Miceller
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 21. august 2020; checks kræver 12 redigeringer .Miceller (diminutiv af latin glimmer "partikel, korn") er aggregater af overfladeaktive stoffer (overfladeaktive stoffer) i en kolloid opløsning (sol) , bestående af et stort antal amfifile molekyler. Et eksempel er miceller af dodecylsulfat i vand. En overfladeaktivt stofopløsning, hvori miceller er i ligevægt med enkelte ikke-associerede molekyler - monomerer - kaldes en micellær opløsning.
Overgangen til micellisering sker i et snævert koncentrationsområde, og det kan fortolkes som en andenordens faseovergang . Årsagen til micellisering i vandige opløsninger er den hydrofobe virkning og i medier af ikke-polære molekyler den gensidige tiltrækning af polære grupper af overfladeaktive molekyler. Under en vis temperatur ( Krafts punkt ) forekommer dannelsen af miceller ikke, og med en stigning i koncentrationen af overfladeaktive stoffer observeres krystallisation . Når koncentrationen af overfladeaktivt stof nærmer sig den kritiske micellekoncentration , sker der en skarp ændring i opløsningens egenskaber: elektrisk ledningsevne , overfladespænding , lysspredningskoefficient osv.
Micellære systemer er af stor interesse både ud fra forskellige fysisk-kemiske teknologiske anvendelser (se for eksempel micellær katalyse ) og det unikke ved selve micelliseringsmekanismen. Især er denne interesse forbundet med micelle polymorfi , dvs. overfladeaktive molekylers evne til at danne aggregater af forskellige former: sfærisk, cylindrisk og filamentøs. En af de vigtige egenskaber, der følger direkte af strukturen af overfladeaktive molekyler, er solubilisering . Anvendelsen af solubiliseringsegenskaben er emulsionspolymerisation , fødevareproduktion, farmaceutiske præparater [1] .
Historie
Overfladeaktive molekylers evne til at danne miceller i opløsning har været kendt i mere end hundrede år og er meget udbredt i den moderne verden. Det første arbejde om dette emne blev udført af den canadiske kemiker James William McBain i det tidlige 20. århundrede. Så tidligt som i 1913 postulerede han eksistensen af miceller for at forklare palmitinsyreopløsningernes gode elektrolytiske ledningsevne . Ikke desto mindre blev grundlaget for en teoretisk beskrivelse af micelledannelseskinetikken lagt meget senere, i 1970'erne, i Anianssons værker [2] . I løbet af de sidste sytten år[ hvornår? ] den kinetiske teori om micellisering blev betydeligt udvidet, uddybet og præsenteret i form af teorien om aggregeringsprocesser baseret på forskellen og kontinuum kinetiske ligninger af Becker-Döring og generaliserede kinetiske ligninger af Smoluchowski .
Ansøgning
Brugen af fænomenet micellisering er direkte relateret til brugen af overfladeaktive stoffer i hverdagen, kosmetologi (micellært vand), videnskab og industri. I analytisk kemi bruges miceller som en pseudostationær fase, når der udføres micellær elektrokinetisk kromatografi (MEKC) .
Struktur af miceller
I hvert molekyle er et langt hydrofobt radikal bundet til en polær ( hydrofil ) gruppe. Når en micelle dannes, kombinerer molekylerne sig, så hydrofobe radikaler danner kernen (indre region), og hydrofile grupper danner micellens overfladelag. Den minimale koncentration af overfladeaktive stoffer i opløsning, ved hvilken der dannes stabile miceller i systemet, som er i ligevægt med ikke-associerede overfladeaktive molekyler, kaldes den kritiske micellekoncentration . Hvis dispersionsmediet er en organisk væske, kan orienteringen af molekyler i en micelle vendes: Kernen indeholder polære grupper, og hydrofobe radikaler omdannes til den eksterne fase ( omvendt micelle ) [3] . Miceller er partikler i kolloide systemer , bestående af en meget lille kerne, der er uopløselig i et givet medium, omgivet af en stabiliserende skal af adsorberede ioner og opløsningsmiddelmolekyler . For eksempel har en arsensulfidmicelle strukturen :
{(As 2S 3 ) m •nHS − • (nx)H + } x- •хН +
Den gennemsnitlige størrelse af miceller er fra 10 −7 til 10 −5 cm.
Micellær polymorfi
Miceller kan eksistere i tilstande med forskellige ligevægtsstrukturer og i forskellige ydre former, der er stabile ved forskellige overfladeaktive koncentrationer i en micellær opløsning [4] .
Ved overfladeaktive koncentrationer lavere end den første kritiske koncentration (CMC1) dannes et monolag af overfladeaktive molekyler ved grænsefladen mellem polære og ikke-polære medier - " Langmuir's palisade ". Ved overfladeaktive koncentrationer tæt på CMC1 begynder sfæriske miceller at dannes i opløsningen. Yderligere, med stigende koncentration af overfladeaktive stoffer, bliver strukturen af miceller mere kompliceret: sfæriske miceller bliver til kugleformede (oblate sfærer fra polerne) og derefter, når den anden kritiske koncentration (CMC2) nås, til cylindriske miceller. Med en yderligere stigning i koncentrationen begynder der gradvist at dannes mere komplekse micellære strukturer, hvis elementer også er miceller - supermiceller . Og endelig, med en yderligere stigning i det overfladeaktive stof i opløsningen, ændres ikke kun formen, og størrelsen af micellerne øges, men de kombinerer også aktivt til én stor klynge. Dette fænomen kaldes gelering .
Kinetik af micellisering
Udviklingen af koncentrationen af miceller er beskrevet ud fra teorien om aggregeringsprocesser baseret på Becker-Döring-ligningerne .
Eksempler
- Tre-komponent mikroemulsion , skabt i 1980'erne. ved University of Nancy I som en eksperimentel oxygenbærer indeholdt miceller i form af en ellipsoide med dimensioner på 100 × 300 Å og en sammensætning af på 2000 PPD- molekyler omgivet af 1200 overfladeaktive molekyler ; i dette tilfælde var der op til 20 vedhæftede vandmolekyler pr. overfladeaktivt stofmolekyle. [5]
Se også
Noter
- ↑ Suzdalev I.P. Nanoteknologi: fysisk kemi af nanoklynger, nanostrukturer og nanomaterialer. - M .: KomKniga, 2006. - 592 s.
- ↑ EAG Aniansson og SNWall. Kinetik af trinvis micelleforening. The Journal of Physical Chemistry, 78(10):1024-1030, 1974.
- ↑ Micella . Hentet 23. september 2011. Arkiveret fra originalen 17. november 2011.
- ↑ Slesarev V.I. Grundlæggende om de levendes kemi. - St. Petersborg: Himizdat, 2005. S. 730-733.
- ↑ Stebe, M.-J. Fluorcarboner som iltbærere. En NMR-undersøgelse af ikke-ioniske fluorerede mikroemulsioner og deres oxygenopløsninger: [ eng. ] / M.-J. Stebe, G. Serratrice, J.-J. Delpuech // Journal of Physical Chemistry . - 1985. - Bd. 89, nr. 13. - P. 2837-2843. - doi : 10.1021/j100259a026 .
Litteratur
- Zakharchenko V. N. Kolloidkemi: Proc. for medicinsk biolog. specialist. universiteter. - 2. udg., revideret. og yderligere - M .: Højere. skole, 1989. - 238 s.: ill.
- Evans D. F. , Wennerström H. The Colloidal Domain (engelsk) : Where Physics, Chemistry, Biology, and Technology Meet - 2nd Edition - NYC : Wiley , 1999. - 672 s. — ISBN 978-0-471-24247-5
- McBain, JW, Trans. Faraday Soc. 1913, 9, 99
- Schryver S. B. Diskussion // Trans . Faraday Soc. - 1913. - Bd. 9. - S. 93-107. — ISSN 0014-7672 ; 2050-5647 - doi:10.1039/TF9130900093
Links
 Ordbøger og encyklopædier |
|
|---|---|
| I bibliografiske kataloger |