Misellit
Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 21. elokuuta 2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 12 muokkausta .Misellit ( Latin kiille "hiukkas, rake") ovat pinta-aktiivisten aineiden (pinta-aktiivisten aineiden ) aggregaatteja kolloidisessa liuoksessa (sol) , joka koostuu suuresta määrästä amfifiilisiä molekyylejä. Esimerkki on dodekyylisulfaatin misellit vedessä. Pinta-aktiivista liuosta, jossa misellit ovat tasapainossa yksittäisten ei-assosioituneiden molekyylien - monomeerien - kanssa, kutsutaan miselliliuokseksi.
Siirtyminen misellisaatioon tapahtuu kapealla pitoisuusalueella, ja se voidaan tulkita toisen asteen faasisiirtymäksi . Vesiliuoksissa tapahtuvan misellisaation syy on hydrofobinen vaikutus ja ei-polaaristen molekyylien väliaineissa pinta-aktiivisten aineiden molekyylien polaaristen ryhmien keskinäinen vetovoima. Tietyn lämpötilan alapuolella ( Kraftin piste ) misellien muodostumista ei tapahdu, ja pinta-aktiivisten aineiden pitoisuuden kasvaessa havaitaan kiteytymistä . Kun pinta-aktiivisen aineen pitoisuus lähestyy kriittistä misellipitoisuutta , liuoksen ominaisuuksissa tapahtuu jyrkkä muutos: sähkönjohtavuus , pintajännitys , valonsirontakerroin jne.
Misellijärjestelmät ovat erittäin kiinnostavia sekä erilaisten fysikaalis-kemiallisten teknologisten sovellusten (katso esimerkiksi misellikatalyysi ) että itse misellisaatiomekanismin ainutlaatuisuuden näkökulmasta. Erityisesti tämä kiinnostus liittyy misellipolymorfismiin , eli pinta-aktiivisten aineiden molekyylien kykyyn muodostaa erimuotoisia aggregaatteja: pallomaisia, sylinterimäisiä ja filamenttisia. Yksi tärkeimmistä ominaisuuksista, joka seuraa suoraan pinta-aktiivisten aineiden molekyylien rakenteesta, on solubilisaatio . Liukoisuusominaisuuden sovellus on emulsiopolymerointi , elintarviketuotanto, lääkevalmisteet [1] .
Historia
Pinta-aktiivisten aineiden kyky muodostaa misellejä liuoksessa on ollut tiedossa yli sata vuotta ja sitä käytetään laajalti nykymaailmassa. Ensimmäisen työn tästä aiheesta teki kanadalainen kemisti James William McBain 1900-luvun alussa. Jo vuonna 1913 hän oletti misellien olemassaolon selittämään palmitiinihappoliuosten hyvän elektrolyyttisen johtavuuden . Siitä huolimatta, perusta misellien muodostumiskinetiikan teoreettiselle kuvaukselle luotiin paljon myöhemmin, 1970-luvulla, Anianssonin teoksissa [2] . Viimeisen seitsemäntoista vuoden aikana[ milloin? ] miselloinnin kineettistä teoriaa laajennettiin, syvennettiin ja esiteltiin aggregaatioprosessien teorian kannalta Becker-Döringin ero- ja jatkuvuuskineettisten yhtälöiden ja Smoluchowskin yleistettyjen kineettisten yhtälöiden perusteella .
Sovellus
Misellisaatioilmiön käyttö liittyy suoraan pinta-aktiivisten aineiden käyttöön jokapäiväisessä elämässä, kosmetologiassa (misellivesi), tieteessä ja teollisuudessa. Analyyttisessä kemiassa misellejä käytetään pseudostationaarisena faasina suoritettaessa misellielektrokineettistä kromatografiaa (MEKC) .
Misellien rakenne
Jokaisessa molekyylissä pitkä hydrofobinen radikaali on kytketty polaariseen ( hydrofiiliseen ) ryhmään. Kun miselli muodostuu, molekyylit yhdistyvät siten, että hydrofobiset radikaalit muodostavat ytimen (sisäalueen) ja hydrofiiliset ryhmät muodostavat misellin pintakerroksen. Pinta-aktiivisten aineiden minimipitoisuutta liuoksessa, jossa systeemiin muodostuu stabiileja misellejä, jotka ovat tasapainossa ei-assosioituneiden pinta-aktiivisten aineiden molekyylien kanssa, kutsutaan kriittiseksi misellikonsentraatioksi . Jos dispersioväliaine on orgaaninen neste, molekyylien orientaatio misellissä voidaan kääntää: ydin sisältää polaarisia ryhmiä ja hydrofobiset radikaalit muuttuvat ulkoiseksi faasiksi ( käänteismiselli ) [3] . Misellit ovat kolloidisissa järjestelmissä olevia hiukkasia, jotka koostuvat hyvin pienestä ytimestä, joka ei liukene tiettyyn väliaineeseen ja jota ympäröi adsorboituneiden ionien ja liuotinmolekyylien stabiloiva kuori . Esimerkiksi arseenisulfidimisellin rakenne on:
{(As 2 S 3 ) m •nHS − •(nx)H + } x- •хН +
Misellien keskikoko on 10 -7 - 10 -5 cm.
Misellipolymorfismi
Misellit voivat esiintyä tiloissa, joissa on erilaisia tasapainorakenteita ja erilaisia ulkoisia muotoja, jotka ovat stabiileja erilaisilla pinta -aktiivisten aineiden pitoisuuksilla miselliliuoksessa [4] .
Pinta-aktiivisen aineen pitoisuuksilla, jotka ovat pienempiä kuin ensimmäinen kriittinen pitoisuus (CMC1), pinta-aktiivisten aineiden molekyylien yksikerros muodostuu polaarisen ja ei-polaarisen väliaineen rajapinnalle - " Langmuirin palisadi ". Pinta-aktiivisen aineen pitoisuuksilla, jotka ovat lähellä CMC1:tä, liuokseen alkaa muodostua pallomaisia misellejä. Lisäksi pinta-aktiivisen aineen pitoisuuden kasvaessa misellien rakenne monimutkaistuu: pallomaiset misellit muuttuvat pallomaisiksi (napaisista litteistä palloista) ja sitten, kun toinen kriittinen pitoisuus (CMC2) saavutetaan, sylinterimäisiksi miselleiksi. Pitoisuuden lisääntyessä alkaa vähitellen muodostua monimutkaisempia misellirakenteita, joiden elementit ovat myös misellejä - supermisellejä . Ja lopuksi, pinta-aktiivisen aineen lisääntyessä liuoksessa, ei vain muoto muutu ja misellien koko kasvaa, vaan ne myös yhdistyvät aktiivisesti yhdeksi suureksi klusteriksi. Tätä ilmiötä kutsutaan geeliytymiseksi .
Misellisaation kinetiikka
Misellipitoisuuden kehitystä kuvataan Becker-Döringin yhtälöihin perustuvan aggregaatioprosessien teorian avulla .
Esimerkkejä
- Kolmikomponenttinen mikroemulsio , luotu 1980-luvulla. Nancyn yliopistossa I kokeellisena hapen kantajana , sisälsi misellejä ellipsoidin muodossa , jonka mitat olivat 100 × 300 Å , ja koostumuksen 2000 PPD - molekyylistä , joita ympäröi 1200 surfaktanttimolekyyliä ; tässä tapauksessa pinta-aktiivisen aineen molekyyliä kohti oli jopa 20 kiinnittynyttä vesimolekyyliä. [5]
Katso myös
Muistiinpanot
- ↑ Suzdalev I.P. Nanoteknologia: nanoklustereiden, nanorakenteiden ja nanomateriaalien fysikaalinen kemia. - M .: KomKniga, 2006. - 592 s.
- ↑ EAG Aniansson ja SNWall. Vaiheittaisen miselliassosioinnin kinetiikka. The Journal of Physical Chemistry, 78(10):1024-1030, 1974.
- ↑ Miselli . Haettu 23. syyskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 17. marraskuuta 2011.
- ↑ Slesarev V.I. Elävien kemian perusteet. - Pietari: Himizdat, 2005. S. 730-733.
- ↑ Stebe, M.-J. Fluorihiilivedyt hapen kantajina. Ionittomien fluorattujen mikroemulsioiden ja niiden happiliuosten NMR-tutkimus: [ eng. ] / M.-J. Stebe, G. Serratrice, J.-J. Delpuech // Journal of Physical Chemistry . - 1985. - Voi. 89, nro. 13. - P. 2837-2843. - doi : 10.1021/j100259a026 .
Kirjallisuus
- Zakharchenko V. N. Kolloidikemia: Proc. lääketieteen biologille. asiantuntija. yliopistot. - 2. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä - M .: Korkeampi. koulu, 1989. - 238 s.: ill.
- Evans D. F. , Wennerström H. The Colloidal Domain (englanniksi) : Missä fysiikka, kemia, biologia ja teknologia kohtaavat - 2. painos - NYC : Wiley , 1999. - 672 s. — ISBN 978-0-471-24247-5
- McBain, JW, Trans. Faraday Soc. 1913, 9, 99
- Schryver S. B. Keskustelu // Trans . Faraday Soc. - 1913. - Voi. 9. - s. 93-107. — ISSN 0014-7672 ; 2050-5647 - doi:10.1039/TF9130900093
Linkit
 Sanakirjat ja tietosanakirjat |
|
|---|---|
| Bibliografisissa luetteloissa |