تحتوي المواد الخافضة للتوتر السطحي على مجموعات محبة للدهون ومحبة للماء

2020-07-02 00:21:40

تحتوي جزيئات الفاعل بالسطح على مجموعات محبة للماء ومحبة للدهون، والتي تسمى أيضًا أمفيفيلية. بسبب هذه الخاصية للمواد الخافضة للتوتر السطحي، فإنها يمكن أن تشكل مذيلات في الماء بتركيز مناسب: ينجذب الرأس المحب للماء إلى الخارج، والذيل المحب للدهون يصده الماء ويتجه نحو الداخل. أثناء عملية غسل الملابس، يتم سحب بقع الزيت إلى داخل المذيلات بواسطة مجموعات محبة للدهون، ويتم إزالة المذيلات بأكملها عن طريق الماء.

تحتوي المواد الخافضة للتوتر السطحي على مجموعات محبة للدهون ومحبة للماء، وهي جزيئات أمفيفيلية. الماء سائل قطبي قوي. عندما يذوب الفاعل بالسطح في الماء، وفقًا لمبدأ القطبية المماثلة والقطبية المعاكسة، فإن مجموعته المحبة للماء ومرحلة الماء تجذبان وتذوبان في الماء، في حين أن مجموعته المحبة للزيت تطرد الماء وتترك الماء. ونتيجة لذلك، يتم امتصاص جزيئات الفاعل بالسطح (أو الأيونات) على السطح البيني للمرحلتين، مما يقلل من التوتر السطحي بين المرحلتين. كلما زاد امتصاص جزيئات الفاعل بالسطح (أو الأيونات) على السطح البيني، زاد تقليل التوتر السطحي.

فلماذا يستطيع الصابون غسل بقع الزيت؟ ويرجع ذلك إلى الخصائص "ذات الوجه المزدوج" للمواد الخافضة للتوتر السطحي. يتكون الصابون من أملاح معدنية من الأحماض الدهنية. أحد طرفي الصابون قابل للذوبان في الماء بسهولة، وهو ما يسمى "المجموعة المحبة للماء"؛ والطرف الآخر غير قابل للذوبان في الماء ولكنه قابل للذوبان في الزيت، وهو ما يسمى "المجموعة الكارهة للماء" أو "المجموعة المحبة للدهون". وبسبب هذا الهيكل الخاص، يمكن للصابون أن يغطس في الماء من جهة وفي الزيت من جهة أخرى. بهذه الطريقة، الماء يسحب جزيئات الصابون، وجزيئات الصابون تسحب الزيت، وبقع الزيت من الملابس!

الفاعل بالسطح هو نوع من المواد الكيميائية الدقيقة الوظيفية. نظرًا لبنيتها وخصائصها الأمفيفيلية، تتبلمر المواد الخافضة للتوتر السطحي ذاتيًا في المحلول لتكوين أنواع مختلفة من التجمعات الجزيئية المرتبة، مثل المذيلات، والمذيلات العكسية، والحويصلات، والبلورات السائلة، وما إلى ذلك. إن حجم الجزيئات أو سمك الطبقة الجزيئية المجمعة لهذه التجمعات الجزيئية المرتبة قريب من ترتيب النانومتر، والذي يمكن أن يوفر مواقع وظروف مناسبة لتشكيل جسيمات متناهية الصغر مع "تأثير الحجم الكمي". علاوة على ذلك، فإن التجمعات الجزيئية نفسها قد يكون لها "تأثير الحجم الكمي" مماثل.

ولذلك، فإن التجمعات الجزيئية المرتبة من المواد الخافضة للتوتر السطحي تظهر وظائف عملية مختلفة، مثل الاستحلاب، والذوبان، والترطيب، والامتزاز، والنفاذ، والتشتت، وإزالة الرغوة، والسماكة، والتشحيم. يتم استخدامها كمواد مساعدة للطباعة والصباغة، ومستحلبات المبيدات الحشرية، ومشتتات لبلمرة مستحلب البوليمر، ويمكن أيضًا تطبيقها على نطاق واسع في التعدين والبترول وبلمرة المستحلب وغيرها من الصناعات. وفي الوقت نفسه، فإن تطبيق الريولوجيا الغروية والمستحلبات الدقيقة وقالب الكريستال السائل قد جذب انتباه الناس أيضًا. في السنوات الأخيرة، تلعب المواد الخافضة للتوتر السطحي دورًا مهمًا للغاية في تحضير المواد غير العضوية والمواد المركبة النانوية والنانوية والمناخل الجزيئية والمواد المسامية.