Apa itu surfaktan?

Surfaktan, juga disebut surfaktan atau surfaktan, adalah zat kimia yang mampu mengurangi tegangan permukaan cairan, yang meningkatkan kemampuannya untuk menyebar ke area permukaan yang lebih luas . Mereka melakukan ini dengan membuat lapisan molekul pada permukaan cairan atau pada antarmuka antara dua cairan.

Karena kemampuannya untuk mengurangi tegangan permukaan, surfaktan memfasilitasi dispersi satu fase cair ke dalam fase lain yang tidak dapat bercampur. Akibatnya, mereka memungkinkan pembentukan dan stabilisasi emulsi antara dua cairan, itulah sebabnya mereka juga disebut pengemulsi.

Struktur surfaktan

Surfaktan dicirikan sebagai molekul amfifilik, yang berarti bahwa satu bagian molekul bersifat hidrofilik (memiliki afinitas terhadap air) sedangkan bagian lainnya bersifat hidrofobik atau lipofilik (memiliki afinitas terhadap lemak).

kepala kutub

Bagian hidrofilik dari molekul selalu mengandung satu atau lebih gugus fungsional polar yang terkonsentrasi di bagian molekul yang relatif kecil, sering disebut sebagai kepala kutub.

Kepala kutub selalu mampu membentuk satu atau lebih ikatan hidrogen dengan air dan dengan pelarut protik polar serupa lainnya.

Dalam beberapa kasus, kepala kutub memiliki gugus fungsi kutub netral seperti gugus hidroksil, ester asam karboksilat, eter, atau kombinasinya. Di lain, ia memiliki gugus terionisasi seperti karboksilat dan bahkan ester asam anorganik seperti asam sulfat (sulfat) dan asam fosfat (fosfat) yang terionisasi. Beberapa kepala kutub juga memiliki kelompok dengan amina kuaterner (kation amonium).

ekor hidrofobik

Bagian hidrofobik atau lipofilik dari molekul umumnya terdiri dari rantai hidrokarbon panjang yang mungkin mengandung atau tidak mengandung ketidakjenuhan, karena mungkin mengandung atau tidak mengandung gugus aromatik dan gugus fungsional organik nonpolar lainnya.

Karena fakta bahwa mereka adalah rantai karbon nonpolar yang panjang, bagian molekul ini sering disebut ekor nonpolar.

Cara kerja surfaktan

Seperti disebutkan di atas, surfaktan bertindak dengan mempartisi pada antarmuka antara cairan (biasanya air) dan fase lain, yang dapat berupa cairan nonpolar seperti minyak atau gas seperti udara. Ini mengurangi tegangan permukaan pada antarmuka, memfasilitasi pencampuran kedua fase dan pembentukan emulsi. Jika fasenya adalah air dan minyak, emulsi dapat dibentuk dengan dua cara berbeda:

• Fase berminyak didispersikan dalam bentuk tetesan di dalam matriks berair, dalam hal ini terdapat emulsi minyak dalam air (seperti yang terjadi, misalnya, pada mayones).
• Fase berair didispersikan dalam matriks minyak, dalam hal ini Anda memiliki emulsi air dalam minyak (seperti dalam kasus mentega).

Cara surfaktan memfasilitasi pembentukan salah satu dari kedua jenis emulsi ini pada dasarnya sama. Molekul pengemulsi didistribusikan pada antarmuka antara air dan minyak, mendistribusikan sedemikian rupa sehingga kepala polar hidrofilik larut dalam fase air, sedangkan ekor lipofilik larut dalam minyak.

Jika air hadir dalam proporsi yang lebih besar daripada minyak, maka tetesan minyak kecil yang dilapisi surfaktan akan terbentuk dengan kepala kutub mengarah ke luar.

Sebaliknya, jika ada proporsi minyak yang lebih tinggi, yang terjadi sebaliknya: tetesan air kecil yang dilapisi molekul surfaktan terbentuk dengan ekor apolar mengarah ke luar.

Jenis Surfaktan

Surfaktan diklasifikasikan menjadi empat kelompok berdasarkan karakteristik kepala kutub: surfaktan nonionik, anionik, kationik, dan switerionik atau amfoter.

Surfaktan nonionik

Mereka adalah mereka yang kepala kutubnya tidak mengandung gugus polar yang dapat terionisasi, seperti gugus hidroksil dalam alkohol, gugus ester dan eter.

surfaktan anionik

Ini mengandung gugus asam atau garam alkalinya yang berdisosiasi ketika dilarutkan dalam air, menghasilkan ion atau anion bermuatan negatif. Gugus bermuatan ini sangat hidrofilik (dan karenanya sangat lipofobik), karena mereka dapat menerima banyak ikatan hidrogen dari air dan juga berinteraksi melalui gaya ion-dipol dengan air dan pelarut polar lainnya.

Sabun yang dibuat dengan saponifikasi lemak adalah contoh dari surfaktan ini.

Surfaktan kationik

Mereka adalah kebalikan dari surfaktan anionik. Dalam hal ini, kepala kutub memiliki muatan positif (yaitu kation). Dalam kebanyakan kasus, surfaktan ini merupakan turunan kuaterner dari amonia dan berbentuk garam dengan halida sebagai counterion.

Contoh dari jenis surfaktan kationik ini adalah DSDMAC atau disteryldimethylammonium chloride.

Surfaktan switterionik atau amfoter

Switterion, juga disebut garam internal, adalah spesies kimia yang memiliki jumlah muatan positif dan negatif formal yang sama dalam strukturnya dan oleh karena itu tidak memiliki muatan bersih. Surfaktan switterionik memberikan polaritas yang jauh lebih besar daripada surfaktan nonionik; mereka juga memberikan banyak manfaat surfaktan kationik dan anionik, tetapi tanpa penambahan counterion bebas yang tetap larut dalam fase air.

Contoh umum surfaktan switterionik adalah asam N-alkilamino dan sultain.

Contoh surfaktan

• Natrium stearat adalah surfaktan anionik.
• Taurin adalah contoh surfaktan switterionik atau amfoter.
• 4-(5-dodecyl)benzenesulfonate juga merupakan surfaktan anionik.
• Polisorbat seperti Tween 20 dan Tween 80 adalah contoh surfaktan atau pengemulsi nonionik yang digunakan dalam industri makanan dan perawatan pribadi.
• Dokumentasikan (Dioctyl Sodium Sulfosuccinate).
• Alkil eter fosfat.
• Benzalkaonium Klorida (BAC).
• Perfluorooctane (PFOS).

Referensi

Piorr R. (1987) Struktur dan Aplikasi Surfaktan . Dalam: Falbe J. (eds) Surfaktan dalam Produk Konsumen. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-71545-7_2

Chang, Q. (2016). Permukaan Solusi . Kimia Koloid dan Antarmuka untuk Kontrol Kualitas Air, 161–174. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-809315-3.00009-8

Gratis, ML (2016). Penggunaan Surfaktan untuk Meningkatkan Penghapusan Partikel dari Permukaan . Perkembangan Kontaminasi dan Pembersihan Permukaan, 595–626. https://doi.org/10.1016/b978-0-323-29960-2.00013-7

Guill, I. (2019, 17 Februari). Surfaktan dan pengemulsi, apakah sama? Apakah keduanya buruk dalam kosmetik? Diakses pada 24 Juli 2021, dari https://mismimos.es/tensioactivo-y-emulsionante-es-lo-mismo/

Nakama, Y. (2017). Surfaktan . Ilmu dan Teknologi Kosmetik, 231–244. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-802005-0.00015-x