سورفکتانت ها: پدیده جذب

سید مسیح میرمقتدایی
کارشناس ارشد تحقیق و توسعه شرکت گلتاش

بسیاری از ترکیبات شیمیایی، کف و سطوح مرطوب ایجاد می کنند ولی جزء ترکیبات شوینده دسته بندی نمی شوند، مانند متیل الکل در محلول آبی. خصلت اصلی یک شوینده این است که تجمع آن در سطح مایع بیشتر از درون مایع است. این پدیده جذب نام دارد و در سطوح مابین مایع–جامد، مایع–مایع و هوا–مایع ایجاد می شود که در شکل 1-1 نشان داده شده است.
در شکل 1-1 مولکول شوینده به صورت یک شاخه آب گریز بلند و یک سر کوچک آبدوست مشخص گردیده که در جهت های مختلفی می تواند قرار گیرد. در نظر گرفتن ساختار مولکول شوینده به شکل مذکور، در واقع یک نوع ساده سازی است که متناسب با شکل ها و اندازه های این نوع مولکول ها در نظر گرفته شده و بیانگر بسیاری از خواص آن ها می باشد.
بنابراین فعلاً از این اشکال ساده استفاده می کنیم. جذب مواد شوینده در سطح بین مایع-هوا تغییراتی فیزیکی در مایع ایجاد می کند که هرچه مقدار این مولکول ها (تا حد پوشیده شدن کامل سطح) افزایش یابد، میزان این تغییرات نیز زیادتر خواهد شد.
از اثر کشش سطحی برای مطالعه و اندازه گیری جذب استفاده می شود. مثالی از دو ماده شوینده در شکل 1-2 آورده شده که در نمودار مربوطه کشش سطحی بر اساس غلظت ترسیم شده است.

دو مورد قابل توجه در این شکل عبارتند از:
از آن جایی که جذب به معنای مقدار ماده در سطح مایع نسبت به مقدار آن در خود مایع است، به نظر می رسد اندازه گیری آن به راحتی صورت می گیرد. متأسفانه در حالت مایع–مایع و مایع–هوا این اندازه گیری بسیار مشکل بوده و باید به صورت غیرمستقیم مشخص گردد.
در مورد جذب ما بین فازهای مایع–جامد، غلظت ماده شوینده قبل و بعد از اضافه شدن به سطح مورد نظر قابل اندازه گیری بوده و از اینرو مقدار جذب شده قابل سنش است. تشخیص دقیق قسمت هایی از سطح جامد که رون مایع قرار دارد مشکل است. بنابراین تعیین مقدار ماده شوینده جذب شده بر واحد سطح به آسانی قابل اندازه گیری نخواهد بود. جذب دقیق و میزان سطح به ازاء مولکول جذب شده را می توان از طریق معادله هم دمای گیبس محاسبه کرد ولی این معادلات در غلظت های بیشتر از cmc (غلظت بحرانی میسل) صادق نیستند. این معادله تغییرات کشش سطحی رابه غلظت ماده شوینده مرتبط می سازد.
جذب شوینده ها در سطح با تغییر ساختار مولکول شوینده، تغییر می کند. گروه های آبدوست متمایل به انحلال در فاز آبی بوده در حالی که قسمت آبگیز آن تمایل کمتری برای انحلال در این فاز دارد. مولکول های آب با یکدیگر قدیت و تمایل زیادتری برای انحلال قسمت قطبی مولکول شوینده دارند. بنابراین کل مولکول توسط قسمت آبگریز شوینده، بستگی به خواص سطحی دارد که در تماس با آن می باشد. اگر این سطح هوا باشد، دم غیر قطبی به سمت خارج از آب جهت گیری پیدا می کنند (شکل 1-1)، اگر یک جامد آبگریز باشد به سمت جامد و اگر جامد بسیار قطبی باشد به سمت آب قرار خواهد گرفت.
جذب ماده شوینده بر روی سطوح جامد بستگی به نوع آن (قطبی یا غیرقطبی) دارد. مکانیسم جذب کاملاً مشخص نشده است ولی جهت مشخص کردن جزئیات پیچیده آن، می تان به خلاصه زیر از Myers(1988) اشاره کرد:

شوینده های قطبی یا آبدوست:

1- ماهیت شیمیایی سطح می تواند نقش مهمی ایفاد کند. برای مثال اکسیدهای فلزی می توانند با شوینده های آنیونی در سطح تولید نمک کنند (جذب شیمیایی).
2- با شوینده های قطبی میزان جذب می تواند افزایش یابد؛ گروه قطبی به طرف سطح قرار گرفته و زنجیره آبگریز، قسمت آبگریز را ایجاد می کنند. یک لایه دوم نیز می تواند با گروه های آبدوست به سمت بیرون تشکیل شود.

شوینده های غیرقطبی یا آب گریز:

1- میزان جذب با شوینده های یونی بی نهایت کم است؛ 10⁴ mol/g بر روی کربن فعال در محلول 0.05 درصدی سدیم دودسیل سولفات.
2- میزان جذب شوینده های یونی با افزودن الکترولیت ها قابل افزایش است زیرا لایه های دوتایی الکتریکی را کاهش می دهند.
3- انواع غیریونی به مراتب بیش از انواع یونی جذب می شوند (دهها برابر).
4- افزودن الکترولیتها اثر قابل توجهی بر روی میزان جذب انواع غیریونی ندارد.
5- اثر دما: جذب انواع یونی با افزایش دما کاهش می یابد. جذب اتوکسیلات ها با افزایش دما افزایش می یابد 0زیرا آن ها با افزایش دما کمتر آبپوشی شده و در نتیه آبگریزتر می شوند).
6- افزایش طول زنجیره هیدروکربنی میزان جذب را افزایش می دهد.
7- شاخه دار شدن زنجیره هیدروکربنی میزان جذب را کاهش می دهد.
مولکولهای جذب شده ثابت نیستند بلکه با مولکول های مجاور خود در یک تعادل پویا قرار دارند. همچنین آنها نیازمند یک زمان مشخصی جهت جذب شدن بوده که این امر بستگی به شکل و اندازه ملکول شوینده و مکانیسم جذب دارد.
اکثر کاربردهای عملی شوینده ها مانند شویندگی، مرطوب کنندگی، کف کنندگی و ... یک فرآیند پویا بوده و سیستم به صورت تعادلی نمی باشد. اگر یک فیلم نازک از یک مایع حاوی شوینده را روی یک سطح پهن کنیم، یک سطح جدید ایجاد می گردد.
مولکول های ماده شوینده نمی توانند به سرعت سطح در حال تشکیل شدن حرکت کنند و بنابراین میزان جذب در واحد سطح کاهش می یابد (شکل 1-3). جذب شدن کمتر شوینده باعث افزایش کشش سطحی می شود. لذا نیرویی در زاویه های سمت راست، به سطح اعمال شده که به تجدید دوباره تعادل ذکر شده کمک ی کند. این حالت به الاستیسیتۀ فیلم گیبس و اثر مارانگونی معروف است و از آن برای توجیه پایداری کف استفاده می شود.

1- شیمی = Chemistry شیمی 

organic chemistry = شیمی آلی 

AROMA CHEMICALS, Molecules obtained from natural products or made by synthetic organic chemistry that have an aroma. Most of the synthetic aroma chemicals are nature identical, i.e., identical to the same molecule obtained from a natural product. = مواد شیمیایی آروماتیك یا آروماكمیكال ها مولکول‌هایی هستند كه از محصولات طبیعی به دست می‌آیند یا به صورت سنتزی ساخته می‌شوند و بو دارند. بسیاری از مواد شیمایی آروماتیك بوی شبیه مواد طبیعی دارند. به عبارت دیگر شبیه مولکول‌هایی هستند كه از طبیعت به دست می‌آیند.

organic chemistry = شیمی آلی

2- میسل = Micelle
micelles, micelle, aggregate of surfactant molecules that arrange themselves in a spherical form in aqueous solutions = میسل، مایسل، تجمع مولکول های سورفکتانت که به شکل کروی در محلول آبی
میسل، مایسل
میسل ها، مایسل ها

3- حلال = Solvent حلال
حلال ها

residual solvents = حلال باقیمانده

solvent extraction = استخراج با حلال

EXTRACTION, Extraction with volatile solvents is the most effective and commonly used method to obtain essences. = استخراج: استخراج با حلال های فرّار موثرترین و رایج ترین روش به دست آوردن گیاهان است.

EXTRACTS, Concentrated perfume or flower products obtained through the process of extraction using volatile solvents. = عصاره: محصولات حاصل از استخراج با حلالهای فرّار كه تغلیظ شده است.

ABSOLUTE, Highly concentrated perfume ingredient obtained by the alcohol extraction of the concrete. The concrete is obtained by the solvent extract of the plant material. = ابسولوت به ماده عطری بسیار غلیظ می‌گویند كه با استخراج الكلی كانكریت­ها به دست می‌آید. كانكریت با روش استخراج با حلال از گیاهان به دست می‌آید.

CONCRETE, Solid waxy substance obtained by the solvent extraction of plant material, e.g., flowers, bark, leaves, etc. The absolute is obtained by alcohol extraction of the concrete. = كانكریت: ماده مومی شكل جامد كه با روش استخراج با حلال از مواد گیاهی مثل گلها، ساقه و برگ درختان به دست می آید. ابسولوت از استخراج الكلی كانكریت ها به دست می آید.

solvent extraction, Liquid–liquid extraction also known as solvent extraction and partitioning, is a method to separate compounds based on their relative solubilities in two different immiscible liquids, usually water and an organic solvent. = استخراج با حلال یا استخراج مایع مایع که به آن پارتیشنینگ نیز می گویند، روشی برای جداسازی ترکیبات بر مبنای حلالیت نسبی آن ها به دو فاز مایع غیر قابل امتزاج (معمولا آب و فاز حلال ارگانیک) می باشد

4- تشخیص = Diagnosis تشخیص

differential diagnosis = تشخیص افتراقی

5- آنیونی = Anionic آنیونی، دارای بار الکتریکی منفی

6- پیوسته = Continuously به شکل پیوسته و ادامه دار

7- تار مو = Strand Of Hair تار مو

8- شویندگی = Detergency پاک کنندگی، دترجنسی
دسته ای از پلی ساکاریدها که از اگزوز آمین ها مشتق شده و با پروتئین ها در ترکیب است. فضای بین سلول ها با ماکرومولکول هایی از جنس کلاژن، الاستین و گلایکوز آمینو گلایکن ها و پروتئوگلایکن ها پر شده است.
Detergency mechanism = مکانیسم شویندگی

9- آب گریز = Hydrophobe

10- جذب شدن = Take Up جذب شدن 

11- غیر قطبی = Non Polar غیر قطبی

12- کشش سطحی = Surface Tension
surface tension of water = کشش سطحی آب 

13- الکترولیت = Electrolite الکترولیت 

14- گروه قطبی = Polar Group گروه قطبی

مطلب فوق را در شبکه های اجتماعی زیر با دوستانتان به اشتراک بگذارید