Micellák
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. augusztus 21-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 12 szerkesztést igényelnek .A micellák (a latin csillám "részecske, szemcse" kicsinyítő szava) felületaktív anyagok (felületaktív anyagok) aggregátumai kolloid oldatban (szol) , amelyek nagyszámú amfifil molekulából állnak. Ilyen például a dodecil-szulfát micellái vízben. Micelláris oldatnak nevezzük azt a felületaktív oldatot, amelyben a micellák egyensúlyban vannak egyetlen, nem asszociált molekulával - monomerekkel .
A micellizációba való átmenet szűk koncentrációtartományban megy végbe, és másodrendű fázisátalakulásként értelmezhető . A vizes oldatokban a micellizáció oka a hidrofób hatás, a nem poláris molekulák közegében pedig a felületaktív anyagok poláris csoportjainak kölcsönös vonzása. Egy bizonyos hőmérséklet alatt ( Kraft-pont ) nem képződik micellák, és a felületaktív anyagok koncentrációjának növekedésével kristályosodás figyelhető meg . Amikor a felületaktív anyag koncentrációja megközelíti a kritikus micellakoncentrációt , az oldat tulajdonságaiban éles változás következik be: elektromos vezetőképesség , felületi feszültség , fényszórási együttható stb.
A micelláris rendszerek mind a különféle fiziko-kémiai technológiai alkalmazások (lásd például a micelláris katalízis ), mind magának a micellizációs mechanizmusnak az egyedisége szempontjából igen érdekesek. Ez az érdeklődés különösen a micella polimorfizmushoz kapcsolódik, azaz a felületaktív anyag molekulák azon képességéhez, hogy különféle formájú aggregátumokat képezzenek: gömb alakúak, hengeresek és fonalasak. A felületaktív anyagok molekuláinak szerkezetéből közvetlenül következő fontos tulajdonságok egyike a szolubilizáció . A szolubilizációs tulajdonság alkalmazása emulziós polimerizáció , élelmiszergyártás, gyógyszerkészítmények [1] .
Történelem
A felületaktív anyag molekulák azon képessége, hogy oldatban micellákat képeznek, több mint száz éve ismert, és széles körben alkalmazzák a modern világban. Az első munkát ebben a témában James William McBain kanadai kémikus végezte a 20. század elején. Már 1913-ban feltételezte a micellák létezését a palmitinsavoldatok jó elektrolitikus vezetőképességének magyarázatára . Ennek ellenére a micellaképződés kinetikájának elméleti leírásának alapjait jóval később, az 1970-es években fektették le Aniansson [2] munkáiban . Az elmúlt tizenhét évben[ mikor? ] a micellizáció kinetikai elméletét jelentősen kibővítettük, elmélyítettük és bemutattuk az aggregációs folyamatok elmélete szempontjából Becker-Döring differenciál- és kontinuumkinetikai egyenletei, valamint Smoluchowski általánosított kinetikai egyenletei alapján .
Alkalmazás
A micellizáció jelenségének alkalmazása közvetlenül összefügg a felületaktív anyagok mindennapi életben, a kozmetológiában (micellás víz), a tudományban és az iparban való felhasználásával. Az analitikai kémiában a micellákat pszeudostacionárius fázisként használják a micelláris elektrokinetikus kromatográfia (MEKC) végrehajtásakor .
A micellák szerkezete
Mindegyik molekulában egy hosszú hidrofób gyök kapcsolódik egy poláris ( hidrofil ) csoporthoz. Micella képződésekor a molekulák egyesülnek, így hidrofób gyökök alkotják a magot (belső régiót), a hidrofil csoportok pedig a micella felszíni rétegét. A felületaktív anyagok minimális koncentrációját az oldatban, amelynél a rendszerben stabil micellák képződnek, amelyek egyensúlyban vannak a nem asszociált felületaktív anyag molekulákkal, kritikus micellakoncentrációnak nevezzük . Ha a diszperziós közeg szerves folyadék, a micellában lévő molekulák orientációja megfordítható: a mag poláris csoportokat tartalmaz, és a hidrofób gyökök a külső fázisba ( fordított micella ) alakulnak [3] . A micellák kolloid rendszerekben lévő részecskék , amelyek egy adott közegben oldhatatlan nagyon kicsi magból állnak, amelyet adszorbeált ionokból és oldószermolekulákból álló stabilizáló héj veszi körül . Például egy arzén-szulfid micella szerkezete a következő:
{(As 2 S 3 ) m •nHS − •(nx)H + } x- •хН +
A micellák átlagos mérete 10-7-10-5 cm .
Micelláris polimorfizmus
A micellák különböző egyensúlyi szerkezetű állapotokban és különböző külső formákban létezhetnek, amelyek különböző felületaktív anyag koncentrációk mellett stabilak egy micelláris oldatban [4] .
Az első kritikus koncentrációnál (CMC1) alacsonyabb felületaktív anyag koncentrációknál a poláris és a nem poláris közeg határfelületén felületaktív anyag molekulák egyrétegű rétege képződik - " Langmuir-palisade ". A CMC1-hez közeli felületaktív anyag koncentrációknál gömb alakú micellák kezdenek képződni az oldatban. Továbbá a felületaktív anyag koncentrációjának növekedésével a micellák szerkezete bonyolultabbá válik: a gömb alakú micellák gömb alakúak ( a pólusokról lapos gömbök), majd a második kritikus koncentráció (CMC2) elérésekor hengeres micellákká alakulnak. A koncentráció további növekedésével fokozatosan kezdenek kialakulni az összetettebb micelláris struktúrák, amelyek elemei is micellák - szupermicellák . És végül, az oldatban lévő felületaktív anyag további növelésével nemcsak a micellák alakja és mérete változik, hanem aktívan egyesülnek egy nagy klaszterbe. Ezt a jelenséget zselésedésnek nevezik .
A micellizáció kinetikája
A micellák koncentrációjának alakulását a Becker-Döring egyenletek alapján az aggregációs folyamatok elméletével írják le .
Példák
- Háromkomponensű mikroemulzió , az 1980-as években készült. a Nancy Egyetemen kísérleti oxigénhordozóként 100 × 300 Å méretű ellipszoid formájú micellákat 2000 PPD összetételt tartalmazott 1200 felületaktív anyag molekulával körülvéve ; ebben az esetben felületaktív anyag molekulánként legfeljebb 20 vízmolekula kapcsolódott. [5]
Lásd még
Jegyzetek
- ↑ Suzdalev I.P. Nanotechnológia: nanoklaszterek, nanostruktúrák és nanoanyagok fizikai kémiája. - M .: KomKniga, 2006. - 592 p.
- ↑ EAG Aniansson és SNWall. A lépcsőzetes micella asszociáció kinetikája. The Journal of Physical Chemistry, 78(10):1024-1030, 1974.
- ↑ Micella . Letöltve: 2011. szeptember 23. Az eredetiből archiválva : 2011. november 17..
- ↑ Slesarev V.I. Az élők kémiájának alapjai. - Szentpétervár: Himizdat, 2005. S. 730-733.
- ↑ Stebe, M.-J. Fluor-szénhidrogének, mint oxigénhordozók. Nemionos fluorozott mikroemulziók és oxigénoldatuk NMR-vizsgálata: [ eng. ] / M.-J. Stebe, G. Serratrice, J.-J. Delpuech // Journal of Physical Chemistry . - 1985. - 1. évf. 89. sz. 13. - P. 2837-2843. - doi : 10.1021/j100259a026 .
Irodalom
- Zakharchenko V. N. Kolloidkémia: Proc. orvosbiológus számára. szakember. egyetemek. - 2. kiadás, átdolgozva. és további - M .: Magasabb. iskola, 1989. - 238 p.: ill.
- Evans D. F. , Wennerström H. A kolloid tartomány (angolul) : Ahol a fizika, a kémia, a biológia és a technológia találkozik - 2. kiadás - NYC : Wiley , 1999. - 672 p. — ISBN 978-0-471-24247-5
- McBain, JW, Trans. Faraday Soc. 1913, 9, 99
- Schryver S. B. Discussion // Ford . Faraday Soc. - 1913. - 1. évf. 9. - P. 93-107. — ISSN 0014-7672 ; 2050-5647 – doi:10.1039/TF9130900093
Linkek
 Szótárak és enciklopédiák |
|
|---|---|
| Bibliográfiai katalógusokban |