی زنجیره آلی C17H34 و یک گروه عاملی (CO)OH است. سورفکتانت های غیر یونی معمولا در حلال های آلی موثرند. جذب روی ذرات توسط جاذبه واندوالس یا پیوند قوی تر همسایگی صورت می گیرد. همانطور که در شکل روبرو نشان داده شده است با استفاده از مفهوم اسید و باز لوئیس اتمی که در گروه عاملی سورفکتانت قرار دارد و دارای جفت الکترون غیر پیوندی است (مانند N و O) ممکن است مانند باز لوئیس عمل کرده و یک پیوند با اتمی مانند Al روی سطح که لایه تکمیل نشده از الکترون دارد (اسید لوئیس) برقرار می کند. پایدار سازی معمولا توسط ممانعت فضایی بین دنباله های آلی یا مایسل که درون حلال آلی قرار دارند رخ می دهد ایجاد می شوند.
نمونه هایی از سورفکتانت های غیر یونی معمول در شکل زیر نمایش داده شده است. روغن ماهی منهادن (Menhaden Fish Oil) به طور گسترده برای پراکنده سازی Al2O3 ، BaTio3 و بسیاری از پودر های اکسیدی در حلال های آلی به کار می رود. این ماده شامل مخلوطی از اسیدهای چرب باز و زنجیره های کوتاه فرمول R(CO)OH با زنجیره الکیل (R) است که حاوی پیوندهای دو گانه C=C است و در انتهای گروه عاملی آن اسید کربوکسیلیک (CO)OH قرار دارد.
سدیم اولئات C17H34 (CO)O–Na+ یک سورفکتانت آنیونی است زیرا به یون Na+ و یون اولئات منفی تجزیه می شود. نمک های اسیدهای چرب، مانند سدیم اولئات، سدیم استئاراتC17H35(CO)O–Na+ و سولفونات ها مانند سدیم الکیل سولفونات R(SO2)O–Na+ که R زنجیره آلکیل متشکل از ۱۰ تا ۲۰ اتم کربن است معمولا سورفکتانت های آنیونی هستند. سورفکتانت های آنیونی در حلال های آبی موثرند. معمولا اجزای اکسیژنی با بار منفی از تجزیه سورفکتانت های آنیونی به وجود می آیند. جذب سورفکتانت معمولا توسط جاذبه الکترواستاتیک با سطح ذرات با بار مثبت رخ می دهد. پایدار سازی سوسپانسیون معمولا به وسیله دافعه الکترواستاتیک بین بارهای منفی ایجاد می شود.
دو دسیل آمونیوم استات C12H25(N+H3)CH3(CO)O یک سورفکتانت کاتیونی است زیرا یون استات محلول در آب CH3(CO)O– و یون دو دسیل آمونیوم با بار مثبت تجزیه می شودC12H25(N+H3) که روی فصل مشترک تجمع می کنند، تجزیه می شود. سورفکتانت های کاتیونی معمولا از اجزای نیتروژنی با بار مثبت در هنگام تجزیه برخوردارند. به جز جابه جا شدن علامت بارها روی سورفکتانت و سطح ذرات مکانیزم های جذب و پایدار سازی مشابه مورد سورفکتانت های آنیونی است.
تجزیه سورفکتانت های آنیونی و کاتیونی برای تشکیل گروههایی با سر مثبت و منفی، پایدارسازی با سورفکتانت با بار منفی و پایدار سازی با مایسل منفی
برخی از سورفکتانت ها در pH پایین، بار مثبت، در pH متوسط بدون بار و در pH بالا بار منفی دارند. به سورفکتانتهای آمفوتریک موسومند. اگر یک مولکول خنثی گروهی با بار مثبت (مانند یون آمونیوم) و گروهی با بار منفی مانند (یون کربوکسیلات داشته باشد به یون zwitterionic موسومند. نمونه ای از سورفکتانت های زویتریونیک آمینو اسیدها R(N+H2)CH2CH2(CO)O– هستند. این ترکیب ها ممکن است آمفوتریک هم باشند و در pH پایین کاتیونی و در pH کاتیونی و در pH بالا آنیونی باشند. حضور این دو بار مخالف منجر به ایجاد ممان دو قطبی بزرگی می شود و در نتیجه این مولکول به شدت به سطح پلاریزه جذب می شود. این سورفکتانت ها می توانند روی سطوح با بارهای مختلف جذب شوند زیرا بخش مثبت مولکول به سطوحی با بار منفی و بخش منفی مولکول به سطوحی با بار مثبت جذب می شود.
انواع سورفکتانت ها:
بررسی سورفکتانت های موجود در شامپو و مواد شوینده:
عوامل موثر بر میزان کدر بودن سورفکتانت غیر یونی چیست؟
به خوبی شناخته شده است که کدورت سورفکتانت های غیر یونی یک ویژگی مهم برای خواص فیزیکی سورفاکتانت های غیر یونی است. فاکتورهای اصلی که بر روی نقطه کبود بودن سورفکتانت های غیر یونی تاثیر می گذارند چیست؟
اثر سورفکتانت یونی بر روی نقطه کثیفیت غیر آلی سورفاکتانت:
افزودن سورفکتانت یونی باعث افزایش میزان کربن سورفکتانت غیر یونی می شود. بالاتر از غلظت سورفکتانت غیر یونی، چگالی شارژ مخلوط بالاتر است و نیروی انفصال بالاتر است، نقطه کدر بودن بالاتر است. در همان غلظت سرب واسکاسیون غير يوني، با افزايش غلظت سورفاکتانت، نقطه کدورت نرمال افزايش می يابد. این نیز به دلیل افزایش تراکم شارژ در میسل است. در نتیجه، چگالی چگالی شار ناشی از سورفاکتانت غیر یونی و سورفاکتانت یونی در تشکیل میسل های مخلوط، ارتفاع توربیدیت را تعیین می کند. چگالی شارژ بالاتر، نقطه کدر بالاتر است.
تأثیر الکترولیت معدنی بر روی میزان کربن سورفاکتانت غیر یونی:
تأثیر الکترولیت معدنی بر روی نقطه کادابی با ترکیب محلول نمک و نمک پیچیده است. پس از تجزیه نمک معدنی محلول در آب، به دلیل اینکه یون ها و یون، یون و دو قطبی بین اثر الکتریکی، یون های مولکولی آب را جمع می کنند، آب آزاد، یعنی اثر خلوص، عامل غیر فعال کننده سطح را برای رسوب از آب، به نقطه ابر پایین تر در عین حال، تعامل بین سورفکتانت های یونی و غیر غیر آلی (مانند اثر پراکندگی، اثر الکتریکی بین یون ها و سر قطبی، و غیره) در اطراف آب از لایه هیدراتاسیون سورفاکتانت یونی و غیر غیر آلی، افزایش آب آزاد، در نتیجه حمام نمک، نقطه ابر افزایش می یابد. اثر الکترولیت بر روی میزان کربن سورفکتانت غیر یونی در نتیجه دو عامل است. اکثر آنیون ها به هیدرات تبدیل می شوند و شوری عمومی غالب است و نقطه کدر شدن کاهش می یابد. علاوه بر این، بیشتر ترکیبات باند اتیل کاتیونی و غیر یونی، محلول نمک، باعث افزایش میزان کبالت می شود.
تأثیر مواد افزودنی در نقطه کادتمندی سورفاکتانتهای غیر یونی:
تأثیر الکل و اسیدهای آلی در نقطه کادمیسی همچنین نتیجه دو عامل است. پایه هیدرولیکی الکل ها می توانند پیوند های هیدروژنی را با آب تشکیل دهند تا محدودیت مایکل شدن سورفکتانت ها و افزایش نقطه کادابی. در عین حال، الکل در لایه رابط و لایه مانع از میسل حل شده است، پیوند های هیدروژن را با آب تشکیل می دهد و رطوبت کل میسل ها افزایش می یابد، که همچنین باعث افزایش نقطه کادت می شود. در لایه مانع، پایه هیدروفیلی نزدیک به سر قطبی سورفکتانت است، و انسداد فضا و تشکیل پیوند هیدروژن با اتر، باعث کاهش ظرفیت هیدراتاسیون سورفکتانت و کاهش نقطه کدر شدن می شود. زنجیره کربن متانول و اتانول کوتاه و هیدروفیل است. در محلول ميسلر، بيشتر محلول محلول در آب است و قسمت آن بر روي رابط ميلسل و لایه مانع جذب شده و به اين ترتيب نقطه کيسه را افزايش می دهد. برای الکل هایی با تعداد کربن بیش از 4، هیدرولیکی بودن ضعیف است و اکثر آنها به لایه مانع اضافه می شوند تا نقطه کدر را کاهش دهند. برای پلیول ها مانند گلیکول، پروپیلن گلیکول، گلوکز و غیره، گروه های هیدروکسیل بیشتر، پیوند هیدروژن را با پیوند اتر واکنش می دهند و باعث کاهش هیدراتاسیون و کاهش نقطه کادت می شوند. اثر اسیدهای ارگانیک در نقطه کادابی همان است که در مورد الکل ها است، و می تواند باعث افزایش بیشتر کربن شود. این به طور عمده به دلیل این واقعیت است که گروه های کربوکسیل در اسیدها احتمال بیشتری دارند که اوره هیدروژن ایجاد کنند.