Τι είναι ένα επιφανειοδραστικό;

Ένα επιφανειοδραστικό, που ονομάζεται επίσης επιφανειοδραστικό ή επιφανειοδραστικό, είναι μια χημική ουσία ικανή να μειώνει την επιφανειακή τάση ενός υγρού, η οποία βελτιώνει την ικανότητά του να απλώνεται σε μεγαλύτερη επιφάνεια . Αυτό το κάνουν δημιουργώντας ένα στρώμα μορίων στην επιφάνεια του υγρού ή στη διεπιφάνεια μεταξύ δύο υγρών.

Λόγω της ικανότητάς τους να μειώνουν την επιφανειακή τάση, οι επιφανειοδραστικές ουσίες διευκολύνουν τη διασπορά μιας υγρής φάσης μέσα σε μια άλλη με την οποία είναι μη αναμίξιμη. Κατά συνέπεια, επιτρέπουν τον σχηματισμό και τη σταθεροποίηση γαλακτωμάτων μεταξύ δύο υγρών, γι’ αυτό ονομάζονται και γαλακτωματοποιητές.

Δομή επιφανειοδραστικών

Οι επιφανειοδραστικές ουσίες χαρακτηρίζονται από αμφίφιλα μόρια, πράγμα που σημαίνει ότι ένα μέρος του μορίου είναι υδρόφιλο (έχει συγγένεια με το νερό) ενώ το άλλο είναι υδρόφοβο ή λιπόφιλο (έχει συγγένεια με τα λίπη).

πολικό κεφάλι

Το υδρόφιλο μέρος του μορίου περιέχει πάντα μία ή περισσότερες πολικές λειτουργικές ομάδες συγκεντρωμένες σε ένα σχετικά μικρό τμήμα του μορίου, που συχνά αναφέρεται ως πολική κεφαλή.

Η πολική κεφαλή είναι πάντα ικανή να σχηματίζει έναν ή περισσότερους δεσμούς υδρογόνου με νερό και με άλλους παρόμοιους πολικούς πρωτικούς διαλύτες.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η πολική κεφαλή έχει ουδέτερες πολικές λειτουργικές ομάδες όπως υδροξυλομάδες, εστέρες καρβοξυλικού οξέος, αιθέρες ή συνδυασμό αυτών. Σε άλλα, έχει ιονιζόμενες ομάδες όπως καρβοξυλικά και ακόμη και εστέρες ανόργανων οξέων όπως θειικό οξύ (θειικά) και φωσφορικό οξύ (φωσφορικά) που ιονίζονται. Ορισμένες πολικές κεφαλές διαθέτουν επίσης ομάδες με τεταρτοταγείς αμίνες (κατιόντα αμμωνίου).

η υδρόφοβη ουρά

Το υδρόφοβο ή λιπόφιλο μέρος του μορίου γενικά αποτελείται από μια μακρά αλυσίδα υδρογονάνθρακα που μπορεί να περιέχει ή να μην περιέχει ακόρεστους, καθώς μπορεί να περιέχει ή να μην περιέχει αρωματικές ομάδες και άλλες μη πολικές οργανικές λειτουργικές ομάδες.

Λόγω του γεγονότος ότι είναι μακριές μη πολικές αλυσίδες άνθρακα, αυτό το τμήμα του μορίου ονομάζεται συχνά μη πολική ουρά.

Πώς λειτουργούν τα επιφανειοδραστικά

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα επιφανειοδραστικά δρουν διαχωρίζοντας στη διεπιφάνεια μεταξύ ενός υγρού (κοινώς του νερού) και μιας άλλης φάσης, η οποία μπορεί να είναι ένα μη πολικό υγρό όπως το λάδι ή ένα αέριο όπως ο αέρας. Αυτό μειώνει την επιφανειακή τάση στη διεπιφάνεια, διευκολύνοντας την ανάμιξη και των δύο φάσεων και το σχηματισμό ενός γαλακτώματος. Στην περίπτωση που οι φάσεις είναι νερό και λάδι, το γαλάκτωμα μπορεί να σχηματιστεί με δύο διαφορετικούς τρόπους:

• Η ελαιώδης φάση διασπείρεται με τη μορφή σταγονιδίων μέσα σε μια υδατική μήτρα, οπότε υπάρχει ένα γαλάκτωμα λάδι σε νερό (όπως συμβαίνει, για παράδειγμα, στη μαγιονέζα).
• Η υδατική φάση διασπείρεται σε μια μήτρα λαδιού, οπότε έχετε ένα γαλάκτωμα νερό σε λάδι (όπως στην περίπτωση του βουτύρου).

Ο τρόπος με τον οποίο οι επιφανειοδραστικές ουσίες διευκολύνουν τον σχηματισμό ενός από αυτούς τους δύο τύπους γαλακτώματος είναι βασικά ο ίδιος. Τα μόρια του γαλακτωματοποιητή κατανέμονται στη διαχωριστική επιφάνεια μεταξύ νερού και λαδιού, κατανέμονται με τέτοιο τρόπο ώστε η υδρόφιλη πολική κεφαλή να διαλύεται στην υδατική φάση, ενώ η λιπόφιλη ουρά διαλύεται στο λάδι.

Εάν υπάρχει νερό σε μεγαλύτερη αναλογία από το λάδι, τότε θα σχηματιστούν μικρά σταγονίδια λαδιού επικαλυμμένα με επιφανειοδραστική ουσία με τις πολικές κεφαλές στραμμένες προς τα έξω.

Αν, αντίθετα, υπάρχει μεγαλύτερη αναλογία λαδιού, συμβαίνει το αντίθετο: σχηματίζονται μικρές σταγόνες νερού επικαλυμμένες με μόρια επιφανειοδραστικού με τις άπολες ουρές στραμμένες προς τα έξω.

Τύποι επιφανειοδραστικών

Οι επιφανειοδραστικές ουσίες ταξινομούνται σε τέσσερις ομάδες με βάση τα χαρακτηριστικά της πολικής κεφαλής: μη ιονικές, ανιονικές, κατιονικές και ασβεστιονικές ή αμφοτερικές επιφανειοδραστικές ουσίες.

Μη ιονικά επιφανειοδραστικά

Είναι εκείνα των οποίων η πολική κεφαλή δεν περιέχει ιονιζόμενες πολικές ομάδες, όπως υδροξυλομάδες σε αλκοόλες, εστερικές ομάδες και αιθέρες.

ανιονικά επιφανειοδραστικά

Αυτά περιέχουν όξινες ομάδες ή τα αλκαλικά τους άλατα που διασπώνται όταν διαλύονται στο νερό, δημιουργώντας ένα αρνητικά φορτισμένο ιόν ή ανιόν. Αυτές οι φορτισμένες ομάδες είναι έντονα υδρόφιλες (και επομένως έντονα λιπόφοβες), καθώς μπορούν να δεχτούν πολλαπλούς δεσμούς υδρογόνου από το νερό και επίσης να αλληλεπιδράσουν μέσω δυνάμεων ιόντων-διπόλων με το νερό και οποιονδήποτε άλλο πολικό διαλύτη.

Τα σαπούνια που παρασκευάζονται με σαπωνοποίηση λιπών είναι παραδείγματα αυτών των τασιενεργών.

Κατιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες

Είναι το αντίθετο των ανιονικών τασιενεργών. Σε αυτή την περίπτωση, η πολική κεφαλή έχει θετικό φορτίο (δηλαδή είναι κατιόν). Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτά τα επιφανειοδραστικά είναι τεταρτοταγή παράγωγα αμμωνίας και έχουν τη μορφή αλάτων με ένα αλογονίδιο ως αντίθετο ιόν.

Ένα παράδειγμα αυτού του τύπου κατιονικού τασιενεργού είναι το DSDMAC ή το χλωριούχο διστερυλδιμεθυλαμμώνιο.

Switterionic ή αμφοτερικά επιφανειοδραστικά

Ένα switterion, που ονομάζεται επίσης εσωτερικό άλας, είναι ένα χημικό είδος που έχει ίσο αριθμό τυπικών θετικών και αρνητικών φορτίων στη δομή του και επομένως δεν έχει καθαρό φορτίο. Τα Switterionic τασιενεργά παρέχουν πολύ μεγαλύτερη πολικότητα από τα μη ιονικά τασιενεργά. παρέχουν επίσης πολλά από τα πλεονεκτήματα των κατιονικών και ανιονικών επιφανειοδραστικών, αλλά χωρίς την προσθήκη ενός ελεύθερου αντίθετου ιόντος που παραμένει διαλυμένο στην υδατική φάση.

Τυπικά παραδείγματα switterionic τασιενεργών είναι τα Ν-αλκυλαμινοξέα και οι σουλταίνες.

Παραδείγματα επιφανειοδραστικών

• Το στεατικό νάτριο είναι ένα ανιονικό επιφανειοδραστικό.
• Η ταυρίνη είναι ένα παράδειγμα ελαττωματικής ή αμφοτερικής επιφανειοδραστικής ουσίας.
• Το 4-(5-δωδεκυλο)βενζολοσουλφονικό είναι επίσης ένα ανιονικό επιφανειοδραστικό.
• Τα πολυσορβικά όπως το Tween 20 και το Tween 80 είναι παραδείγματα μη ιονικών τασιενεργών ή γαλακτωματοποιητών που χρησιμοποιούνται στις βιομηχανίες τροφίμων και προσωπικής φροντίδας.
• Docusate (Dioctyl Sodium Sulfosuccinate).
• Φωσφορικά αλκυλαιθέρα.
• Χλωριούχο Βενζαλκαόνιο (BAC).
• Υπερφθοροκτάνιο (PFOS).

βιβλιογραφικές αναφορές

Piorr R. (1987) Structure and Application of Surfactants . Στο: Falbe J. (eds) Surfactants in Consumer Products. Springer, Βερολίνο, Χαϊδελβέργη. https://doi.org/10.1007/978-3-642-71545-7_2

Chang, Q. (2016). Επιφάνεια Λύσης . Colloid and Interface Chemistry for Water Quality Control, 161–174. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-809315-3.00009-8

Δωρεάν, ML (2016). Η χρήση επιφανειοδραστικών για την ενίσχυση της αφαίρεσης σωματιδίων από τις επιφάνειες . Εξελίξεις στη μόλυνση και τον καθαρισμό επιφανειών, 595–626. https://doi.org/10.1016/b978-0-323-29960-2.00013-7

Guill, I. (2019, 17 Φεβρουαρίου). Τασιενεργό και γαλακτωματοποιητής είναι το ίδιο;Είναι κακά στα καλλυντικά; Ανακτήθηκε στις 24 Ιουλίου 2021, από https://mismimos.es/tensioactivo-y-emulsionante-es-lo-mismo/

Nakama, Y. (2017). Τασιενεργά . Cosmetic Science and Technology, 231–244. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-802005-0.00015-x