ویژگیها و طبقهبندی سورفکتانتها:
سورفکتانتها موادی هستند که در محلول (فاز آبی یا روغنی) خوشههای مولکولی خودسامانیافتهای به نام میسل تشکیل میدهند و در سطح مشترک بین محلول و فاز دیگر (گازها/جامدات) جذب میشوند. برای نمایش این دو ویژگی فیزیکی، یک سورفکتانت باید دارای ساختار شیمیایی با دو گروه عاملی متفاوت و دارای میل شیمیایی مختلف در یک مولکول باشد. معمولاً مولکولهای مواد موسوم به سورفکتانتها دارای یک زنجیره آلکیل با ۸ تا ۲۲ کربن هستند. این زنجیره گروه آبگریز نامیده میشود که میل به آب ندارد (از آنجا که سورفکتانتها اغلب در سیستمهای آبی استفاده میشوند، به آنها گروههای آبگریز گفته میشود، اما در سیستمهای لیپیدی به آنها گروههای لیپوفیل گفته میشود). مولکولهای سورفکتانت همچنین دارای یک گروه عاملی به نام گروه آبدوست هستند که میل به آب دارد. این نوع ساختار با دو عملکرد متضاد، ساختار آمفیفیلیک نامیده میشود.
سورفکتانتها به سورفکتانتهای یونی و غیریونی طبقهبندی میشوند. سورفکتانتهای یونی خود به زیرگروههای سورفکتانتهای آنیونی (که در آن گروه آبدوست در محلولهای آبی به آنیونها تفکیک میشود)، سورفکتانتهای کاتیونی (که به کاتیونها تفکیک میشوند) و سورفکتانتهای آمفوتریک (که بسته به pH به آنیونها و کاتیونها تفکیک میشوند) تقسیم میگردند.
سورفکتانتهای غیریونی، سورفکتانتهایی هستند که در محلولهای آبی به یونها تفکیک نمیشوند و بسته به نوع گروه آبدوست خود زیرمجموعهبندی میشوند؛ مانند استرهای سوربیتان، اسپن 20، اسپن 60، اسپن 80 و اتوکسیلات آنها (توئین ها).
گروههای آبدوست رایج در سورفکتانتهای یونی شامل کربوکسیلات (COO−)، سولفات (OSO3−)، سولفونات (SO3−)، کربوکسی بتائین (NR2CH2COO−)، سولفوبتائین (N(CH3)2C3H6SO3−) و آمونیوم چهارتایی (R4N+) میشوند. به عنوان مثال، یک مولکول صابون دارای یک زنجیره هیدروکربنی به عنوان گروه عاملی لیپوفیل (که میل به لیپیدها دارد) و یک آنیون کربوکسیلات به عنوان گروه عاملی آبدوست (که میل به آب دارد) میباشد. در محلول آبی، آنیون کربوکسیلات ساختاری با یونهای مقابل مانند Na+، K+ یا Mg2+ تشکیل میدهد. گروه آبدوست سورفکتانتهای غیریونی معمولاً یک گروه پلیاکسی اتیلن است، اما سورفکتانتهای غیریونی با گروههای گلیسریل یا سوربیتول نیز وجود دارند و سورفکتانتهای غیریونی با این گروههای آبدوست مختلف نیز بسته به کاربرد مورد استفاده قرار میگیرند.
نکات تخصصی:
میسل (Micelle): ساختار کلوئیدی خودسامانیافتهای که توسط سورفکتانتها در غلظتهای بالاتر از CMC تشکیل میشود.
آمفیفیلیک (Amphiphilic): خاصیت داشتن همزمان گروههای آبگریز و آبدوست در یک مولکول.
CMC (غلظت بحرانی میسلزایی): حداقل غلظتی از سورفکتانت که در آن میسلها شروع به تشکیل میکنند.
سورفکتانتهای آمفوتریک: سورفکتانتهایی که بسته به pH محیط میتوانند به صورت آنیونی یا کاتیونی رفتار کنند.