A micellát alkotó molekulák felépítése: apoláris ( ― ) + poláris ( ● )
molekularész térben elkülönülve ( amfipatikus v. amfifil molekula)
Termodinamikailag stabil kolloid rendszer; dinamikus egyensúly.
Asszociációs (micellás) kolloidok (vizes rendszerek)
Vizes oldatokban
Asszociációs (micellás) kolloidok
Vizes oldatokban
c.m.c. vagy CM: kritikus micellaképződési koncentráció
Gemini-tenzidek (szimmetrikus felépítésűek)
Micella képző anyagok
Tween
Dodecil-betain
Anionos gemini tenzidek
S. K. Hait and S. P. Moulik: Gemini surfactants: A distinct class of self-assembling molecules, CURRENT SCIENCE, 82, (9) 1101,,2002
Lecitin
Természetes felületaktív anyagok
Epesav Koleszterin
(tojássárgája, majonéz)
Zsírok emulgeálása
(Dirk Schmaljohan nyomán)
HLB-szám
0 20
A vízben való oldhatóság nő
A felületaktív anyagok jellemzése: HLB-szám
A hidrofil-lipofil karakter (a molekula polaritásának) jellemzése a HLB-számmal
Eredetileg nemionos tenzidekre: 0 – 20, később ionosakra is: 0 - 40
Számítható a molekulát felépítő csoportok HLB-számából.
A poláris csoportok száma (+), az apoláris csoportoké (-) előjelű.
CSOPORTOK HLB-szám
Poláris csoportok (hidrofil)
COO- Na+ 19,1
Észter 2,4
Hidroxil 1,9
Hidroxil (szorbitán) 0,5
Apoláris csoportok (hidrofób)
CH, CH2, CH3, =CH - 0,475
A felületaktív anyagok jellemzése: HLB-szám
Előfordulhat, hogy olyan HLB-számú tenzidre van szükség, amely megfelelő formában nem áll rendelkezésre. Ilyenkor egyszerű keverési szabály alkalmazásával megkísérelhető annak “előállítása” A és B tenzidek megfelelő arányban történő összekeverésével:
A micellaképződés oka
: 1) Molekuláris kölcsönhatások : 2) Konfigurációs entrópia
1) Entalpia változás: a felszabaduló vízmolekulák erős H-kötéseket alakítanak ki
Az apoláris láncok kölcsönhatása elhanyagolható (gyenge diszperziós vonzás).
2) Esetenként endoterm a micellaképződés: entrópia kontroll!
Nő a konfigurációs entrópia micellaképződés során: az apoláris láncok konformációs állapotainak száma nagyobb a micella belsejében. Az egyedi molekulák apoláris láncait mintegy kifeszíti a vízburok!
A kritikus micellaképződési koncentráció értelmezése:
tömeghatás törvénye, fázisszeparációs modell
A kritikus micellaképződési koncentráció jelentősen függ a molekula polaritásától, valamint szerkezetétől, az ionerősségtől, egyes adalékanyagoktól és a hőmérséklettől:
A cmc-t csökkentik:
Az apoláris lánc hosszának növekedése
A fejcsoport polaritásának csökkenése (a nemionos tenzidek cmc-je egy nagyságrenddel is kisebb lehet!)
Idegen anyagok (pl. elektrolit, alkohol) jelenléte
Ionerősség növekedése (különösen ionos tenzidek esetén: árnyékoló hatás, nemionos tenzideknél kisózó hatás)
A hőmérséklet komplex módon hat:
1. „Szétziláló˝ hatás 2. oldhatóságot befolyásoló hatás (ebben van különbség az ionos és nemionos tenzidek között!)
Míg az ionos tenzidek oldhatósága a hőmérséklet növelésével szerény mértékben nő (Krafft-jelenség), addig a nemionos tenzideké csökken (felhősödési jelenség)
Krafft-jelenség, Krafft-hőmérséklet
(ionos tenzidekre jellemző)
A jelenség: a felületaktív anyag oldhatósága drasztikusan megnő egy bizonyos hőmérséklet felett (Krafft-hőmérséklet, ill. tartomány).
A Krafft-hőmérséklet alatt az oldott anyag mennyisége nem elegendő a
micellaképződéshez. Az oldhatóság azonban fokozatosan nő az ionos fejcsoportok
hidratálhatóságának növekedése miatt.
A Krafft-hőmérsékleten a rendszer eléri a cmc-t, ezért az oldhatóság drasztikusan megnő.
A micellák oldhatósága jelentősen nagyobb, mint az egyedi molekuláké!
Na-alkil-szulfátok Krafft-hőmérséklete a C-atom szám növekedésével nő:
Felhősödési jelenség, felhősödési hőmérséklet
(nemionos tenzidekre jellemző)
A jelenség: elegendően tömény, nemionos tenzidek vizes oldata a hőmérséklet növelésével egy bizonyos, szűk hőmérséklet tartományban (felhősödési
hőmérséklet) befelhősödik (opalizál, ill. zavaros lesz).
A jelenség teljesen reverzibilis és jellemző a tenzid felépítésére,
szerkezetére. A kereskedelmi termékeken a HLB-szám mellett a másik jellemző paraméter a felhősödési hőmérséklet.
Ok: a nemionos tenzidek oldhatósága csökken a hőmérséklet növelésével (a polietilén-oxid láncok hidratálhatósága csökken).
Nagymicellák keletkeznek, amelyek jelentősen szórják a fényt.
Szolubilizáció
(micellában való oldás)Vízben nem vagy alig oldódó anyagok (pl. szalicilsav) micellákat tartalmazó rendszerekben oldatba vihetők.
A micella apoláris belseje apoláris oldószerként viselkedik, “bekebelezi” a vízben oldhatatlan anyagokat.
Jelentősége: mosás, gyógyszerformálás
A micellák típusai
Kis- és nagymicellák
A kismicellák (gömb alakúak) a cmc környezetében keletkeznek, míg a nagymicellák jóval nagyobb tenzid koncentrációknál.
Nagymicellák
Hengeres és lemezes micellák (folyadék kristályok) Egyéb molekuláris asszociátumok: vezikulák, liposzómák, biológiai membránok
Egyéb molekuláris asszociátumok: vezikulák, liposzómák, biológiai membránok
Egy- és többlamellás vezikula, ill. liposzóma
Mint gyógyszer-hordozók jelentősek. Víz- és olaj-oldható anyagokat is hordozhatnak. Fokozatos hatóanyag leadás is biztosítható.
víz víz
Lipid molekulákból
A sejtmembrán modellje
Nemvizes közegű asszociátumok
H2O
